Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ điện tử: Nghiên cứu công nghệ vision kết hợp với robot công nghiệp nhằm cải tiến độ chính xác trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại

Luận án này hướng tới mục tiêu nhằm cung cấp giải pháp về việc kết hợp các công nghệ vision và robot vào sản xuất công nghiệp nhằm cải thiện độ chính xác. Từ đó nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng cho nhà máy sản xuất màn hình điện thoai cũng như các ngành sản xuất khác. Mời các bạn cùng tham khảo!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN CẢNH THẮNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VISION KẾT HỢP VỚI ROBOT CÔNG NGHIỆP NHẰM CẢI TIẾN ĐỘ CHÍNH XÁC

TRONG SẢN XUẤT MÀN HÌNH ĐIỆN THOẠI

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

HÀ NỘI - 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN CẢNH THẮNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VISION KẾT HỢP VỚI ROBOT CÔNG NGHIỆP NHẰM CẢI TIẾN ĐỘ CHÍNH XÁC

TRONG SẢN XUẤT MÀN HÌNH ĐIỆN THOẠI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 8520114.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐỖ TRẦN THẮNG

HÀ NỘI - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin được cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ:” Nghiên cứu công nghệ vision kết hợp với robot công nghiệp nhằm cải tiến độ chính xác trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại” là một công trình của cá nhân tôi Không

vi phạm bất kỳ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ Việt Nam

Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH Samsung Display Việt Nam

đã tạo điều kiện cho tôi tham gia nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Mạnh Thắng và cán bộ hướng dẫn TS Đỗ Trần Thắng đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Công trình này được tài trợ một phần từ đề tài Khoa học công nghệ cấp Đại Học Quốc Gia Hà Nội, mã số đề tài: QG.20.80

Hà Nội, ngày 29 tháng 01 năm 2021

Tác giả đề tài

Nguyễn Cảnh Thắng

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu công nghệ vision 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Cách thành phần cơ bản của thiết bị Vision 4

1.2 Ưu điểm Công nghệ Vision trong sản xuất màn hình điện thoại 10

1.3 Tổng quan thiết bị kết hợp Robot – Vision – PLC 11

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 13

2.1 Cấu trúc hệ thống vision cognex 13

2.1.1Camera CAM-CIC-1300-60-G 13

2.1.2 Card Frame Grabber 14

2.1.3 Card truyền thông CC24 15

2.2.1 Robot ABB IRB1200 16

2.2.2 Bộ điều khiển IRC5C compact 20

2.2.3 Module truyền thông CClink DSQC378B 21

2.3 PLC Mitsubishi và các module chuyên dụng 23

2.3.1 Nguồn Mitsubishi Q61P 23

2.3.2 PLC Q06UDVCPU 24

2.3.3 Module cclink QJ61BT11 25

2.3.4 Module điều khiển động cơ QD77MS4 26

2.4 Cơ cấu chấp hành và cảm biến sử dụng trong thiết bị 27

2.4.1 Cơ cấu chấp hành 27

2.4 2 cảm biến sử dụng trong thiết bị 30

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG VÀ TRUYỀN THÔNG 31 3.1 Chu trình tổng quan về hoạt động của thiết bị 31

3.2 Lập trình vision Cognex 36

3.2.1 Cấu hình camera 36

3.2.2 Thiết lập dao diện 38

3.2.2 Chương trình 39

3.3 Lập trình PLC Mitsubishi 42

3.3.1 Cài đặt parameter 42

3.3.2 Cài đặt Intelligent Funtion Module 45

3.3.3 Lập trình cho PLC 46

3.4 Lập trình cho robot ABB 48

3.4.1 Khai báo 48

3.4.2 Chương trình 49

3.5 Phương thức truyền thông 52

3.5.1 Truyền thông Ethernet/IP 52

3.5.2 Truyền thông CClink 54

3.6 Kết quả của dự án và hướng phát triển 59

3.7 Kết luận về đề tài 60

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Vision cognex nhận diện vị trí hàng hóa trên băng chuyền 3

Hình 1 2 Vision cognex đọc mã QRCode 3

Hình 1 3 Vision cognex kiểm tra lỗi của sản phẩm 4

Hình 1 4 Phương thức chiếu sáng trực tiếp 5

Hình 1 5 Phương thức chiếu sáng gián tiếp 5

Hình 1 6 Phương thức chiếu sáng ngược 6

Hình 1 7 Hình ảnh cắt dọc ống kính 7

Hình 1 8 mối quan hệ giữa tiêu cự và góc nhìn của ống kính camera 7

Hình 1 9 Mối quan hệ giữa khẩu độ và độ sâu trường ảnh 8

Hình 1 10 Máy ảnh công nghiệp Cognex CIC 1300 9

Hình 1 11 Cấu tạo cơ bản của một máy ảnh 9

Hình 1 12 Phần mềm Cognex designer của hãng cognex 10

Hình 1 13Cấu trúc màn hình điện thoại 10

Hình 1 14 Mô tả khái quát thiết bị có sự kết hợp giữa Robot,vision và PLC 11 Hình 1 15 Chu trình tổng quát hoạt động thiết bị 12

Hình 2 1 Camera CAM-CIC-1300-60-G 13

Hình 2 2 Card Frame Grabber CFG8724 15

Hình 2 3 Card truyền thông cc24 Cognex 16

Hình 2 4 Robot ABB IRB1200 17

Hình 2 5 Các trục của robot IRB 1200 17

Hình 2 6 Bộ điều khiển robot IRC5C compact 20

Hình 2 7 Các robot tương thích với bộ điều khiển IRC5C compact 21

Hình 2 8 DSQC 378B 22

Hình 2 9 Cấu hình hệ thống cclink: 22

Hình 2 10 Các module khối điều khiển PLC 23

Hình 2 11 Module nguồn Q61P 24

Hình 2 12 Module Q06UDVCPU 24

Hình 2 13 Cấu hình tối đa của một hệ thống cclink 25

Hình 2 14 Module cclink QJ61BT11 26

Hình 2 15 Hệ thống điều khiển chuyển động có sử dụng QD77MS4 27

Hình 2 16 Servo motor HG-KR43B 27

Hình 2 17 Driver motor MR-J4-GE 28

Hình 2 18 Động cơ băng tải 40W S9I40GXH-12CE 29

Hình 2 19 Biến tần Mitsubishi FR- A7NC E700 30

Hình 2 20 Cảm biến 30

Hình 3 1 Sequence tổng quan 31

Hình 3 2 Cài đặt IP cho camera 36

Hình 3 3 Cài đặt hình ảnh đầu vào 37

Hình 3 4 Calibration camera 38

Hình 3 5 Dao diện chương trình 38

Hình 3 6 seqence dạng block của Cognex Designer 39

Hình 3 7 Block Cam_Acquire 40

Hình 3 8 Training điểm mark và scan area 40

Hình 3 9 Miêu tả nguyên lý offset 41

Hình 3 10 các thiết lập cần thiết 42

Hình 3 11 Cửa sổ thiết lập Built in Ethernet port setting 43

Hình 3 12 Cửa sổ thiết lập I/O Assignment 43

Hình 3 13 Cửa sổ thiết lập Program 44

Hình 3 14 Cửa sổ thiết cclink 45

Hình 3 15 Station information setting 45

Hình 3 16 thiết lập thông số cho module QD77MS4 46

Hình 3 17 Cấu trúc chương trình 46

Hình 3 18 Cấu trúc chương trình main 47

Hình 3 19 Khai báo biến cho robot 48

Hình 3 20 Mô hình Ethernet/IP 53

Hình 3 21 Phương thức đấu nối 53

Hình 3 22 áp dụng thực tế cho thiết bị 54

Hình 3 23 Hệ thống cclink cơ bản 55

Hình 3 24 Truyền thông trạm chủ và trạm từ xa I/O 56

Hình 3 25 Trạm chủ và trạm thiết bị từ xa 57

Hình 3 26 Trạm chủ và trạm cục bộ 59

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật camera CIC- 1300-60-G 14

Bảng 2 2 Thông số kỹ thuật card frame Grabber 15

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật Card truyền thông cc24 Cognex 16

Bảng 2 4 Biên độ góc quay các trục robot ABB1200 18

Bảng 2 5 Tiêu chuẩn robot ABB đáp ứng 19

Bảng 2 6 Thông số kỹ thuật bộ điều khiển robot IRC5 Compact 21

Bảng 2 7 Thông số kỹ thuật module cclink DSQC 378B 23

Bảng 2 8 Thông số kỹ thuật module nguồn Q61P 24

Bảng 2 9 Module Q06UDVCPU 25

Bảng 2 10 Thông số kỹ thuật module cclink QJ61BT11 26

Bảng 2 11 Thông số kỹ thuật Module điều khiển động cơ QD77MS4 27

Bảng 2 12 Thông số kỹ thuật Servo motor HG-KR43B 28

Bảng 2 13 Thông số kỹ thuật Driver motor MR-J4-GE 28

Bảng 2 14 Thông số kỹ thuật động cơ 40W S9I40GXH-12CE 29

Bảng 2 15 Thông số kỹ thuật biến tần Mitsubishi FR- A7NC E700 30

Bảng 2 16 thông số kỹ thuật cảm biến LEUZE ELECTRONIC - FT5iX3/2N 30 Bang 3 1 sơ đồ đấu dây 54

CÁC TỪ TIẾNG ANH, VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Sản xuất công nghiệp thế giới đang bước vào cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 trong đó có Việt Nam Ở những nước có nền công nghiệp phát triển như Đức, Mỹ, Nhật Bản… cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 công nghệ tự động hóa đã phát triển mạnh mẽ Việt Nam điều kiện kinh tế chậm phát triển tự động hóa được áp dụng tại các nhà máy sản xuất chưa được áp dụng hoặc được áp dụng với hàm lượng chưa cao Được sự chỉ đạo mạnh mẽ từ chính phủ, đảng nhà nước các doanh nghiệp trong nước cũng như những doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài đang chuyển đổi mạnh mẽ nhằm đón đầu xu thế cuộc cách mạng công nghiêp lần thứ 4 Đề tài “Nghiên cứu công nghệ vision kết hợp với robot công nghiệp nhằm cải tiến độ chính xác trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại” Nhằm tiếp cận công nghệ sản xuất hiện đại của thế giới, Nâng cao tỷ lệ tự động hóa trong nhà máy, cung cấp phương tiện thu thập data về hình ảnh sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng sản xuất

Mục đích của đề tài:

Cung cấp giải pháp về việc kết hợp các công nghệ vision và robot vào sản xuất công nghiệp nhằm cải thiện độ chính xác Từ đó nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng cho nhà máy sản xuất màn hình điện thoai cũng như các ngành sản xuất khác

Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống vision cognex kết hợp với robot công nghiệp ABB

Phương pháp nhiên cứu

Tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm trên đối tượng thực tế kết hợp với

lý thuyết

Nội dung luận văn

Luận văn gồm ba chương:

Chương 1: Mở đầu

Giới thiệu công nghệ vision và tổng quát về một thiết bị cụ thể có sự kết hợp giữa công nghệ vision và robot công nghiệp

Chương 2: Cấu trúc phần cứng hệ thống

Giới thiệu các thành phần cấu trúc phần cứng

Chương 3: Lập trình cho hệ thống, truyền thông và kết quả

Cấu hình và lập trình cho các thành phần hệ thống

Kết quả của dự án và hướng phát triển

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN1.1 Giới thiệu công nghệ vision

1.1.1 Khái niệm

Công nghệ Vision là việc kết hợp giữa công nghệ và phương pháp phân tích hình ảnh một cách tự động để trích xuất thông tin cần thiết thông tin đó

có thể là màu sắc, các thông số kích thước, đặc điểm tốt, không tốt hoặc các

dữ liệu phức tạp như danh tính, vị trí, hướng của từng đối tượng trong hình ảnh Khác với công nghệ xử lý hình ảnh đầu ra là một hình ảnh khác Những thông tin này có thể được sử dụng cho các ứng dụng như:

Thứ nhất đinh vị :

Hình 1 1 Vision cognex nhận diện vị trí hàng hóa trên băng chuyền

Thứ hai phát hiện, đánh giá, đọc các loại ký tự và các loại mã

Hình 1 2 Vision Cognex đọc mã

Thứ ba kiểm tra và đo lường

Hình 1 3 Vision Cognex kiểm tra lỗi của sản phẩm

Các lĩnh vực ứng dụng của công nghệ Vision bao gồm: Sản xuất linh kiện điện tử, công nghệ sản xuất màn hình điện thoại, màn hình tivi, các loại màn khác, công nghệ sản xuất chất bán dẫn, công nghệ lắp ráp tự động, công nghệ vũ trụ quan sự, công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng, công nghệ sản xuất thực phẩm và một số ngành sản xuất khác

1.1.2 Cách thành phần cơ bản của thiết bị Vision

Các thành phần cơ bản của một thiết bị Vision bao gồm : Nguồn sáng, ống kính, máy ảnh, bộ xử lý hình ảnh

Nguồn sáng

Nguồn sáng là cung cấp ánh sáng cho máy ảnh hoạt động Dựa vào yêu cầu thực tế của việc sử dụng Công nghệ Vision mà người ta thiết lập các kiểu

đèn chiếu sáng cũng như cách chiếu sáng khác nhau

Một số phương thức chiếu sáng điển hình:

Thứ nhất chiếu sáng trực tiếp

Hình 1 4 Phương thức chiếu sáng trực tiếp

Đặc điểm : Ánh sáng được chiếu thẳng từ vật thể

Ưu điểm: Độ tương phản lớn, giá thành rẻ

Nhược điểm: Phản xạ toàn phần với bề mặt nhẵn bóng nên thường bị lóa Một số kiểu đèn cơ bản: Đèn vòng tròn, đèn thanh, đèn dạng điểm

Thứ hai chiếu sáng gián tiếp:

Hình 1 5Phương thức chiếu sáng gián tiếp

Đặc điểm: Ánh sáng khuyếh tán tới vật thể

Ưu điểm: ánh sáng phân bố đều vào vật thể, ít bị phản xạ, ít bị lóa

Nhược điểm: Độ tương phản thấp, Cường độ ánh sáng thấp

Các lọa đèn thường sử dụng: Đèn thanh hặc đèn vòm với phần tử khuyếch tán, đèm cạnh

Thứ ba chiếu sáng ngược

Hình 1 6 Phương thức chiếu sáng ngược

Đặc điểm: Chiếu sáng từ phía sau vật thể

Ưu điểm: Những phần sáng bị che khuất sẽ được làm rõ dưới dạng bóng rọi,

độ tương phản cao

Nhược điểm: không thu nhận được chi tiết hình ảnh

Các lọa đèn thường sử dụng: Đèn thanh , đèn chữ nhật

Ống kính

Hình 1 7 Hình ảnh cắt dọc ống kính

Ống kính là thành phần không thể thiếu của mọi máy ảnh được cấu thành

từ các thấu kính quang học mục đích hội tụ các chùm sáng từ vật lên thấu cảm biến hay phim của máy ảnh Vì vậy nên chất lượng ảnh phụ thuộc rất lớn vào ống kính Hai thông số quan trọng của máy ảnh là tiêu cự và khẩu độ

Tiêu cự

Tiêu cự của ống kính máy ảnh là khoảng cách giữa ống kính và vị trí của cảm biến hình ảnh của máy ảnh Tiêu cự thường có đơn vị tính là milimét (mm) Ống kính có tiêu cự thay đổi được gọi là ống kính Zoom, ống kính có tiêu cự cố định gọi là ống kính Prime Với những ống kính tiêu cự ngắn thì góc nhìn sẽ rộng nhưng không nhìn rõ những vật ở xa Với những ống kính có tiêu cự dài hơn sẽ nhìn rõ những vật xa hơn

Hình 1 8 mối quan hệ giữa tiêu cự và góc nhìn của ống kính máy ảnh

Khẩu độ

Khẩu độ là độ mở của các lá khẩu tích hợp bên trong ống kính, giống như chiếc van điều chỉnh ánh sáng đi vào cảm biến và quyết định độ sâu của trường ảnh Khẩu độ được ký hiệu bằng chữ f hay F-stop Giá trị f càng nhỏ thì khẩu độ mở càng lớn

Hình 1 9 Mối quan hệ giữa khẩu độ và độ sâu trường ảnh

1.1.2 Máy ảnh

Máy ảnh hay máy chụp hình là một dụng cụ dùng để thu hình ảnh thành một ảnh tĩnh hay thành một loạt các ảnh chuyển động (gọi là phim hay video)

Hình 1 10 Máy ảnh công nghiệp Cognex CIC 1300

Cấu tạo máy ảnh gồm 4 bộ phận chính: Miệng gắn ống kính, bộ lọc, cảm biến hình ảnh và hệ thống mạch điện và kết nối

Hình 1 11 Cấu tạo cơ bản của một máy ảnh

Bộ xử lý hình ảnh

Trong hệ thống vision bộ xử lý hình ảnh thành các tín hiệu cần thiết thường là phần mềm với các công cụ xử lý ảnh chuyên dụng được cài trên máy tính ví dụ: phần mềm Cognex Pro, Cognex in- sight, Cognex designer của hãng COGNEX

Hình 1 12 Phần mềm Cognex designer của hãng cognex

1.2 Ưu điểm Công nghệ Vision trong sản xuất màn hình điện thoại

Công ty TNHH Samsung Display Việt Nam là một doanh nghiệp có 100% vốn đầu tư đến từ tập đoàn Samsung Hàn Quốc lĩnh vực chính là sản xuất màn hình điện thoại có nhà máy đặt tại khu công nghiệp Yên Phong I huyện Yên Phong Tỉnh Bắc Ninh với vốn đầu tư khoảng 6,5 tỷ đô la Mỹ Sản phẩm chính là màn hình điện thoại Công việc sản xuất đòi hỏi độ chính xác cao giúp lắp ráp chính xác các thành phần linh kiện của sản phẩm

Hình 1 13 Cấu trúc màn hình điện thoại

Việc áp dụng Công nghệ Vision vào nhà máy giúp : Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, điều khiển quá trình vận hành thiết

bị và giảm chi phí nhân công

1.3 Tổng quan thiết bị kết hợp Robot – Vision – PLC

Là thiết bị tự động chuyên dụng dùng để gắp màn hình từ những vị trí không cố định trên băng chuyền cho vào khay để chuyển đến công đoạn tiếp theo hoặc đóng gói

Hình 1 14 Mô tả khái quát thiết bị có sự kết hợp giữa Robot,vision và PLC

Thứ ba bộ điều kiển trung tâm: PLC Mitsubishi với CPU Q06UD,

module cclink QJ61BT11, module điều khiển động cơ QD77MS4

Thứ tư cảm biến sử dụng: Cảm biến quang, Cảm biến tiệm cận

Thứ năm cơ cấu chấp hành: Băng tải, Motor, Xy lanh

Chu trình tổng quát hoạt động thiết bị

Hình 1 15 Chu trình tổng quát hoạt động thiết bị

Buồng load

khay ngoài

Buồng load khay trong

Vị trí khay chờ

Robot ABB1200

Buồng unload trong

Buồng unload ngoài

Thực hiện

+ Nhập khay trống

+ Căn chỉnh khay

+ Chuyển khay vào

buồng nâng tray

Thực hiện + Căn chỉnh khay + Nâng khay lên

Thực hiện + Nhận khay

Thực hiện + Lấy khay tại vị trí chờ + Cố định tray + Nhận hàng từ robot

Thực hiện + Khi đã nhận đủ hàng thực hiện hạ tray

Thực hiện + Xuất hàng cùng tray khi có tín hiệu xuất hàng

Vị trí khay nhận hàng

Vị trí khay nhận hàng

Thực hiện + Nhận dữ liệu vị trí hàng từ Vision + Gắp hàng thả vào khay

Thực hiện + Chụp ảnh + Xử lý hình ảnh + Gửi thông tin vị trí cho Robot

Khay vào

Hàng vào

Hàng +Khay ra

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG

2.1 Cấu trúc hệ thống vision cognex

Cấu trúc phần cứng vision cognex bao gồm ba thành phần: Camera CAM-CIC-1300-60-G, Card Frame Grabber, card truyền thông CC24

2.1.1Camera CAM-CIC-1300-60-G

Là dòng máy ảnh công nghiệp được thiết kế và sản xuất bởi công ty Cognex là công ty uy tín hàng đầu về giải pháp vision machine Được thiết kế nhỏ gọn với kích thước 42 mm x 29 mm x 29 mm phù hợp hệ thống ứng dụng trong sản xuất công nghiệp đi cùng là phần mềm Cognex Vision cung cấp quyền truy cập thư viện toàn diện các công cụ để đáp ứng tất cả nhu cầu Vision machine

Hình 2 1 Camera CAM-CIC-1300-60-G

Kích thước cảm biến 1/1,8 inhcs

Giao thức truyền thông Ethernet

Kiểu miệng gắn ống kính Kiểu C

Tiêu chuẩn đáp ứng CE, RoHS, GenICam, GigE Vision,

IP30, UL, FCC, IEEE 802.3af (PoE)

2 1.2 Card Frame Grabber

Frame Grabber CFG-8724 của Cognex là bộ frame grabber PCI Express x4, GigE, PoE (Power over Ethernet) hỗ trợ bốn cổng Gigabit Ethernet độc lập cho nhiều kết nối thiết bị Vision Nó được thiết kế để hoạt động với phần mềm Cognex vision nhưng cũng thể hoạt động như một card Ethernet tốc độ cao

Với các đặc điểm:

Được cung cấp bởi nhà sản xuất uy tín hàng đầu về vision hệ thống vận hành bền bỉ tin cậy, được thế kế dành riêng cho phần mềm Cognex vision, kết nối với máy tính qua khe PCI Express x4 với tốc độ cao cho bốn cổng Ethernet GigE Vision độc lập

Với chức năng cung cấp nguồn qua đường kết nối Ethernet dễ dàng lập trình điều khiển Ngoài ra card Frame Grabber còn có một số đặc điểm:

Một là đèn LED báo trạng thái kết nối Hai là cấp nguồn PoE lên đến 20 W từ bus PCIe Ba là thiết bị bảo mật bởi mã bảo vệ (lisences )

Hình 2 2 Card Frame Grabber CFG8724

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2 2 Thông số kỹ thuật card frame Grabber

Kích thước Kích thước: 176.65mm x 111.15 mm

Cổng kết nối nguồn 4 chân Pin điện áp tối đa 12V DC 6A

Nguồn cung cấp Nguồn cung cấp 3.3V DC và 12V DC dùng nguồn

của máy tính Khe cắm PCI Tối đa 12V DC 2.1A và có cầu chì ngắt khi quá tải

2.1.3 Card truyền thông CC24

Card truyền thông CC24 Cognex là một card PCI X1 có thể lắp trong một máy tính tiêu chuẩn Được thiết kế để kết đảm nhận việc truyền thông cho phần mềm Vision Cognex nó cung cấp: Cung cấp 24 I/O (đầu vào/đầu ra) với hệ thống thời gian thực Cung cấp 8 đầu vào được cách ly quang học và16 đầu ra cách ly quang học Hỗ trợ nguồn cấp lên đến 24V Được tích hợp bộ

mã hóa đầu cuối.Các giao thức liên kết: Ethernet/IP, PROFINET/ Mitsubishi SLMP Phần mềm Cognex với tính năng bảo mật cao

Hình 2 3 Card truyền thông cc24 Cognex

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2 3 Thông số kỹ thuật Card truyền thông cc24 Cognex

240 mA from PCIe bus +12VDC

802.3 TCP/IP

2.2 Robot công nghiệp ABB1200

Thành phần chính của robot gồm ba bộ phận chính là cánh tay robot IRB 1200 và bộ điều khiển IRC5C Compact, Module cclink DSQC 378B

2.2.1 Robot ABB IRB1200

IRB1200 là một dòng robot công nghiệp nhỏ gọn, linh hoạt, vận hành bền bỉ và thông minh IRB 1200 có hai biến thể có thể xử lý được nhiều loại ứng dụng Cả hai biến thể đều có thể gắn ở mọi góc độ và đi kèm là tiêu chuẩn bảo vệ IP40 Biến thể tầm với 700mm có tải trọng 7kg, biến thể có tầm với 900mm có tầm với 5kg

Hình 2 4 Robot ABB IRB1200

Bảng 2 4 Biên độ góc quay các trục robot ABB1200

Khối lượng : IRB 1200 - 7/0.7 là 52Kg, IRB 1200 – 0.5/0.9 là 54kg

Tầm với tối đa: IRB 1200 - 7/0.7 là 0.7m, IRB 1200 – 0.5/0.9 là 0.9m

Năng lượng tiêu thụ ở trạng thái tải tối đa: IRB 1200 - 7/0.7 là 0.45KW, IRB

Bảng 2 5 Tiêu chuẩn robot ABB đáp ứng

EN ISO12100:2010

An toàn của máy móc - Nguyên tắc chung để thiết kế - Đánh giá rủi ro và giảm thiểu rủi ro

EN ISO 13849-1:2015

An toàn của máy móc, các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển

- Phần 1: Nguyên tắc chung cho thiết kế

EN ISO 13850:2015 An toàn của máy móc - Dừng khẩn cấp -

Nguyên tắc thiết kế ISO 9787:2013 Tiêu chuẩn về thiết bị Robot

ISO 9283:1998

Thao tác với rô bốt công nghiệp, tiêu chí hiệu suất và liên quan phương pháp đánh giá thử nghiệm

EN ISO 14644-1:2015 Phân loại độ sạch không khí dành cho

EN IEC 60974-1:2012 Thiết bị hồ quang - phần 1 Năng lượng

nguồn hồ quang chỉ dành cho robot hàn

EN IEC 60974-10:2014 Thiết bị hàn hồ quang - Phần 10: Yêu

cầu EMC

EN IEC 60204-1:2016 An toàn máy móc - Thiết bị điện của

máy móc - Phần 1 Yêu cầu chung IEC 60529:1989 + A2:2013 Mức độ bảo vệ cung cấp bởi vỏ thiết bị IEC 61340-5-1:2010 Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi hiện

tượng tĩnh điện - Yêu câu chung

EN 614-1:2006 + A1:2009

An toàn của máy móc - Nguyên tắc thiết

kế tiện dụng - Phần 1: Thuật ngữ và nguyên tắc chung

EN 574:1996 + A1:2008

An toàn của máy móc - Thiết bị điều khiển bằng hai tay - Các phần chức năng

- Nguyên tắc thiết kế

2.2.2 Bộ điều khiển IRC5C compact

Dựa trên hơn 40 năm kinh nghiệm về robot, IRC5 là bộ điều khiển tiêu chuẩn của ngành robot trong công nghệ điều khiển robot Với khả năng điều khiển độc lập, linh hoạt, an toàn được thiết kế module tiện dụng đặc biệt có công cụ điều khiển cầm tay Flexpendant giúp người sử dụng dễ dàng trong việc điều khiển robot IRC5 có nhiều biến thể trong đó có biến thể IRC5C Compact là biến thể nhỏ gọn với kích thước 320 x 449 x 442 mm và khối lượng chỉ 28,5kg rất thuận tiện trong các ứng dụng sử dụng trong nhà máy sản xuất màn hình điện thoại và các nhà máy có đặc điểm cần thao tác nhiều sản phẩm không nặng IRC5C với các đặc điểm nổi trội như: Nhanh chóng và chính xác, an toàn, tương thích nhiều dòng robot, ngôn ngữ lập trình thông minh dễ sử dụng, hoạt động bền bỉ đán tin cậy

Hình 2 6 Bộ điều khiển robot IRC5 compact

Dải nhiệt độ hoạt động 0 - 45℃

Khả năng tương thích IRB120, IRB1200, IRB140, IRB1410

IRB 1600, IRB 260, IRB 360 Các robot tương thích:

Hình 2 7 Các robot tương thích với bộ điều khiển IRC5C compact

2.2.3 Module truyền thông CClink DSQC378B

Module CClink DSQC378B cung cấp giao giao tiếp giao diện bus CClink của PLC và bus DeviceNet sử dụng trong hệ thống robot ABB Thiết

bị này được coi là thiết bị thông minh của PLC CClink có thể giao tiếp với một số thiết bị bên ngoài tùy thuộc vào số lượng trạm thiết lập của một hệ thống có thể thiết lập tối đa 64 trạm Mỗi trạm có khả năng giao tiếp 32 I/O và

8 point word

Hình 2 8 DSQC 378B

Cấu hình hệ thống cclink:

Hình 2 9 Cấu hình hệ thống cclink:

2.3 PLC Mitsubishi và các module chuyên dụng

Hệ thống điều khiển của Misubishi gồm: Nguồn Q61P, CPU Q06UDC, module cclink QJ61BT11, module điều khiển động cơ QD77MS4, màn hình điều khiển HMI

Hình 2 10 Các module khối điều khiển PLC

2.3.1 Nguồn Mitsubishi Q61P

Là bộ cung cấp nguồn cho hệ thống điều khiển PLC cắm trên cùng bảng mạch Bảng mạch có các khe cắm để gắn các module Nguồn cung cấp điện áp và đầu ra ổn định, Có hệ thống an toàn cao, ngắt khi quá tải và ngắn mạch

QJ61BT11

QD77MS4

Hình 2 12 Module Q06UDVCPU

Số đầu vào /đầu ra tích hợp sẵn 4096

Số đầu vào /đầu ra tối đa có thể mở rộng 8192

Hình 2 13 Cấu hình tối đa của một hệ thống cclink

Hình 2 14 Module cclink QJ61BT11

Thông số kỹ thuật của CClink QJ61BT11

Bảng 2 10 Thông số kỹ thuật module cclink QJ61BT11

kbps/2.5 Mbps/ Mbps Tốc độ truyền tải phụ thuộc vào

khoảng cách

1200m/156 kbps, 900m/625 kbps, 400m/2.5 Mbps, 100m/ 10Mbps

Số điểm truy cập tối đa của hệ thống 8192 điểm tín hiệu vào/ra, 2048 điểm

điều khiển thanh ghi viết và 2048 điểm điều khiển thanh ghi đọc

2.3.4 Module điều khiển động cơ QD77MS4

Là module điều khiển vị trí cho server motor với các tính năng nổi trội : Đặc điểm của QD77MS4 :

Một là thời gian khởi động tốc độ cao

Thời gian khởi động tốc độ cao "0.88ms" (sử dụng QD77MS4) trong quá trình điều khiển vị trí là đạt được

Hai là có rất nhiều chức năng điều khiển vị trí

Tăng cường điều khiển tìm điểm gốc OPR, Các phương pháp điều khiển đa dạng như điều khiển không phụ thuộc vào trục, điều khiển nội suy, điều khiển tốc độ, mô-men, số lượng dữ liệu kiểm soát vị trí lớn lên đến 600 dữ liệu

Hình 2 15 Hệ thống điều khiển chuyển động có sử dụng QD77MS4

2.4 Cơ cấu chấp hành và cảm biến sử dụng trong thiết bị

2.4.1 Cơ cấu chấp hành

2.4.1.1 Động cơ Servo HG-KR43B

Hình 2 16 Servo motor HG-KR43B

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2 12 Thông số kỹ thuật Servo motor HG-KR43B

2.4.1.2 Driver motor MR-J4-GE

Hình 2 17 Driver motor MR-J4-GE

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2 13 Thông số kỹ thuật Driver motor MR-J4-GE

Dòng motor tương thích HG-KR/HG-MR series, HG-SR

series, HG-JR series

2.4.1.3 Động cơ băng tải S9I40GXH

Hình 2 18 Động cơ băng tải 40W S9I40GXH-12CE

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2 14 Thông số kỹ thuật động cơ 40W S9I40GXH-12CE

Dải tốc độ có thể điều chỉnh 90 – 1400 rpm

2.4.1.4 Biến tần Mitsubishi FR- A7NC E700

Biến tần có một số ưu điểm nổi trội sau:

Hiệu suất cao trong một thiết bị nhỏ gọn Khả năng hoạt động vượt trội

và khả năng mở rộng đa dạng Nhỏ gọn tiết kiệm không gian lắp đặt Độ tin cậy cao và dễ dàng bảo trì