Thiết kế chế tạo mô hình phân loại sản phẩm tự động theo hình dáng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tỉnh Số thẻ SV: 101150189 Lớp: 15CDT1 Nội dung tóm tắt : Đề tài đề cập về quá trình thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm tự động kết hợp kỹ thuật xử lí ản

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN TỈNH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THẾ TRANH

Đà Nẵng, 2019

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Tỉnh Số thẻ SV: 101150189

2 Lớp: 15CDT1

3 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm tự động theo hình

dáng

4 Người hướng dẫn: Nguyễn Thế Tranh

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 2đ)

………

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá:…… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo

vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

DUT-LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Tỉnh Số thẻ SV: 101150189

Các tiêu chí đánh giá tối đa Điểm đánh giá Điểm

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

1a

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần

mới so với các ĐATN trước đây)

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

thực tiễn

1b

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến

thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ,

chương trình, mô hình,…)

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm ứng

dụng trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng

dụng trong vấn đề nghiên cứu;

- Có kỹ năng làm việc nhóm;

DUT-LRCC

2b

- Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định

dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100:

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng năm 201… Người phản biện

DUT-LRCC

Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động theo hình dáng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tỉnh

Số thẻ SV: 101150189 Lớp: 15CDT1

Nội dung tóm tắt :

Đề tài đề cập về quá trình thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm tự động kết hợp kỹ thuật xử lí ảnh để phân loại hình dáng của sản phẩm trên dây chuyền băng tải Đề tài gồm 3 phần chính: Thiết kế, mô phỏng, chế tạo hệ thống dây chuyền băng tải và cánh tay robot gắp sản phẩm ; Xử lý ảnh phân biệt các hình dáng khác nhau của sản phẩm gồm tròn, vuông và tam giác; Lắp đặt, tính toán động học và vận hành cánh tay robot 4 bậc tự do Hệ thống sau khi hoàn thành có thể phân loại hình dáng của sản phẩm trên băng tải chuyển động và bỏ vào những vị trí tương ứng đã thiết lập

DUT-LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ………

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: … ……….………….…… Số thẻ sinh viên: ………

Lớp:……… Khoa: Ngành: ………

1 Tên đề tài đồ án: ……… ………

………

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……… ……… ……

………

… ……….… ……… ………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: … ………

… ………

… ………

… ………

… ………

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): … ………

… ………

… ………

… ………

DUT-LRCC

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

DUT-LRCC

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước Điều đó đòi hỏi phải nghiên cứu

và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có khả năng tự động hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống Trong đó ngành cơ điện – tử đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và trình độ chuyên môn

để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí, điện-điện tử và kỹ thuật phần mềm Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Cơ điện Tử, từ những kiến thức đã được học, nhóm chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm” Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết

Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô và

các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Thế Tranh để nhóm

có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót Nhóm rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài

Chúng tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học này này là công trình nghiên cứu của chúng tôi Các kết quả nghiên cứu do chủ nhiệm đề tài và những người tham gia thực hiện

Chúng tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong đề tài này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Chúng tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Tỉnh

DUT-LRCC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: 9

TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 9

1.1.GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 9

1.1.2 Đặt vấn đề 9

1.1.2 Tự động hóa 9

1.1.3 Vai Trò Của Tự Động Hóa 10

1.1.3 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa 11

1.1.4 Các hình thức tự động hóa 12

1.2 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SẢN PHẨM 13

1.2.1 Định nghĩa 13

1.2.2 Sự đột phá về năng suất của dây chuyền sản xuất đến từ những cuộc cách mạng công nghiệp 14

1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 14

1.3.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc 15

1.3.2 Phân loại sản phẩm theo chiều cao 16

1.3.3 Phân loại sản phẩm theo hình dạng 17

CHƯƠNG 2: 20

PHÂN TÍCH XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 20

2.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20

DUT-LRCC

2.2.2 Phạm Vi Và Nội Dung Thiết Kế Hệ Thống 21

2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 22

2.4 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG 23

2.4.1 Hình dáng của sản phẩm 23

2.4.2 Hệ thống băng tải 23

2.4.3 Hệ thống camera 24

2.4.4 Hệ thống máy tính 24

2.4.5 Bộ phận điều khiển 24

2.4.5 Cơ cấu chấp hành 24

2.5 TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP 24

2.5.1 Các khái niệm cơ bản 24

2.5.2 Ứng dụng của robot công nghiệp 27

CHƯƠNG 3: 30

THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA CƠ CẤU 30

3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 30

3.3.1 Robot 3 bậc tự do RRR 30

3.1.2 Robot 4 bậc tự do RRRR 31

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 32

3.3 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA ROBOT 32

3.3.1 Chọn vật liệu 32

3.3.2 Chọn động cơ 32

3.3.2 Thiết kế thân của robot 33

3.4 TÍNH CHỌN CÁC BỘ PHẬN KHÁC CỦA HỆ THỐNG 37

3.4.1 Thiết kế hệ thống băng tải 37

3.4.2 Thiết kế khay chứa sản phẩm 39

3.4.3 Tính toán động cơ gạt sản phẩm 40

3.5 TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CÁNH TAY ROBOT 41

DUT-LRCC

CHƯƠNG 4: 49

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 49

4.1 NGUYÊN LÝ NHẬN DẠNG 49

4.1.1 Giới thiệu về matlab 49

4.1.3 Các kiểu ảnh trong matlab 49

4.1.4 Các hàm xử lý ảnh cơ bản trong matlab 52

4.1.5 Tạo giao diện với Guide 53

4.1.6 Nguyên lý nhận dạng 57

4.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN ARDUNIO 58

4.2.1 Giới thiệu chung về ardunio 58

4.2.2 Ardunio uno 59

4.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 63

4.3.1 Lưu đồ thuật toán vi điều khiển 63

4.3.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống 64

CHƯƠNG 5: 66

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66

5.1 KẾT LUẬN 66

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHỤ LỤC 68

DUT-LRCC

DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ

HÌNH 1-1 Dây chuyền sản xuất tự động với hệ thống đóng gói chi tiết máy

in 12

HÌNH 1-2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc……… 13

HÌNH 1-3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 14

HÌNH 1-4 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng 16

HÌNH 2-1 Hệ thống băng tải……… 21

HÌNH 2-2 Camera logitech 22

HÌNH 2-3 Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất cơ khí 26

HÌNH 3-1 Sơ đồ động của robot 3 bậc tự do RRR 28

HÌNH 3-2 Sơ đồ động của robot 4 bậc tự do RRRR 29

HÌNH 3-3 Động cơ servo MG996 31

HÌNH 3-4 Hình dạng thân robot 32

HÌNH 3-5 Cấu tạo khớp 1……… 33

HÌNH 3-6 Cấu tạo khớp 2,3,4………34

HÌNH 3-7 Tay kẹp của robot……… 34

HÌNH 3-8 Sơ đồ động băng tải……… ………36

HÌNH 3-9 Sơ đồ băng tải………36

HÌNH 3-10 Động cơ servo MG90S………39

HÌNH 4-1 Giao diện matlab……… 47

HÌNH 4-2 Ảnh Index……….………….48

HÌNH 4-3 Ảnh Grayscale……….……… 49

HÌNH 4-4 Ảnh nhị phân………49

HÌNH 4-5 Ảnh RGB……… 50

DUT-LRCC

HÌNH 4-6 Cửa sổ guide……… 52

HÌNH 4-7 Cửa sổ biên soạn GUI………53

HÌNH 4-8 Cửa sổ thuộc tính……… 54

HÌNH 4-9 Giao diện guide……… 55

HÌNH 4-10 Ardunio Uno……… 57

HÌNH 4-11 Board mạch ardunio……….59

HÌNH 4-12 Sơ đồ mạch ardunio Uno……… 61

DUT-LRCC

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành công nghiệp robot trên thế giới đã đưa được sản phẩm là robot công nghiệp để phục vụ sản xuất, thậm chí phục vụ nhu cầu giải trí cũng như chăm sóc con người Với ngành công nghiệp của Việt Nam thì robot chưa được xuất hiện nhiều trong các dây truyền sản xuất Vì sản phẩm này còn quá đặt đối với thị trường Việt Nam

Nhằm nội địa hóa sản phẩm, çũng như nghiên cứu chuyên sâu về robot, tôi chọn đề tài

“Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động theo hình dáng kết hợp cánh tay robot" Để tài này hướng tới có thể thay thế các bộ điều khiến của các công ty nước ngoài và xây dựng thuật điều khiến tổi ưu cho các đổi tượng sản xuất, mà các đối tượng này thích hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỂ TÀI

Mục đích của đề tài này là nghiên cứu phương pháp có thể nhận diện được hình dáng cụ thể của sản phẩm kết hợp với phân loại chúng ra một cách tự động Bên cạnh đó đề tài cũng nghiên cứu cahs điều khiển cánh tay robot bốn bậc tự do Nhằm làm chủ kĩ thuật chế tạo robot có thể áp dụng trong các ứng dụng sản xuất công nghiệp

3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là phương trình động học của cánh tay robot 4 bậc

tự do, phần mềm matlab, code matlab để nhận diện được hình dáng của sản phẩm và code ardunio để điều khiển cánh tay robot

4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn về chế tạo, điều khiển robot và nhận diện hình dáng

DUT-LRCC

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG

1.1.2 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, trong đó điều khiển

tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý , công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khẩu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả cao Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao Nên chúng em quyết định thiết kế và thi công mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với

sự phát triển của thế giới

thống có cả điện - điện tử và cơ khí Ví dụ điều khiển bằng tải phân loại sản phẩm thì có

2 phần đó là phần cơ khí và phần điện Phần cơ khí gồm có băng tải, cánh tay còn phần điện là toàn bộ hệ thống như cấp điện cho động cơ hoạt động , cấp điện cho role đóng mở các van khí Như vậy, tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy

1.1.3 Vai Trò Của Tự Động Hóa.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động Trong mọi thời đại , các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các quy luật kinh tế Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại mà có tính năng tương đương với các hãng khác Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao độn, quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặc khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều Chi phí cho đào tạo nhân công và đội ngũ phục vụ , giá thành thiết bị cũng tăng theo Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành và quản lý sản xuất Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại Với các loại sản phẩm có số lượng lớn như đinh, bóng đèn điện thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với số lượng nhỏ nhất Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạo hoàn toàn bởi một nhà sản xuất Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng

lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết , lắp ráp thành sản phẩm tổng thể Các sản phẩm

DUT-LRCC

phức tạp như ô tô, máy bay Nếu chế tạo theo phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn , tiến độ nhanh hơn Sản xuất của các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối Do một nhà thầu tham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít Tuy nhiên , cũng không nên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá Không có tiêu chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển

ở một mức độ nhất định , làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được Có thể nói tự động hóa giữ một vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ

có nền sản xuất tự động hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với một số lượng lớn một cách hiệu quả

1.1.3 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa

a Khái Niệm

Dây chuyền sản xuất tự động có những đặc điểm sau :

+ Là hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định với sản lượng lớn

+ Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy trình công nghệ đã định , chỉ cần người theo dõi và kiểm tra

+ Nguyên liệu hay bán thành phần lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị trí gia công này đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó Theo lịch sử phát triển tự động hóa thì các dây chuyền tự động đã có trong thực tế là :

+ Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến,

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng

+ Dây chuyền gồm các máy tổ hợp

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa

+ Dây chuyền gồm các máy CNC

b Cơ Cấu Vận Chuyển Phối Trên Băng Chuyền

DUT-LRCC

Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công , người ta thường dùng các

cơ cấu sau :

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy

+ Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp

+ Cơ cấu đẩy thủy lực

+ Băng tải, tải xích

1.1.4 Các hình thức tự động hóa

- Tự động hóa cứng: Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một cấu hình thiết bị Các nguyên công trong dây chuyền này thường đơn giản Chính sự hợp nhất các nguyên công như vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tập Những đặc trưng chính của hệ thóng tự động hóa cứng là: + Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bị thiết kế theo đơn đặt hàng

+ Năng suất cao

+ Tương đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản phẩm

- Tự động hóa lập trình: Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để thích ứng với nhuwngc cấu hình sản phẩm khác nhau Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chương trình, tức là một tập lệnh được mã hóa dể hệ thống có thể đọc và diễn dịch chứng

Những chương trình mới có thể được chuẩn bị và nhập vào thết bị đẻ tạo ra sản phẩm mới Một vài đặt trưng của tự động hóa lập trình là:

+ Dầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát

+ Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng

+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi trong cấu hình sản phẩm

+ Thích hợp nhất là cho sản xuất hàng loạt

Tự động hoá linh hoạt là sự mở rộng của tự động hoá lập trình được Khái niệm của

tự động hoá linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa qua Và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển

- Tự động hoá linh hoạt : Là hệ thống tự động hoá có khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm ( hay bộ phận ) khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi

từ sản phẩm này sang sản phẩm khác Không mất thời gian cho sản xuất cho việc lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý ( công cụ đồ gá , máy móc ) Hậu quả là hệ

DUT-LRCC

thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất nhiều loại sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt Đặc trưng của tự động hoá linh hoạt có thể tóm tắt như sau : + Đầu tư cao cho thiết bị

+ Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau

+ Tốc độ sản xuất trung bình

+ Tính linh hoạt khi sản xuất thay đổi thiết kế

1.2 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SẢN PHẨM

1.2.1 Định nghĩa

Dây chuyền sản xuất là một tập hợp các hệ thống máy móc và con người

nhằm tạo ra các hoạt động tuần tự theo quy trình trong một phân xưởng, nhà nơi các chi tiết máy được chế tạo, các linh kiện được lắp ráp tạo thành một cụm, sản phẩm hoàn chỉnh hoặc nơi vật liệu ban đầu được đưa qua một loạt các quá trình để sau đó tạo ra một sản phẩm cuối cùng trước khi được chuyển đi tiêu thụ Trong dây chuyền sản xuất thực phẩm, nguyên vật liệu, các nguyên liệu đầu vào là những nguyên liệu thô, được trải qua các công đoạn bóc tách, nghiền, trộn…sau

máy-đó được máy-đóng gói thành phẩm đầu ra Với dây chuyền sản xuất các sản phẩm phục

vụ công nghiệp, nguyên liệu đầu vào là các vật liệu kim loại, sản phẩm từ các vật liệu gỗ, vải, nhựa…

Để vận hành các dây chuyền, nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng hiện nay là điện, gas, dầu Các năng lượng này được biến đổi để sinh công theo dạng công cơ học (quay, đẩy, ép thủy lực nhờ từ trường, nhiệt, áp suất…) và các phản ứng hóa học

Các quy trình sản xuất trong dây chuyền ban đầu bị hạn chế nhiều mặt Hoạt động sản xuất chủ yếu diễn ra nhờ sức lao động của con người với sự hỗ trợ của máy công nghiệp nặng ở một vài công đoạn khó khăn

Máy chỉ hỗ trợ ở những công đoạn đòi hỏi cần sử dụng công cơ học lớn để tác động biến đổi hình dáng của vật liệu đầu vào như cắt kim loại, dập, rèn; nâng hạ các sản phẩm vào vị trí thao tác Do nguồn năng lượng giới hạn, các nguồn năng lượng điện, hơi nước được ưu tiên sử dụng cho các hoạt động sản xuất sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao hơn

DUT-LRCC

1.2.2 Sự đột phá về năng suất của dây chuyền sản xuất đến từ những cuộc cách mạng công nghiệp

Với 3 cuộc cách mạng công nghiệp đã trải qua, nền sản xuất trên thế giới đã thay đổi rất nhiều Hầu hết năng lượng được sử dụng là điện, nước, gas, dầu trên các máy công suất lớn và chính xác Sự ra đời của mạch điện tử, PLC, internet đã giúp kết nối hệ thống máy móc với nhau, máy móc với con người

Bao gồm hệ thống máy gia công chuyên dụng tự động, máy lắp ráp tự động, xe tự hành AGV, hệ thống băng tải, cánh tay robot công nghiệp, hệ thống quản lí sản xuất Từ đó năng suất và độ chính xác trong sản xuất được nâng lên nhiều lần

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất tự động với hệ thống đóng gói chi tiết máy in Kèm theo đó là sự xuất hiện ít dần của con người trong dây chuyền Sức lao động

đã được giải phóng Hầu hết các công đoạn đòi hỏi sức mạnh, tốc độ, độ chính xác

và hoạt động diễn ra trong môi trường nguy hiểm, độc hại đã được đảm nhiệm bởi các robot, các máy dán nhãn, đóng gói

1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm ra đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc phân loại, nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong công việc Một hệ thống hoàn chỉnh

có thể phân loại các sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời gian trì hoãn hệ thống Hơn thế nữa, đối với những công việc đòi hỏi sự tập

DUT-LRCC

trung cao và có tính tuần hoàn, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này

Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế trong các nhà máy xí nghiệp, nhưng chủ yếu được chia thành ba loại chính là phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo hình dạng và theo chiều cao

1.3.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

 Cấu tạo:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) có cấu tạo chính gồm:

- Một băng chuyền

- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền

- Cảm biến nhận biết màu sắc

- Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu

- Các van đảo chiều

- Các rơ le trung gian

DUT-LRCC

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống

- Nút nhấn

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng chuyền Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt

 Ứng dụng:Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều

trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống sẽ giúp nhà sản xuất tốn ít nhân công lao động và giảm thiểu thời gian làm

việc, nâng cao năng suất lao động

1.3.2 Phân loại sản phẩm theo chiều cao

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao (Hình 1.3)

Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

 Cấu tạo:

DUT-LRCC

- Hai băng chuyền

- Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền

- Ba cảm biến nhận biết chiều cao

- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu

- Hai van đảo chiều

- Các rơ le trung gian

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống

- Nút nhấn

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai Trên băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao

và trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền và được phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai Sau đó động

cơ một chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tương ứng

 Ứng dụng:Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều

trong các ngành công nghiệp:

- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả

- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát

1.3.3 Phân loại sản phẩm theo hình dạng

Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 1.4)

DUT-LRCC

Hình 1.4 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng

 Cấu tạo:

- Một băng chuyền

- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền

- Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại

- Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera)

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu

- Các rơ le trung gian

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống

 Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp:

DUT-LRCC

- Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác

nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…

- Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản

- Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh

Như vậy, ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có hệ

thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm Ví dụ như phân loại sản phẩm theo trọng lượng, kích thước Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng khá tương tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể

là xylanh piston hoặc động cơ bước) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loại cảm biến như màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, hay camera phát hiện hình dạng vật thể)

DUT-LRCC

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH XÂY DỰNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

2.1 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

- Ý tưởng : Trong quá trình sản xuất, khi sản phẩm đầu ra có nhiều hình dáng khác nhau

mà yêu cầu của khác hàng cần một loại sản phẩm có hình dạng nhất định lúc này ta cần phải thiết kế một hệ thống phân loại từng sản phẩm này ra một cách riêng biệt

- Giả định trong quá trình chế biến người ta cần phân loại từng loại trái cây khác nhau dựa vào hình dáng của chúng Lúc này để tiết kiệm thời gian cũng như công nhân để phân loại thì người ta sử dụng 1 cánh tay kết hợp với camera xử lý ảnh để quá trình phân loại được nhanh hơn, tiết kiệm hơn

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống : Ban đầu sản phẩm được đưa lên băng tải chuyển động với tốc độ ổn định, trên băng tải có lắp một camera khi sản phẩm di chuyển ngang qua camera thì camera sẽ ghi lại hình ảnh của vật thể Sau đó hình ảnh được giửi về bộ

xử lý, ở đây bộ xử lý là máy tính,dựa vào xử lý ảnh trên matlab xác định được hình dáng của vật thể Tiếp theo dữ liệu sẽ được giửi về bộ phận điều khiển để điều khiển cánh tay robot và gắp bỏ sản phẩm vào các ô chứa từng loại sản phẩm có hình dáng khác nhau Chu trình cứ lặp đi lặp lại như vậy

=> Ưu điểm: Quá trình xử lý nhận dạng hình dáng sản phẩm diễn ra rất nhanh nên làm năng suất tăng lên

2.2 MỤC TIÊU THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.2.1 Mục Tiêu Kinh Tế

Hệ thống tự động phân loại sản phẩm một cách tự động theo các hình dáng khác nhau ( Tròn, Vuông và Tam Giác) Nâng cao năng suất làm việc để đạt được hiệu quả cao nhất , mô hình có thể ứng dụng trong sản xuất

a Mục Tiêu Kỹ Thuật

DUT-LRCC

Hệ thống hoạt động ổn định , đạt độ chính xác cao Phải đạt được các giải pháp thiết kế tổng hợp về cơ khí truyền động và điện Đảm bảo an toàn lao động và thay thế tốt cho công nhân

b Yêu Cầu Của Hệ Thống

+ Có kích thước phù hợp, không gian làm việc hiệu quả

+ Hệ thống dễ điều khiển và làm việc tin cậy

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình hoạt động

+ Thiết bị sử dụng phải có độ bền và tuổi thọ lớn

+ Hệ thống cảm biến hoạt động chính xác, có khả năng cải tiến công nghệ

+ Vốn đầu tư phù hợp , chi phí vận hành thấp , phải mang tính thẩm mỹ

2.2.2 Phạm Vi Và Nội Dung Thiết Kế Hệ Thống

a Phạm Vi Thiết Kế

Dựa vào những môn học cơ sở chuyên nghành như: Truyền động cơ khí, truyền động điện, kĩ thuật vi điều khiển, Robot công nghiệp Trên tình hình thực tế hiện nay, đưa ra các phương pháp thiết kế trên lý thuyết, ta chọn phương pháp có hiệu quả nhất Đưa ra các phương án khác nhau, thiết lập phương án thích hợp để giải quyết một số vấn đề và mang lại hiệu quả trong tương lai Mô hình phân loại sản phẩm theo hình dáng gồm các thành phần sau:

- Băng chuyền dùng để di chuyển sản phẩm

- Hệ thống camera dùng để phát hiện và nhận dạng chhình dáng sản phẩm

- Cánh tay Robot dùng để phân loại sản phẩm đến vị trí mong muốn

b Nội dung Thiết Kế

+ Sản phẩm có hình dáng khác nhau được chia làm ba loại :Hình tròn, hình vuông

và hình tam giác => Dùng để phân loại theo hình dáng

+ Tính toán và lựa chọn các cơ cấu , thiết kế kết cấu và xây dựng mô hình + Xây dựng lưu đồ giải thuật thiết kế lập trình sử dụng trên ardunio và Matlab

+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành

c Dự Kiến Kết Quả Đạt Được

DUT-LRCC

Tập báo cáo trình bày chi tiết về cơ sở lý thuyết , quá trình phân tích thiết kế, thi

công và đánh giá hệ thống Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dáng hoạt động đáp ứng những yêu cầu đặt ra ban đầu

2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG

chụp lại

Máy tính

ardunio Cánh tay

robot

Di chuyển trên băng tải

Khay

chứa

hàng

Gắp sản phẩm

DUT-LRCC

2.4 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG

2.4.1 Hình dáng của sản phẩm

Trong thực tế, sản phẩm hàng hóa có nhiều loại hình dáng khác nhau Tuy nhiên trong

đề tài này chúng em thiết kế hệ thống nhận dáng sản phẩm với ba hình dáng khác nhau

là hình tròn, hình vuông và hình tam giác

2.5 TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP

2.5.1 Các khái niệm cơ bản

a Robot công nghiệp

DUT-LRCC

Mặc dù, như định nghĩa chung về robot đã nêu, không có gì giới hạn phạm vi ứng dụng của robot, nhưng có một thực tế là hầu hết robot hiện đang có đều được dùng trong công nghiệp Chúng có đặc điểm riêng về kết cấu, chức năng đã thống nhất hóa, thương mại hóa rộng rãi Lớp robot này được gọi là robot công nghiệp

Kỹ thuật tự động hóa trong công nghiệp đã đạt tới trình độ rất cao: không chỉ tự động hóa các quá trình vật lý mà cả quá trình xử lý thông tin Vì vậy, tự động hóa trong công nghiệp tích hợp công nghệ sản xuất, kỹ thuật điện, điện tử, kỹ thuật điều khiển tự động trong đó có tự động hóa nhờ máy tính

Hiện nay, trong công nghiệp tồn tại 3 dạng tự động hóa :

- Tự động hóa cứng (Fixed Automation): được hình thành dưới dạng các thiết bị dây chuyền chuyên môn hóa theo đối tượng (sản phẩm) Nó được ứng dụng có hiệu quả trong điều kiện sản xuất hàng khối với sản lượng rất lớn các sản phẩm cùng loại

- Tự động hóa khả trình (Programmable Automation): được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa, đáp ứng phần lớn nhu cầu sản phẩm công nghiệp Hệ thống thiết

bị dạng này là các thiết bị vạn năng điều khiển số, cho phép dễ dàng lập trình lại để có thể thay đổi chủng loại (tức là thay đổi quy trình công nghệ sản xuất ) sản phẩm

- Tự động hóa linh hoạt (Flexible Automation): là dạng phát triển của tự động hóa khả trình Nó tích hợp công nghệ sản xuất với kỹ thuật điều khiển bằng máy tính, cho phép thay đổi đối tượng sản xuất mà không cần hạn chế (hoặc hạn chế) sự can thiệp của con người Tự động hóa linh hoạt được biểu hiện dưới 2 dạng: tế bào sản xuất linh hoạt và hệ thống sản xuất linh hoạt

Robot công nghiệp có 2 đặc trưng cơ bản:

- Là thiết bị vạn năng, được tự động hóa theo chương trình và có thể lập trình lại để đáp ứng một cách linh hoạt, khéo léo các nhiệm vụ khác nhau

- Được ứng dụng trong những trường hợp mang tính công nghiệp đặc trưng như vận chuyển và xếp dỡ nguyên vật liệu, lắp ráp, đo lường,…

b Cấu trúc cơ bản của robot công nghiệp

DUT-LRCC

 Kết cấu chung

Mọi robot công nghiệp được cấu thành bởi các hệ thống sau:

- Tay máy (manipulator) là cơ cấu cơ khí gồm các khâu, khớp Chúng hình thành cánh tay để tạo các chuyển động cơ bản, cổ tay tạo nên sự khéo léo, linh hoạt và bàn tay (end effector) để trực tiếp hoàn thành các thao tác trên đối tượng

- Cơ cấu chấp hành tạo chuyển động cho các khâu của tay máy Nguồn động lực của các

cơ cấu chấp hành là động cơ các loại: điện, thủy lực, khí nén hoặc kết hợp giữa chúng

- Hệ thống cảm biến gồm các sensor và thiết bị chuyển đổi tín hiệu cần thiết khác Các robot cần hệ thống sensor trong để nhận biết trạng thái của bản thân các cơ cấu của robot

và các sensor ngoài để nhận biết trạng thái của môi trường

Hệ thống điều khiển (controller) hiện nay thường là máy tính để giám sát và điều khiển hoạt động của robot

 Kết cấu của tay máy

Trong thiết kế và sử dụng tay máy, người ta quan tâm đến các thông số có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc của chúng như:

- Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay,…

- Tầm với hay vùng làm việc: kích thước và hình dạng vùng mà phần công tác có thể với tới

- Sự khéo léo, nghĩa là khả năng định vị và định hướng phần công tác trong vùng làm việc Thông số này liên quan đến số bậc tự do của phần công tác

c Phân loại robot

Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận biết được dễ dàng Có bốn yếu tố chính để phân loại robot như sau :

- Theo dạng hình học của không gian hoạt động

DUT-LRCC

- Theo thế hệ robot

- Theo họ điều khiển

- Theo nguồn dẫn động

 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động

- Robot tọa độ góc (cartesian robot)

- Robot tọa độ trụ (cylindrical robot)

- Robot toa độ cầu (spherical robot)

- Robot khớp bản lề

 Phân loại theo điều khiển

- Điều khiển hở dùng truyền động bước (động cơ điện hoặc động cơ thủy lực, khí nén,…)

mà quãng đường hoặc góc dịch chuyển tỷ lệ với số xung điều khiển Kiểu điều khiển này đơn giản nhưng đạt độ chính xác thấp

- Điều khiển kín (hay điều khiển servo) sử dụng tín hiệu phản hồi vị trí để tăng độ chính xác điều khiển Có 2 kiểu điều khiển servo: điều khiển điểm – điểm và điều khiển theo đường (contour)

Với kiểu điều khiển điểm - điểm phần công tác dịch chuyển từ điểm này đến điểm kia theo đường thẳng với tốc độ cao (không làm việc ) Nó chỉ làm việc tại các điểm dừng Kiểu điều khiển này được dùng trên các robot hàn điểm, vận chuyển, tán đinh, bắn

đinh,…

Điều khiển contour đảm bảo cho phần công tác dịch chuyển theo quỹ đạo bất kỳ, với tốc độ có thể điều khiển được Có thể gặp kiểu điều khiển này trên các robot hàn hồ quang,phun sơn

d Phân loại theo nguồn dẫn động

- Robot dùng nguồn cấp điện

- Robot dùng nguồn khí nén

- Robot nguồn thủy lực

2.5.2 Ứng dụng của robot công nghiệp

a Ứng dụng trong công nghiệp

DUT-LRCC

Robot được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp Những ứng dụng ban đầu bao gồm gắp đặt vật liệu, hàn điểm và phun sơn

Một trong những công việc kém năng suất nhất của con người là rèn luyện kim loại ở nhiệt độ cao Các công việc này đòi hỏi công nhân di chuyển phôi có khối lượng lớn với nhiệt độ cao khắp nơi trong xưởng Việc tuyển dụng công nhân làm việc trong môi

trường nhiệt độ cao như vậy là một vấn đề khó khăn đối với ngành công nghiệp này và robot ban đầu đã được sử dụng để thay thế công nhân làm việc trong điều kiện môi

trường ngặt nghèo như trong lò đúc, xưởng rèn và xưởng hàn Đối với robot thì nhiệt độ cao lại không đáng sợ

Hình 2.3: Robot hàn điểm trong nhà máy sản xuất cơ khí

Trong các nhà máy sản xuất xe hơi thì hàn điểm là công việc sử dụng robot nhiều nhất: khung xe được cố định vào một xe được điều khiển từ xa đi khắp nhà máy Khi xe đến trạm hàn, kẹp sẽ cố định các chi tiết đúng vào vị trí cần hàn, trong khi đó robot di chuyển dọc theo các điểm hàn được lập trình trước

Sơn là một công việc nặng nhọc và độc hại đối với sức khỏe của con người, nhưng lại hoàn toàn không nguy hiểm đối với robot

DUT-LRCC

Robot còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nữa như phục vụ cho máy công cụ, làm khuôn trong cong nghiệp đồ nhựa, gắn kính xe hơi, gắp hang ra khỏi băng tải và đặt chúng vào các trạm trung chuyển

DUT-LRCC

Hình 3.1: Sơ đồ động của robot 3 bậc tự do RRR

- Ưu điểm:

+ Thiết kế cơ khí không phức tạp

+ Có thể thực hiện được yêu cầu của đề tài

DUT-LRCC

- Nhược điểm:

+ Tầm với của robot không lớn do đó không gian làm việc hạn chế

+ Robot ít linh động nên việc điều khiển tiếp cận vật khó khăn

+ Thiết kế cơ khí phức tạp hơn so với robot 3 bậc tự do RRR

+ Điều khiển robot cũng phức tạp hơn

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Ta lựa chọn phương án thiết kế là robot 4 bậc tự do RRRR

Vì không gian làm việc lớn hơn, robot linh hoạt hơn và phù hợp với yêu cầu của đề tài Vậy nội dung thực hiện đề tài sẽ là thiết kế và chế tạo robot 4 bậc tự do RRRR Robot sẽ thực hiện công việc lắp ráp sản phẩm mô phỏng theo công việc robot lắp ráp trong phòng CIM của Viện công nghệ cơ khí và tự động hóa

Robot gồm 4 khâu ( 3 thanh truyền nồi giữa các khớp và tay kẹp) và 4 khớp xoay

3.3 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA ROBOT

Dòng khởi động của động cơ 1 A

Tốc độ quay tối đa: nmax = 58,8 v/p, lực kéo M = 5,5 kg.cm =0,55 Nm > 0.5 Nm

Vậy ta chọn động cơ servo MG996 thõa mãn với yêu cầu bài toán đặt ra

Pmax = nmax.M/60 = 58,8.0.5/60 = 0,49 (W)

DUT-LRCC