Tiểu luận về ứng dụng PLC trong điều khiển robot delta để phân loại sản phẩm theo màu sắc

• Người hướng dẫn: TS. Trần Vi Đô
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Ứng Dụng PLC Trong Điều Khiển Robot Delta Phân Loại Sản Phẩm Theo Màu Sắc
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu Robot Delta
• 1.2. Mục tiêu, nhiệm vụ đề tài
• 1.3. Các bước tiến hành
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phương trình động lực học Robot Delta
• 2.2. Cấu tạo robot song song Delta
• 2.3. Động học thuận Robot
• 2.4. Động học nghịch Robot
• 2.5. Tổng quan về công nghệ xử lý ảnh
• 2.6. Các khái niệm của xử lí ảnh
• 2.7. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
• 2.8. Những vấn đề lý thuyết được sử dụng trong đề tài
• 2.9. Giới thiệu phần cứng
• 2.10. Sơ đồ kết nối của PLC S7-1200
• 2.11. Module mở rộng SM 1222, DQ 8xRelay/2A (6ES7222-1HF32-0XB0)
• 2.12. Driver Điều Khiển Động Cơ Microstep TB6600
• 2.13. Công tắc hành trình
• 2.14. Phần mềm điều khiển Robot
• 2.15. Thư Viện EmguCV
• 2.16. Phần mềm TIA Portal V15
• 2.17. OPC và SQL
• 3. CHƯƠNG 3: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
• 3.1. Thuật toán điều khiển cho PLC
• 3.2. Chương trình điều khiển robot delta
• 3.3. Chương trình tính toán tốc độ động cơ băng tải
• 3.4. Chương trình điều khiển cho ứng dụng Winform
• 3.5. Giao diện điều khiển
• 3.6. Chương trình nhận diện màu và xác định tọa độ
• 3.7. Điều khiển robot tự động gắp vật
• 3.8. Sắp xếp vật theo thứ tự trên băng tải
• 3.9. Phương pháp chuyển đổi tọa độ khung hình sang tọa độ của hệ Robot
• 3.10. Kết nối giữa PC-PLC-SQL
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4.1. Thi công phần cứng
• 4.2. Chuẩn bị phần cứng
• 4.3. Thi công robot delta và tủ điều khiển
• 4.4. Thi công phần mềm
• 5. CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
• 5.1. Kết quả xử lý ảnh
• 5.2. Kết quả robot gắp vật
• 5.3. Những kiến thức đã nghiên cứu
• 5.4. Những hạng mục đạt được
• 5.5. Những hạn chế
• 5.6. Hướng phát triển
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

I. Giới thiệu về PLC và Robot Delta

PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển tự động hóa công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất. Robot Delta là một loại robot có cấu trúc song song, nổi bật với khả năng thực hiện các tác vụ phân loại sản phẩm với tốc độ và độ chính xác cao. Việc kết hợp PLC với robot delta trong quy trình phân loại sản phẩm theo màu sắc mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp. Đặc biệt, trong bối cảnh hiện nay, nhu cầu tự động hóa trong sản xuất ngày càng tăng, việc ứng dụng công nghệ tự động hóa như PLC và robot trở nên cần thiết. Theo một nghiên cứu, việc sử dụng robot delta trong các dây chuyền sản xuất giúp giảm thiểu thời gian và chi phí lao động, đồng thời nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong quá trình sản xuất.

II. Cơ sở lý thuyết về Robot Delta

Robot Delta có cấu trúc động học song song với ba bậc tự do, cho phép nó thực hiện các chuyển động tịnh tiến theo ba trục XYZ. Cấu tạo của robot bao gồm các khâu chủ động và bị động, giúp nó có khả năng di chuyển linh hoạt và chính xác. Động học thuận và động học nghịch là hai khái niệm quan trọng trong việc điều khiển robot. Động học thuận cho phép xác định vị trí của robot dựa trên các góc khớp, trong khi động học nghịch giúp xác định các góc khớp cần thiết để đạt được vị trí mong muốn. Việc hiểu rõ về động học của robot delta là rất quan trọng để xây dựng các thuật toán điều khiển hiệu quả.

2.1. Động học thuận và nghịch

Động học thuận của robot delta cho phép tính toán vị trí của đầu robot dựa trên các góc khớp. Ngược lại, động học nghịch giúp xác định các góc khớp cần thiết để đạt được một vị trí cụ thể. Việc áp dụng các phương trình động học này trong quy trình sản xuất giúp tối ưu hóa quá trình phân loại sản phẩm theo màu sắc.

III. Ứng dụng công nghệ xử lý ảnh

Công nghệ xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc nhận diện và phân loại sản phẩm. Sử dụng cảm biến màu sắc và web camera, hệ thống có thể xác định màu sắc của sản phẩm và gửi thông tin về PLC để điều khiển robot delta thực hiện các thao tác gắp và phân loại. Việc áp dụng công nghệ xử lý ảnh không chỉ giúp tăng độ chính xác trong việc phân loại mà còn giảm thiểu sai sót do yếu tố con người. Các thuật toán xử lý ảnh như nhận diện màu sắc và xác định tọa độ là những yếu tố then chốt trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.1. Quy trình xử lý ảnh

Quy trình xử lý ảnh bao gồm các bước như thu thập dữ liệu từ camera, xử lý và phân tích hình ảnh để xác định màu sắc và kích thước của sản phẩm. Các thuật toán như nhận diện màu và xác định tọa độ giúp robot thực hiện các thao tác chính xác hơn. Việc tích hợp công nghệ này vào hệ thống PLC và robot delta tạo ra một quy trình sản xuất tự động hóa hiệu quả.

IV. Thi công mô hình và kết quả

Quá trình thi công mô hình robot delta bao gồm việc lắp ráp phần cứng và phát triển phần mềm điều khiển. Sử dụng PLC S7-1200, hệ thống được lập trình để điều khiển các động cơ bước, thực hiện các thao tác gắp và phân loại sản phẩm. Kết quả thu được cho thấy robot có khả năng hoạt động ổn định và chính xác trong việc phân loại sản phẩm theo màu sắc. Những hạn chế trong quá trình thi công cũng được ghi nhận, từ đó đưa ra các hướng phát triển trong tương lai.

4.1. Đánh giá kết quả

Kết quả thực nghiệm cho thấy robot delta có thể phân loại sản phẩm với độ chính xác cao. Việc sử dụng PLC trong điều khiển giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian và chi phí. Những hạn chế trong quá trình thi công như độ nhạy của cảm biến màu sắc cũng được đề cập, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến cho các dự án tương lai.