CHƯƠNG 1.1 Tự động hóa trong công nghiệp: .2 Giới thiệu chung về robot: .3 Nhu cầu sử dụng robot trong công nghiệp: .2 Lý do thực hiện đề tài: .3 Mục tiêu nghiên cứu: .1 Các loại robot trong công nghiệp hiện nay: .1 Phân loại theo chức năng: .2 Phân loại theo cấu trúc:.3 Phân loại theo không gian làm việc: .2 Giới thiệu Robot Delta: .6 Tính toán bậc tự do: .7 Mô hình toán về động học Robot: .8 Truyền động cho Robot Detla: .3 Hệ thống băng tải: .4 Xử lý ảnh trong công nghiệp: .2 Vùng màu và cấu trúc dữ liệu ảnh trong OpenCV: .5 Xử lý ảnh bằng phần mềm Pycharm: .1 Giới thiệu phần mềm Pycharm: .2 Giới thiệu ngôn ngữ Python .3 Giới thiệu về thư viện OpenCV: .4 Các kiểu ảnh cơ bản: .6 Hệ thống SCADA: .2 Nguyên lý hoạt động:.7 Bộ điều khiển PLC:.2 Nguyên lý làm việc: .2 Nguyên lý hoạt động:.2 Nguyên lý hoạt động:. YÊU CẦU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ .1 Ý tưởng thiết kế: .2 Chọn các phương án thiết kế: .1 Chọn giá cơ sở: .2 Chọn nguyên lí truyền động: .4 Chọn hệ thống giảm tốc: .5 Chọn cánh tay chủ động: .6 Chọn cánh tay bị động: .7 Chọn khớp nối: .8 Chọn tay gắp: .9 Thiết kế băng tải: .3 Thiết kế robot Delta: .4 Cụm giá cơ sở: .1 Bệ cố định: .2 Pad hộp số động cơ: .5 Cụm bệ di động: .6 Cụm truyền động: .1 Hộp số giảm tốc động cơ: .7 Cụm cánh tay: .1 Cánh tay chủ động: .2 Cánh tay bị động: .3 Rotuyn khớp cầu: .9 Khảo sát vùng làm việc: .10 Tính toán hệ dẫn động robot: .11 Tính toán băng tải: .2 Chế tạo robot:. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN .1 Thiết kế hệ thống điện: .2 Bộ điều khiển: .1 Chọn bộ điều khiển: .2 PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC: .3 Module SM1223 DC/DC: .3 Các thiết bị khác: .5 Quy trình xử lý ảnh: .6 Thiết kế hệ thống điều khiển: .2 Phương pháp lập trình:.3 Mô tả hoạt động:. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .2 Hướng phát triển của đề tài:.
103 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 104 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Tự động hóa trong nhà máy sản xuất. 1 Hình 1-2: Robot trong công nghiệp. 2 Hình 2-1: Robot Delta.
7 Hình 2-2: Robot Delta 3 bậc tự do. 9 Hình 2-3: Robot Delta 4 bậc tự do. 10 Hình 2-4: Robot Delta 6 bậc tự do. 12 Hình 2-5: Động cơ AC Servo.
23 Hình 2-6: Động cơ DC Servo. 24 Hình 2-7: Động cơ Step. 25 Hình 2-8: Băng tải PVC. 26 Hình 2-9: Các bước xử lý ảnh.
27 Hình 2-10: Biểu diễn các giá trị màu. 28 Hình 2-11: Phần mềm Pycharm. 29 Hình 2-12: Ngôn ngữ lập trình Python. 30 Hình 2-13: Thư viện OpenCV.
31 Hình 2-14: Các thành phần của hệ thống SCADA. 33 Hình 2-15: Nguyên lý hoạt động của hệ thống SCADA. 33 Hình 2-16: Vị trí của PLC trong hệ thống. 33 Hình 2-17: Cấu trúc cơ bản của động cơ bước.
34 Hình 2-18: Cấu tạo cơ bản của encoder. 35 Hình 2-19: Khay bánh. 36 Hình 2-20: Sản phẩm đóng gói của đề tài. 36 Hình 3-1: Sơ đồ động của Robot Delta.
37 Hình 3-2: Hình ảnh 3D Robot Delta nhóm thiết kế. 46 Hình 3-3: Bệ cơ sở. 47 Hình 3-4: Giá đỡ động cơ. 47 Hình 3-5: Bệ di động.
48 Hình 3-6: Cụm truyền động. 48 Hình 3-7: Hộp giảm tốc động cơ. 49 Hình 3-8: Step motor. 49 Hình 3-9: Cụm cánh tay.
49 Hình 3-10: Cánh tay chủ động. 50 Hình 3-11: Cánh tay bị động. 50 Hình 3-12: Khớp cầu. 51 Hình 3-13: Bơm hút chân không.
51 Hình 3-14: Khung robot. 51 Hình 3-15: Thiết kế 3D robot. 52 Hình 3-16: Mô phỏng NX vùng làm việc của robot. 53 Hình 3-17: Mô hình 3D không gian làm việc.
53 Hình 3-18: Mặt cắt vùng làm việc. 54 Hình 3-19: Vị trí cánh tay đạt momen tĩnh lớn nhất. 54 Hình 3-20: Đồ thị momen tại z= -461 mm. 56 Hình 3-21: Đồ thị momen z= -635 mm.
57 Hình 3-22: Bảng tra thông số động cơ. 58 Hình 3-23: Vật liệu góc mái. 59 Hình 3-24: Bảng tra hệ số tính toán. 60 Hình 3-25: Thông số các động cơ băng tải.
63 Hình 3-26: Khung robot sau gia công. 64 Hình 3-27: Bệ chủ động - Bệ bị động gia công CNC. 64 Hình 3-28: Pad động cơ sau gia công CNC. 65 Hình 3-29: Cánh tay chủ động.
65 Hình 3-30: Cánh tay bị động. 65 Hình 3-31: Cụm cánh tay sau khi lắp ráp. 66 Hình 3-32: Lắp ráp cụm cánh tay vào khung. 66 Hình 3-33: Gia công rulo.
67 Hình 3-34: Mặt trước và sau khung băng tải. 67 Hình 3-35: Băng tải bánh. 67 Hình 3-36: Băng tải khay. 68 Hình 3-37: Robot hoàn thành gia công cơ khí.
68 Hình 4-1: Sơ đồ khối các thiết bị. 69 Hình 4-2: PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC. 70 Hình 4-3: Module SM1223 DC/DC 8DI/8DO. 72 Hình 4-4: Sơ đồ nguồn cấp.
76 Hình 4-5: Sơ đồ kết nối PLC với nút nhấn, cảm biến và encoder. 77 Hình 4-6: Sơ đồ kết nối công tắc hành trình và công tắc áp suất. 78 Hình 4-7: Sơ đồ đấu kết nối phát xung chọn Step motor và đèn báo. 79 Hình 4-8: Sơ đồ kết nối relay trung gian.
80 Hình 4-9: Sơ đồ kết nối Driver. 81 Hình 4-10: Sơ đồ kết nối module PWM. 82 Hình 4-11: Sơ đồ điều khiển khí nén. 83 Hình 4-12: Tủ điện trên thiết kế.
84 Hình 4-13: Tủ điện sau khi hoàn thành. 84 Hình 4-14: Tủ điện trên thiết kế. 85 Hình 4-15: Tủ điện sau khi hoàn thành. 86 Hình 4-16: Lưu đồ giải thuật điều khiển robot.
88 Hình 4-17: Màn hình làm việc và chế độ Manu. 91 Hình 4-18: Vận hành máy ở chế độ Manual. 91 Hình 4-19: Nút bấm vận hành trong chế độ Auto. 92 Hình 4-20: Vận hành máy ở chế độ Auto.
92 DANH MỤC BẢNG Bảng 2-1: Phân loại robot theo chức năng. 5 Bảng 2-2: Phân loại robot theo cấu trúc. 6 Bảng 2-3: Phân loại robot theo không gian làm việc. 6 Bảng 2-4: Phân loại xử lý ảnh.
29 Bảng 3-1: Phương án chọn giá cơ sở. 38 Bảng 3-2: Phương án chọn truyền động. 39 Bảng 3-3: Phương án chọn động cơ. 40 Bảng 3-4: Phương án chọn giảm tốc.
41 Bảng 3-5: Phương án chọn cánh tay chủ động. 42 Bảng 3-6: Phương án chọn cánh tay bị động. 42 Bảng 3-7: Phương án chọn khớp nối. 43 Bảng 3-8: Phương án chọn tay gắp.
44 Bảng 3-9: Chi tiết thiết kế băng tải. 45 Bảng 3-10: Chi tiết robot. 52 Bảng 3-11: Thông số cơ bản của động cơ 57J1880EC-1000. 58 Bảng 3-12: Thông số cơ bản động cơ GW31ZY-158.
63 Bảng 4-1: Phương án chọn bộ điều khiển. 69 Bảng 4-2: Quy ước tín hiệu ngõ vào/ra PLC. 71 Bảng 4-3: Quy ước tín hiệu ngõ vào/ra Module. 72 Bảng 4-4: Các thiết bị robot.
75 Bảng 4-5: Thiết bị tủ điện. 85 Bảng 4-6: Thiết bị tủ khí. 86 Bảng 5-1: Mẫu bánh thí nghiệm. 93 Bảng 5-2: Kết quả thí nghiệm mẫu bánh bằng xử lý ảnh.
95 Bảng 5-3: Kết quả thí nghiệm áp suất. 96 Bảng 5-4: Kết quả thí nghiệm mối quan hệ vận tốc băng tải bánh và vận tốc robot 99 Bảng 5-5: Kết quả thí nghiệm năng suất .1 Tự động hóa trong công nghiệp: Tự động hóa trong công nghiệp là quá trình áp dụng các công nghệ và hệ thống để thực hiện các nhiệm vụ và quy trình trong một môi trường công nghiệp mà không cần sự can thiệp hoặc giám sát liên tục từ con người. Hình 1-1: Tự động hóa trong nhà máy sản xuất Các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và quy trình khác nhau, bao gồm: - Hệ thống điều khiển tự động (PLC): PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ thống điều khiển tự động sử dụng để kiểm soát các hoạt động trong quá trình sản xuất. - Robot công nghiệp: Robot công nghiệp được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại trong môi trường công nghiệp (hàn, gia công, gắp, vận chuyển, lắp ráp.
1 - Hệ thống tự động hóa xưởng sản xuất: Hệ thống được sử dụng để quản lý và điều khiển các hoạt động trong một xưởng sản xuất (máy móc tự động, hệ thống vận chuyển tự động, hệ thống lưu trữ,. Các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp đem lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng cường hiệu suất, giảm thời gian sản xuất, cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm rủi ro tai nạn lao động và tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp sản xuất.2 Giới thiệu chung về robot: Robot là một thiết bị tự động hoá có khả năng thực hiện các tác vụ vật lý hoặc nhiệm vụ thông minh mà trước đây chỉ có con người có thể thực hiện. Các robot trong công nghiệp thường được thiết kế để thực hiện các công việc lặp lại, tốn thời gian hoặc nguy hiểm cho con người. Hình 1-2: Robot trong công nghiệp Cấu tạo chung của một robot trong công nghiệp hiện nay bao gồm: - Cơ khí: Bộ khung, các khớp, động cơ, bánh răng, trục, các bộ truyền động khác.
- Điện tử: Các vi mạch điều khiển, bộ xử lý, cảm biến, hệ thống giao tiếp,. - Cảm biến: Giúp thu thập thông tin từ môi trường xung quanh và từ chính robot (cảm biến hình ảnh, cảm biến vị trí, cảm biến lực, cảm biến tiếp xúc,.) 2 - Hệ thống điều khiển: Bao gồm phần mềm và phần cứng để điều khiển các hoạt động của robot. Hệ thống điều khiển nhận thông tin từ các cảm biến và dựa vào đó đưa ra quyết định và điều khiển các động cơ và khớp của robot. - Giao diện người-máy: Để tương tác với con người hoặc hệ thống khác (một bảng điều khiển, màn hình cảm ứng, hoặc hệ thống điều khiển từ xa).
Các thành phần trên thường được kết hợp và tùy chỉnh theo yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Sự tiến bộ trong công nghệ đã dẫn đến sự phát triển của các robot có khả năng tự học, nhận biết và tương tác với môi trường xung quanh một cách thông minh hơn.3 Nhu cầu sử dụng robot trong công nghiệp: Công nghiệp hiện nay có nhu cầu ngày càng tăng về việc sử dụng robot.