cải tiến quy trình làm việc máy ép tem báo cáo nghiên cứu khoa học sinh viên

Đất nước ta trong quá trình tiến tới một nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với xu hướng đó các công ty trong nước ngày càng muốn thay thế lao động thủ công bằng các loại máy móc, t

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Lí do chọn đề tài 1

1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 2

1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế 2

1.5 Mục đích của đề tài 2

1.6 Mục tiêu đã đạt được 2

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Quy trình ép tem 3

2.1.1 Máy ép tem cơ sở 3

2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay 4

2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay 4

2.2 Yêu cầu và hướng giải quyết 5

2.2.1 Yêu cầu cải tiến 5

2.2.2 Hướng giải quyết 5

2.3 Phương án điều khiển 5

2.4 Giới thiệu một số thiết bị được sử dụng 6

2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC 6

2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200 7

2.4.1.2 Phần mềm viết chương trình Step 7 Micro Win 7

2.4.2 Tổng quan về barcode reader 9

2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader 9

2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode 10

2.4.2.3 Phân loại barcode 11

2.4.3 Tổng quan về khí nén 15

2.4.3.1 Ưu–Nhược điểm của khí nén 15

2.4.3.2 Các thiết bị khí nén 16

2.4.3.4 Van tiết lưu một chiều 18

2.4.3.5 Van điện từ 18

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 20 3.1 Cấu tạo chung của máy 20

3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu 20

3.1.2 Quy trình làm việc của công nhân và máy 21

3.2 Ốp hông 21

3.2.1 Yêu cầu 21

3.2.2 Thiết kế cơ khí 22

3.2.3 Kết quả 22

3.3 Phương án thiết kế cơ cấu lấy tem 22

3.3.1 Thiết kế cơ khí 23

3.3.2 Phần điều khiển: 24

3.3.3 Tính toán lựa chọn xylanh xuống 25

3.4 Phương án thiết kế cơ cấu ép tem 26

3.4.1 Yêu cầu 26

3.4.2 Thiết kế cơ khí 26

3.4.3 Kết quả 29

3.5 Phương án thiết kế hộp tem 29

3.5.1 Yêu cầu 29

3.5.2 Phương án thiết kế 29

3.6 Giá cố định barcode 31

3.6.1 Yêu cầu 31

3.6.2 Thiết kế cơ khí 31

3.7 Khuôn đế lót 32

3.7.1 Yêu cầu 32

3.7.2 Giải pháp 32

3.8 Thiết kế phần điều khiển 32

3.8.2 Sơ đồ kết nối PLC 33 3.8.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC 34

4.1 Kết quả 35 4.2 Một số giấy tờ liên quan 35

5.1 Kết luận 39 5.2 Hướng phát triển 39

Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty 3

Hình 2.2.Thao tác canh chỉnh tem của người công nhân 4

Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem 4

Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224 7

Hình 2.5.Giao diện chương trình Step 7 Micro Win 9

Hình 2.6 Barcode 10

Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode 15

Hình 2.8.Máy nén khí công nghiệp MGA 16

Hình 2.9.Xylanh đơn 17

Hình 2.10.Xylanh đôi 17

Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh 17

Hình 2.12.Van tiết lưu một chiều 18

Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lưu một chiều 18

Hình 2.14.Van điện 5/2 19

Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ 20

Hình 3.2.Quy trình làm việc 21

Hình 3.3.Ốp hông trên bản vẽ 22

Hình 3.4.Ốp hông ngoài thực tế 22

Hình 3.5.Tay lấy tem trên bản vẽ 23

Hình 3.6.Gối bắt giác hút 24

Hình 3.7.Gối bắt xylanh xoay 24

Hình 3.8.Van chân không 25

Hình 3.9.Tay lấy tem ngoài thực tế 26

Hình 3.10 Phít cách nhiệt 27

Hình 3.11 Đầu ép 27

Hình 3.12.Cục nhiệt 28

Hình 3.13.Điện trở nhiệt 28

Hình 3.14.Đầu dò nhiệt độ 28

Hình 3.16.Cơ cấu ép trong thực tế 29

Hình 3.17.Đế hộp tem 30

Hình 3.18.Thành hộp tem 30

Hình 3.19.Đế đựng hộp tem 31

Hình 3.20.Hộp tem ngoài thực tế 31

Hình 3.21.Giá cố định barcode 32

Hình 3.22.Khuôn đế lót 32

Hình 3.23.Sơ đồ khí nén 33

Hình 3.24 Sơ đồ kết nối PLC 33

Hình 4.1 Máy ép tem sau khi cải tiến 35

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1- Bảng vùng nhớ của CPU 224 8

Bảng 1.2- Bảng địa chỉ ngõ vào của PLC 34

Bảng 1.3- Bảng địa chỉ ngõ ra của PLC 34

Bảng 1.4- So sánh sản lượng trước và sau khi cải tiến 39

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lí do chọn đề tài

Đất nước ta trong quá trình tiến tới một nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng với xu hướng đó các công ty trong nước ngày càng muốn thay thế lao động thủ công bằng các loại máy móc, thiết bị tự động hóa để nâng cao năng suất lao động và thúc đẩy nền công nghiệp nước nhà phát triển

Trong những năm gần đây nước ta đã mở cửa đón các doanh nghiệp quốc tế vào đầu tư tại Việt Nam, vì vậy đã và đang hình thành các khu công nghiệp có quy mô rất lớn, nhưng do trình độ khoa học kỹ thuật còn thấp nên hầu như chỉ sử dụng lao động chân tay làm chủ lực, nhiều khâu phải tuyển dụng rất nhiều công nhân vào làm việc và chia thành nhiều công đoạn nhỏ Việc này làm cho sự quản lý khó khăn hơn

và giá trị thặng dư giảm xuống nhiều

Công ty TNHH ChangShin Việt Nam là công ty có 100% vốn đầu tư của Hàn Quốc làm việc trong lĩnh vực gia công giày Với công nghệ sản xuất của thập niên

70 của thế kỉ trước, nhu cầu cải tiến công nghệ để nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động là một yêu cầu bức thiết Xác định được mục tiêu sống còn đó, ban lãnh đạo công ty đã kết nối với các công ty trong và ngoài nước nghiên cứu cải tiến các giải pháp kỹ thuật phục vụ cho sự phát triển của công ty

Quá trình lao động thực tế ở công ty TNHH TM-DV-SX Tự động AZ, nhóm đã được công ty tin tưởng làm việc ở bộ phận phát triển máy cho công ty Changshin Sau quá trình tìm hiểu thực tế ở Changshin, nhóm đã đề ra phương án nâng cấp máy

ép tem bán tự động và đã được ban lãnh đạo 2 công ty thống nhất thực hiện

Máy ép tem là thiết bị thực hiện ép các tem nhỏ lên miếng đế lót Dạng thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong các công ty gia công giày nhằm tạo ra các miếng

đế lót có thông tin về sản phẩm và công ty Đề tài “Cải tiến quy trình làm việc máy ép tem” được nhóm đề nghị thực hiện với chi phí chế tạo thấp nhất, kết cấu

đơn giản nhất nhưng mang lại hiệu quả cao nhất, hi vọng sẽ mang lại hiệu quả tốt nhất cho công ty Changshin Việt Nam và giảm bớt sự nặng nhọc, mệt mỏi của công nhân

1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu và thiết kế máy ép tem tự động theo yêu cầu của công ty TNHH

Changshin Việt Nam

1.3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài.

Phương pháp quan sát thực tế: nhóm đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản xuất trong công ty Changshin Việt Nam, nghiên cứu các cơ cấu máy móc từ nhiều nguồn trên Internet cùng với quá trình nghiên cứu thực tế tại công ty đã cho chúng tôi ý tưởng thiết kế ra các cơ cấu tay máy Từ đó tìm ra những công đoạn cần cải tiến về máy móc để nâng cao năng suất lao động

và đưa ra ý tưởng thiết kế mô hình trên máy và sau đó thì thi công lắp ráp

Đưa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế sức lao động thủ công bằng máy móc, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm nâng cao chất lượng làm việc của người công nhân

1.6 Mục tiêu đã đạt được

 Nâng cao tính tự động hóa

 Nâng cao năng suất lao động

 Tăng tính kinh tế

 Tính thẩm mĩ cao

 An toàn cho người lao động

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Changshin Việt Nam

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quy trình ép tem

2.1.1 Máy ép tem cơ sở

Hiện tại trong phân xưởng ép tem của công ty ChangShin Việt Nam các máy

ép tem được sử dụng chỉ với bộ phận ép làm nhiệm vụ ép chín tem vào đế lót, các công đoạn còn lại như lấy tem, đặt tem lên đế lót, đặt đế lót lên bàn ép, kiểm tra các loại tem, canh chỉnh tem chính xác ở vị trí ép vẫn còn phải sử dụng sức lao động của người công nhân

Do đó năng suất làm việc của bộ phận ép tem phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề, sức khỏe và độ lành nghề của người công nhân

Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào sự cẩn thận, tỉ mỉ của người công nhân Chất lượng và thời gian ép tem không đảm bảo, ngoài ra trong quá trình làm việc sức khỏe của người công nhân cũng bị ảnh hưởng do lúc nào mắt của họ cũng phải nhìn vào tia laser và có thể bị phỏng do chạm vào đầu ép tem khi nhiệt độ ép lên cao

Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty

2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay

Hình 2.2.Thao tác canh chỉnh tem của người công nhân Khi bắt đầu làm việc người công nhân sẽ lựa chọn loại tem phù hợp với module đế lót rồi đặt tem lên đế lót sau đó đặt đế lót lên bàn ép, tem sẽ được canh chỉnh theo ánh đèn laser đã đặt sẵn ở trên bàn máy Khi tem được đặt ở vị trí ép chính xác người công nhân sẽ cho ép tem

Việc trải qua nhiều công đoạn lựa chọn và canh chỉnh như vậy tốn khoảng thời gian 6s/1 sản phẩm và gây mệt mỏi cho người công nhân trong suốt ca làm việc

Từ thực tế trên, sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và được sự chấp thuận của ban lãnh đạo công ty Nhóm nghiên cứu đã tiến hành “Cải tiến quy trình làm việc máy ép tem”

2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay

Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem

2.2 Yêu cầu và hướng giải quyết

2.2.1 Yêu cầu cải tiến

Sau khi cải tiến kỹ thuật máy cần đạt được những yêu cầu sau:

- Giảm công đoạn canh chỉnh và lựa chọn tem

- Tỉ lệ sản phẩm lỗi cho phép là 150/1 sản phẩm

- Thời gian ép của máy bằng người công nhân lành nghề nhất trong công ty 4s/sản phẩm

- An toàn cho người công nhân

- Nâng cao năng suất

- Làm việc ổn định

2.2.2 Hướng giải quyết

Để giải quyết vấn đề được những yêu cầu do ban lãnh đạo công ty đề ra,

nhóm đã nghiên cứu đã thực hiện các trình tự sau:

- Quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu quá trình ép tem của người công nhân bằng thủ công

- Thu thập tài liệu về việc ép sản phẩm có liên quan

- Nghiên cứu các cơ cấu, các tài liệu về cơ khí

- Phân tính và chọn một phương án lấy tem và ép hợp lý nhất để xây dựng một

mô hình test

- Xây dựng bản vẽ thiết kế, quy trình hoạt động của máy

- Thiết kế và thi công từng chi tiết, sau đó lắp ráp thành máy hoàn chỉnh

2.3 Phương án điều khiển

Qua quá trình phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống nhóm đưa ra nhiều phương án để điều khiển, ví dụ như: điều khiển bằng vi xử lý, điều khiển bằng PLC Điều khiển bằng vi xử lý: phương án này có các ưu điểm như kết nối được với máy tính, dễ dàng sửa đổi chương trình điều khiển, giá thành rẻ, quan sát được hệ thống bằng màn hình máy tính, nhưng có nhược điểm tuổi thọ không cao, khó thay thế và sửa chữa thiết bị điện tử do không phổ biến

Điều khiển bằng PLC: phương án này có các ưu điểm như có kết nối với màn hình máy tính, dễ dàng thay thế và sửa chữa chương trình điều khiển, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao, nhưng nhược

điểm giá thành tương đối cao

Nhóm nghiên cứu phải lựa chọn phương án nào có tính khả thi nhất, mang lại hiệu quả cao nhất cho công ty Từ những ưu, nhược điểm trên đồng thời để đáp ứng được yêu cầu của hệ thống nhóm nghiên cứu quyết định lựa chọn phương án điều khiển bằng PLC S7-200: phương án này có các ưu điểm như dễ dàng thay thế và thay đổi chương trình điều khiển, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao

2.4 Giới thiệu một số thiết bị được sử dụng

2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC

Kĩ thuật lập trình đã được phát triển trong thời gian rất lâu Việc điều khiển được thực hiện nhờ vào các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt các tiếp điểm relay

Từ khi có sự xuất hiện của máy tính điện tử đã tạo ra một bước tiến mới trong kĩ thuật điều khiển–kĩ thuật điều khiển lập trình PLC

PLC là một thiết bị điều khiển logic khả trình xuất hiện vào những năm 1970

và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất

Những ưu điểm, nhược điểm khi sử dụng PLC:

Ưu điểm:

- Mềm dẻo và dễ thay thế khi cần thay đổi hệ thống điều khiển

- Giảm giá thành đối với hệ thống phức tạp

- Khả năng kết hợp với máy tính cho phép điều khiển các hệ thống tinh vi

- Khả năng hỗ trợ, xử lí sự cố làm cho việc lập trình dễ dàng và nhanh chóng

- Kết cấu chắc chắn và chính xác làm cho hệ thống hoạt động ổn định và tin cậy

2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200

PLC S7-200 của hãng Simen sản xuất thuộc dòng PLC nhỏ, với ứng dụng điều khiển tự động đa dạng, nó được thiết kế nhỏ gọn, lệnh hỗ trợ mạnh cho trương trình ứng dụng trong điều khiển tự động

Các dòng CPU của S7-200 bao gồm: CPU 210, CPU 212, CPU 214, CPU

215, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226

CPU 224 mang đặc tính chung với dòng PLC S7-200:

Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224

- Giao tiếp RS 485

- Sử dụng chung phần mềm Step 7 Micro Win

- Kết nối với màn hình HMI OP73, TP 177 (WinCC Flexible)

- Khả năng mở rộng được 7 moduel

- Kết nối Simatic net CP 243-2 AS-I

- Kết nối Simatic net CP 241-1 enthernet

- Kết nối với modul mở rộng EM 22x

Là phần mềm viết chương trình cho PLC S7-200 Thao tác định dạng và cấu hình chương trình cho PLC

Phần project cho phép lựa chọn các dòng CPU thuộc họ S7-200 Cấu hình modul cho PLC khi kết nối modul mở rộng và truyền thông

Phần mềm được hỗ trợ mạnh về khối lệnh tính toán và xử lí số liệu, dễ sử dụng cho người lập trình.Step 7 Micro Win cho phép người dùng viết các dạng ngôn ngữ sau: STL, Ladder, FBD Rất dễ cho người viết trương trình, cho phép chuyển đổi các ngôn ngữ

Hình 2.5.Giao diện chương trình Step 7 Micro Win

- Thanh tạo file, mở file, lưu file

- Thanh biên dịch (compile và compile all) biên dịch chương trình trước khi

đổ chương trình xuống PLC

- Thanh lấy chương trình và đổ chương trình cho PLC (upload và dowmload)

- Thanh cho chạy và dừng chương trình (run and stop) Cho phép PLC hoạt động

- Thanh xem trạng thái hoạt động của chương trình viết cho PLC (program status)

- Thanh chạy chương trình trạng thái (status chart)

- Thanh xem số khi chạy chương trình trạng thái (read and write)

- Thanh cho phép giá trị vào chương trình trạng thái (force and unforce)

- Instructions: Thanh cung cấp lênh lập trình như so sánh, hàm toán, hàm chương trình con, hàm chương trình ngắt

2.4.2 Tổng quan về barcode reader

2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader

Một máy quét Barcode quang học cơ bản và đầy đủ gồm 3 thành phần: Bộ phận quét barcode: phát ra chùm tia sáng vào kí hiệu mã vạch để lấy thông tin

Tùy theo công nghệ chế tạo người ta chia làm hai loại:

Hình 2.6 Barcode

Loại CCD Scanner: gồm một dãy đèn led bố trí sao cho các tia sáng phát ra

tạo thành 1 vết sáng thẳng theo chiều ngang cắt ngang qua bề mặt của kí hiệu mã vạch Ánh sáng phản xạ thu được bởi “tròng CCD” (CCD Scanner lense) là bộ phận dùng để chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu digital

Loại Laser Scanner: gồm một mắt đọc tựa như mắt đọc của đầu đĩa hình,

phát tia laze đỏ, sau đó người ta dùng kính phản xạ để tạo thành vệt sáng cắt ngang qua bề mặt của mã vạch Loại laser scanner không cần dùng tròng thu ánh sáng

Bộ phận truyền tín hiệu: phát ra các xung điện tượng trưng cho các vạch và các khoảng trống thu được từ bộ phận quét Thường bộ phận quét và bộ phần truyền được tích hợp trên cùng 1 board mạch

Bộ phận giải mã (Decoder): nhận tín hiệu xung điện từ bộ phận truyền và

giải mã theo dạng thức của Barcode được lập trình sẵn trong bộ nhớ Nếu giải mã thành công, 1 tiếng kêu “bíp” sẽ phát ra và tín hiệu được giải mã sẽ xuất hiện trên màn hình của phần mềm đang sử dụng

2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode

Các máy quét barcode bắn ra 1 chùm tia sáng, thường là màu đỏ Nếu nó rơi vào một vùng sáng, thì một con số zero được đọc Còn nếu nó rơi vào một vùng tối, thì máy sẽ nhận dạng là con số 1 Như vậy, việc quét barcode sẽ phát ra 1 chuỗi gồm những con số zero và 1 Chuỗi này sẽ tượng trưng cho các kí tự hoặc

các kí tự số đã được mã hóa và được truyền vào bộ giải mã Bộ giải mã có thể là phần cứng có Firmware, hoặc cũng có thể là phần mềm được cài vào máy tính Khi chuỗi 0 và 1 được đưa vào bộ giải mã được nhận dạng là một loại barcode nào đó, thì nó sẽ được biên dịch thành mã số ban đầu và một tiếng “bíp” sẽ báo hiệu Còn bằng ngược lại máy sẽ không báo hiệu gì cả và không có mã số nào được hiển thị vì tín hiệu thu được không nằm trong các loại barcode được lập trình sẵn trong Firmware của phần cứng hoặc trong Software của phần mềm Thông thường hầu hết các loại barcode scanner có mặt trên thị trường đều có sẵn bộ giải mã bên trong và ta không cần phải lập trình để giải mã barcode

Đặc điểm của scanner quang học là các vạch càng cao thì góc quét càng lớn và khả năng đọc mã vạch càng cao Vạch càng thấp thì chùm tia sáng đập vào nó càng ít và khả năng đọc mã vạch càng thấp

2.4.2.3 Phân loại barcode

Phân loại theo công nghệ: được phân chia làm 2 loại:

- CCD Scanne: Các máy quét theo công nghệ CCD nói chung đáng tin cậy và

rất bền Khuyết điểm của nó là chỉ quét trên bề mặt phẳng với cự li gần, không quét được theo chiều cong như các loại dán trên chai, nhưng bù lại giá thành của CCD Scanner rẻ hơn nhiều so với loại laser scanner

- Laser scanne: Các máy quét dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mạnh cắt

ngang bề mặt barcode Ưu điểm của máy quét dùng tia laser là quét rất nhạy, chính xác, có thể quét trên bề mặt cong và có khả năng quét tầm xa Nhược điểm không bền bằng máy quét CCD vì máy quét laser dùng mắt đọc tia laser tương tự như mắt đọc của đầu đĩa Sau 1 thời gian đọc có giới hạn, mắt đọc có thể bị yếu

đi

Phân loại theo công dụng:

- Linear Barcode Scanner (Barcode tuyến tính hay 1-D): Quét được các

loại barcode 1-D thông dụng và một số không thông dụng Thường đây là loại barcode cầm tay (handheld scanner) phát ra tia sáng thẳng nằm ngang Linear Scanner quét được bao nhiêu loại barcode 1-D cần phải tra cứu sách hướng dẫn

sử dụng, điều này có nghĩa là có một số loại kí hiệu barcode 1-D mà máy không quét được

- 2-D Barcode Scanner: Còn gọi là barcode Imager là loại máy quét hay máy

đo mã vạch 2-D như PDF-417, Data Matrix, Maxicode và có thể đọc được các loại mã vạch 1 chiều Barcode Imager có thể là loại cầm tay hoặc để bàn Máy quét mã vạch 2-D dùng tia laser sau đó phản xạ bằng 1 hệ thống lăng kính để tạo thành 1 chùm sáng phủ trên mọi góc độ của kí hiệu mã vạch Chính vì vậy, khi quét loại mã vạch 1-D bằng máy quét mã vạch 2-D, ta có thể quét theo bất cứ chiều nào cũng được, trong khi đó dùng máy quét 1-D ta phải bắn tia sáng cắt ngang qua toàn bộ mã vạch Đó cũng là lí do các siêu thị lớn thường chọn máy quét để bàn 2-D để quét tính tiền

Phân loại theo cổng giao tiếp: Có 3 loại cổng giao tiếp

- Loại dùng cổng Keyboard: Với cổng giao tiếp này khi kết nối với máy tính,

ta phải rút dây bàn phím, rồi ghim dây của bàn phím vào đầu còn lại của dây scanner Đặc điểm của máy quét mã vạch dùng cổng Keyboard là sau khi được giải mã, các tín hiệu sẽ theo cổng Keyboard để hiển thị mã số ngay tại vị trí của con nháy, tương tự như khi ta gõ mã số bằng bàn phím Do đó ta chỉ dùng một phần mềm văn bản thông dụng như Notepad, Word hay Excel cũng có thể quét được mã vạch Thường máy quét cầm tay hay sử dụng cổng Keyboard vì nó tiện lợi, dễ sử dụng và không cần driver gì cả

- Loại dùng cổng RS-232: Máy quét sử dụng giao diện RS-232 thường phải

cung cấp thêm 1 nguồn 5VDC từ bên ngoài và phải dùng phần mềm đặc biệt kèm theo máy để setup Loại RS-232 cũng sử dụng một chương trình giải mã barcode bên trong tuy nhiên ta không thu được tín hiệu dạng văn bản từ giao diện RS-

232 Nếu sử dụng một máy quét qua cổng COM để quét mã vạch mà không có phần mềm gì đặc biệt, ta chỉ nghe một tiếng “bíp” và không thu được gì cả Điều này làm cho nhiều người lầm tưởng máy chưa có phần mềm để giải mã barcode Nhưng thực ra máy quét đã giải mã rồi Vấn đề là tín hiệu thu được từ cổng COM không xuất ra được dưới dạng văn bản để có thể hiển thị được mã số Do

đó trong trường hợp này, một chương trình chuyển đổi tín hiệu sẽ được viết Nếu bạn là nhà lập trình thì đây chính là công đoạn mà bạn cần phải thực hiện Thường các loại máy quét để bàn và các loại máy quét 2-D hay sử dụng cổng RS-232

- Loại dùng cổng USB: Cũng giống như dùng cổng Keyboard, máy quét mã

vạch dùng cổng USB không cần dùng nguồn điện phụ trợ 5VDC từ bên ngoài,

mà nguồn điện này lấy trực tiếp từ cổng nối USB với cường độ dòng điện lên đến 500mA Dùng cổng USB có thể cắm thẳng thiết bị vào máy tính mà không cần phải shutdown máy, tốc độ truyền dữ liệu nhanh và dữ liệu quét cũng có thể đưa thẳng vào các phần mềm văn bản thông dụng như trường hợp máy quét dùng cổng keyboard

Phân loại theo cấu tạo: Tùy theo môi trường sử dụng và cách thức sử dụng

mà các nhà chế tạo ra máy quét barcode có nhiều chủng loại barcode scanner khác nhau như dạng để bàn, dạng cầm tay, dạng không dây, dạng đọc thẻ mã vạch, dạng kéo thẻ Dưới đây là 1 số dạng thông dụng:

- Dạng cầm tay: Dạng cầm tay thường được sử dụng trong các cửa hàng bán

lẻ, trong nhà sách, dùng để kiểm tra khi in mã vạch Dạng cầm tay có cả 2 dạng

là CCD scanner và laser scanner và thường là loại tuyến tính Tuy nhiên cũng có dạng cầm tay 2-D có thể quét được mã vạch 2 chiều Đa số các loại Handheld Scanner đều có kèm theo chân đứng và giá đỡ, do đó dạng cầm tay có thể để bàn được như thường Dạng cầm tay là loại scanner rẻ tiền nhất trong số tất cả chủng loại barcode

- Dạng để quầy hay để bàn (In-counter Scanner): Dạng để bàn là loại 2-D

sử dụng chùm tia sáng laser quét với tốc độ rất cao, có thể quét lên đến tốc độ

2000 scanner/second Với tốc độ này, máy quét rất nhạy và có thể quét được các loại mã vạch kém chất lượng Dạng máy quét để bàn thường sử dụng trong các siêu thị hay các trung tâm thương mại lớn

- Dạng đọc thẻ, tài liệu: Là loại máy quét 2-D sử dụng chùm tia laser có tầm

quét xa và rộng Tốc độ quét của loại này lên đến 1000 scanner/second Dạng máy quét dùng để đọc thẻ, phiếu tài liệu có hình thức rất đa dạng Có loại có có kích thước lớn có chân đứng nhưng cũng có loại nhỏ gọn để bàn có thể xoay được

- Dạng không dây (Wireless Scanner): Loại này gồm 2 phần, 1 phần nối với

máy tính và phần kia là Scanner không dây sử dụng pin sạc Loại scanner này dùng để quét mã vạch trên các món hàng lớn

- Dạng Portable Data Terminal: Đây là dạng máy trạm theo công nghệ

không dây RFID mà các công ty chuyên bán các thiết bị mã vạch, chúng ta thường gọi là máy kiểm đo Các Data Terminal thu thập dữ liệu và lưu trữ vào bộ nhớ của máy Sau đó có thể truy xuất dữ liệu tại máy hoặc download về máy tính

để xử lí Sự khác biệt giữa Data Terminal và loại máy dạng không dây là Terminal hoạt động như một máy trạm, có Firmware và có thể lập trình cho dữ liệu thu thập, còn loại máy dạng không dây hoạt động như một máy quét cầm tay thông thường, tức là dữ liệu được truyền thẳng về máy tính Do đó nó được xếp vào loại Handheld Scanner chứ không phải theo công nghệ RFID Portable Data Terminal được sử dụng trong hệ thống kiểm kho, kiểm tra hàng hóa trên các kệ hàng hoặc thu thập dữ liệu ở những nơi không có máy tính

- Dạng máy quét công nghiệp: Dạng máy quét công nghiệp dùng để kiểm tra

hàng hóa ngay tại đầu ra của băng chuyền Từ đó biết được chính xác số lượng,

mã mặt hàng của mỗi sản phẩm, tiết kiệm được nhân lực và thời gian dùng để kiểm tra sản phẩm Dạng này có độ chính xác rất cao, được thiết kế treo giống như đèn sân khấu Chùm tia sáng phát ra có nhiều miền quét rất sâu và phủ rộng,

có thể quét cùng lúc nhiều loại mã vạch trong vùng phủ sáng Được sủ dụng chủ

yếu cho các khu công nghiệp, các xí nghiệp sản xuất hàng hóa trên băng chuyền

Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode

2.4.3 Tổng quan về khí nén

Ưu điểm:

Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật của nguồn năng lượng: 3-8bar

Có khả năng chịu quá tải lớn

Có độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kĩ thuật

Tuổi thọ làm việc cao

Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa

Do trọng lượng các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn nên truyền động có thể đạt được vận tốc cao

Tính đồng nhất năng lượng giữa cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, điều khiển nên làm việc an toàn trong môi trường dễ cháy

nổ và đảm bảo môi trường làm việc sạch sẽ

Nhược điểm:

Thời gian đáp ứng chậm so với các thiết bị điện tử

Hình 2.8.Máy nén khí công nghiệp MGA

Phân loại máy nén khí theo nguyên lí hoạt động:

Máy nén khí theo nguyên lí thay đổi thể tích: không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó buồng chứa sẽ nhỏ lại Như vậy theo định luật Boy- Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên Các loại máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này như máy nén khí pitton, cánh quạt, bánh răng…

Máy nén khí tuốc bin: không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí được tạo ra bằng động năng bán dẫn Nguyên tắc này hoạt động tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn, máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này như: kiểu máy nén khí

li tâm, máy nén khí đối lưu, máy nén khí dòng hỗn hợp…

Phân loại máy nén khí theo áp suất làm việc:

- Máy nén khí áp suất thấp: p =15 bar

- Máy nén khí áp suất cao: p>=15 bar

- Máy nén khí áp suất rất cao: p>=300 bar

2.4.3.3 Xylanh khí nén

Xylanh có nhiệm vụ biến đổi năng lượng thế năng hoặc động năng của lưu chất thành năng lượng cơ học-chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay (góc quay nhỏ hơn 3600

Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh Lực đẩy trên cần pitton được tính theo công thức:

Pg [bar]: Áp suất khí nén trong xylanh

Fg [N]: Lực ma sát phụ thuộc vào chất lượng bề mặt giữa pitton và xylanh, vận tốc chuyển động lên pitton lên loại vòng đệm

Fs [N]: Lực căng lò xo

Diện tích làm việc của pitton khí khoang pitton:

A= π.D2/4 (2.2) Đối với khoan cần, diện tích làm việc của pitton:

H [cm]: khoảng chạy của pitton

Vận tốc chuyển động của pitton phụ thuộc vào lưu lượng Q và diện tích làm việc F của pitton Nếu không kể đến rò rỉ:

2.4.3.4 Van tiết lưu một chiều

Công dụng: Điều chỉnh áp suất dòng khí đi qua nó theo một chiều duy nhất

Hình 2.12.Van tiết lưu một chiều

Dùng để điều khiển hoạt động của xylanh

Điện áp hoạt động: 24VDC

Loại van 5/2, một cuộn coil

Hình 2.14.Van điện 5/2

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Cấu tạo chung của máy

Từ những tồn tại và yêu cầu cải tiến máy ép tem, nhóm đã tiến hành khảo sát quy trình ép tem bằng tay, tìm hiểu các thiết bị có thể sử dụng để nâng cấp máy Tính toán và thiết kế tổng thể phần cơ khí máy ép tem như sau:

Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ

3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu

Cơ cấu lấy tem: Nhiệm vụ lấy tem từ trong hộp đưa đến vị trí cần ép và trở về

trạng thái ban đầu khi tem đã được thả đúng vị trí

Hộp đựng tem: Giữ cho tem trong hộp luôn luôn ở một vị trí cố định

Cơ cấu ép tem: Phải đảm bảo ép đều không bị lệch nghiêng và đủ nhiệt độ để

ép chín tem

Bộ phận nhận biết tem: Đảm bảo phân biệt đúng loại tem cho từng module

đế lót giày, nếu phát hiện tem không đúng module sẽ dừng việc ép tem và báo hiệu cho người công nhân bằng đèn báo

Khuôn đế lót: Được thiết kế theo từng loại module đế, trước khi ép khuôn sẽ

được đặt cố định lên bàn ép giúp giảm tối đa thời gian canh chỉnh đế chính xác

ở vị trí ép

3.1.2 Quy trình làm việc của công nhân và máy

Hình 3.2.Quy trình làm việc Ban đầu người công nhân sẽ xác định loại module đế ép từ đó đặt khuôn đế lên bàn ép Khi hoàn thành việc đặt khuôn lên bàn ép người công nhân sẽ cho barcode học mã vạch loại tem sẽ ép sau đó đặt đế lót lên khuôn rồi nhấn nút Start, tay lấy tem sẽ tự động lấy tem trong hộp và thả tem ở vị trí ép một cách chính xác, lúc này barcode sẽ quét mã vạch tem và nhận diện, nếu đúng loại tem

đã được học cơ cấu ép sẽ đi xuống ép tem lên đế lót và người công nhân sẽ lấy sản phẩm hoàn thành và tiếp tục quay về việc đặt đế lót lên bàn ép, nếu barcode nhận diện mã tem không đúng lúc này sẽ có chuông báo cho người công nhân lấy tem ra, sau đó nhấn nút Reset và tiếp tục nhấn Start cho cơ cấu lấy tem hoạt động

3.2 Ốp hông

3.2.1 Yêu cầu

Cố định cơ cấu ép trên bàn máy

Cố định tay lấy tem đảm bảo trong quá trình thả tem không bị lệch

Cố định barcode và mặt nạ điều khiển

3.2.2 Thiết kế cơ khí

Hình 3.3.Ốp hông trên bản vẽ

3.2.3 Kết quả

Hình 3.4.Ốp hông ngoài thực tế

3.3 Phương án thiết kế cơ cấu lấy tem

Trong quá trình ép tem, người công nhân phải đưa tem vào vị trí ép Điều đó sẽ xảy ra một số vấn đề như sau:

+ Tay của người công nhân chạm phải đầu ép nhiệt độ bị phỏng

+ Quá trình canh chỉnh người công nhân phải thường xuyên nhìn trực tiếp vào laser gây ảnh hưởng đến mắt