CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Đặt vấn đề Hiện nay phân loại sản phẩm là một công đoạn được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất. Khi dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp đi lặp lại nên người thao tác khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Mặt khác, có những yêu cầu phân loại dựa trên các yêu cầu kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra.
Điều này ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng sản phẩm. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm đã ra đời dần đáp ứng được nhu cầu cấp bách này. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng của PLC trong thực tế. -Nghiên cứu giao tiếp của PLC va hệ AC Servo -Thiết kế và thi công mô hình ứng dụng của PLC 1.
Phạm vi nghiên cứu +Thiết kế và thi công mô hình phân loại các vật có kích thước trong phạm vi từ 3cm đến 7cm. +Sử dụng cảm biến quang phân loại sản phẩm theo cao, thấp + Sử dụng cánh tay máy gắp vật từ băng tải 1 sang băng tải 2 Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết.Các vấn đề cần được giải quyết đó là: - Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng.
Phương pháp nghiên cứu + Nghiên cứu lí thuyết điều khiển PLC Mitsubishi FX0S + Nghiên cứu, tính toán cách điều khiển cánh tay máy sử dụng động cơ Servo +Mô phỏng trên máy tính + Tham khảo và thi công mô hình theo những mô hình đang có trên thực tế 1 do an +Thử nghiệm, thử sai nhiều lần với với các cánh tay đòn phần cứng và chạy khi không có tay đòn 2 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. CÁC HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TRÊN THỰC TẾ 2. Giới thiệu về các hệ thống phân loại Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo đƣợc sự chính xác trong công việc.
Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau.
Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam. Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc. Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm. Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau, dưới đây là một số mô hình phân loại quen thuộc: -Máy phân loại màu sắc Hiện nay tại Việt Nam chúng ta hầu hết là sử dụng các phương pháp phân loại trái cây thủ công là chủ yếu.
Tuy nhiên trong thời gian không xa với 2 phương pháp này sẽ được đang xen nhau và đưa ra một phương án hợp lý nhất, tiết kiệm thời gian nhất, thiết bị hiện đại nhất với trình độ kỹ thuật cao là rất cần thiết. +Hệ thống phân loại tự động của Úc 3 do an Trái cây được nối tiếp nhau trên băng tải và đứng yên, sau đó băng tải chạy liên tục qua cảm biến rồi được đẩy ra ngoài. • Ưu điểm: chính xác cao. • Nhược điểm: Đòi hỏi băng tải phải dài và dễ rơi ra ngoài.
+Hệ thống phân loại tự động Mỹ Trái cây được rải tự động qua 1 cổng lớn, cảm biến nhận diện và đánh bật những quả không đạt chuẩn, chỉ cho những quả đạt chuẩn qua. • Ưu điểm: Tiết kiệm được thời gian nhiều hơn, năng suất cao hơn. • Nhược điểm: độ chính xác giảm nhưng không đáng kể, cần có người kiểm lại trước khi xuất kho. +Hệ thống phân loại tự động Pháp Trái cây được thả từ trên xuống (có bao hứng) và cảm biến sẽ nhận biết trái nào không đạt chuẩn sẽ bắn ra ngoài bằng xi lanh, cứ đủ 6 trái là tự động đóng bao di chuyển rồi thay bao khác.
• Ưu điểm: độ chính xác cao, không cần người kiểm duyệt, giảm bớt nhân công. • Nhược điểm: dễ bị dập đối với 1 số loại hoa quả. -Máy phân loại sản phẩm bằng hình ảnh qua camera Hệ thống sử dụng camera để chụp sản phẩm sau đó sử dụng xử lí ảnh để so sánh với sản phẩm gốc sau đó, nếu thây phù hợp giống với sản phẩm mẫu thì băng tải cho qua, còn nếu phát hiện lỗi sẽ bị phân loại ra 2. Tổng quan về phương pháp phân loại sản phẩm theo chiều cao Phân loại theo phương pháp cổ điển Phương pháp này sử dụng sức lao động, nhân công để phân loại bằng mắt thường phương pháp này tốn khá nhiều thời gian và sức người, cũng như tiền thuê nhân công Phân loại theo phương pháp hiện đại sử dụng cảm biến quang Hình ảnh các hệ thống sử dụng loại cảm biến quang thông dụng trong thực tế 4 do an Hình 2.1 Hệ thống thực tế sử dụng cảm biến quang Cách thức phân loại sản phẩm theo chiều cao Sản phẩm được chạy trên băng tải và được cảm biến quang được gá sẳn trên hệ thống băng tải phát hiện vật, sau đó tín hiệu được gửi vè PLC xử lí sau đó PLC sẽ cấp tín hiệu ngõ ra để điều khiển van , xi lanh để đẩy vật vào khay hoặc PLC sẽ cấp xung điều khiển động cơ servo có trong cánh tay robot để gắp vật bỏ vào khay phân loại *Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp: - Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả. - Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát. Tổng quan về các cánh tay robot -Phân loại tay máy công nghiệp. Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của Robot để giúp cho việc nhận xét được dể dàng.
Có 4 yếu tố chính để phân loại: 1. Phân loại theo hình dáng hình học của không gian. 5 do an +Robot tọa độ vuông góc: Robot này có 3 bậc tự do tịnh tiến theo 3 phương vuông góc. +Robot tọa độ trụ: Robot này có 3 chuyển động tịnh tiến cơ bản gồm 2 trục tịnh tiến và 1 trục quay.
+Robot khớp bản lề: Robot này có 3 chuyển động quay.Phân loại theo thế hệ: +Robot thế hệ thứ nhất: Gồm các Robot hoạt động lặp lại theo một chu trình không thay đổi. +Robot thế hệ thứ hai: Robot này được trang bị các bộ phận cảm biến cho phép cung cấp các tín hiệu phản hồi hổ trợ lại cho hệ thống điều khiển. +Robot thế hệ thứ ba: Robot được trang bị những thuật toán xử lý các phản xạ logic thích nghi. +Robot thế hệ thứ tư: Robot sử dụng các thuật toán và cơ chế điều khiển thích nghi được trang bị bước đầu khả năng lựa chọn các đáp ứng tuân theo một mô hình toán xác định.
+Robot thế hệ thứ năm: Robot được trang bị trí tuệ nhân tạo Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại, trong đó có hơn 40% là tay máy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất.Phân loại theo bộ điều khiển: +Robot gắp – đặt: Robot này thường nhỏ và sử dụng nguồn dẫn động khí nén. Bộ điều khiển phổ biến là bộ khả lập trình PLC. +Robot đường dẫn liên tục: Robot sử dụng bộ điều khiển Servo thực hiện điều khiển vòng kín.Phân loại theo hệ thống truyền động: +Hệ truyền động điện +Hệ truyền động thủy lực +Hệ truyền động khí nén »» Sự xuất hiện của Robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội loài người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành Robot học (Robotic), trên thế giới đã xuất hiện nhiều viện nghiên cứu về Robot. Ở Việt Nam, từ những năm giữa thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về Robot.
Hệ thống điều khiển trong công nghiệp Sự phát triển của nền công nghiệp gắn liền với các hệ thống điều khiển. Công nghệ ngày càng hiện đại đòi hỏi các hệ thống điều khiển phải đáp ứng được các yêu cầu khắt khe để đảm bảo quá trình sản xuất. Sự phát triển các hệ thống điều khiển được tóm tắt như sau: - Điều khiển vòng hở (open loop) - Điều khiển nửa kín (semi-closed loop). - Điều khiển vòng kín(full-closed loop) 2.
Thiết bị điều khiển lập trình - PLC 2. Cấu hình phần cứng Bộ PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản bao gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình. Bộ xử lý Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đếnc các thiết bị ra.
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự, đầu tiên các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa kết quả điều khiển tới đầu ra.