Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các dây chuyền sản xuất và lắp ráp điện tử hiện đại, công đoạn gia công lỗ khoan và định vị, gắp đặt linh kiện (Pick & Place) lên bo mạch in đóng vai trò quyết định đến năng suất cũng như chất lượng thành phẩm. Tại nhiều cơ sở sản xuất truyền thống, các thao tác này vẫn phụ thuộc vào lao động thủ công, dẫn đến hạn chế về tốc độ, gia tăng chi phí nhân công và khó đảm bảo tính đồng đều giữa các mối lắp ráp. Xu hướng chuyển dịch sang các hệ thống tự động hóa khép kín đòi hỏi việc nghiên cứu, tích hợp các bộ điều khiển logic khả trình hiệu năng cao cùng cơ cấu chấp hành có độ chính xác cao nhằm thay thế các khâu thao tác lặp lại của con người.

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng Pick&Place 3 trục điều khiển hệ thống lắp ráp linh kiện tự động" do sinh viên Phạm Công Hoà và Nguyễn Hoàng Ân thực hiện (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Tử Đức) tập trung nghiên cứu giải pháp tự động hóa quá trình khoan lỗ mạch và gắp linh kiện vi mạch (IC) lên bề mặt mạch cố định.

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là xây dựng mô hình máy khoan và lắp ráp linh kiện tự động 3 trục có khả năng nhận dữ liệu tọa độ từ bản vẽ kỹ thuật, vận hành ổn định và đạt độ chính xác vị trí. Cụ thể, tác giả xác định 6 nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Thiết kế phần cơ khí mô hình trên phần mềm SolidWorks 2021 và sơ đồ đấu nối điện trên AutoCAD 2021.
  2. Tính toán tỷ lệ hộp số điện tử (CMX/CDV), tần số phát xung, tốc độ khoan và chu trình gắp linh kiện.
  3. Nghiên cứu cấu hình phần cứng, giao tiếp giữa bản vẽ AutoCAD với bộ điều khiển PLC Mitsubishi dòng Q thông qua công cụ trung gian.
  4. Nghiên cứu hệ thống xác định vị trí tuyệt đối và phương pháp điều khiển động cơ AC Servo ở chế độ vị trí.
  5. Lập trình điều khiển toàn hệ thống bằng ngôn ngữ Ladder Logic (LAD) trên GX Works2 và thiết kế giao diện giám sát, vận hành trên màn hình HMI GOT2000 bằng phần mềm GT Designer 3.
  6. Thi công lắp ráp hoàn chỉnh mô hình thực nghiệm, tiến hành chạy thử nghiệm khoan mạch, gắp linh kiện và đánh giá các thông số kỹ thuật thu được.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống cơ điện tử Pick & Place 3 trục kết hợp đầu trục chính khoan taro mini và tay gắp khí nén, điều khiển bằng PLC Mitsubishi họ Q. Phạm vi nghiên cứu về không gian giới hạn ở cấp độ mô hình thực nghiệm với kích thước dự kiến 1050 x 950 x 600 mm, hoạt động trên tấm đế nhôm kích thước 75.5 cm dày 8 mm. Phạm vi phôi gia công bao gồm vật liệu Mica và tấm đồng, sử dụng mũi khoan đường kính 1 mm (M1) và các loại ốc lắp ráp từ M1 đến M8. Thời gian thực hiện đồ án diễn ra từ tháng 02/2024 đến tháng 07/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết về tự động hóa dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, bao gồm các công nghệ nạp linh kiện tự động (Automated Component Placement), công nghệ gắn kết bề mặt (SMT - Surface Mount Technology) và công nghệ hàn xuyên lỗ (THT - Through-Hole Technology). Về mặt điều khiển chuyển động, đồ án ứng dụng lý thuyết điều khiển hồi tiếp vòng kín của hệ thống truyền động AC Servo, phân biệt giữa hệ thống phản hồi vị trí tương đối (Incremental Encoder) và vị trí tuyệt đối (Absolute Encoder), cùng các chế độ điều khiển cơ bản: vị trí, tốc độ và mô-men xoan.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp mô hình hóa và thiết kế kỹ thuật: Dựng mô hình 3D kết cấu khung giàn, ray trượt, trục vitme và đồ gá trên phần mềm SolidWorks 2021 nhằm tối ưu hóa kích thước hình học; thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển trên phần mềm AutoCAD 2021.
  • Phương pháp tính toán động học và tham số điều khiển: Thiết lập các biểu thức toán học xác định tỷ số truyền hộp số điện tử ($CMX/CDV$), tính toán tần số phát xung cực đại của bộ phát xung và số xung phát ra tương ứng với độ phân giải dịch chuyển $0.01\text{ mm}$ trên các trục vít me.
  • Phương pháp lập trình và tích hợp hệ thống: Sử dụng ngôn ngữ sơ đồ thang (Ladder Logic) trên môi trường GX Works2 để xây dựng thuật toán điều khiển chu trình, điều khiển chạy nội suy tuyến tính đa trục; sử dụng tập lệnh LISP trích xuất tọa độ điểm từ AutoCAD xuất sang tệp tin CSV, kết hợp công cụ MX Sheet và MX Component để nạp dữ liệu xuống bộ nhớ thanh ghi của PLC.
  • Phương pháp thực nghiệm vật lý: Chế tạo phần cứng, lắp ráp cơ điện, căn chỉnh độ vuông góc giữa các trục cơ khí, kiểm tra thông mạch và đo nguội trước khi cấp nguồn; tiến hành vận hành thử nghiệm chức năng khoan lỗ và gắp đặt linh kiện trên các mẫu phôi thực tế để đo kiểm sai số và hiệu suất.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án xuất phát từ tài liệu kỹ thuật chính hãng (Manual) của Mitsubishi Electric (về PLC dòng Q, positioning module QD75D4, QD75MH1, servo driver MR-C10A, MR-J3-10B), Cognex (về đầu đọc mã vạch DataMan 8050), Airtac, Koganei, Schneider Electric, và dữ liệu tọa độ hình học trích xuất trực tiếp từ bản vẽ gia công cơ khí.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa, kết hợp giữa cơ cấu chấp hành cơ khí, mạch điện động lực/điều khiển và các lớp phần mềm ứng dụng chuyên biệt.

Kiến trúc phần cứng và thiết bị chấp hành

Cơ cấu cơ khí gồm hệ tọa độ Descartes 3 trục ($X, Y, Z$) sử dụng bộ truyền vitme bi kết hợp ray dẫn hướng:

  • Trục $X$ và trục $Y$ sử dụng vitme bước $20\text{ mm}$, dẫn động bởi động cơ AC Servo kết nối với driver xung Mitsubishi MR-C10A.
  • Trục $Z$ sử dụng vitme bước $6\text{ mm}$, dẫn động bởi động cơ AC Servo kết nối với driver Mitsubishi MR-C10A, tích hợp cơ cấu khoan và cơ cấu gắp.
  • Cụm gia công gồm một động cơ Spindle CNC không chổi than (Brushless Motor) công suất $400\text{ W}$, dải điện áp $12 - 48\text{ VDC}$ (sử dụng nguồn cấp $24\text{ VDC}$), tốc độ định mức $3000 - 12000\text{ vòng/phút}$, mô-men xoắn $500\text{ mN}\cdot\text{m}$, đầu kẹp dao tiêu chuẩn ER11 trang bị collet kẹp mũi khoan $1\text{ mm}$.
  • Cụm gắp sản phẩm sử dụng một trục xoay kết hợp xi lanh kẹp khí nén song song Koganei NHBDPG-8 (hành trình đóng $5\text{ mm}$, mở $9.6\text{ mm}$, lực kẹp đóng $6.5\text{ N}$, mở $10\text{ N}$), điều khiển đóng/mở qua van điện từ khí nén 5 cửa 2 vị trí (5/2) Airtac 4V210-08 điện áp cuộn hút $24\text{ VDC}$.

Hệ thống điện và điều khiển trung tâm được tổ chức trên đế gắn module Q35B của hãng Mitsubishi, bao gồm:

  • Bộ nguồn cấp điện: Q61P.
  • Khối xử lý trung tâm (CPU): Q03UDCPU.
  • Khối phát xung điều khiển vị trí: Module QD75D4 (4 trục, giao tiếp phát xung mở mạch thu) dùng điều khiển các driver MR-C10A.
  • Khối điều khiển truyền thông mạng quang: Module QD75MH1, giao tiếp thông qua mạng cáp quang tốc độ cao SSCNET III tới driver servo MR-J3-10B.
  • Module vào/ra số: Module ngõ vào DC QX80 (16 điểm, $24\text{ VDC}$) và module ngõ ra transistor QY42P (64 điểm).
  • Thiết bị an toàn và phụ trợ: Aptomat MCB 2P 50A Schneider Electric EZ9F34250, Khởi động từ Fuji SJ-0G ($24\text{ VDC}$), Relay trung gian Omron LY2N ($24\text{ VDC}$), Nguồn tổ ong $24\text{ VDC}$, Cảm biến tiệm cận Azbil APM-D3B1 phục vụ việc nhận diện giới hạn hành trình (FLS, RLS) và tín hiệu gốc (DOG).
  • Thiết bị nhận dạng: Đầu quét mã vạch Cognex DataMan 8050 sử dụng công nghệ Hotbars và thuật toán 1DMax/IDQuick, kết nối theo giao thức HID để xác định mã chương trình gia công.

Tính toán tham số hộp số điện tử

Để đảm bảo độ chính xác định vị $0.01\text{ mm}$ với tần số xung phát tối đa của PLC là $200,000\text{ xung/s}$ và độ phân giải encoder của động cơ là $4000\text{ xung/vòng}$, các thông số hộp số điện tử ($CMX/CDV$) được tác giả tính toán cụ thể:

Trục chuyển động Bước vitme ($P_b$) Tốc độ trục lớn nhất Tỷ số hộp số điện tử ($CMX/CDV$) Số xung phát ra cho độ dịch chuyển $0.01\text{ mm}$
Trục X, Y $20\text{ mm}$ $3000\text{ vòng/phút}$ $\frac{CMX}{CDV} = \frac{2}{1}$ $1\text{ xung}$
Trục Z $6\text{ mm}$ $3000\text{ vòng/phút}$ $\frac{CMX}{CDV} = \frac{5}{3}$ $4\text{ xung}$

Tích hợp phần mềm và luồng dữ liệu

Quy trình nạp dữ liệu điều khiển được tự động hóa từ khâu thiết kế đến khâu thực thi:

  1. Bản vẽ bố trí chân linh kiện được thiết kế trên AutoCAD 2021. Một tập lệnh AutoLISP được tải vào AutoCAD để tự động trích xuất các tọa độ điểm cần khoan thành một bảng dữ liệu dạng tệp .csv.
  2. Dữ liệu từ tệp .csv được chuyển đổi sang Excel. Thông qua phần mềm giao tiếp MX Sheet và thư viện MX Component, các giá trị tọa độ này được ghi trực tiếp vào các vùng nhớ thanh ghi của Q03UDCPU mà không cần thao tác nhập số liệu thủ công.
  3. Người vận hành giám sát trạng thái chuyển động, thực hiện điều khiển chạy nhẹ (JOG), đưa hệ thống về vị trí gốc (OPR/Home), chuyển đổi chế độ khoan hoặc gắp thông qua giao diện thiết kế trên màn hình HMI GOT2000 bằng phần mềm GT Designer 3.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này phân tích bối cảnh công nghiệp hóa trong sản xuất điện tử, chỉ ra sự cần thiết của việc thay thế các thao tác thủ công bằng hệ thống tự động để tăng năng suất và độ chính xác. Tác giả xác định rõ mục tiêu chế tạo máy khoan và lắp ráp linh kiện tự động có độ mượt mà, dễ vận hành; phân chia nội dung nghiên cứu thành 6 chương logic; đồng thời nêu rõ các giới hạn của đề tài về mặt không gian làm việc mô hình, sự phụ thuộc vào đồ gá mạch cố định và hạn chế về kinh phí chế tạo.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYÊT

Chương 2 trình bày tổng hợp các cơ sở lý luận và thiết bị kỹ thuật liên quan:

  • Lịch sử phát triển của thiết bị lắp ráp tự động và các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lỗ khoan (tốc độ động cơ, áp lực, độ chính xác cơ khí, kỹ thuật gia công).
  • So sánh các công nghệ lắp ráp bo mạch: công nghệ nạp linh kiện tự động, công nghệ dán bề mặt (SMT) và công nghệ hàn xuyên lỗ (THT).
  • Cấu trúc, đặc tính hoạt động và vai trò của PLC nói chung; giới thiệu dòng PLC Mitsubishi Q Series với kỹ thuật xử lý đa CPU, thời gian quét vòng từ $0.5 - 2\text{ ms}$, dung lượng bộ nhớ lớn và khả năng mở rộng linh hoạt.
  • Cấu hình và nguyên lý hệ thống AC Servo, phân loại động cơ Servo AC/DC; động cơ spindle mini $400\text{ W}$ dùng taro/khoan; ưu điểm kháng nhiễu và độ trễ thấp của truyền thông quang cáp sợi quang SSCNET III.
  • Cấu tạo và nguyên lý của các thiết bị điện phụ trợ: Aptomat (CB), relay trung gian Omron LY2N, khởi động từ Fuji SJ-0G, cảm biến tiệm cận Azbil APM-D3B1, bộ mã hóa xung Encoder (phân biệt Absolute và Incremental Encoder).
  • Khái niệm về ngôn ngữ lập trình Ladder (LAD), van điện từ Airtac 4V210-08, xi lanh kẹp khí nén Koganei NHBDPG-8 và công nghệ đọc mã vạch 1D/2D của Cognex DataMan 8050 với thuật toán 1DMax, Hotbars, IDQuick.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIÊT KÊ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

Chương này mô tả chi tiết toàn bộ quá trình thiết kế kỹ thuật:

  • Tính toán toán học xác định thông số hộp số điện tử: Trục $X, Y$ chọn $CMX/CDV = 2/1$ (1 xung dịch chuyển $0.01\text{ mm}$); Trục $Z$ chọn $CMX/CDV = 5/3$ (4 xung dịch chuyển $0.01\text{ mm}$).
  • Thiết kế mô hình 3D trên SolidWorks 2021: bố trí đế nhôm dày $8\text{ mm}$, chiều dài $75.5\text{ cm}$, căn chỉnh các cụm vitme vuông góc để hạn chế rung lắc khi spindle quay ở dải tốc độ cao.
  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện động lực và mạch điều khiển trên AutoCAD; phân bổ địa chỉ I/O trên module QX80 và QY42P, kết nối khối định vị QD75D4 và QD75MH1.
  • Quy trình thi công thực tế: gia công cơ khí, lắp ráp hệ trục $XYZ$, đi dây điện vào máng cáp, đo kiểm nguội cách điện và đấu nối đường ống khí nén.

CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Chương 4 tập trung giải quyết bài toán thuật toán và lập trình:

  • Mô tả bài toán chuyển động: quy đổi hệ tọa độ giữa điểm gốc (Home/Origin) và điểm làm việc thực tế của bàn máy.
  • Giải thuật điều khiển chạy nội suy tuyến tính 3 trục, thuật toán xác định vị trí gắp linh kiện tại khay chứa (kho linh kiện) và thả linh kiện vào vị trí chân lỗ đã khoan sẵn trên bo mạch.
  • Xây dựng lưu đồ giải thuật hệ thống chính, lưu đồ chuyển đổi chế độ vận hành (Mode 1, Mode 2) và quy trình quét mã barcode bằng DataMan 8050 để gọi công thức chu trình.
  • Cấu hình thông số tham số (Parameter) cho module định vị QD75D4 và QD75MH1; thiết lập cấu hình kênh truyền dữ liệu từ AutoCAD thông qua file LISP, xuất bảng CSV, dùng MX Sheet truyền tham số trực tiếp xuống vùng nhớ PLC.
  • Thiết kế hệ thống giao diện giám sát HMI GOT2000 (màn hình bắt đầu, màn hình Home, màn hình JOG điều khiển vị trí/tốc độ, màn hình làm việc chế độ khoan và chế độ gắp).

CHƯƠNG 5: KÊT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ

Chương 5 trình bày kết quả thực nghiệm đạt được trên mô hình vật lý:

  • Chế tạo thành công mô hình phần cứng cơ - điện hoàn chỉnh theo đúng thiết kế bản vẽ.
  • Vận hành trơn tru các màn hình điều khiển HMI, truyền nhận dữ liệu ổn định giữa máy tính (AutoCAD/Excel/MX Sheet) và PLC Q.
  • Thực nghiệm khoan mạch với mũi khoan $1\text{ mm}$ (M1) trên hai loại vật liệu: tấm Mica và miếng đồng. Kết quả ghi nhận vị trí các lỗ khoan chuẩn xác, mép lỗ khoan đều, đáp ứng yêu cầu đặt chân linh kiện.
  • Thực nghiệm gắp thả linh kiện từ kho chứa sang bản mạch đồng theo hai chế độ tự động; xi lanh khí nén Koganei và van Airtac đáp ứng lực kẹp ổn định, không làm biến dạng vỏ linh kiện.
  • Phân tích các lỗi phát sinh trong quá trình thử nghiệm (lỗi truyền thông quang, sai số hành trình, kẹt cơ khí bàn trượt) và trình bày phương án khắc phục đã áp dụng.

CHƯƠNG 6: KÊT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Tổng hợp toàn bộ quá trình thực hiện đồ án, đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu so với mục tiêu ban đầu; nêu rõ các nhược điểm còn tồn tại của hệ thống và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cấp thiết bị trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

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

  • Chế tạo và lắp ráp thành công mô hình máy Pick & Place 3 trục kết hợp đầu gia công khoan, vận hành bằng PLC dòng Q (Q03UDCPU) và hệ thống driver servo Mitsubishi (MR-C10A, MR-J3-10B).
  • Thiết lập hoàn chỉnh phương pháp đồng bộ dữ liệu bản vẽ kỹ thuật: chuyển đổi tọa độ các điểm khoan từ AutoCAD qua mã LISP xuất file CSV, tự động ghi vào thanh ghi dữ liệu PLC qua MX Sheet, loại bỏ hoàn toàn việc nạp tọa độ thủ công.
  • Thực nghiệm gia công thành công các mẫu lỗ khoan kích thước $1\text{ mm}$ trên vật liệu Mica và tấm phôi đồng; hệ thống thực hiện gắp linh kiện IC và thả chính xác vào các vị trí đã định sẵn.
  • Xây dựng giao diện HMI trực quan với đầy đủ tính năng: điều khiển JOG, đưa về Home (OPR), theo dõi tọa độ thời gian thực và quản lý hai chế độ làm việc tự động thông qua đầu đọc mã vạch DataMan 8050.

Đóng góp chính của đề tài là xây dựng thành công quy trình tích hợp khép kín giữa phần mềm thiết kế CAD và bộ điều khiển công nghiệp PLC dòng Q thông qua mạng truyền thông dữ liệu trung gian MX Sheet, kết hợp đồng thời việc ứng dụng mạng truyền thông sợi quang SSCNET III trong điều khiển chuyển động vị trí nội suy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Tác giả đã chỉ ra một số hạn chế của nghiên cứu:

  • Hệ thống chỉ dừng lại ở quy mô mô hình thử nghiệm phòng thí nghiệm, hoạt động trong phạm vi không gian hẹp.
  • Quy trình gắp lắp phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí cố định của phôi và khay linh kiện đã được căn chỉnh trước; nếu vị trí mạch hoặc khay chứa bị xê dịch, hệ thống sẽ gắp sai lệch và có nguy cơ gây kẹt hoặc va chạm cơ học.
  • Khung giàn cơ khí và các linh kiện sử dụng chưa đạt tiêu chuẩn công nghiệp nặng, tốc độ chuyển động và số lượng chủng loại linh kiện có thể thao tác còn ở mức hạn chế.
  • Kinh phí chế tạo có hạn nên chưa thể tối ưu hóa hoàn toàn kết cấu triệt tiêu rung động cơ học.

Các hướng mở rộng được đề xuất:

  • Tăng cường độ cứng vững của khung cơ khí, thay thế các cơ cấu chịu tải cao hơn để nâng cao tốc độ chu trình.
  • Tích hợp hệ thống thị giác máy công nghiệp (Machine Vision / Camera) nhằm tự động nhận diện góc xoay, định vị sai lệch tọa độ của phôi và linh kiện theo thời gian thực thay cho phương pháp đồ gá cố định.
  • Mở rộng kho chứa linh kiện và thiết kế cơ cấu thay dao/đầu kẹp tự động để xử lý được nhiều chủng loại vi mạch và linh kiện dán khác nhau.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điện - Điện tử đang thực hiện các đề tài về điều khiển chuyển động đa trục (Motion Control).
  • Người học và kỹ sư cần tài liệu hướng dẫn thực tế về cách cấu hình, cài đặt tham số cho các module định vị chuyên dụng của Mitsubishi (QD75D4 phát xung, QD75MH1 truyền thông cáp quang SSCNET III).
  • Kỹ sư tự động hóa quan tâm đến giải pháp kết nối, trích xuất dữ liệu tọa độ từ bản vẽ AutoCAD trực tiếp sang bộ điều khiển PLC dòng Q thông qua phần mềm MX Sheet và ngôn ngữ AutoLISP.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ hộp số điện tử ($CMX/CDV$) của các trục trong hệ thống được tính toán như thế nào?
Dựa trên độ phân giải động cơ $4000\text{ xung/vòng}$, độ dịch chuyển mong muốn $0.01\text{ mm}$ và tần số phát xung tối đa từ PLC $200,000\text{ xung/s}$:

  • Trục $X$ và $Y$ (vitme bước $20\text{ mm}$): tỷ số $CMX/CDV = 2/1$ ($CMX = 2, CDV = 1$), phát 1 xung tương ứng $0.01\text{ mm}$.
  • Trục $Z$ (vitme bước $6\text{ mm}$): tỷ số $CMX/CDV = 5/3$ ($CMX = 5, CDV = 3$), phát 4 xung tương ứng $0.01\text{ mm}$.

2. Hệ thống sử dụng những module định vị (Positioning Module) nào và điều khiển các driver servo nào?
Hệ thống sử dụng hai module định vị chuyên dụng của dòng Mitsubishi Q:

  • Module QD75D4: điều khiển vị trí theo phương thức phát xung hở mạch thu, kết nối điều khiển driver xung Mitsubishi MR-C10A.
  • Module QD75MH1: điều khiển vị trí thông qua mạng cáp quang SSCNET III tốc độ cao, kết nối trực tiếp với driver servo Mitsubishi MR-J3-10B.

3. Phương pháp nào được nhóm tác giả sử dụng để đưa tọa độ từ AutoCAD vào bộ nhớ của PLC?
Tác giả sử dụng một tập lệnh AutoLISP nạp vào phần mềm AutoCAD 2021 để trích xuất danh sách tọa độ các điểm khoan thành tệp tin định dạng .csv. Tệp này sau đó được mở trong Excel và thông qua phần mềm trung gian MX Sheet (kết hợp MX Component), dữ liệu được ghi trực tiếp vào các ô nhớ thanh ghi chuyên dụng trong PLC Q03UDCPU.

4. Đầu khoan và cơ cấu tay gắp của mô hình sử dụng các thiết bị chấp hành nào?
Cơ cấu khoan sử dụng động cơ Spindle CNC không chổi than (Brushless Motor) công suất $400\text{ W}$, sử dụng nguồn $24\text{ VDC}$, tốc độ tối đa $12000\text{ vòng/phút}$, gắn đầu kẹp ER11 kẹp mũi khoan $1\text{ mm}$. Cơ cấu gắp sử dụng xi lanh kẹp khí nén song song Koganei NHBDPG-8 (đường kính xi lanh $8\text{ mm}$), được điều khiển đóng mở bằng van điện từ khí nén 5/2 Airtac 4V210-08 cuộn coil $24\text{ VDC}$.

5. Đầu đọc mã vạch Cognex DataMan 8050 giữ vai trò gì trong hoạt động của máy?
Đầu đọc Cognex DataMan 8050 sử dụng công nghệ Hotbars và thuật toán 1DMax/IDQuick để quét mã vạch trên phôi hoặc thẻ lệnh ở chế độ kết nối HID. Mã vạch được truyền về hệ thống để xác định, kích hoạt các chu trình chạy gia công tự động và gọi công thức làm việc tương ứng đã lưu trong chương trình điều khiển.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng Pick&Place 3 trục điều khiển hệ thống lắp ráp linh kiện tự động" đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình gia công khoan mạch và gắp thả linh kiện sử dụng hệ thống điều khiển PLC Mitsubishi họ Q kết hợp động cơ AC Servo. Nghiên cứu giải quyết tốt bài toán tính toán tham số hộp số điện tử, cấu hình điều khiển chuyển động đa trục bằng cả phương thức phát xung và truyền thông mạng quang SSCNET III, đồng thời hiện thực hóa giải pháp tự động nạp dữ liệu tọa độ từ AutoCAD vào PLC qua MX Sheet. Mặc dù còn hạn chế về mặt quy mô thực nghiệm và cơ chế định vị phụ thuộc vào đồ gá cố định, kết quả của đề tài là minh chứng rõ nét cho tính khả thi trong việc tích hợp các chuẩn công nghệ công nghiệp vào bài toán tự động hóa sản xuất linh kiện điện tử.