Thiết kế thi công hệ thống lưu kho tự động ứng dụng labview nhận dạng qcode

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quảnlý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khoikho, các hệ thống kho tự động đượ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ - THI CÔNG HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG LABVIEW NHẬN

DẠNG QCODE

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS PHẠM QUỐC PHƯƠNG

Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp:

TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng….năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đồ án là do các thành viên trong nhóm thực hiệndưới sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Quốc Phương Các dữ liệu, hình ảnh và kếtquả trình bày trong báo cáo là trung thực và không sao chép các tài liệu báo cáotrước dưới mọi hình thức Chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoantrên

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022

Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trongquãng đời mỗi sinh viên Đồ án tốt nghiệp còn là tiền đề nhằm trang bị cho chúng

em những kĩ năng nghiên cứu, những kiến thức thực tiễn quý báu trước khi lậpnghiệp

Trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện KĩThuật trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM và đặc biệt các thầy cô bộ môn ngành

“Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa” đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho chúng

em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên giảng đường làm nềntảng cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Xin trân trọng cảm ơn Thầy Nguyễn Quốc Phương đã tận tình hướng dẫn,giúp đỡ, những khó khăn, vướng mắc trong quá trình thực hiện đồ án, định hướngcách tư duy và cách làm việc khoa học có hiệu quả cho chúng em Đây là nhữnggóp ý hết sức quý báu không chỉ trong suốt quá trình thực hiện đồ án mà còn làhành trang để chúng em tiếp bước trong quá trình học tập và lập nghiệp sắp tới

Chúng con xin gửi lòng biết ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ, các thành viêntrong gia đình Những người luôn luôn ở bên cạnh động viên, khuyến khích và hỗtrợ tối đa cho việc học tập của chúng con Đây chính là động lực rất lớn thúc đẩy

sự phấn đấu của chúng con trong suốt thời gian qua Và cuối cùng, xin gửi lờicảm ơn tới ban giám hiệu trường Đại học Công Nghệ Tp.HCM đã luôn tạo điềukiện thuận lợi để nhóm có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Đề tài thiết kế và phát triển lưu kho tự động sử dung Qcode có những thiết

bị như sau: một băng tải, 3 truc vicme, 4 step motor và 4 driver để cấp xung vàdòng cho động cơ, 2 cảm biến quang và 3 cảm biến tiệm cận, 1 camera cho việc

xử lý ảnh quét Qcode

Sau khi làm đề tài nhóm chúng em đã có thêm kinh nghiệm gia công cơ khí,thiết kế mô hình, đấu nối dây điện một hệ thống nho, hiểu hơn về cách lập trìnhPLC thực tế

Những hạn chế và thiếu sót với thực tế bên ngoài làm đề tài này hệ thốngchỉ dưng lại ở việc xuất nhập và quét Qcode, vẫn chưa làm hàng hóa nhập mộtcách nhanh chóng liên tuc cũng như phát triển được hệ thống lưu data trên mộtwebsever Hướng đi tương lai của chúng em se cố gắng phát triển hơn không chỉdưng lại trên việc lưu hệ thống mà còn làm nhanh tiến độ lưu kho hơn

Nowadays, in the era of industrialization and modernization of production,more and more goods are produced to meet the consumption needs of society.Since then, modern warehouses have been born to meet the needs of production,and since then, placing barcodes has become very important for goods that areimported and exported according to standards to help us easily more control overthe goods Therefore, my group decided to work on the topic of designing anautomated warehouse model using Qcode The software that we use in designingmodels and electrical cabinets include Autocad, Inventor, Solid work, Visio Thesoftware used to control the PLC is GX work3

The project of designing and developing automatic storage using Qcodehas the following equipment: a 3-axis vitme conveyor, 4 step motor and 4 drivers

to supply pulses and currents to the motor, 2 optical sensors and 3 sensorsProximity, 1 camera for Qcode scanning image processing

After doing the group project, we had experience in mechanical processing,designing models, connecting wires to a small system, better understanding how

to program the actual PLC

Limitations and shortcomings with external reality In addition to makingthis account, the system only stops at importing and exporting and scanningQcode, it has not been able to import goods quickly and continuously as well asdevelop a system to save data on a webserver Our future direction will be to try

to develop more not only in terms of system maintenance, but also to speed up theinventory process

`MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT III ABSTRACT IV MỤC LỤC V DANH MỤC BẢNG IX DANH MỤC HÌNH ẢNH X LỜI MỞ ĐẦU XV

Chương 1 1

GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Quản lý kho bằng QR Code 2

1.3 Khả năng ứng dung của hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode 4

1.4 Muc đích nghiên cứu 4

1.5 Nhiệm vu nghiên cứu 5

1.6 Phương pháp nghiên cứu 5

Chương 2 7

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 7

2.1 Giới thiệu về hệ thống tư động 7

2.1.1 Tổng quát 7

2.1.2 Vai trò của hệ thống tự động 8

2.1.3 Khó khăn trong việc ứng dung hệ thống tự động 8

2.2 Các nhà kho thông mình phổ biến hiện nay 9

Chương 3 13

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYÊT 13

3.1 Yêu cầu hệ thống 13

3.1.1 Thiết kế khung cơ khí 13

3.1.2 Hệ thống vận hành 13

3.1.3 Độ hiệu quả khi sử dung hệ thống lưu kho tự động kết hợp Qcode 13

3.1.4 Đề xuất giải pháp thực hiện phù hợp với hoàn cảnh cu thể của đối tượng hưởng thu đề tài 14

3.1.5 Lựa chọn phương án thiết kế 14

Chương 4 15

QUY TRÌNH THIÊT KÊ 15

4.1 Lập quy trình các bước tiến hành thiết kế máy và hệ thống điều khiển 15

4.1.1 Quy trình các bước tiến hành thiết kế máy 15

4.1.2 Quy trình các bước tiến hành thiết kế tủ điện 15

4.1.3 Sơ đồ khối của hệ thống 15

4.1.4 Lưu đồ giải thuật 16

4.2 Thiết kế cơ khí 17

4.2.1 Thiết kế bản ve 18

4.2.2 Nguyên lý hoạt động 20

4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 20

4.3.1 Bảng phân công thiết bị ra vào 20

4.3.2 Mạch điều khiển PLC 22

4.3.3 Thiết kế bản ve tủ điện 22

4.4 Tính toán, lựa chọn các linh kiện thiết bị điều khiển, cơ khí và dung cu, công cu lắp ráp 23

4.4.1 Khối PLC 23

4.4.2 Khối nguồn 24

4.4.3 Băng tải 25

4.4.4 Cảm biến 25

4.4.4.1 Cảm biến quang 25

4.4.4.2 Cảm biến tiệm cận 27

4.4.5 Vitme 28

4.4.6 Puly 28

4.4.6.1 Puly GT2 20 răng đường kính 12mm 28

4.4.6.2 Puly GT2 60 răng đường kính 37.76mm 29

4.4.7 Gối đỡ thanh trượt tròn 30

4.4.8 Truc trơn 31

4.4.9 Con trượt vuông 31

4.4.10 Gối đỡ vòng bi dạng đứng 31

4.4.11 Step motor 31

4.4.12 Driver 36

4.4.13 Rơ le 38

4.4.14 MCB 38

4.4.15 Cầu chì 39

4.4.16 Nút nhấn 40

4.4.16.1 Nút nhấn Start 40

4.4.16.2 Nút nhấn Stop 42

4.4.16.3 Nút dưng khẩn cấp 42

4.4.17 Đèn báo 43

4.4.18 Cầu đấu 43

4.4.19 Nút nhấn 3 vị trí 44

4.4.20 Dây điện 44

4.4.21 Camera 45

4.4.22 Màn hình HMI 46

4.5 Danh sách tổng hợp các thiết bị 46

Chương 5 48

THI CÔNG THÍ NGHIỆM VÀ MÔ HÌNH 48

5.1 Thi công thiết kế mô hình 48

5.1.1 Kho hàng 48

5.1.2 Khung đế của mô hình 49

5.1.3 Băng tải 49

5.1.4 Vitme 50

5.1.5 Vị trí cảm biến 50

5.1.6 Láp ráp hoàn tất phần cơ khí 51

5.2 Thi công lắp ráp tủ điện 52

5.2.1 Kích thước tủ điện 52

5.2.2 Đấu nối dây của hệ thống tủ điện 54

5.2.3 Hoàn thành lắp ráp hệ thống tủ điện 54

5.3 Viết phần mềm điều khiển 54

5.3.1 GX Work3 55

5.3.2 GT Desinger3 55

5.3.3 Quy trình tạo PLC kết nối với OPC Servers Configuration 57

5.3.4 Lập trình quét mã Qcode bằng Labview 67

5.3.4.1 Phần mềm LabVIEW 67

5.3.4.2 Kết nối Labview với PLC thông qua OPC cần thực hiện những bước sau : 67

5.3.4.3 Viết chương trình quét mã Qcode trên Labview 71

5.4 Chạy thử, chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm 84

Chương 6 85

6.1 Kết quả đạt được 85

6.1.1 Phần cơ khí 85

6.1.2 Phần điện và lập trình 85

6.1.3 Toàn hệ thống 85

6.2 Những vấn đề chưa đạt được 85

6.3 Hạn chế của đề tài 85

6.4 Hướng phát triển 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Phu luc 88

Phu luc 1: Chương trình điều khiển PLC: 88

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Ngõ vào của PLC 21

Bảng 4.2 Ngõ ra của PLC 22

Bảng 4.3 Thông số băng tải 26

Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật động cơ bước 57HS8230A4 33

Bảng 4.5: Thông số động cơ bước 42HS6017A4 35

Bảng 4.6: Danh sách các thiết bị mạch điều khiển 46

Bảng 4.7 Danh sách các thiết bị phần động lực 47

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hệ thống lưu trữ và truy suất kho hàng tự động 2

Hình 1.2: QR code ưng dung vào lưu kho 3

Hình 2.1: Kho thông minh 7

Hình 2.2: Kho Pallet tự động AS/RS 9

Hình 2.3: Xe tự hành AGV 11

Hình 2.4: Cobot kết hợp AGV Kuka 12

Hình 4.1 Sơ đồ khối của hệ thống 16

Hình 4.2 : Lưu đồ giải thuật nhập kho 17

Hình 4.3: Thiết kế cơ khí trên Invertor 18

Hình 4.4: Mặt trước của mô hình 18

Hình 4.5: Mặt bên phải mô hình 19

Hình 4.6: Mặt trên của mô hình 19

Hình 4.7: Nguyên lý hoạt động mô hình 20

Hình 4.8: Sơ đồ đấu nối PLC 22

Hình 4.9: Bản ve CAD hệ thống điều khiển 23

Hình 4.10: PLC FX5U- 32MT/ES 24

Hình 4.11: Bộ nguồn S8VS- 12024 25

Hình 4.12: Cảm biến quang E18-D80NK 27

Hình 4.13: Cảm biến tiệm cận LJ12A3-4-Z/BX 28

Hình 4.14: Vitme t8 bước 8 29

Hình 4.15: Puly GT2 20 răng 29

Hình 4.16: Puly GT2 60 răng 30

Hình 4.17: Gối đỡ thanh trượt tròn 31

Hình 4.18: Truc trơn 31

Hình 4.19: Con trượt vuông 31

Hình 4.20: Gỗi đỡ vòng bi 32

Hình 4.21: Đông cơ bước 57HS8230A4 33

Hình 4.22: Cấu tạo động cơ bước 57HS8230A4 33

Hình 4.23: Động cơ bước 42HS6017A4 34

Hình 4.24: Cấu tạo động cơ bước 42HS6017A4 35

Hình 4.25: Driver TB6600 36

Hình 4.26: Đấu dây TB6600 37

Hình 4.27: Chỉnh xung driver TB6600 38

Hình 4.28: Chỉnh dòng TB6600 38

Hình 4.29: Rơ le 39

Hình 4.30: MCB: N63-C6 40

Hình 4.31: Cầu chì RT 18-32 40

Hình 4.32: Nút nhấn Start 41

Hình 4.33: Nút nhấn Stop 42

Hình 4.34: Nút dưng khẩn cấp 43

Hình 4.35: Đèn báo 43

Hình 4.36: Cầu đấu 44

Hình 4.37: Nút nhấn 3 vị trí LA38-11X2 44

Hình 4.38: Dây điện 45

Hình 4.39: Camera Logitech 45

Hình 4.40: Màn hình GT1030-HWDW 46

Hình 5.1: Thiết kế cơ khí trên Invertor 49

Hình 5.2: Phần kho hàng của mô hình 50

Hình 5.3: Phần khung đế của mô hình 50

Hình 5.4: Phần băng tải của mô hình 51

Hình 5.6: Vị trí cảm biến ở băng tải 52

Hình 5.7: Vị trí cảm biến ở các truc x,y,z 52

Hình 5.8: Hoàn tất phần lắp rắp cơ khí 53

Hình 5.9: Kích thước tủ điện 53

Hình 5.10: Tiến hành đấu nối tủ điện 54

Hình 5.11: Hoàn tất hệ thống tủ điện 54

Hình 5.12: Giao diện HMI giới thiệu các thành viên 55

Hình 5.13: Giao diện HMI lựa chọn chế độ 56

Hình 5.14: Giao diện HMI chế độ tự động 56

Hình 5.15: Giao diện HMI điều chỉnh tốc độ 56

Hình 5.16: Giao diện HMI điều chỉnh truc Z 57

Hình 5.17: Giao diện HMI điều chỉnh truc Y 57

Hình 5.18: Giao diện HMI điều chỉnh truc X 57

Hình 5.19: Ethernet port 58

Hình 5.20: Cửa sổ để tạo địa chỉ IP cho PLC 59

Hình 5.21: Nhập địa chỉ IP cho PLC 59

Hình 5.22: Kéo khối SLMPSLMP Connection Module 60

Hình 5.23: Tạo Port 60

Hình 5.24: Giao diện ban đầu của OPC Severs Configuration 61

Hình 5.25: Tạo Channel cho OPC .61

Hình 5.26: Chọn Device driver 62

Hình 5.27: Hoàn tất tạo Channel 62

Hình 5.28: Tạo device 63

Hình 5.29: Lựa chọn IP Protocol 64

Hình 5.30: Hoàn thành tạo Device 65

Hình 5.31: Tạo Tag Properites 66

Hình 5.32: Tạo các Tag Name .66

Hình 5.33: Chạy Runtime 67

Hình 5.34: Thông báo kết quả Runtime 67

Hình 5.35: Thông tin kết nối 67

Hình 5.36: Kết nối thành công PLC với OPC 68

Hình 5.36: Tạo Project 69

Hình 5.37: Tạo I/O Sever 69

Hình 5.38: Tạo OPC Client 69

Hình 5.39: Chọn Registered OPC servers 70

Hình 5.40: Tạo New VI 70

Hình 5.41: Create Bound Variables 71

Hình 5.42 : Add các thiết bị 71

Hình 5.43: Kết nối thành công PLC với LabView thông qua OPC 72

Hình 5.44: Cửa sổ tạo thư muc chương trình LabVIEW 2020 72

Hình 5.45: Tạo chương trình 73

Hình 5.46: Tạo Project LabVIEW 2020 73

Hình 5.47: Tạo New VI 74

Hình 5.48: Giao diện màn hình làm việc của LabVIEW 2020 74

Hình 5.49: Hàm Vision Acquisition 75

Hình 5.50: Chọn camera trong hàm Vision Acquisition 76

Hình 5.51: Muc Select Acquisition Type 76

Hình 5.52: Lưu ảnh vào máy tính 77

Hình 5.53 Chọn thông số cho hàm Vision Acquisition 78

Hình 5.54: Kết thúc quy trình thiết lập trong hàm Vision Acquisition 78

Hình 5.55: Hàm Vision Assistant 79

Hình 5.56: Xử lý ảnh đọc QR Code 79

Hình 5.57: Chọn Extract Color Planes 80

Hình 5.58: Chọn 2D Barcode Reader 81

Hình 5.59: Chọn loại Barcode 81

Hình 5.60: Hoàn thành chọn loại quét QR 82

Hình 5.61: Chọn IMAQ Overlay Multiple Lines 2 83

Hình 5.62: Chọn IMAQ Overlay Text 83

Hình 5.63: Chọn khối Index Array 84

Hình 5.64: Các khối lệnh được kết nối với nhau hoàn chỉnh 84

Hình 5.65: Chạy chương trình nhận mã QR code 85

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản

lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khoikho, các hệ thống kho tự động được sử dung robot để vận chuyển hàng hóa, điềunày đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khánhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảoquản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công …

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình củathầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa, em đã tích luỹ được vốn kiến thức nhấtđịnh Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo, bọn em được giao đề tài tốtnghiệp: “Thiết kế - Thi công hệ thống Lưu kho tự động ứng dung Labview nhậndạng Qcode”

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Phạm Quốc Phương đã nhiệt tình quansát, giúp đỡ và hướng dẫn em qua tưng yêu cầu của đề tài

Chương 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề.

Nền công nghiệp Việt Nam ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chungđang phát triển mạnh me Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ côngnên việc bảo quản hàng hóa trong kho chủ yếu được thực hiện bằng lao độngchân tay của con người, do đó không tối ưu hóa được các khoảng không gian, sứcchứa của kho hàng, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diệntích đất làm nhà kho chứa hàng Ngày nay, xã hội hiện nay ngày càng phát triển,các loại hàng hóa càng được sản xuất nhiều nhằm đáp ứng sức mua của ngườidân

Vì le đó đã nảy sinh ra những kho hàng hiện đại nhẳm đáp ứng yêu cầu của sảnxuất và khắc phuc được những hạn chế của các kho hàng cũ Hiện nay, tại cácquốc gia phát triển trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thốngnày rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện Nhưng hầuhết vẫn là sử dung nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là cácmáy nâng sử dung người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho

Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:

+ Sử dung nhiều diện tích để chứa hàng hóa

+ Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường đểchung với

nhau trong 1 kho)

+ Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lênnhau) Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho

+ Mất nhiều thời gian cho việc xuất nhập kho

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lýtốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khoikho, các hệ thống kho tự động được sử dung robot để vận chuyển hàng hóa, điềunày đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khánhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảoquản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm thời gian, tiết kiệmđược nhân công …

Chính nhu cầu và lý do đó mà chúng em tiến hành thiết kế, thi công hệ thốnglưu kho tự động ứng dung Labview nhận dạng Qcode với bộ điều khiển PLC,giám sát và điều khiển thông qua hệ thống

Hình 1.1: Hệ thống lưu trữ và truy suất kho hàng tự động

1.2 Quản lý kho bằng QR Code.

QR code viết tắt của Quick Response Code (tạm dịch “Mã phản hồi nhanh”)hay còn gọi là mã vạch ma trận (matrix-barcode) Đây là dạng mã vạch hai chiều(2D) có thể được đọc bởi một máy đọc mã vạch hoặc smartphone có chức năngchup ảnh (camera) với ứng dung chuyên biệt để quét mã vạch

​ ​Hình 1.2: QR code ưng dung vào lưu kho.

Với các doanh nghiệp sản xuất có hệ thống kho hàng với nhiều mã sản phẩmthì việc quản lý là vô cùng khó khăn với rất nhiều thông tin như: mã hóa sảnphẩm, tên sản phẩm, lô sản xuất, quy trình sản xuất, số lượng sản phẩm/ lô, ngàysản xuất Khi các doanh nghiệp sử dung việc quản lý kho bằng QR Code thì cácthông tin này se được tự động mã hóa, người sản xuất se in ra để dán lên sảnphẩm khi xuất kho Và đương nhiên mã QR code đó đã bao hàm tất cả thông tin

về sản phẩm

Như vậy, khi xuất kho hoặc nhập kho hàng hóa, nhân viên chỉ cần quét mã QRbằng các thiết bị chuyên dung thì mọi thông tin se được hiển thị Đồng thời hệthống cũng se ghi nhận và tự động tạo phiếu xuất, nhập kho, với tất cả các thôngtin về sản phẩm Như vậy, mọi công việc và quy trình se đơn giản hơn rất nhiều.Việc quản lý này không chỉ được áp dung khi xuất hoặc nhập kho mà trongcông tác kiểm kho cũng phát huy hiệu quả

Quản lý kho bằng QR code là phương pháp quản lý kho hàng thông minh, hiệnđại giúp doanh nghiệp khắc phuc những điểm yếu trong quản lý kho theo cách

truyền thống Bên cạnh đó, việc sử dung quản lý kho bằng QR Code cũng giúpcho doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí, thời gian, cũng như nhân sự cho doanhnghiệp nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả quản lý kho đạt như mong đợi.

1.3 Khả năng ứng dụng của hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode

* Ứng dụng vào công nghiệp:

Nâng cao năng suất

Điều đầu tiên và quan trọng nhất hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcodecho phép trình bảo quản hàng hóa nâng suất cao và chính xác hơn so với dùng sứcngười

Tính linh hoạt: Máy lưu kho tự động nhận dạng QR code không phải lúc nàocũng được chế tạo để sử dung cho một loại hàng hóa cũng như kích thước banđầu Chúng ta có thể thay đổi các loại hàng hóa cũng như kích thước của đồ vật

* Lơi ich của doanh nghiệp:

Khi quét mã QR code trên sản phẩm số lượng nhập/xuất được tích vào máy vàchuyển về phần mềm tự động Như vậy quản lý kho bằng QR code se giúp tiếtkiệm thời gian và nhân lực rất nhiều cho doanh nghiệp

Tiết kiệm thời gian: định vị/ vị trí khu vực của sản phẩm hàng hóa trong khohàng , tiết kiệm thời gian trong việc lấy hàng hóa

Cho phép quản lý kho nhiều vị trí kho

Kiểm soát kho nhanh chóng chính xác Giúp doanh nghiệp tránh thất thoát,gian lận hàng hóa Đây cũng là một lợi ích vô cùng quan trọng quản lý kho bằng

QR code

Giảm chi phí hoạt động của doanh nghiệp, tăng hiệu quả vốn lưu động Bàitoán về kinh phí luôn làm các doanh nghiệp trăn trở Đây là một trong những điềuquan trọng nhất mà việc lưu kho hàng tự động bằng QR code mang lại cho doanhnghiệp bằng cách chi phí doanh nghiệp và nâng cao hiệu quả trong sản xuất

1.4 Mục đich nghiên cứu

Tư những nhu cầu cao trong việc sắp xếp hàng hóa tự động, thúc đẩy nhóm

em xây dựng nên một ý tưởng về một mô hình lưu kho tự động sử dung thêm xử

lý ảnh đang rất phát triển hiện nay trên thế giới

Với đề tài “Hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode” của chúng em se gópphần hiện đại hóa nhà kho, giúp các doanh nghiệp dễ quản lý và kiểm soát, tiếtkiệm được nhân công hơn

1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo mô hình lưu kho tự động

Tìm hiểu về các mô hình lưu kho tự động hiện nay

Tìm hiểu về xử lý ảnh trên phần mềm Labview

Tìm hiểu về những phần mềm liên quan tới đề tài nghiên cứu như: MX OPC,GXwork 3, GTdesigner 3, Autocad,Inventor,

Khảo sát, kết luận và đánh giá

1.6 Phương phap nghiên cứu

Dựa trên cơ sở lý thuyết và tính toán, thiết kế, chế tạo theo tưng giai đoạn, sau

đó tìm ra phương án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất

Khảo sát thực tế, tìm hiểu các phương án thi công cũng như quy trình hoạtđộng của các hệ thống lưu kho tự động, kế thưa những ưu điểm cũng như tìmcách khắc phuc các khuyết điểm để thiết kế đề tàI

Sau khi tìm hiểu xong về cách thức hoạt động se tiến hành thiết kế cơ cấu, môhình Sử dung các phần mềm như Autocad,Inventor để thiết kế mô hình.GX work

3, Labview để viết chương trình điều khiển và sử dung MX OPC để kết nối cácphần mềm điều khiển với nhau

Kết cấu đồ án của chúng em gồm 6 Chương:

- Chương 1: Giới thiệu

- Chương 2 : Tổng quan giải pháp

- Chương 3 : Phương pháp giải quyết

- Chương 4 : Quy trình thiết kế

- Chương 5 : Thi công, thí nghiệm mô hình

- Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển đề tài

Chương 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

2.1 Giới thiệu về hệ thống tư động.

2.1.1 Tổng quat.

Tự động hóa (điều khiển tự động) là sử dung hệ thống điều khiển cho các thiết

bị máy móc trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, hạn chế tối đa sự can thiệpcủa con người Trong thực tế có rất nhiều hệ thống tự động được sử dung tại cácdây chuyền sản xuất, nồi hơi, lò nhiệt, mạng điện thoại, ổn định tàu thủy, máybay,

Hình 2.1: Kho thông minhMột hệ thống tự động hóa tổng hợp, việc điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất

có một chức năng trọng yếu Đặc tính linh hoạt của quá trình được thể hiện ở tínhliên tuc, tính nhịp điệu, tính tỷ lệ, tính song song của các dòng vận động Dướicon mắt kinh tế, mức độ tự động hóa của một cơ sở sản xuất không phải luôn luôn

là tối đa, mà tùy thuộc những điều kiện cu thể phải xác định được mức độ tự độnghóa tối ưu, thích hợp với số lượng sản phẩm, đảm bảo chất lượng gia công caonhất cũng như giá thành rẻ nhất Thuật ngữ "tự động hóa", lấy cảm hứng tư các

máy tự động, chưa được sử dung rộng rãi trước năm 1947, khi Ford thành lập một

bộ phận tự động hóa Trong thời gian này ngành công nghiệp đã được áp dungnhanh chóng điều khiển phản hồi, mà đã được giới thiệu trong những năm 1930

Tự động hóa đã được thực hiện bằng phương tiện khác nhau bao gồm cơ khí,thủy lực, khí nén, điện, điện tử và máy tính, thường kết hợp Các hệ thống phứctạp, chẳng hạn như các nhà máy hiện đại, máy bay và tàu thường sử dung tất cảnhững kỹ thuật kết hợp

2.1.2 Vai trò của hệ thống tự động

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năngsuất lao động Quá trình sản xuất chịu tác động của các quy luật kinh tế Nhu cầunâng cao chất lượng sản phẩm cũng làm tăng chi phí trong việc nâng cao mức độphức tạp của gia công (về đào tạo nhân công và đội ngũ, giá thành trang thiếtbị, ) Đây cũng chính là động lực kích thích sự phát triển của tự động hóa

Tự động hóa cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các quá trình sản xuất tựđộng cho phép loại bo các khó khăn khi sử dung lao động thủ công Đồng thời,giúp cải thiện các điều kiện làm việc của công nhân, nhất là các khâu độc hại,nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán

Quá trình sản xuất tự động hóa giúp đáp ứng cường độ sản xuất lớn, dễ dàngthực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Đây là yếu tố cực kì quan trọngcho phép các nhà sản xuất đáp ứng điều kiện sản xuất và thực hiện cạnh tranh trênthị trường

2.1.3 Khó khăn trong việc ứng dụng hệ thống tự động

Các mối đe dọa an ninh: Một hệ thống tự động có thể có một mức giới hạn củatrí thông minh, vì thế dễ bị mắc lỗi bên ngoài phạm vi trước mắt của mình về kiếnthức

Không thể đoán trước, chi phí phát triển quá mức: Các nghiên cứu và phát triểnchi phí của tự động hoá có thể vượt quá chi phí định mức của quá trình

Chi phí ban đầu cao: Việc tự động hóa của một sản phẩm mới thường đòi hoimột sự đầu tư ban đầu rất lớn so với chi phí đơn vị sản phẩm, mặc dù chi phí tựđộng hóa có thể được lan truyền trong nhiều sản phẩm và thời gian.

2.2 Cac nhà kho thông mình phổ biến hiện nay.

Một số phương pháp tự động hóa nhà kho :

 Kho pallet tự động ASRS:

Là một giải pháp kho thông minh được ứng dung rộng rãi trong các ngànhcông nghiệp sản xuất đồ uống, thực phẩm đông lạnh, cơ khí, điện tử, logistic bởikhả năng lưu trữ hàng hóa (là các pallet) tận dung được tối đa chiều cao nhàxưởng(lên tới 40m) và truy xuất hàng hóa xuất kho dễ dàng mà không cần tới sựxuất hiện của con người bên trong kho Kho tự động AS/RS là một thành phầnquan trọng của nhà máy thông minh giúp quá trình sản xuất được diễn ra tự động,linh hoạt, tiết kiệm thời gian và hiệu quả

Hình 2.2: Kho Pallet tự động AS/RS

- Ưu điểm:

+ Phương án này tiết kiệm diện tích so với kệ thông thường

+ Tuổi thọ dài

+ Giảm chi phí lao động

+ Giảm hoạt động của xe nâng trong nhà kho

+ Phù hợp với những kho lạnh, kho đông

- Nhược điểm:

+ Giá thành cao, đầu tư lớn

+ Không áp dung được cho dạng hàng hóa cồng kềnh

+ Không áp dung được cho kho hàng có nhiều hàng hóa khác nhau

Đầu tiên và quan trọng nhất, chúng tăng năng suất, tốc độ và chất lượng Bằngcách cho phép các nhà khai thác xử lý khối lượng hàng hóa lớn hơn, đồng thờimang lại độ tin cậy Cách tiếp cận này nhanh hơn 30% so với con người làm việcmột mình và có ít lỗi hơn Do đó, các công ty có thể liên tuc hoàn thành các đơnđặt hàng của họ nhanh hơn, đồng thời mang lại sự an toàn cao hơn cho người vàhàng hóa

AGV tạo điều kiện làm việc tốt hơn với sự hỗ trợ cơ học của chúng, giúp giảmđáng kể các rối loạn cơ xương (MSD) và tai nạn tại nơi làm việc Đây là muc đíchtổng thể của cobotics (robot hợp tác).

+ Đầu tư ban đầu cao

+ Không phù hợp với các nhiệm vu “ không lặp lại”

+ Giảm tính linh hoạt của hoạt động

- Về độ phù hợp: Các AGV cũng phải nho gọn để cho phép chủ sở hữu chiếmcác kho nho hơn và giảm chi phí hoạt động Nho hơn nhưng vẫn có khả năng vậnchuyển tải nặng, AGV phải cung cấp mật độ công suất đáng kể Do đó, thách thức

của việc thu nho để tiết kiệm không gian và hệ thống truyền động để đạt hiệu quả

và mạnh me về cơ

 Robot cộng tac:

Robot cộng tác (Cobot) là các giải pháp tự động được thiết kế để làm việc cùngvới lực lượng lao động con người, giúp công việc trở nên dễ dàng hơn bằng cáchhoàn thành các nhiệm vu đơn điệu hoặc đòi hoi thể chất Đôi khi những Cobotnày được tích hợp vào AMR/ AGV để tạo thành một bộ điều khiển di động có thể

là một hệ số nhân lực cho thao tác cobot và tính di động của AMR/AGV Nhữngcon cobot này giúp tối ưu hóa hoạt động của nhà kho trong khi hỗ trợ con ngườitrong công việc có kỹ năng của họ

Hình 2.4: Cobot kết hợp AGV Kuka

Một số lợi ích ban đầu mà nhà kho nhận được tư việc triển khai cobots baogồm:

+ Cải thiện an toàn

+ Cải thiện điều kiện làm việc

+ Tăng cường tính linh hoạt

+ Tăng hiệu quả

+ Tăng thông lượng

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

3.1 Yêu cầu hệ thống

3.1.1 Thiết kế khung cơ khi

Thiết kế khung cơ khí chắn chắn, ổn định, phù hợp với mô hình, hạn chếxảy ra các lỗi trong khi vận hành máy, băng tải – vitme hoạt động ổn định đểđảm bảo cho quá trình vận hành lâu dài

+ Bước 3: (Nhận diện sản phẩm và quét Qcode): khi có hàng hóa có dán

mã qcode đi qua camera, camera có chức năng thu nhận hình ảnh vào phầnmềm labview để quét mã qcode và trả kết quả, rồi tiến hành lưu kho hàng hóa

đã được lập trình trên PLC

+ Bước 4: Sau khi quét mã Qcode truc vitme se tiến hành gắp hàng hóa đểlưu kho theo vị trí đã thiết lập sẵn

+ Bước 5: Sau khi tiến hành lưu kho truc vitme se quay về vị trí ban đầu

3.1.3 Độ hiệu quả khi sử dụng hệ thống lưu kho tự động kết hơp Qcode.

Hệ thống hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode được sử dung trongcác công ty, nhà máy sản xuất, các bên giao hàng, logistics, giảm chi phí sảnxuất, giảm nhân công, tăng năng suất sản phẩm đúng yêu cầu nhằm đảm bảonâng suất cũng như tiết kiệm thời gian

Hiệu quả của hệ thống lưu kho tự động nhận dạng Qcode có thể giảm bớtnhững sai số khi lưu kho hàng hóa thủ công tránh việc sai sót gây ảnh hưởngđến người dùng.

3.1.4 Đề xuất giải phap thực hiện phù hơp với hoàn cảnh cụ thể của đối tương hưởng thụ đề tài.

- Độ chính xác cao, hiệu quả

- Có thể thay đổi các hàng hóa tùy theo nhu cầu sử dung

- Chi phí phù hợp với cá nhân, nhà máy, công ty dễ dàng tiếp cận sử dung

- Dễ sử dung và vận hành

- Dễ dàng bảo dưỡng và bảo trì hệ thống

- Tiết kiệm nhân công đến mức tối thiểu

3.1.5 Lựa chọn phương an thiết kế.

- Viết code quét mã Qcode trên Labview

- Viết code chương trình PLC

- Nạp code và chạy thử

- Quan sát hệ thống thực hiện quy trình và đưa ra kết quả chính xác nhất vềlưu kho của các sản phẩm

- Tiến hình thực hiện lắp ráp các linh kiện và cho hệ thống thực tế chạy thử

- So sánh kết quả chạy trên PC và hệ thống thực tế

- Đưa ra các phương pháp sửa đổi phù hợp nếu có sai số và tiếp tuc hoànthiện mô hình

Chương 4 QUY TRÌNH THIẾT KẾ

4.1 Lập quy trình cac bước tiến hành thiết kế may và hệ thống điều khiển 4.1.1 Quy trình cac bước tiến hành thiết kế may

- Xác định các vị trí của các linh kiện có trong tủ điện

- Thiết kế máng đi dây

- Hoàn thiện

4.1.3 Sơ đô khối của hệ thống

Hình 4.1 Sơ đồ khối của hệ thống

4.1.4 Lưu đô giải thuật

Hình 4.2 : Lưu đồ giải thuật nhập kho.

4.2 Thiết kế cơ khi

Hình 4.3: Thiết kế cơ khí trên Invertor

4.2.1 Thiết kế bản vẽ

Hình 4.4: Mặt trước của mô hình

Hình 4.5: Mặt bên phải mô hình

Hình 4.6: Mặt trên của mô hình

4.2.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 4.7: Nguyên lý hoạt động mô hìnhChế độ Auto: Khi nhấn bắt đầu các truc se chuyển về vị trí home theo cơ cấu

đã thiết lập Khi cảm biến X3 phát hiện vật vào băng tải hoạt động, khi vật đi đến

vị trí X4 ở gần cuối băng tải, cảm biến X4 phát hiện lúc đó băng tải dưng vàcamera đã thiết lập sẵn ở phần mềm LabVIEW tiến hành quét QR code trên hộphàng Mã QR hợp lệ cơ cấu các truc se thực hiện lấy hàng cũng như đưa hàng vàođúng vị trí kho như đã được thiết lập, nếu mã QR không hợp lệ hệ thống se báolỗi

Chế độ Manual: Dùng màn hình HMI đã thiết lập để điều khiển

4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển

4.3.1 Bảng phân công thiết bị ra vào

- Input PLC :