MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây điện thoại thông minh đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con ngƣời. Với những tính năng và các ứng dụng điện thoại thông minh đem lại, nó đang đƣợc sử dụng vô cùng rộng rãi. Cùng với đó, là các hãng sản xuất điện thoại đang ngày càng phát triển các dòng điện thoại thông minh hơn, quy mô sản xuất và quy trình sản xuất ngày càng hiện đại hơn. Ở Việt Nam, do các chính sách tốt nên đã thu hút rất nhiều nhà sản xuất điện thoại, một trong số đó có Samsung Display.
Trong quy trình sản xuất của mình, Samsung Display Việt Nam luôn hƣớng tới sự tối ƣu, tự động hóa. Qua đó có thể hạn chế đƣợc lỗi sản phẩm, để đến tay khách hàng là những sản phẩm tuyệt vời nhất. Việc sử dụng robot để thay thế con ngƣời trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại là một điều tất yếu, nó hƣớng đến sự tối ƣu trong sản xuất, nâng cao mức độ tự động hóa cho nhà máy. Nhƣng hiện nay trong nhà máy, còn nhiều công đoạn còn thủ công, chƣa sử dụng robot, chất lƣợng chƣa đƣợc nâng cao.
Chính vì vậy tôi quyết định lựa chọn đề tài: ” Nghiên cứu xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lƣợng cho quy trình sản suất màn hình điện thoại”. Mục đích nghiên cứu Ghép nối robot với hệ thống gắp nhả sản phẩm có thể ứng dụng và phát triển trong nhà máy Samsung Display Việt Nam. Xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thông cho robot. Nghiên cứu cách kiểm tra tình trạng các tay gắp hút trên tay robot để ngăn chặn lỗi phát sinh.
Đối tƣợng nghiên cứu Phần cứng hệ thống gắp nhả sản phẩm Robot ABB IRB1200 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế. Nội dung của luận văn Luận văn bao gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Cấu trúc phần cứng của hệ thống Chƣơng 3: Phần mềm ` 9 Chƣơng 4: Tích hợp hệ thống hoạt động Trong luận văn các kết quả đƣợc chọn lọc, phân tích, các phƣơng án đƣa ra phù hợp với hệ thống thiết bị thực tế. Vì một số lý do bảo mật của công ty nên một số hình ảnh sản phẩm, hệ thống thiết bị thực tế không đƣợc trình bày. Luận văn có sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho công việc nhƣ: RobotStudio, GX- Work2, GP- Pro EX, Arduino, MS Office … để thực hiện đề tài.
` 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại Hiện nay công nghệ sản xuất màn hình điện thoại rất đa dạng, có nhiều công nghệ nhƣ LCD, TFT – LCD, Super LCD, OLED(gồm Flexible OLED và Rigid OLED), AMOLED… Trong bài luận văn này tôi xin giới thiệu tổng quan về công nghệ Flexible OLED. OLED (Organic Light Emitting Diode) là một diode phát sáng (LED), trong đó lớp phát ra ánh sáng đƣợc làm bằng hợp chất hữu cơ. Một màn hình OLED không yêu cầu đèn nền, do đó nó làm giảm điện năng tiêu thụ cũng nhƣ hiển thị màu đen tốt hơn và không giống nhƣ màn hình LCD. Một trong những lợi thế của màn hình OLED là màu sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lƣợng tốt hơn.
1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED Cover Glass là lớp kính cứng bảo vệ màn hình bên ngoài cùng. Circular Polarizer là lớp phim giúp tăng khả năng nhìn ngoài trời của màn hình. Transparent Encapsulation là lớp phin trong suốt bảo vệ lớp plastic TFT bên dƣới. Plastic TFT backplane with OLED là tấm Panel đã đƣợc tích hợp các diode phát quang hữu cơ, đây là thành phần cơ bản của màn hình.
Cuối cùng Heat Sink là lớp ngăn cản nhiệt giữa phần main điện thoại và màn hình. Quy trình sản xuất điện thoại cơ bản là quá trình lắp ráp các tấm trên lại với nhau.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200 Robot ABB đƣợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, thiết bị tự động hóa, có thể lập trình điều khiển những trục của robot thông qua bộ điều khiển. Robot ABB gồm 2 phần chính là bộ điều khiển và cánh tay robot. 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5 Có một số loại robot ABB chính nhƣ: Foundry Plus Robots–Small and Medium( Size: IRB 140, IRB 1600, IRB 2400, IRB 4400, IRB 4450S) và Foundry Plus Robots–Large( IRB 6600RF, IRB 6620, IRB 6640, IRB 6660, IRB 6650S, IRB 7600).
Loại robot ABB 6 trục nhƣ IRB 120, IRB 1200.là loại robot hiện đại của hãng công nghệ ABB thiết kế nhỏ gọn và khả năng sử dụng linh hoạt kết hợp với bộ điều khiển thông mình(Controller). Đây là loại robot đƣợc dùng nhiều nhất trong các nhà máy công nghệ sản xuất linh kiến điện tử, hay các vi mạch cần với độ chính xác rất cao.3 Nâng cao chất lƣợng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot Trong các công đoạn sản màn hình điện thoại, việc di chuyển sản phẩm sau khi hết một công đoạn hầu hết đƣợc thực hiện bởi công nhân. Việc này có nhiều nhƣợc điểm. Thứ nhất, tốn rất nhiều nhân công, làm tăng chi phí nhân công, giảm mức độ tự động hóa trong nhà máy.
Thứ hai, làm tăng thời gian sản xuất, thao tác của con ngƣời với tốc độ hạn chế và và mức độ tập trung trong thời gian dài không tốt nên ảnh hƣởng đến thời gian sản xuất. Thứ ba, nguy cơ mất an toàn lao động do trong dây chuyền có nhiều thiết bị tự động khác, nên thao tác của công nhân có thể có các nguy cơ mất an toàn nhƣ: bị kẹp, bị va chạm…Và tiềm ẩn nguy cơ gây lỗi sản phẩm: do bề mặt màn hình Flexible OLED rất yếu có thể phát sinh lỗi nếu công nhân thực hiện sai thao tác, hay dùng lực quá mạnh, hay va chạm màn hình với các thiết bị khác. Với việc áp dụng robot tại các điểm lấy sản phẩm này giúp cắt giảm đƣợc sức lao động của con ngƣời, giảm thời gian sản xuất, giảm đƣợc nguy cơ gây lỗi chất lƣợng. Trong nội dung luận văn này tôi xin trình bày việc áp dụng robot ABB IRB 1200 vào việc gắp hàng vào tray thành phẩm nhƣ sau: ` 12 Hình 1.
3 Mô hình thiết bị Băng tải để cấp panel thành phẩm đến vị trí robot. Unit Unloader dùng để cung cấp Tray trống và nhận panel từ robot và out ra công đoạn tiếp theo. Robot ABB để gắp hàng từ băng tải thả vào Tray. Cảm biến lực dùng để kiểm tra tình trạng tay gắp.
Tuy nhiên cũng có vấn đề phát sinh lỗi chất lƣợng khi ứng dụng robot vào quá trình sản xuất. Tay robot đƣợc gắn các tay gắp có đƣờng hút chân không để hút panel. Cấu tạo tay gắp nhƣ sau: Đầu tay gắp Thân tay gắp Khoảng cách nhún Pad hút Hình 1. 4 Cấu tạo tay gắp Trong đó đầu tay gắp là nơi nhận nguồn khí chân không.
Thân tay gắp có lò xo giúp tay gắp có thể nhún đàn hồi. Pad hút đƣợc làm bằng cao su mềm để không làm ảnh hƣởng đến bề mặt panel. Vậy trong quá trình sản xuất tay gắp có thể các lỗi liên quan đến kẹt không thể nhún đàn hồi. Khi robot gắp panel sẽ gây đâm lên bề mặt panel.
` 13 Tay gắp lỗi không nhún đàn hồi đƣợc Đâm Panel Hình 1. 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel Để phát hiện ra vấn đề này, tránh gây ra lỗi hàng loạt, tôi đƣa ra ý tƣởng kiểm tra nhƣ sau: FSR FSR 402 402 FSR FSR 402 402 Jig Test Hình 1. 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp Sau khi robot gắp đƣợc 8 panel, sẽ di chuyển đến Jig Test và down xuống, các sensor lực FSR Tín hiệu Arduino chuyển sensor FSR sang tín hiệu 0 1 Mạch rơ le PLC Robot 402 Hình 1. 7 Cách chuyển từ tín hiêu sensor đến tín hiệu Robot ` 14 CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống Start Băng tải chuyển panel đến vị trí Unload( phía cuối) Robot di chuyển đến vị trí panel và gắp panel Robot thả panel vào Tray Unit Unloader cung cấp trống Tray trống để nhận hàng N Thả đủ 8 vị trí trên Tray Y Y Robot tiến Xử lý hành kiểm tra N Alarm thiết bị thiết bị tay gắp N Y Unit Unloader Khi 20 Y N cho Tray thành End Tray có đủ panel phẩm ra ngoài Hình 2.
1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống ` 15 Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống. 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống Các thiết bị đƣợc liên kết với nhau thành 1 hệ thống trong đó PLC đóng vai trò là một bộ điều khiển trung tâm.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động 2.1 Robot ABB IRB 1200 Sử dụng robot ABB IRB 1200 5/0. 3 Bộ điều khiển IRC5 Hình 2. 4 Robot ABB IRB 1200 ` 16 Robot đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn sau: Bảng 2.
1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng Tiêu chuẩn Mô tả EN ISO 12100 An toàn của máy móc - Nguyên tắc chung để thiết kế - Đánh giá rủi ro và giảm thiểu rủi ro EN ISO 13849-1 An toàn máy móc, các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển -Phần 1: Nguyên tắc chung khi thiết kế EN ISO 13850 An toàn máy móc - Dừng khẩn cấp - Nguyên tắc thiết kế EN ISO 10218-1 Robot cho môi trƣờng công nghiệp - Yêu cầu an toàn -Phần 1 Robot EN ISO 9787 Robot và thiết bị robot - Hệ thống tọa độ và chuyển động danh pháp EN ISO 9283 Thao tác với rô bốt công nghiệp, tiêu chí hiệu suất và liên quan phƣơng pháp thử EN ISO 14644-1 Đảm bảo yêu cầu của phòng sạch EN ISO 13732-1 Công thái học của môi trƣờng nhiệt - Phần 1 EN IEC 61000-6-4 EMC, Phát xạ chung EN IEC 61000-6-2 EMC, Miễn dịch chung EN IEC 60974-1 Thiết bị hàn hồ quang - Phần 1: Nguồn điện hàn EN IEC 60974-10 Thiết bị hàn hồ quang - Phần 10: Yêu cầu EMC EN IEC 60204-1 An toàn máy móc - Thiết bị điện của máy móc - Phần 1 Yêu cầu chung IEC 61340-5-1:2010 Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi hiện tƣợng tĩnh điện - Yêu câu chung IEC 60529 Mức độ bảo vệ đƣợc cung cấp bởi vỏ (mã IP) EN 614-1 An toàn của máy móc - Nguyên tắc thiết kế tiện dụng - Phần 1: Thuật ngữ và nguyên tắc chung EN 574 An toàn của máy móc - Thiết bị điều khiển bằng hai tay - Chức năng các khía cạnh - Nguyên tắc thiết kế ANSI/RIA R15.