Chương 1 sẽ trình bày lý do thực hiện đề tài, mục tiêu và giới hạn của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương 2 sẽ giới thiệu tổng quan về hệ thống trong thực tế, các ưu điểm và nhược điểm của chúng. Giới thiệu lý thuyết về các thành phần ở trong hệ thống.
Chương 3: Thiết kế hệ thống. Chương 3 sẽ trình bày yêu cầu thiết kế, sơ đồ khối, tính toán và lựa chọn thiết bị phù hợp, thiết kế sơ đồ mạch điện cho hệ thống. Chương 4: Giải thuật điều khiển. Chương 4 sẽ trình bày lưu đồ giải thuật PLC và lưu đồ giải thuật xử lý ảnh, trình bày yêu cầu thiết kế giao diện điều khiển.
Chương 5: Kết quả thực nghiệm và đánh giá. Chương 5 sẽ trình bày kết quả và đánh giá chất lượng hoạt động của hệ thống. Chương 6: Kết luận. Chương 6 sẽ trình bày kết luận tổng quan của đề tài sau khi hoàn thành, đưa ra hạn chế cần khắc phục và hướng phát triển trong tương lai.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Tra keo đế giày trong công nghiệp Tra keo là một công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất giày, giúp gắn kết đế giày với thân giày. Trong đó, sự liên kết có bền, chắc phụ thuộc vào chất lượng keo và độ đồng đều khi phun. Hiện nay ở nước ta, công đoạn tra keo đế giày chủ yếu được các công nhân thực hiện thủ công.
Quá trình này được thực hiện lặp lại liên tục dẫn đến việc giảm hiệu suất trong quá trình làm việc. Từ đó, việc thiết kế hệ thống tự động thay thế các công nhân giúp hạn chế sản phẩm lỗi, đồng thời tăng năng suất, chất lượng cho sản phẩm. Công đoạn phun keo đế giày Loại keo dùng trong công nghiệp đế giày là loại keo lỏng có màu trắng trong và tùy vào từng loại mà có những phương pháp dán khác nhau. Tuy nhiên, cơ cấu phun keo trên thị trường Việt Nam hiện nay không có bán sản phẩm có sẵn.
Đồng thời, việc thiết kế và thi công cơ cấu phun keo đòi hỏi giá thành khá cao nên nhóm quyết định sử dụng một loại keo có tính chất tương tự là keo sữa. Bởi vì keo sữa có thể dễ dàng bảo quản và phun ra bằng xy lanh. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Cơ cấu phun keo đế giày 2.
Tiêu chuẩn kỹ thuật cho đường phun keo đế giày Trong quá trình sản xuất giày dép công nghiệp, việc đảm bảo chất lượng của đường phun keo đế giày đóng vai trò rất quan trọng đối với chất lượng của sản phẩm. Các tiêu chuẩn chính của đường phun keo đế giày bao gồm: • Độ chính xác: Độ chính xác của đường phun keo là yếu tố quan trọng hàng đầu, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gắn kết giữa đế và phần trên của giày. Theo tiêu chuẩn công nghiệp hiện hành, sai số cho phép của đường phun keo so với đường viền thiết kế thường nằm trong khoảng 0. • Độ đồng đều: Để đảm bảo chất lượng gắn kết đồng nhất, lượng keo phun ra cần duy trì độ đồng đều liên tục, không bị đứt đoạn, có độ rộng và độ dày nhất quán trên toàn bộ đường keo.
• Độ dày lớp keo: Khoảng 0.3mm, phụ thuộc vào đặc tính của keo sử dụng và vật liệu đế giày. • Chiều rộng đường keo: Thông thường dao động từ 2 - 5mm, tùy thuộc vào loại giày và yêu cầu cụ thể của sản phẩm. Tổng quan về các hệ thống trên thị trường 2. Máy phun keo R3-GBOS Hệ thống này bao gồm một cánh tay robot 6 bậc tự do có gắn đầu phun keo tự động.
Robot có thể tự động nhận diện biên dạng mà không cần thiết lập trước, với độ chính xác lên đến ±0,1mm. Vận hành dễ dàng với sự hỗ trợ của Trí Tuệ Nhân Tạo (AI). Chỉ cần đào tạo cơ bản 1 ngày là có thể vận hành độc lập. Từ đó, máy có thể thực hiện phun keo tự động chính xác, linh hoạt theo biên dạng đế giày mà không có sự can thiệp của con người.
Máy phun keo R3-GBOS 2. Máy phun keo Cerim K300 Hệ thống bao gồm 5 trục tạo chuyển động nội suy điều khiển đầu phun keo theo biên dạng đế giày. Ngoài ra, hệ thống còn có một màn hình cảm ứng cho phép lập trình, hiển thị biên dạng đế giày. Qua đó, ta có thể dễ dàng điều chỉnh đầu phun keo thông qua các trục nội suy để phun keo đế giày chính xác với hiệu suất cao.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Máy phun keo Cerim K300 Hình 2. Không gian làm việc Cerim K300 2. Các phương pháp điều khiển máy phun keo Từ những hệ thống phun keo trong thực tế đã được nghiên cứu, nhóm rút ra được hai phương pháp điều khiển cơ bản như sau: 6 CHƯƠNG 2.
Điều khiển bằng cánh tay robot Phương pháp này sử dụng cánh tay robot để điều khiển đầu phun keo thực hiện việc phun keo theo biên dạng đế giày. Cánh tay robot Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: • Ưu điểm: - Có khả năng di chuyển linh hoạt. - Dễ dàng làm việc trong vùng 3D. • Nhược điểm: - Tốc độ làm việc chậm.
- Khó điều khiển, lắp ráp và bảo trì. Điều khiển bằng Cartesian robot Phương pháp này sử dụng robot XYZ để điều khiển việc phun keo đế giày. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Cartesian robot Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: • Ưu điểm: - Tốc độ làm việc nhanh, linh hoạt.
- Làm việc tốc trong vùng 2D. - Dễ dàng điều khiển, lắp ráp, sửa chữa. • Nhược điểm: - Khó làm việc được với vùng làm việc có nhiều vật cản, che khuất. Kết luận Với đối tượng làm việc đã nêu ra ở mục 1.
Giới hạn đề tài, ta nhận thấy hệ thống cần làm việc chủ yếu ở vùng 2D và cần có tốc độ làm việc nhanh chóng, chính xác. Từ đó, nhóm quyết định chọn phương pháp điều khiển đầu phun keo bằng Cartesian Robot. Lựa chọn Camera cho hệ thống Nhằm mục đích nhận diện được chính xác biên dạng đế giày đồng thời đảm bảo việc giao tiếp nhanh chóng giữa quá trình xử lý ảnh và điều khiển phun keo, chúng ta cần chọn camera phù hợp cho hệ thống. Camera 2D Camera 2D là loại camera chỉ thu thập thông tin về hình ảnh và màu sắc, thể hiện thế giới dưới dạng hai chiều (2D).
Webcam Logitech C270 HD Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: • Ưu điểm: - Có tốc độ truyền dữ liệu nhanh. - Giá thành rẻ, phổ biến. - Chất lượng hình ảnh cao. • Nhược điểm: - Không có thông tin về độ sâu.
- Gặp khó khăn trong điều kiện ánh sáng yếu. Stereo Camera Stereo Camera là hệ thống camera gồm hai hoặc nhiều camera được đặt song song với nhau và cách nhau một khoảng nhất định, điều này cho phép camera mô phỏng mắt của con người. Holga 120 3D Stereo Camera Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: • Ưu điểm: - Cung cấp thông tin về độ sâu. - Dễ dàng sử dụng.
• Nhược điểm: - Gặp khó khăn trong điều kiện ánh sáng yếu. - Bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Camera Time-of-Flight (ToF) Camera Time-of-Flight là một hệ thống camera hình ảnh tầm xa được sử dụng để đo khoảng cách giữa camera và đối tượng cho mỗi điểm trong ảnh. Helios2 Time of Flight (ToF) IP67 3D Camera Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: • Ưu điểm: - Cung cấp thông tin về khoảng cách trực tiếp.
- Làm việc tốt, nhanh chóng trong điều kiện ánh sáng yếu. • Nhược điểm: - Chi phí cao. - Bị ảnh hưởng bởi nhiễu và độ phân giải thấp. Kết luận Theo yêu cầu đề tài, đối tượng làm việc của đề tài là một đế giày phẳng, cùng màu.
Đồng thời, hệ thống Cartesian robot hoạt động tốt trong môi trường 2D. Nên nhóm quyết định dùng Camera 2D phù hợp yêu cầu và giá thành hợp lý. Tổng quan về điều khiển Cartesian robot 2. Cartersian robot Cartesian robot (robot tuyến tính) là một loại robot công nghiệp sử dụng hệ thống ba trục vuông góc (X, Y, Z) để di chuyển và thực hiện các thao tác trong không gian làm việc ba chiều.
Hệ thống này mô phỏng theo hệ tọa độ Descartes, do đó robot có tên gọi như vậy. Cartesian robot Cấu tạo của robot Cartesian: • Khung máy: Thường được làm từ kim loại chắc chắn, có nhiệm vụ chịu lực và hỗ trợ các chuyển động của robot. • Các trục di chuyển: Bao gồm trục X (di chuyển sang trái - phải), trục Y (di chuyển trước - sau) và trục Z (di chuyển lên - xuống). Mỗi trục được trang bị một động cơ servo hoặc động cơ bước để điều khiển chuyển động chính xác.
• Công cụ: Gắn vào đầu trục Z, có thể được cấu tạo từ nhiều khớp nối linh hoạt, cho phép robot thực hiện các thao tác như gắp, xoay, vặn vít, … • Bộ điều khiển: Là bộ não của robot, có chức năng điều khiển và xử lý các tín hiệu từ các cảm biến, đồng thời gửi tín hiệu điều khiển đến các động cơ để robot thực hiện các thao tác theo đúng yêu cầu. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Cảm biến: Giúp robot thu thập thông tin về môi trường xung quanh, bao gồm vị trí, hướng, lực, … • Bộ nguồn: Cung cấp năng lượng cho robot hoạt động. Ưu điểm và nhược điểm của Cartesian robot: Ưu điểm: • Thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng. • Độ chính xác cao, phù hợp với công việc đòi hỏi độ cẩn thận và chính xác cao.
• Cấu trúc linh hoạt, có thể thuận tiện trang bị thêm các thiết bị khác như gắp, kẹp, hàn, … • Giá thành tương đối thấp so với các loại robot khác. Nhược điểm: • Khả năng di chuyển bị giới hạn bởi cấu trúc hình hộp. • Không phù hợp với các công việc đòi hỏi nhiều chuyển động xoay hoặc uốn cong. Điều khiển Cartesian robot Robot Cartesian được điều khiển bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển được lập trình để gửi tín hiệu đến các động cơ servo hoặc động cơ bước trên mỗi trục.
Hệ thống điều khiển thường bao gồm một bộ điều khiển logic khả lập (PLC) hoặc bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng. PLC nhận tín hiệu từ các cảm biến và phần mềm, sau đó xử lý các tín hiệu này và gửi tín hiệu điều khiển đến các động cơ. Phần mềm thường được viết bằng ngôn ngữ lập trình cao cấp như C++, Python hoặc Java. Hệ thống này có thể chạy trên máy tính cá nhân hoặc bộ điều khiển nhúng.
Bộ điều khiển chuyển động thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao hơn, vì nó có thể cung cấp khả năng điều khiển chuyển động tiên tiến hơn. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.