Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các dây chuyền sản xuất dược phẩm hiện đại, quy trình đóng gói và kiểm soát chất lượng đòi hỏi các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về môi trường vô trùng nhằm loại bỏ sự can thiệp trực tiếp của con người. Khâu ép vỉ thuốc là công đoạn hoàn thiện sản phẩm; tuy nhiên, do quá trình nạp thuốc vào vỉ tại một số công đoạn vẫn có sự tham gia thủ công của nhân công, các lỗi như thiếu viên, gãy viên, chồng viên hoặc lẫn tạp chất vẫn có thể phát sinh trước khi vỉ được hàn kín màng nhôm.

Đề tài được hình thành từ nhu cầu thực tiễn tại nhà máy Dược Imexpharm chi nhánh Khu công nghiệp Vĩnh Lộc (quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh) trực thuộc Công ty Cổ phần Dược phẩm Imexpharm. Doanh nghiệp đặt ra yêu cầu tự động hóa khâu phát hiện và loại bỏ các vỉ thuốc lỗi sau khi ép vỉ nhằm giảm thiểu nhân công phân loại thủ công và nâng cao độ chính xác kiểm soát chất lượng.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm ba nội dung trọng tâm:

  1. Thiết kế và thi công một cơ cấu phân loại vỉ thuốc (Reject system) để loại bỏ vỉ thuốc lỗi trên dây chuyền ép vỉ.
  2. Điều khiển cơ cấu phân loại bằng bộ điều khiển lập trình PLC kết hợp với bộ xử lý ảnh công nghiệp tích hợp chuyên dụng.
  3. Thiết kế giải thuật lập trình điều khiển đồng bộ và giao diện giám sát cho cơ cấu phân loại.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 10 nội dung cụ thể:

  1. Cài đặt các phần mềm chuyên dụng: TIA Portal để lập trình PLC và giao diện HMI, AutoCAD thiết kế tủ điện, SolidWorks thiết kế mô hình cơ khí, và phần mềm mô phỏng CV-X Series Simulation-Software để cấu hình bộ camera.
  2. Tính toán, đo đạc thông số kỹ thuật phục vụ thiết kế mô hình phần cứng gồm tủ điện, băng tải và xi-lanh khí nén.
  3. Thiết kế, tính toán thông số dòng điện, điện áp và sơ đồ đi dây trong tủ điện điều khiển.
  4. Lắp đặt bộ camera công nghiệp CV-X320A và hệ thống chiếu sáng chuyên dụng.
  5. Lắp đặt màn hình giao diện người - máy HMI KTP400.
  6. Xây dựng lưu đồ giải thuật và lập trình chương trình điều khiển cho PLC.
  7. Kết nối tín hiệu liên động từ bộ camera, cảm biến tiệm cận đến PLC để điều khiển xi-lanh khí nén và băng tải.
  8. Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát vận hành trên màn hình HMI.
  9. Vận hành thử nghiệm toàn bộ hệ thống hoàn chỉnh để kiểm tra độ ổn định.
  10. Ghi nhận số liệu thực nghiệm, đánh giá kết quả và hoàn thiện báo cáo.

Đối tượng nghiên cứu là cơ cấu nhận diện thị giác máy và cơ cấu chấp hành phân loại vỉ thuốc dạng viên nén (vỉ 7 viên). Phạm vi nghiên cứu giới hạn tại mô hình dây chuyền ép vỉ thực tế thuộc nhà máy Dược Imexpharm, thực hiện từ ngày 04/03/2019 đến ngày 15/06/2019 tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh với sự hỗ trợ kỹ thuật từ Công ty TNHH Dịch vụ và Kỹ thuật Sáng tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý xử lý ảnh công nghiệp, điều khiển tự động hóa khả trình và truyền động khí nén:

  • Lý thuyết xử lý ảnh công nghiệp: Hệ thống thị giác máy thu thập hình ảnh qua cảm biến CCD (Charge Coupled Device) độ phân giải 2 Megapixel, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số (A/D). Quy trình xử lý gồm 4 giai đoạn: chụp ảnh, truyền dữ liệu ảnh, xử lý dữ liệu (tiền xử lý, trích xuất đặc tính, phân biệt) và xuất kết quả. Các kỹ thuật xử lý ảnh số bao gồm chuyển đổi nhị phân (Binary conversion dựa trên ngưỡng sáng), thang màu xám (Grayscale 8-bit, 256 mức) và xử lý không gian màu RGB (thao tác so lệch R-G, B-G, R-B). Các bộ lọc không gian 3x3 như bộ lọc mở rộng (Expansion) để khử nhiễu tối và bộ lọc thu nhỏ (Shrink) để làm nổi bật dị vật hoặc vết nứt được ứng dụng để tối ưu ảnh chụp.
  • Nguyên lý nhận dạng 3 dạng lỗi chính:
    • Lỗi thiếu viên: Camera chụp ảnh bề mặt vỉ, đếm số lượng hạt thuốc trong các ô chỉ định và đối sánh số lượng với ảnh mẫu chuẩn.
    • Lỗi gãy viên: Hệ thống trích xuất diện tích bề mặt từng viên thuốc; nếu diện tích đo được nhỏ hơn ngưỡng dung sai của ảnh mẫu, hệ thống xác định viên thuốc bị mẻ/gãy.
    • Lỗi chồng viên: Hệ thống đo kích thước và độ tập trung điểm ảnh của từng ô; ô có hai viên thuốc nằm đè lên nhau sẽ có diện tích hoặc độ cao phản xạ vượt ngưỡng quy định.
  • Lý thuyết điều khiển tự động và khí nén: Sử dụng PLC Siemens S7-1200 với ngôn ngữ hình thang (Ladder Diagram - LAD) để xử lý logic tuần tự và thanh ghi dịch; màn hình HMI Simatic điều khiển giám sát; hệ thống van điện từ 5/2 điều khiển 4 xi-lanh khí nén tác động kép (DAC); cảm biến tiệm cận cảm ứng từ phát hiện kim loại để bắt nhịp chu kỳ máy ép.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm phương pháp khảo sát thực địa tại nhà máy, phương pháp thiết kế kỹ thuật (CAD/CAE), phương pháp tích hợp hệ thống phần cứng - phần mềm và phương pháp thực nghiệm kiểm chứng trên mô hình băng tải thực tế. Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu là hình ảnh mẫu chụp trực tiếp từ các vỉ thuốc 7 viên thực tế của dây chuyền đóng gói Imexpharm và các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ nhà sản xuất Siemens, Keyence, Omron.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc điều khiển phân tán gồm 7 khối chức năng chính: Khối nguồn, Khối xử lý trung tâm, Khối nhận biết vỉ thuốc, Khối đếm nhịp, Màn hình HMI, Khối băng chuyền và Khối cơ cấu gạt vỉ.

                  +-----------------------------------+
                  |         Màn hình HMI             |
                  |     (Simatic HMI KTP400)          |
                  +-----------------+-----------------+
                                    | PROFINET
+-------------------+     +---------+---------+     +-------------------+
|  Khối nhận biết   | I/O | Khối xử lý trung  | I/O |  Khối cơ cấu gạt  |
|  vỉ thuốc         |---->| tâm               |---->|  vỉ (4 Xi-lanh &  |
| (Camera CV-X320A) |     | (PLC S7-1200)     |     |   Van solenoid)   |
+-------------------+     +---------+---------+     +-------------------+
                                    ^
                                    | Tín hiệu bắt nhịp
                          +---------+---------+
                          |   Khối đếm nhịp   |
                          | (Cảm biến Omron)  |
                          +-------------------+

Khối nhận biết vỉ thuốc được bố trí trước công đoạn hàn màng nhôm nhằm phát hiện lỗi sớm. Khối cơ cấu phân loại (Reject) đặt ở cuối băng chuyền để gạt các vỉ lỗi xuống thùng chứa chuyên dụng.

Hạng mục thiết bị Mã hiệu / Quy cách Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Bộ điều khiển camera Keyence CV-X320A Nguồn 24VDC ±10%, dòng 3.3A; hỗ trợ 2 cổng camera; 20 ngõ vào / 28 ngõ ra I/O điều khiển; 2 khe cắm thẻ nhớ SD. Xử lý ảnh độc lập tốc độ cao, so khớp mẫu lỗi và truyền tín hiệu vị trí lỗi sang PLC.
Đầu thu camera Keyence CA-200C Độ phân giải 2 Megapixel (1600 x 1200 pixel), tốc độ cao. Thu nhận tín hiệu hình ảnh vỉ thuốc trên băng tải.
Ống kính camera Keyence CA-LHR8 Tiêu cự 8 mm. Định hình trường nhìn và tiêu cự cho vùng chụp vỉ thuốc.
Hệ thống chiếu sáng CA-DBW13 + CA-DC40E Module nguồn 12VDC, đèn LED thanh kết hợp tấm khuếch đại sáng OP-42282. Cung cấp ánh sáng đồng đều, loại bỏ bóng mờ và phản xạ bề mặt.
Bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 14 Digital Input / 10 Digital Output, 2 Analog Input; bộ nhớ bit 8192 byte; tốc độ 0.1 µs/lệnh Boolean. Điều khiển trung tâm, dịch bit theo dõi vị trí vỉ lỗi và kích hoạt xi-lanh phân loại.
Màn hình giao diện Siemens Simatic HMI KTP400 Basic Kích thước 4.3 inch, độ phân giải 480 x 272 pixel, kết nối chuẩn PROFINET. Giám sát trạng thái hoạt động, chọn số lượng vỉ (2, 3, 4 vỉ), cài đặt thời gian và số nhịp gạt.
Cảm biến bắt nhịp Omron E2A-M12KS08-WP-B1 2M Cảm ứng từ loại PNP, phát hiện vật kim loại ở cự ly vài mm. Bắt tín hiệu chu kỳ dịch chuyển của máy ép vỉ đưa về bộ đếm PLC.
Cơ cấu chấp hành khí 4 Xi-lanh khí nén kép + Van điện từ 5/2 Khí nén công nghiệp, van solenoid 24VDC. Truyền động 4 cần gạt tương ứng với 4 làn vỉ thuốc chạy song song trên băng tải.
Băng tải truyền động Khung cơ khí kết hợp động cơ AC Động cơ xoay chiều 1 pha 220VAC; kích thước cơ cấu: cao 835 mm, rộng 360 mm, bề rộng băng tải 300 mm. Dẫn hướng và vận chuyển vỉ thuốc từ máy ép qua cụm camera đến trạm Reject.

Quy trình xử lý phần mềm và tích hợp hệ thống gồm các bước:

  1. Cấu hình camera trên phần mềm CV-X Series: Tạo không gian làm việc (Workspace), thiết lập vùng kiểm tra (ROI) cho từng vỉ, trích xuất màu nhị phân và áp dụng bộ lọc mở rộng/thu nhỏ để làm rõ biên dạng viên thuốc. Gán các công cụ kiểm tra diện tích/số lượng vào 4 chân ngõ ra số tương ứng với 4 vị trí vỉ.
  2. Lập trình PLC trên TIA Portal: Chương trình được chia làm 1 khối chính (Main OB1) và 3 chương trình con (FC):
    • FC1 - Chọn chương trình xử lý ảnh: Gửi mã lệnh chọn cấu hình ảnh mẫu từ thẻ nhớ của camera CV-X320A.
    • FC2 - Xử lý lỗi từng hàng: Đọc tín hiệu lỗi từ ngõ ra camera kết hợp với xung đếm từ cảm biến tiệm cận E2A để thực hiện dịch bit dữ liệu theo từng nhịp băng tải.
    • FC3 - Xử lý ngõ ra: Kích hoạt cuộn hút của van điện từ 5/2 để đẩy xi-lanh tương ứng khi vỉ lỗi di chuyển đến đúng vị trí cần gạt.
  3. Thiết kế màn hình HMI: Gồm các trang giao diện khởi động, màn hình giám sát thời gian thực, màn hình cài đặt tham số nhịp dịch chuyển và thời gian đóng/mở van khí nén cho từng xi-lanh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ yêu cầu tự động hóa trong môi trường sản xuất dược phẩm vô trùng tại nhà máy Dược Imexpharm. Tác giả xác định mục tiêu thiết kế và thi công hoàn chỉnh cơ cấu phân loại vỉ thuốc lỗi bằng việc kết hợp PLC S7-1200 và bộ xử lý ảnh công nghiệp Keyence CV-X320A. Các giới hạn nghiên cứu được thiết lập cụ thể: không tự viết thuật toán xử lý ảnh mức thấp mà sử dụng công cụ cấu hình tích hợp; thiết kế cơ khí và gia công mô hình thực tế; điều khiển hoàn toàn qua màn hình HMI (không dùng chế độ tay); nhận diện 3 dạng lỗi (thiếu viên, gãy viên, chồng viên) trên loại vỉ nhỏ 7 viên với các chế độ chạy 2 vỉ, 3 vỉ hoặc 4 vỉ song song; tốc độ phân loại phụ thuộc vào nhịp của dây chuyền ép vỉ phía trước.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp nền tảng lý thuyết toàn diện về thị giác máy và các thiết bị tự động hóa công nghiệp. Tác giả phân tích chi tiết quy trình 4 bước xử lý ảnh, nguyên lý cảm biến CCD, kỹ thuật chuyển đổi nhị phân, xử lý mức xám 8-bit và phân tích không gian màu RGB. Các bộ lọc không gian 3x3 (bộ lọc mở rộng Expansion và bộ lọc thu nhỏ Shrink) được diễn giải về mặt toán học và ứng dụng loại bỏ nhiễu. Chương này cũng phân tích 10 dạng lỗi vỉ thuốc trong sản xuất dược, từ đó khoanh vùng 3 lỗi phổ biến để giải quyết. Đồng thời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC S7-1200, màn hình HMI Simatic, động cơ xoay chiều AC 1 pha, van điện từ 5/2, xi-lanh khí nén tác động kép và cảm biến tiệm cận cảm ứng từ Omron được trình bày chi tiết kèm sơ đồ nguyên lý.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 bắt đầu bằng việc khảo sát toàn bộ dây chuyền máy ép vỉ tại nhà máy Dược Imexpharm (gồm các trạm: cấp liệu PVC/ALU, tạo hình nhiệt 100-145°C, đường băng nạp thuốc, trạm hàn nhãn nhiệt 160-200°C, tấm giải nhiệt, kẹp kéo, dao cắt và cuộn phế liệu). Tác giả đưa ra phương án bố trí cụm camera trước trạm hàn nhôm và cụm cơ cấu gạt ở cuối dây chuyền. Chương này tính toán kích thước tổng thể mô hình cơ khí (chiều cao 835 mm, chiều rộng 360 mm, bề rộng băng tải 300 mm), thiết kế sơ đồ khối 7 phần tử, lựa chọn thiết bị chi tiết (CV-X320A, CPU 1214C, KTP400, E2A-M12KS08) và xây dựng sơ đồ nguyên lý đấu nối dây cho ngõ vào/ngõ ra PLC, mạch động lực cho động cơ băng tải và giản đồ thời gian kích hoạt tín hiệu.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình gia công, lắp ráp và lập trình thực tế. Tác giả trình bày quy trình thi công hệ thống khí nén (bố trí 4 xi-lanh và cụm van 5/2), lắp đặt cần gạt cơ khí, lắp ráp băng tải và hoàn thiện tủ điện điều khiển công nghiệp. Về mặt phần mềm, chương này hướng dẫn chi tiết quy trình cấu hình bộ xử lý ảnh Keyence CV-X qua phần mềm mô phỏng, thiết lập vùng kiểm tra cho 2 đến 4 vỉ thuốc, trích xuất điểm ảnh, cấu hình ngõ ra I/O; thiết kế 5 màn hình giao diện HMI KTP400; và xây dựng cấu trúc chương trình PLC với khối Main OB1 cùng các chương trình con FC1, FC2, FC3. Cuối chương là tài liệu hướng dẫn vận hành và quy trình thao tác hệ thống từng bước.

Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá

Chương 5 công bố các kết quả thực nghiệm đạt được sau quá trình chế tạo và thử nghiệm mô hình hoàn chỉnh. Tác giả cung cấp hình ảnh thực tế của hệ thống cơ khí, tủ điện hoàn thiện, cụm camera - ống kính - đèn chiếu sáng, bộ điều khiển Keyence và cụm 4 cơ cấu gạt vỉ thuốc. Đồ án đưa ra các nhận xét đánh giá về độ ổn định của hệ thống khi chạy thử với các mẫu vỉ thuốc lỗi thực tế, khả năng đáp ứng thời gian thực của thuật toán bắt nhịp bằng cảm biến tiệm cận và sự phối hợp giữa lệnh gạt khí nén với tốc độ di chuyển của băng tải.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các hạng mục đã hoàn thành theo nhiệm vụ ban đầu và chỉ ra các nội dung chưa thực hiện do giới hạn thời gian và thiết bị. Tác giả đề xuất các định hướng phát triển nhằm nâng cấp hệ thống trong tương lai, mở rộng khả năng nhận dạng cho các dây chuyền sản xuất dược phẩm quy mô lớn hơn.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể:

  • Chế tạo hoàn chỉnh mô hình cơ khí phân loại vỉ thuốc với kích thước chiều cao 835 mm, chiều rộng 360 mm, băng tải rộng 300 mm, tích hợp cụm 4 xi-lanh khí nén và 4 cần gạt tương ứng với 4 làn vỉ thuốc độc lập.
  • Thi công hoàn thiện tủ điện điều khiển công nghiệp tích hợp bộ nguồn 24VDC, PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC, bộ điều khiển xử lý ảnh Keyence CV-X320A và màn hình cảm ứng HMI KTP400 Basic PN.
  • Thiết lập thành công thuật toán thị giác máy trên bộ điều khiển CV-X320A kết hợp camera CA-200C và đèn LED CA-DBW13, nhận diện chính xác 3 dạng lỗi phổ biến: vỉ thiếu viên, vỉ gãy viên và vỉ chồng viên trên mẫu vỉ 7 viên.
  • Xây dựng giải thuật điều khiển đồng bộ vị trí trên PLC bằng phương pháp dịch bit dữ liệu theo xung kích hoạt từ cảm biến tiệm cận Omron E2A-M12KS08, đảm bảo cần gạt tác động chính xác vào đúng vị trí vỉ lỗi khi trôi đến cuối băng tải.
  • Thiết kế hệ thống giao diện HMI cho phép người vận hành tùy chọn linh hoạt chế độ kiểm tra 2 vỉ, 3 vỉ hoặc 4 vỉ chạy song song, đồng thời hiệu chỉnh trực tiếp số nhịp trễ và thời gian cấp khí nén cho xi-lanh gạt.

Giải pháp của đề tài mang lại đóng góp ứng dụng thực tiễn cho nhà máy Dược Imexpharm: thay thế hoàn toàn khâu kiểm tra và phân loại vỉ lỗi thủ công bằng hệ thống tự động, bảo đảm duy trì môi trường phòng sạch vô trùng, nâng cao độ tin cậy kiểm soát chất lượng xuất xưởng và cung cấp tài liệu kỹ thuật hoàn chỉnh cho việc chuyển giao hoặc nâng cấp dây chuyền.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án theo các giới hạn tác giả đã công bố:

  • Chưa tự phát triển mã nguồn thuật toán xử lý ảnh độc lập mà phải phụ thuộc vào phần cứng và công cụ cấu hình chuyên dụng của Keyence, dẫn đến chi phí đầu tư thiết bị cao.
  • Hệ thống điều khiển mới chỉ hoạt động ở chế độ tự động hoàn toàn thông qua HMI, chưa xây dựng chế độ điều khiển bằng tay (Manual mode) trên giao diện hoặc tủ điện để phục vụ bảo trì, kiểm tra đơn lẻ từng cơ cấu.
  • Đối tượng thử nghiệm mới chỉ áp dụng cho loại vỉ nhỏ quy cách 7 viên; tốc độ xử lý và phân loại phụ thuộc vào nhịp vận hành của máy ép vỉ phía trước mà chưa có cơ chế điều tốc độc lập.
  • Phần kết cấu cơ khí chỉ dừng ở mức đưa ra bản vẽ thiết kế kỹ thuật và đặt gia công bên ngoài.

Hướng nghiên cứu tiếp được nhóm tác giả đề xuất:

  • Mở rộng thuật toán xử lý ảnh để nhận dạng thêm các lỗi phức tạp khác trong sản xuất dược phẩm như: viên nang bị xì, viên nang bị mất nắp hoặc chồng nắp, lẫn viên thuốc khác loại, màng nhôm bị thủng, màng nhôm lẫn vào lỗ vỉ hoặc dị vật lạ rơi vào vỉ thuốc.
  • Bổ sung chế độ điều khiển bằng tay (Manual mode) trên màn hình HMI và tủ điện để thuận tiện cho công tác căn chỉnh, bảo dưỡng cơ cấu khí nén.
  • Nâng cấp phần mềm để hệ thống tự động nhận diện và xử lý được nhiều định dạng vỉ thuốc có kích thước, hình dạng và số lượng viên khác nhau trên cùng một dây chuyền.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Điện tử Công nghiệp, Cơ điện tử và Kỹ thuật Y sinh. Tài liệu có giá trị ứng dụng cao ở các nội dung:

  • Quy trình tích hợp và đấu nối tín hiệu I/O giữa bộ xử lý ảnh công nghiệp Keyence (CV-X Series) với dòng PLC Siemens S7-1200.
  • Phương pháp giải quyết bài toán đồng bộ vị trí sản phẩm trên băng chuyền di động thông qua cảm biến bắt nhịp và thanh ghi dịch logic trong PLC.
  • Phương pháp cấu hình công cụ thị giác máy (Color Extraction, Area, Binary Filter) để kiểm tra sản phẩm tốc độ cao trong công nghiệp đóng gói và dược phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài được khảo sát và thiết kế dựa trên dây chuyền thực tế của đơn vị nào?
Đề tài được khảo sát và phát triển dựa trên dây chuyền máy ép vỉ thuốc thực tế tại nhà máy Dược Imexpharm chi nhánh Khu công nghiệp Vĩnh Lộc (Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh) thuộc Công ty Cổ phần Dược phẩm Imexpharm, với sự đồng hành của Công ty TNHH Dịch vụ và Kỹ thuật Sáng tạo.

2. Hệ thống nhận diện và phân loại được những dạng lỗi cụ thể nào trên vỉ thuốc?
Hệ thống tập trung nhận dạng 3 lỗi phổ biến nhất trên dây chuyền: vỉ thiếu viên thuốc (đếm không đủ số lượng), vỉ gãy viên (kích thước diện tích viên thuốc nhỏ hơn ảnh mẫu) và vỉ chồng viên (kích thước/diện tích hạt thuốc tại một ô lớn hơn bình thường do có từ 2 viên đè lên nhau).

3. Cấu hình phần cứng xử lý ảnh và điều khiển chính gồm những thiết bị nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển camera công nghiệp Keyence CV-X320A kết hợp đầu camera 2MP CA-200C, ống kính CA-LHR8, đèn LED thanh CA-DBW13; bộ điều khiển trung tâm PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC; màn hình cảm ứng Siemens Simatic HMI KTP400 Basic; cảm biến tiệm cận Omron E2A-M12KS08-WP-B1 2M và 4 xi-lanh khí nén tác động kép điều khiển qua van điện từ 5/2.

4. Cơ chế đồng bộ giữa vị trí chụp ảnh và vị trí gạt sản phẩm lỗi hoạt động như thế nào?
Khối camera đặt trước trạm hàn nhôm chụp ảnh và xuất tín hiệu lỗi sang PLC. Cảm biến tiệm cận Omron bắt nhịp chu kỳ di chuyển của vỉ thuốc trên băng tải và gửi xung về PLC. Chương trình PLC sử dụng thuật toán dịch bit theo từng nhịp đếm; khi vỉ lỗi dịch chuyển đến đúng vị trí của cần gạt ở cuối băng chuyền, PLC sẽ kích hoạt van điện từ để xi-lanh đẩy cần gạt loại bỏ vỉ lỗi vào hộp chứa.

5. Hệ thống hỗ trợ xử lý bao nhiêu vỉ thuốc chạy đồng thời trên băng tải?
Hệ thống hỗ trợ cấu hình và phân loại linh hoạt cho các chế độ 2 vỉ, 3 vỉ hoặc 4 vỉ thuốc chạy song song trên bề mặt băng tải rộng 300 mm, áp dụng cho loại vỉ nhỏ quy cách 7 viên.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế và thi công cơ cấu nhận biết, phân loại vỉ thuốc lỗi" của sinh viên Mai Quốc Cường và Ngô Đình Phương đã giải quyết bài toán tự động hóa kiểm tra sản phẩm trên dây chuyền ép vỉ thuốc thực tế tại nhà máy Dược Imexpharm. Nhóm tác giả đã hoàn thành việc thiết kế mô hình cơ khí, lắp ráp tủ điện điều khiển, cấu hình hệ thống thị giác máy Keyence CV-X320A và lập trình điều khiển đồng bộ qua PLC S7-1200 kết hợp giao diện HMI KTP400. Toàn bộ hệ thống vận hành ổn định trong việc phát hiện và gạt bỏ chính xác 3 dạng lỗi thiếu viên, gãy viên và chồng viên trên vỉ 7 viên, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của một công trình tốt nghiệp ngành Điện tử Công nghiệp.