CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tính cấp thiết của đề tài. ➢ Ngành công nghiệp robot trên thế giới đã đưa được sản phẩm là robot công nghiệp để phục vụ sản xuất, thậm chí phục vụ nhu cầu giải trí cũng như chăm sóc con người. Với ngành công nghiệp của Việt Nam thì robot đã và đang xuất hiện ngày càng nhiều nhiều trong các dây chuyền sản xuất.
➢ Nhằm nội địa hóa sản phẩm, cũng như nghiên cứu chuyên sâu về robot, chúng em chọn đề tài "Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống kiểm tra và xếp sản phẩm kết hợp cánh tay robot". Đề tài này hướng tới có thể thay thế các bộ điều khiển của các công ty nước ngoài và xây dựng thuật điều khiển tối ưu cho các đối tượng sản xuất, mà các đối tượng này thích hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta. Mục đính nghiên cứu của đề tài. ➢ Mục đích của đề tài này là nghiên cứu phương pháp có thể kiểm tra sản phẩm kết hợp với gắp chúng vào hộp đựng một cách tự động.
Bên cạnh đó đề tài cũng nghiên cứu cách điều khiển cánh tay robot ba bậc tự do. Nhằm làm chủ kĩ thuật chế tạo robot có thể áp dụng trong các ứng dụng sản xuất công nghiệp. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ➢ Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là phương trình động học của cánh tay robot 3 bậc tự do, phần mềm python, code python để nhận diện được màu sắc của sản phẩm và code arduino để điều khiển cánh tay robot.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài. ➢ Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn về chế tạo, điều khiển robot và nhận diện sản phẩm. 6 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 1. Giới thiệu về hệ thống sản xuất tự động.
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp, kiểm tra và đóng gói sản phẩm. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy cho ra năng suất lao động chưa đạt hiệu quả cao. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống, và những kiến thức mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao.
Nên chúng em quyết định thiết kế và thi công mô hình sử dụng băng chuyền sử dụng cánh tay robot để gắp sản phẩm vào hộp vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới. ➢ Tự động hóa (automation) là quá trình sử dụng công nghệ để thực hiện các nhiệm vụ hoặc quy trình mà trước đây yêu cầu sự can thiệp của con người. Thông qua tự động hóa, các hoạt động có thể được thực hiện một cách tự động, nhanh chóng và hiệu quả hơn. Các hệ thống tự động hóa thường sử dụng các thiết bị, phần mềm hoặc thuật toán để kiểm soát và vận hành các quy trình.
➢ Có nhiều loại tự động hóa khác nhau: 7 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ➢ Tự động hóa công nghiệp: Sử dụng robot, máy móc trong sản xuất để thay thế hoặc hỗ trợ con người trong các công việc như lắp ráp, kiểm tra chất lượng. ➢ Tự động hóa văn phòng: Sử dụng phần mềm để tự động hóa các công việc như quản lý dữ liệu, lập hóa đơn, gửi email. ➢ Tự động hóa quy trình robot (RPA - Robotic Process Automation): Sử dụng phần mềm để tự động hóa các quy trình lặp đi lặp lại trong doanh nghiệp, giúp tiết kiệm thời gian và giảm sai sót. ➢ Lợi ích của tự động hóa bao gồm tăng năng suất, giảm chi phí lao động, cải thiện độ chính xác và nhất quán trong công việc.
Tự động hóa trong công nghiệp 1. Vai trò của tự động hóa. Tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, cá nhân, và nền kinh tế. Dưới đây là một số vai trò chính của tự động hóa: ➢ Tăng năng suất và hiệu quả: 8 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ - Tự động hóa giúp các quy trình vận hành nhanh hơn và ổn định hơn.
Máy móc và phần mềm có thể làm việc 24/7 mà không cần nghỉ ngơi, giúp tăng cường tốc độ sản xuất và xử lý công việc mà không cần tăng số lượng lao động. ➢ Giảm chi phí và tối ưu hóa nguồn lực: - Khi các công việc thủ công và lặp đi lặp lại được tự động hóa, doanh nghiệp có thể giảm chi phí lao động, cũng như tiết kiệm tài nguyên. Các hệ thống tự động hóa cũng giúp giảm thiểu sai sót, dẫn đến giảm chi phí liên quan đến việc khắc phục lỗi. ➢ Cải thiện chất lượng và độ chính xác: - Máy móc và phần mềm tự động hóa có thể hoạt động với độ chính xác cao hơn con người, từ đó giảm thiểu sai sót và đảm bảo chất lượng sản phẩm hoặc dịch vụ ổn định hơn.
Điều này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp yêu cầu tính chính xác cao như y tế, sản xuất linh kiện điện tử, hay ô tô. ➢ Tiết kiệm thời gian: - Các quy trình được tự động hóa có thể thực hiện nhanh hơn nhiều so với khi con người làm thủ công. Ví dụ, các công việc như nhập dữ liệu, xử lý đơn hàng, hoặc phân tích báo cáo có thể hoàn thành trong vài phút thay vì hàng giờ. ➢ Nâng cao sự linh hoạt và khả năng thích ứng: - Tự động hóa cho phép các doanh nghiệp linh hoạt hơn trong việc thay đổi quy trình hoặc sản phẩm.
Ví dụ, các dây chuyền sản xuất tự động có thể dễ dàng được điều chỉnh để sản xuất các sản phẩm mới mà không cần thiết lập lại toàn bộ hệ thống ➢ Tăng cường an toàn lao động: 9 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ - Trong các môi trường làm việc nguy hiểm như các nhà máy hóa chất, khai thác mỏ, hoặc sản xuất nặng, tự động hóa giúp con người tránh khỏi các công việc nguy hiểm. Robot và máy móc có thể thực hiện các công việc này, giúp giảm thiểu tai nạn lao động. ➢ Tăng cường tính cạnh tranh: - Doanh nghiệp áp dụng tự động hóa có thể sản xuất sản phẩm nhanh hơn, chi phí thấp hơn và chất lượng ổn định hơn, từ đó có thể cung cấp giá trị lớn hơn cho khách hàng, tạo lợi thế cạnh tranh trên thị trường. ➢ Hỗ trợ phân tích và ra quyết định: - Các hệ thống tự động hóa không chỉ thực hiện các nhiệm vụ, mà còn thu thập và phân tích dữ liệu trong quá trình hoạt động.
Điều này giúp các doanh nghiệp có cái nhìn rõ ràng hơn về hiệu suất và đưa ra quyết định chiến lược tốt hơn. Dây chuyền sản xuất ➢ Dây chuyền sản xuất là một hệ thống các quy trình hoặc công đoạn được sắp xếp liên tiếp, trong đó sản phẩm di chuyển qua từng bước để được chế tạo, lắp ráp, hoàn thiện. Mỗi công đoạn trên dây chuyền sản xuất thực hiện một phần nhỏ của quy trình tổng thể, giúp sản phẩm dần hình thành từ nguyên liệu ban đầu cho đến thành phẩm hoàn chỉnh. ➢ Các đặc điểm của dây chuyền sản xuất: - Sắp xếp theo trình tự: Các công đoạn trên dây chuyền sản xuất được tổ chức theo một thứ tự nhất định, từ khâu nguyên liệu, sản xuất, lắp ráp, đến kiểm tra và đóng gói.
Sản phẩm di chuyển liên tục qua các công đoạn này cho đến khi hoàn thành. - Chuyên môn hóa: Mỗi công đoạn chỉ thực hiện một nhiệm vụ cụ thể, giúp tối ưu hóa công việc và tăng cường hiệu suất. Điều này thường đòi hỏi máy móc hoặc công 10 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ nhân làm một phần nhỏ của công việc, nhưng thực hiện nó với tốc độ và độ chính xác cao. - Sử dụng máy móc và tự động hóa: Dây chuyền sản xuất thường kết hợp với các máy móc và thiết bị tự động để tăng tốc độ và độ chính xác trong quá trình sản xuất.
Ví dụ, trong ngành ô tô, các dây chuyền sản xuất sử dụng robot để hàn, lắp ráp các bộ phận với độ chính xác cao. - Sản xuất hàng loạt: Dây chuyền sản xuất thường được thiết kế để sản xuất một số lượng lớn sản phẩm trong một khoảng thời gian ngắn, giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và đáp ứng nhu cầu thị trường nhanh hơn.2 Dây chuyền sản xuất trong công nghiệp 3. Giới thiệu hệ thống kiểm tra và xếp sản phẩm vào hộp. Nhằm phục vụ cho quá trình hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống kiểm tra và xếp sản phẩm ra đời là một công cụ hiệu quả thay thế con người trong quy trình đóng gói, nhằm nâng cao chất lượng cũng như năng suất sản xuất trong dây chuyền.
Một hệ thống hoàn thiện có thể làm việc với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và không làm trì hoãn thời gian cho hệ thống. Hơn nữa, những công việc đòi hỏi sự tập trung và tuần hoàn thì 11 HỆ THỐNG KIỂM TRA VÀ XẾP SẢN PHẨM VÀO HỘP BẰNG CÁNH TAY ROBOT PBL4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ con người khó đáp ứng được.