ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HỮU ĐẠI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN THÔNG CHO ROBOT ABB 1200 NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHO QUY TRÌNH 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

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM MẠNH THẮNG

`

HÀ NỘI - 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin đƣợc cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ:” Nghiên cứu xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lƣợng cho quy trình sản suất màn hình điện thoại” là một công trình của cá nhân tôi trong thời gian vừa qua và sự giúp đỡ không nhỏ từ phía Công ty TNHH Samsung Display Việt Nam, dƣới sự hƣớng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Phạm Mạnh Thắng. Công trình này đƣợc 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 Hữu Đại

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................................ 1

Danh mục hình ảnh ............................................................................................................... 3

Danh mục bảng biểu ............................................................................................................. 6

Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn ................................................................ 7

MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 8

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................................. 10

1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại .............................................................. 10

1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200 ......................................................................... 10

1.3 Nâng cao chất lƣợng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot ................................. 11

CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG .......................................... 14

2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống .............................................................................. 14

2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động ........................................... 15

2.2.1 Robot ABB IRB 1200 ......................................................................................... 15

2.2.2 Hệ thống PLC ..................................................................................................... 22

2.2.3 Hệ thống cảm biến và cơ cấu chấp hành ............................................................ 26

2.2.4 Truyền thông giữa PLC và Robot ....................................................................... 36

CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM ................................................................................................ 39

3.1 Phần mềm Robot Studio và lập trình robot ABB ..................................................... 39

3.1.1 Giới thiệu về phần mềm RobotStudio ................................................................ 39

3.1.2 Lập trình Robot ABB .......................................................................................... 41

3.2 Lập trình cho Arduino .............................................................................................. 48

3.3 Phần mềm GP Pro-EX và thiết kế giao diện ............................................................. 49

3.3.1 Giới thiệu phần mềm GP Pro-EX 4.09 ............................................................... 49

3.3.2 Thiết kế giao diện ............................................................................................... 50

CHƢƠNG 4: TÍCH HỢP HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG ..................................................... 57

4.1 Cài đặt Robot ABB ................................................................................................... 57

`

4.1.1 Cấu hình Devide Net ..................................................................................... 57

2

4.1.2 Cài đặt Robot ...................................................................................................... 62

4.2 Hoạt động của hệ thống ............................................................................................ 65

4.3 Kết quả của luận văn ................................................................................................. 67

4.4 Kết luận ..................................................................................................................... 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 68

`

PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 69

3

Danh mục hình ảnh

Hình 1. 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED ..................................................................... 10 Hình 1. 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5 ..................................................... 11 Hình 1. 3 Mô hình thiết bị ................................................................................................. 12 Hình 1. 4 Cấu tạo tay gắp ................................................................................................. 12 Hình 1. 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel ................................................................................ 13 Hình 1. 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp .............................................................................. 13 Hình 1. 7 Cách chuyển từ tín hiêu sensor đến tín hiệu Robot ........................................... 13

`

Hình 2. 1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống ....................................................................... 14 Hình 2. 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống ........................................................................... 15 Hình 2. 3 Bộ điều khiển IRC5 Hình 2. 4 Robot ABB IRB 1200 ...................................... 15 Hình 2. 5 Kích thước robot ................................................................................................ 17 Hình 2. 6 Hướng chuyển động của các trục ...................................................................... 17 Hình 2. 7 Phạm vi làm việc của robot ............................................................................... 18 Hình 2. 8 Kết nối cho khách hàng ..................................................................................... 18 Hình 2. 9 Bộ điều khiển IRC5 Compact ............................................................................ 19 Hình 2. 10 Kích thước bộ điều khiển IRC5 Compact ........................................................ 19 Hình 2. 11 Chức năng nút bấm, công tắc trên IRC5 Compact ......................................... 20 Hình 2. 12 Các phần kết nối trên mặt trước IRC5 Compact ............................................. 21 Hình 2. 13 Các phần kết nối trên máy tính bộ điều khiển ................................................. 22 Hình 2. 14 Hệ thống PLC .................................................................................................. 22 Hình 2. 15 CPU Q06UDV ................................................................................................. 23 Hình 2. 16 Kết nối PLC với máy tính ................................................................................ 24 Hình 2. 17 Tìm PLC trong hệ thống .................................................................................. 24 Hình 2. 18 Số lượng thiết bị có thể kết nối với QJ61BT11 ................................................ 24 Hình 2. 19 Kết nối QD77MS4 với động cơ ....................................................................... 25 Hình 2. 20 Cảm biến lực FSR 402 ..................................................................................... 26 Hình 2. 21 Đặc tính kỹ thuật cảm biến FSR 402 ............................................................... 26 Hình 2. 22 Động cơ servo HG-KR43B - 400W ................................................................. 27 Hình 2. 23 Sơ đồ kết nối bộ khuếch đại với servo motor .................................................. 28 Hình 2. 24 Đặc tính momen của động cơ HG-KR43 ......................................................... 29 Hình 2. 25 Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B ....................................................................... 29 Hình 2. 26 Các phần trên bộ khuếch đại ........................................................................... 32 Hình 2. 27 Động cơ băng tải ............................................................................................. 33 Hình 2. 28 Các phần của biến tần .................................................................................... 34 Hình 2. 29 Sơ đồ đấu dây biến tần .................................................................................... 34

4

Hình 2. 30 Sơ đồ kết nối PLC Robot ................................................................................. 36 Hình 2. 31 Các chân cắm trên DSQC378B ...................................................................... 36

Hình 3. 1 Giao diện tab Home ........................................................................................... 39 Hình 3. 2 Modeling tab ...................................................................................................... 39 Hình 3. 3 Simulation tab .................................................................................................... 40 Hình 3. 4 Controller tab .................................................................................................... 40 Hình 3. 5 RAPID tab ......................................................................................................... 40 Hình 3. 6 Add-Ins tab ........................................................................................................ 40 Hình 3. 7 Lưu đồ tổng quát chương trình robot ................................................................ 41 Hình 3. 8 Phân vùng làm việc của robot ........................................................................... 41 Hình 3. 9 Tạo điểm trong Worldzone ................................................................................ 42 Hình 3. 10 Tạo 2 điểm output cho WorldZone .................................................................. 42 Hình 3. 11 Tạo chương trình rZone .................................................................................. 43 Hình 3. 12 Lưu đồ chương trình đưa robot về gốc ............................................................ 43 Hình 3. 13 Lưu đồ thuật toán chương trình lấy hàng ....................................................... 44 Hình 3. 14 Mô tả Tray ....................................................................................................... 45 Hình 3. 15 Lưu đồ thuật toán chương trình thả hàng ....................................................... 46 Hình 3. 16 Lưu đồ thuật toán Arduino .............................................................................. 48 Hình 3. 17 Màn hình chính Auto ....................................................................................... 50 Hình 3. 18 Cửa số cài đặt chức năng Switch Auto ............................................................ 50 Hình 3. 19 Màn hình giao diện In Conveyor ..................................................................... 51 Hình 3. 20 Màn hình giao diện Transfer ........................................................................... 51 Hình 3. 21 Giao diện điều khiển phần Out Conveyor ....................................................... 52 Hình 3. 22 Giao diện điều khiển phần Robot .................................................................... 52 Hình 3. 23 Giao diện phần Vision ..................................................................................... 52 Hình 3. 24 Giao diện điều khiển phần Lift In .................................................................... 53 Hình 3. 25 Giao diện điều khiển phần Transfer ................................................................ 53 Hình 3. 26 Giao diện điều khiển phần Lift Out ................................................................. 53 Hình 3. 27 Trạng thái đầu vào phần In Conveyor ............................................................ 54 Hình 3. 28 Trạng thái đầu vào phần Out Conveyor .......................................................... 54 Hình 3. 29 Trạng thái đầu vào phần Transfer .................................................................. 55 Hình 3. 30 Trạng thái đầu ra phần In Conveyor ............................................................... 55 Hình 3. 31 Trạng thái đầu ra phần Out Conveyor ............................................................ 55 Hình 3. 32 Hình ảnh Alarm thông báo khi phát sinh lỗi ................................................... 56

`

Hình 4. 1 Tạo Project mới ................................................................................................. 57

5

Hình 4. 2 Các lựa chọn trong Industrial Networks ........................................................... 57 Hình 4. 3 Các lựa chọn trong Motion Events .................................................................... 58 Hình 4. 4 Lựa chọn trong Communication ........................................................................ 58 Hình 4. 5 Cấu hình DevideNet Devide .............................................................................. 59 Hình 4. 6 Cấu hình StationNo ........................................................................................... 59 Hình 4. 7 Cấu hình Baudrate ............................................................................................ 60 Hình 4. 8 Cấu hình OccStation .......................................................................................... 60 Hình 4. 9 Cấu hình BasicIO .............................................................................................. 60 Hình 4. 10 Cấu hình CCLink ............................................................................................. 61 Hình 4. 11 Thông số Station Information .......................................................................... 61 Hình 4. 12 Chọn mục Calibration ..................................................................................... 62 Hình 4. 13 Các lựa chọn trong Calibration ...................................................................... 62 Hình 4. 14 Gốc của trục cần Calibration .......................................................................... 62 Hình 4. 15 Update Revolution Counters ........................................................................... 63 Hình 4. 16 Chọn Tooldata ................................................................................................. 63 Hình 4. 17 Đặt tên cho Tool .............................................................................................. 63 Hình 4. 18 Đặt khối lượng cho Tool .................................................................................. 64 Hình 4. 19 Chọn phương pháp cài đặt Tool ...................................................................... 64 Hình 4. 20 Chọn wobjdata ................................................................................................. 64 Hình 4. 21 Đặt tên cho wobj .............................................................................................. 65 Hình 4. 22 Chọn phương pháp tạo wobj ........................................................................... 65 Hình 4. 23 Hình ảnh Alarm Tay gắp lỗi ............................................................................ 66

`

6

Danh mục bảng biểu

Bảng 2. 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng ........................................................................... 16 Bảng 2. 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9 ............................................................. 16 Bảng 2. 3 Bảng các trục robot ........................................................................................... 18 Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật IRC5 Compact ..................................................................... 20 Bảng 2. 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact ....................................................... 20 Bảng 2. 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12 .............................................................. 21 Bảng 2. 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13 .............................................................. 21 Bảng 2. 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P ........................................................... 23 Bảng 2. 9 Bảng thống số kỹ thuật Module QJ61BT11 ...................................................... 25 Bảng 2. 10 Bảng thông số kỹ thuật Module QD77MS4 .................................................... 25 Bảng 2. 11 Bảng tính năng cảm biến FSR 402 ................................................................. 27 Bảng 2. 12 Bảng các bộ khếch đại kết nối được với HG-KR43 ........................................ 27 Bảng 2. 13 Bảng thông số kỹ thuật động cơ HG-KR43..................................................... 28 Bảng 2. 14 Bảng các loại động cơ mà bộ khếch đại MR-J4W3-444B điều khiển được ... 30 Bảng 2. 15 Bảng tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B ....................................... 30 Bảng 2. 16 Bảng thông số kỹ thuật của MR-J4W3-444B .................................................. 31 Bảng 2. 17 Tên các phần trên bộ khuếch đại .................................................................... 32 Bảng 2. 18 Bảng thông số kỹ thuật biến tần FR-E720-0.1K ............................................. 33 Bảng 2. 19 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Mega ................................................................... 35 Bảng 2. 20 Bảng thông số kỹ thuật GP4402 WAW ........................................................... 35 Bảng 2. 21 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.31 ............................................................ 36 Bảng 2. 22 Bảng tên các chân cổng X8 ............................................................................. 37 Bảng 2. 23 Bảng đầu vào đầu ra giũa tín hiệu PLC và Robot .......................................... 37 Bảng 2. 24 Bảng thông số DevideNet Lean ....................................................................... 38 Bảng 2. 25 Bảng size vào/ra data ...................................................................................... 38

Bảng 3. 1 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình lấy hàng ........................................ 45 Bảng 3. 2 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình thả hàng ........................................ 47 Bảng 3. 3 Bảng các tín hiệu hệ thống Robot ..................................................................... 47 Bảng 3. 4 Bảng thông số kiểm tra tay gắp ........................................................................ 49 Bảng 3. 5 Bảng lỗi thiết bị ................................................................................................. 56

`

Bảng 4. 1 Bảng kết quả kiểm tra tay gắp .......................................................................... 66

7

Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn

`

Tiếng Anh LCD Flexible Rigid Foundry Plus Robots FlexPedant Servo amplifier Jig Test sensor IRC5 Compact Modeling tab Simulation tab Controller tab RAPID tab Add-Ins tab Worldzone rZone Tray Arduino In Conveyor Out Conveyor Lift In Lift Out Transfer Industrial Networks Motion Events Communication DevideNet Devide StationNo Baudrate OccStation BasicIO CClink Calibration Update Revolution Counters wobjdata Tooldata NG Alarm Tiếng Việt/ Giải thích Màn hình tinh thể lỏng Mềm dẻo Cứng Một loại robot Tay cầm điều khiển robot Bộ khuếch đại servor Bàn kiểm tra Cảm biến IRC5 nhỏ gọn Nơi thiết kế hình khối cần Nơi mô phỏng Nơi cài đặt bộ điều khiển Nơi lập trình robot Nơi thêm các tính năng Vùng làm việc Ký hiệu chƣơng trình con Nơi đựng sản phẩm Mạch điện tử Băng tải vào Băng tải ra Thiết bị nâng tray đầu vào Thiết bị nâng tray đầu ra Thiết bị di chuyển tray Hệ thống công nghiệp Chuyển động Truyền thông Phƣơng pháp truyền thông Số trạm Tốc độ Thông số trạm Đầu vào ra cơ bản Phƣơng thức truyền thông Hiệu chỉnh Cập nhật hiệu chỉnh Dữ liệu làm việc Dữ liệu công cụ Lỗi Cảnh báo

8

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây điện thoại thông minh đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con ngƣời. Với những tính năng và các ứng dụng điện thoại thông minh đem lại, nó đang đƣợc sử dụng vô cùng rộng rãi. Cùng với đó, là các hãng sản xuất điện thoại đang ngày càng phát triển các dòng điện thoại thông minh hơn, quy mô sản xuất và quy trình sản xuất ngày càng hiện đại hơn.

Ở Việt Nam, do các chính sách tốt nên đã thu hút rất nhiều nhà sản xuất điện thoại, một trong số đó có Samsung Display. Trong quy trình sản xuất của mình, Samsung Display Việt Nam luôn hƣớng tới sự tối ƣu, tự động hóa. Qua đó có thể hạn chế đƣợc lỗi sản phẩm, để đến tay khách hàng là những sản phẩm tuyệt vời nhất.

Việc sử dụng robot để thay thế con ngƣời trong quy trình sản xuất màn hình điện thoại là một điều tất yếu, nó hƣớng đến sự tối ƣu trong sản xuất, nâng cao mức độ tự động hóa cho nhà máy. Nhƣng hiện nay trong nhà máy, còn nhiều công đoạn còn thủ công, chƣa sử dụng robot, chất lƣợng chƣa đƣợc nâng cao.

Chính vì vậy tôi quyết định lựa chọn đề tài: ” Nghiên cứu xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lƣợng cho quy trình sản suất màn hình điện thoại” .

Mục đích nghiên cứu

Ghép nối robot với hệ thống gắp nhả sản phẩm có thể ứng dụng và phát triển trong nhà máy Samsung Display Việt Nam. Xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thông cho robot. Nghiên cứu cách kiểm tra tình trạng các tay gắp hút trên tay robot để ngăn chặn lỗi phát sinh.

Đối tƣợng nghiên cứu

Phần cứng hệ thống gắp nhả sản phẩm

Robot ABB IRB1200

Phƣơng pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế.

Nội dung của luận văn

Luận văn bao gồm 4 chƣơng:

Chƣơng 1: Tổng quan

Chƣơng 2: Cấu trúc phần cứng của hệ thống

`

Chƣơng 3: Phần mềm

9

Chƣơng 4: Tích hợp hệ thống hoạt động

Trong luận văn các kết quả đƣợc chọn lọc, phân tích, các phƣơng án đƣa ra phù hợp với hệ thống thiết bị thực tế. Vì một số lý do bảo mật của công ty nên một số hình ảnh sản phẩm, hệ thống thiết bị thực tế không đƣợc trình bày.

`

Luận văn có sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho công việc nhƣ: RobotStudio, GX- Work2, GP- Pro EX, Arduino, MS Office … để thực hiện đề tài.

10

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại

Hiện nay công nghệ sản xuất màn hình điện thoại rất đa dạng, có nhiều công nghệ nhƣ LCD, TFT – LCD, Super LCD, OLED(gồm Flexible OLED và Rigid OLED), AMOLED… Trong bài luận văn này tôi xin giới thiệu tổng quan về công nghệ Flexible OLED.

OLED (Organic Light Emitting Diode) là một diode phát sáng (LED), trong đó lớp phát ra ánh sáng đƣợc làm bằng hợp chất hữu cơ. Một màn hình OLED không yêu cầu đèn nền, do đó nó làm giảm điện năng tiêu thụ cũng nhƣ hiển thị màu đen tốt hơn và không giống nhƣ màn hình LCD. Một trong những lợi thế của màn hình OLED là màu sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lƣợng tốt hơn.

Hình 1. 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED

Cover Glass là lớp kính cứng bảo vệ màn hình bên ngoài cùng. Circular Polarizer là lớp phim giúp tăng khả năng nhìn ngoài trời của màn hình. Transparent Encapsulation là lớp phin trong suốt bảo vệ lớp plastic TFT bên dƣới. Plastic TFT backplane with OLED là tấm Panel đã đƣợc tích hợp các diode phát quang hữu cơ, đây là thành phần cơ bản của màn hình. Cuối cùng Heat Sink là lớp ngăn cản nhiệt giữa phần main điện thoại và màn hình. Quy trình sản xuất điện thoại cơ bản là quá trình lắp ráp các tấm trên lại với nhau.

1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200

`

Robot ABB đƣợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, thiết bị tự động hóa, có thể lập trình điều khiển những trục của robot thông qua bộ điều khiển. Robot ABB gồm 2 phần chính là bộ điều khiển và cánh tay robot.

11

Hình 1. 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5

Có một số loại robot ABB chính nhƣ: Foundry Plus Robots–Small and Medium( Size: IRB 140, IRB 1600, IRB 2400, IRB 4400, IRB 4450S) và Foundry Plus Robots–Large( IRB 6600RF, IRB 6620, IRB 6640, IRB 6660, IRB 6650S, IRB 7600). Loại robot ABB 6 trục nhƣ IRB 120, IRB 1200...là loại robot hiện đại của hãng công nghệ ABB thiết kế nhỏ gọn và khả năng sử dụng linh hoạt kết hợp với bộ điều khiển thông mình(Controller). Đây là loại robot đƣợc dùng nhiều nhất trong các nhà máy công nghệ sản xuất linh kiến điện tử, hay các vi mạch cần với độ chính xác rất cao.

1.3 Nâng cao chất lƣợng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot Trong các công đoạn sản màn hình điện thoại, việc di chuyển sản phẩm sau khi hết một công đoạn hầu hết đƣợc thực hiện bởi công nhân. Việc này có nhiều nhƣợc điểm. Thứ nhất, tốn rất nhiều nhân công, làm tăng chi phí nhân công, giảm mức độ tự động hóa trong nhà máy. Thứ hai, làm tăng thời gian sản xuất, thao tác của con ngƣời với tốc độ hạn chế và và mức độ tập trung trong thời gian dài không tốt nên ảnh hƣởng đến thời gian sản xuất. Thứ ba, nguy cơ mất an toàn lao động do trong dây chuyền có nhiều thiết bị tự động khác, nên thao tác của công nhân có thể có các nguy cơ mất an toàn nhƣ: bị kẹp, bị va chạm…Và tiềm ẩn nguy cơ gây lỗi sản phẩm: do bề mặt màn hình Flexible OLED rất yếu có thể phát sinh lỗi nếu công nhân thực hiện sai thao tác, hay dùng lực quá mạnh, hay va chạm màn hình với các thiết bị khác.

`

Với việc áp dụng robot tại các điểm lấy sản phẩm này giúp cắt giảm đƣợc sức lao động của con ngƣời, giảm thời gian sản xuất, giảm đƣợc nguy cơ gây lỗi chất lƣợng. Trong nội dung luận văn này tôi xin trình bày việc áp dụng robot ABB IRB 1200 vào việc gắp hàng vào tray thành phẩm nhƣ sau:

12

Hình 1. 3 Mô hình thiết bị

Băng tải để cấp panel thành phẩm đến vị trí robot. Unit Unloader dùng để cung cấp Tray trống và nhận panel từ robot và out ra công đoạn tiếp theo. Robot ABB để gắp hàng từ băng tải thả vào Tray. Cảm biến lực dùng để kiểm tra tình trạng tay gắp.

Đầu tay gắp

Thân tay gắp

Khoảng cách nhún

Pad hút

Tuy nhiên cũng có vấn đề phát sinh lỗi chất lƣợng khi ứng dụng robot vào quá trình sản xuất. Tay robot đƣợc gắn các tay gắp có đƣờng hút chân không để hút panel. Cấu tạo tay gắp nhƣ sau:

Hình 1. 4 Cấu tạo tay gắp

`

Trong đó đầu tay gắp là nơi nhận nguồn khí chân không. Thân tay gắp có lò xo giúp tay gắp có thể nhún đàn hồi. Pad hút đƣợc làm bằng cao su mềm để không làm ảnh hƣởng đến bề mặt panel. Vậy trong quá trình sản xuất tay gắp có thể các lỗi liên quan đến kẹt không thể nhún đàn hồi. Khi robot gắp panel sẽ gây đâm lên bề mặt panel.

13

Tay gắp lỗi không nhún đàn hồi đƣợc

Đâm

Panel

Hình 1. 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel

FSR 402

FSR 402

FSR 402

FSR 402

Jig Test

Để phát hiện ra vấn đề này, tránh gây ra lỗi hàng loạt, tôi đƣa ra ý tƣởng kiểm tra nhƣ sau:

Hình 1. 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp

Arduino chuyển sang tín hiệu 0 1

Robot

PLC

Mạch rơ le

Tín hiệu sensor FSR 402

Sau khi robot gắp đƣợc 8 panel, sẽ di chuyển đến Jig Test và down xuống, các sensor lực FSR

`

Hình 1. 7 Cách chuyển từ tín hiêu sensor đến tín hiệu Robot

14

CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG

2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống

Start

Băng tải chuyển panel đến vị trí Unload( phía cuối)

Robot di chuyển đến vị trí panel và gắp panel

Robot thả panel vào Tray trống Unit Unloader cung cấp Tray trống để nhận hàng

N

Thả đủ 8 vị trí trên Tray

Y Y

Robot tiến hành kiểm tra tay gắp

N Alarm thiết bị Xử lý thiết bị

N

Y

Y N End

Khi 20 Tray có đủ panel Unit Unloader cho Tray thành phẩm ra ngoài

`

Hình 2. 1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống

15

Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống.

Hình 2. 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống

Các thiết bị đƣợc liên kết với nhau thành 1 hệ thống trong đó PLC đóng vai trò là

một bộ điều khiển trung tâm.

2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động 2.2.1 Robot ABB IRB 1200 Sử dụng robot ABB IRB 1200 5/0.9

`

Hình 2. 3 Bộ điều khiển IRC5 Hình 2. 4 Robot ABB IRB 1200

16

Robot đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn sau:

Bảng 2. 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng

Tiêu chuẩn

EN ISO 12100

EN ISO 13849-1

EN ISO 13850 EN ISO 10218-1

EN ISO 9787

EN ISO 9283

EN ISO 14644-1 EN ISO 13732-1 EN IEC 61000-6-4 EN IEC 61000-6-2 EN IEC 60974-1 EN IEC 60974-10 EN IEC 60204-1 Mô tả An toàn của máy móc - Nguyên tắc chung để thiết kế - Đánh giá rủi ro và giảm thiểu rủi ro An toàn máy móc, các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển -Phần 1: Nguyên tắc chung khi thiết kế An toàn máy móc - Dừng khẩn cấp - Nguyên tắc thiết kế Robot cho môi trƣờng công nghiệp - Yêu cầu an toàn -Phần 1 Robot Robot và thiết bị robot - Hệ thống tọa độ và chuyển động danh pháp Thao tác với rô bốt công nghiệp, tiêu chí hiệu suất và liên quan phƣơng pháp thử Đảm bảo yêu cầu của phòng sạch Công thái học của môi trƣờng nhiệt - Phần 1 EMC, Phát xạ chung EMC, Miễn dịch chung Thiết bị hàn hồ quang - Phần 1: Nguồn điện hàn Thiết bị hàn hồ quang - Phần 10: Yêu cầu EMC An toàn máy móc - Thiết bị điện của máy móc - Phần 1 Yêu cầu chung

IEC 61340-5-1:2010 Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi hiện tƣợng tĩnh điện

IEC 60529 EN 614-1

EN 574

- Yêu câu chung Mức độ bảo vệ đƣợc cung cấp bởi vỏ (mã IP) An toàn của máy móc - Nguyên tắc thiết kế tiện dụng - Phần 1: Thuật ngữ và nguyên tắc chung An toàn của máy móc - Thiết bị điều khiển bằng hai tay - Chức năng các khía cạnh - Nguyên tắc thiết kế Yêu cầu an toàn đối với robot công nghiệp và hệ thống robot Tiêu chuẩn an toàn cho robot và thiết bị robot Bảo vệ các bộ phận điện và điện tử, các cụm lắp ráp và Thiết bị (Không bao gồm Thiết bị nổ đƣợc kích hoạt bằng điện)

ANSI/RIA R15.06 ANSI/UL 1740 ANSI/ESD S20.20:2007 Các đặc điểm chính

Bảng 2. 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9

Đặc điểm IRB 1200 – 5/.09

`

Khối lƣợng tải Khoảng cách chạm tới Sự chính xác 5 kg 901 mm 0.02 mm

17

Kích thƣớc chân đế Số trục Điều khiển Điện áp cung cấp Công suất tiêu thụ Đƣờng khí cấp Giao diện khách hàng Khối lƣợng robot Vị trí gắn Bảo vệ IP Đáp ứng tiêu chuẩn phòng sạch Bôi trơn Nhiệt độ hoạt động Độ ẩm Tiếng ồn Kích thƣớc robot

210mm * 210 mm 6 IRC 5 200-600V, 50-60 Hz 0.39kW 4 ( có thể dùng khí thổi hoặc chân không) Tùy chọn, có thể dùng Flex pedant 52 kg Tƣờng, sàn, trần Tùy chọn IP 40, IP 67, Foundry Plus 2s Có Có + 5°C (41°F) đến + 45°C (113°F) Tối đa 95% < 70 dB

Hình 2. 5 Kích thước robot

Chuyển động

`

Hình 2. 6 Hướng chuyển động của các trục

18

Bảng 2. 3 Bảng các trục robot

Dải làm việc +170° đến -170° +130° đến -100° +70° đến -200° +270° đến -270° +130° đến -130° +400° đến -400° Tốc độ tối đa 288°/s 240°/s 300°/s 400°/s 405°/s 600°/s

Trục Trục 1(A) Trục 2(B) Trục 3(C) Trục 4(D) Trục 5(E) Trục 6(F)

Hình 2. 7 Phạm vi làm việc của robot

Hình 2. 8 Kết nối cho khách hàng `

19

A: 10 tín hiệu chờ

B: 4 đƣờng khí

C: cổng Ethernet

D: Nút nhả phanh robot

 Bộ điều khiển IRC5 Compact

Bộ điều khiển IRC5 Compact chứa các thiết bị điện tử để điều khiển động cơ các trục robot và các thiết bị ngoại vi khác. IRC5 Compact có thiết kế theo dạng module và đƣợc chia làm 2 loại: module truyền động và module điều khiển.

Bộ điều khiển cũng chứa phần mềm hệ thống, RobotWare-OS, bao gồm tất cả các chức năng cơ bản để vận hành và lập trình.

Hình 2. 9 Bộ điều khiển IRC5 Compact

IRC5 Compact có thể sử dụng cho các dòng robot nhƣ sau: IRB 120, IRB 140, IRB 360,IRB 910SC, IRB 1200, IRB 1410, IRB 1600.

Kích thƣớc

`

Hình 2. 10 Kích thước bộ điều khiển IRC5 Compact

20

Thông số kỹ thuật

Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật IRC5 Compact

IRC5 Compact Hạng mục

Phần cứng

Phần mềm điều khiển

Hệ thống đa xử lý PCI Bus Bộ nhớ Flash dung lƣợng lớn RobotWare OS thời gian thực Ngôn ngữ lập trình RAPID 220V/300V, 50-60Hz 28.5kg 0°C đến + 45°C Max 95% IP20

Điện áp cung cấp Trọng lƣợng Nhiệt độ môi trƣờng Độ ẩm tƣơng đối Mức độ bảo vệ Các tiêu chuẩn đáp ứng Tiêu chuån Machine directive 98/37/EC Annex Il B

EN 60204-1 :2006 ISO 10218-1 : 2006 ANSI/RIAR 15.06 - 1999

Nút bấm và công tắc trên mặt trƣớc bộ điều khiển

Bảng 2. 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact

A B C D E Công tắc nguồn điện Nút nhấn nhả phanh chỉ dành riêng cho IRB 120 Khóa chế độ Nút nhấn Motor on Dừng khẩn cấp

`

Hình 2. 11 Chức năng nút bấm, công tắc trên IRC5 Compact

21

Kết nối trên IRC5 Compact

Bảng 2. 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12

A B C D E XS.4 Kết nối với FlexPedant XS.1 Kết nối tín hiệu với Robot XS.41 Kết nối them đông cơ SMB XS.2 Kết nối Robot SMB XP.0 Kết nối nguồn với robot

Hình 2. 12 Các phần kết nối trên mặt trước IRC5 Compact

Kết nối với phần máy tính trên bộ điều khiển

Bảng 2. 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13

Lƣu ý

Tên X1 X2 Mô tả Cung cấp nguồn điện Kết nối với máy tính

X3 X4 X5 LAN1 kết nối với Flex Pedant LAN2 kết nối với Ethernet khác LAN3 kết nối với Ethernet khác

X6 WAN kết nối với WAN nhà máy

`

Dùng cho kỹ sƣ lập trình trực tiếp từ máy tính tới robot Có thể kết nối với bộ điều khiển của thiết bị chấp hành: máy hàn, camera Chỉ sử dụng các địa chỉ IP trong dải sau: • 192.168.125.0 - 255

22

• 192.168.126.0 - 255 • 192.168.127.0 - 255 • 192.168.128.0 - 255 • 192.168.129.0 - 255 • 192.168.130.0 - 255 X7 X9 X10,X11 Panel Unit Kết nối với máy tính động cơ USB Port

Hình 2. 13 Các phần kết nối trên máy tính bộ điều khiển

2.2.2 Hệ thống PLC Bộ nguồn Q61P

CPU Q06UDV CPU

Module QJ61BT11

Module QD77MS4

`

Hình 2. 14 Hệ thống PLC

23

 Bộ nguồn Q61P

Thông số kỹ thuật

Bảng 2. 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P

Mục Q61P

Vị trí gắn Nguồn cấp đầu vào

Gắn vào khe gắn nguồn cấp 100 to 240VAC (+10% / -15%) (85 to 264VAC) 50/60Hz ±5% 5 VDC, 6A 120VA 20A trong 8ms > 70% Nhỏ hơn 20 ms Tích hợp Cao 98mm, Rộng 55.2mm, Sâu 90mm 0.4 kg

Tần số đầu vào Điện áp đầu ra Công suất biểu kiến tối đa đầu vào Dòng điện khởi động Hiệu suất Thời gian mất điện tạm thời cho phép Cầu chì Kích thƣớc Khối lƣợng

 CPU Q06UDV

Hình 2. 15 CPU Q06UDV

`

Là một trong những dòng PLC hiện đại nhất của Mitsubishi. Thời gian vận hành chƣơng trình cơ bản khoảng 1.9 ns. Dung lƣợng chƣơng trình 60K bƣớc. Có cổng USB, Ethernet. Có thể lắp thêm thẻ nhớ SD, có thể mở rộng RAM lên 8MB. Tăng khả năng bảo mật với mật khẩu 32 ký tự. Thêm nữa có thể ngăn chặn các thiết bị trái phép truy cập CPU, chỉ cho phép các thiết bị đã đăng ký. Máy tính dễ dàng kết nối với CPU thông qua Ethernet. Sử dụng GX Work2 để cấu hình kết nối.

24

Ethernet

Hình 2. 16 Kết nối PLC với máy tính

Tìm và hiển thị các PLC có trong hệ thống.

Hình 2. 17 Tìm PLC trong hệ thống

Dễ dàng kết nối với các thiết bị ngoại vi khác nhƣ camera vision, HMI, … thông qua Ethernet, với sự hỗ trợ của một số phƣơng thức nhƣ MELSOFT, SLMP.

 Module QJ61BT11

Bằng cách xây dựng trên công nghệ bus trƣờng đáng tin cậy, CC-Link có khả năng truyền khối lƣợng lớn dữ liệu bit, nhƣ trạng thái ON/OFF và dữ liệu word ở tốc độ cao. CC-Link giữ cho việc truyền theo chu kỳ nhất quán và đảm bảo đúng giờ.

`

Hình 2. 18 Số lượng thiết bị có thể kết nối với QJ61BT11

25

Thông số kỹ thuật.

Bảng 2. 9 Bảng thống số kỹ thuật Module QJ61BT11

Hạng mục Thống số

Tốc độ truyền thông Dây kết nối Số lƣợng tối đa

Số trạm liên kết tối đa Khoảng cách/tốc độ Lựa chon 156/625kbps 2.5/5/10 Mbps Bus( RS-485) Đầu vào/ra (RX, RY): 8192 điểm Thanh ghi (RWw): 2048 điểm Thanh ghi (RWr): 2048 điểm 64 1200m/ 156kbps, 900m/625kbps, 400m/2.5 Mbps, 160 m/5 Mbps, 100 m/10 Mbps

 Module QD77MS4

Ngoài điều khiển vị trí còn đƣợc hỗ trợ điều khiển tốc độ/momen và điều khiển đồng bộ. Có thể dễ dàng cài đặt vị trí, giám sát và gỡ lỗi.

Hình 2. 19 Kết nối QD77MS4 với động cơ

Kết nối SSCNET III / H giúp giảm hệ thống dây điện, cho phép kết nối lên đến 100 m giữa các trạm và dễ dàng hỗ trợ cài đặt vị trí tuyệt đối. Các điểm giới hạn âm, giới hạn dƣơng, gốc đƣợc đấu vào bộ khuếch đại giúp tiết kiệm dây.

Bảng 2. 10 Bảng thông số kỹ thuật Module QD77MS4

QD77MS4

4 SSCNET III / H

`

Số động cơ tối đa Phƣơng pháp kết nối với bộ khuếch đại Khoảng cách tối đa giữa 2 trạm Hệ thống điều khiển 100m Điều khiển PTP( điểm đến điểm), điều khiển tốc

26

độ, điều khiển chuyển đổi tốc độ/vị trí, điều khiển chuyển đổi vị trí /tốc độ, điều khiển đồng bộ, điều khiển CAM, điều khiển momen, điều khiển chặt- vừa. 0.88 ms Thời gian bắt đầu 2.2.3 Hệ thống cảm biến và cơ cấu chấp hành  Sensor( FSR402)

Hình 2. 20 Cảm biến lực FSR 402

Đây là cảm biến lực cảm ứng điện trở. Cảm biến này sẽ thay đổi trở kháng tùy thuộc vào áp lực (áp suất) đè lên phần cảm ứng. Force Sensing Resistor là một cảm biến áp suất điện trở siêu nhẹ, nhỏ gọn, độ nhạy cao, siêu mỏng của Interlink Electronics. Chiều dài (có chân kim loại): 56.33 mm. Chiều rộng tổng thể: 18.28 mm. Đƣờng kính vùng cảm biến: 12.7mm. Dày 0.508 mm.

Cấu tạo vùng hoạt động gồm 4 lớp: Rear ahesive ( dùng để dán vào bề mặt nền), Conductor( Lớp dẫn điện), Spacer( Khoảng không), FSR Layer( Lớp FSR).

`

Hình 2. 21 Đặc tính kỹ thuật cảm biến FSR 402

27

Bảng 2. 11 Bảng tính năng cảm biến FSR 402

Tính năng Giá trị Ghi chú

Độ nhạy Dải hoạt động Nhiệt độ hoạt động Tuổi thọ 0.1 N 0.1 – 10000 N -30 ºC đến +70 ºC 10 triệu lần Test

 Động cơ servo HG-KR43B - 400W

Dây nguồn

Dây encoder

Encoder Trục

Hình 2. 22 Động cơ servo HG-KR43B - 400W

Ý nghĩa các ký tự trong tên gọi: “HG-KR” là loại quán tính thấp, công suất nhỏ, “4” là loại công suất 0.4 kW, “3” là loại tốc độ 3000 vòng/phút, “B” là loại có phanh điện từ.

Phanh điện từ đƣợc cung cấp để ngăn chặn sự cố rơi khi mất điện hoặc xảy ra báo

động trong quá trình truyền động thẳng đứng hoặc để giữ trục ở điểm dừng. Khi vận hành động cơ servo, nguồn đƣợc cấp cho phanh điện từ để nhả phanh. Tắt nguồn sẽ bật phanh điện từ.

Kết nối với bộ khuếch đại

Bảng 2. 12 Bảng các bộ khếch đại kết nối được với HG-KR43

Bộ khuếch đại

`

MR-J4-1-Axis MR-J4-2-Axis MR-J4-3-Axis HG-KR43 Loại 200V Loại 100V

28

MR-J4W3- 444B

MR-J4W2-44B MR-J4W2-77B MR-J4W2- 1010B HG-KR43

MR-J4-40A1 MR-J4-40A1-RJ MR-J4-40B1 MR-J4-40B1-RJ MR-J4-40B1- RJ020 MR-J4-40GF1 MR-J4-40GF1-RJ

MR-J4-40A MR-J4-40A-RJ MR-J4-40B MR-J4-40B-RJ MR-J4-40B- RJ010 MR-J4-40B- RJ020 MR-J4-40GF MR-J4-40GF-RJ

Hình 2. 23 Sơ đồ kết nối bộ khuếch đại với servo motor

Có thể sử dụng 1 trong số các loại dây trên: MR-PWS1CBL_M-A1-L, MR- PWS1CBL_M-A2-L, MR-PWS1CBL_M-A1-H, MR-PWS1CBL_M-A2-H

Thông số kỹ thuật

Bảng 2. 13 Bảng thông số kỹ thuật động cơ HG-KR43

Hạng mục Thông số

`

Công suất ( chế độ chạy liên tục) Momen định mức ( chế độ chạy liên tục) Momen xoắn cực đại Tốc độ định mức ( chế độ chạy liên tục) Tốc độ tối đa Tốc độ cho phép tức thời Dòng điện định mức Dòng điện cực đại Nhiệt độ xung quanh khi làm việc Độ ẩm môi trƣờng xung quanh khi làm việc 400W 1.3 N*m 4.5 N*m 3000 vòng/phút 6000 vòng/phút 6900 vòng/phút 2.6 A 9.1 A 0 °C đến 40 °C (không đóng băng) 10 % đến 80 %

29

Hình 2. 24 Đặc tính momen của động cơ HG-KR43

Đƣờng đậm: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 3 pha 200VAC hoặc 1 pha 230 VAC. Đƣờng mảnh: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 1 pha 200VAC. Đƣờng đứt: khi điện áp cấp vào bộ khuếch đại là 1 pha 100VAC.

 Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B

Hình 2. 25 Bộ khuếch đại MR-J4W3-444B

Bộ khuếch đại servo đa trục MELSERVO-J4 kế thừa hiệu suất cao, các chức năng tinh vi đồng thời đảm bảo tiết kiệm không gian, giảm hệ thống dây điện và tiết kiệm năng lƣợng. Bộ khuếch đại đƣợc kết nối với module QD77MS4 và nhận lệnh trực tiếp từ bộ điều khiển để điều khiển động cơ.

`

Một số loại động cơ mà MR-J4W3-444B có thể điều khiển đƣợc.

30

Bảng 2. 14 Bảng các loại động cơ mà bộ khếch đại MR-J4W3-444B điều khiển được Linear servo motor Direct drive motor Rotary servo motor

MR-J4W3- 444B

HG-MR

053 13 23 43

LM-H3P2A-07P-BSS0 LM-H3P3A-12P-CSS0 LM-K2P1A-01M-2SS1 LM-U2PAB-05M-0SS0 LM-U2PAD-10M-0SS0 LM-U2PAF-15M-0SS0 LM-U2PBB-07M-1SS0

TM-RFM002C20 TM-RFM004C20 TM-RG2M002C30 TM-RU2M002C30 TM-RG2M004E30 TM-RU2M004E30 TM-RG2M009G30 TM-RU2M009G30

HG- KR 053 13 23 43

Một số tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B.

Bảng 2. 15 Bảng tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B

Giải thích

điều độ

Tính năng Chế độ điều khiển vị trí Chế độ điều khiển tốc độ Chế khiển momen xoắn Encoder độ phân giải cao Đƣợc sử dụng với động cơ quay dòng MELSERVO-J4

với độ phân giải 4194304 xung/vòng Chỉ cần thiết lập vị trí Home một lần, không cần thiết lập lại khi khởi động lại nguồn Chống rung ở phía cuối cánh tay hoặc rung động còn lại của máy móc Dùng để ngăn chặn sự cộng hƣởng của hệ thống cơ khí

Phát hiện vị trí tuyệt đối của hệ thống Kiểm soát chống rung nâng cao Bộ lọc triệt tiêu cộng hƣởng máy Bộ lọc triệt tiêu cộng hƣởng trục

Bộ lọc thích ứng II

Bộ lọc thông thấp

Bộ lọc Robust

`

Kiểm soát chống rung nhẹ Điều chỉnh tự động Khi tải đƣợc gắn vào trục động cơ servo, sự cộng hƣởng bởi lực xoắn trục trong quá trình truyền động có thể tạo ra rung động cơ học ở tần số cao. Bộ lọc triệt tiêu cộng hƣởng trục ngăn chặn rung động Khi phát hiện cộng hƣởng cơ học sẽ tự động đặt các đặc tính của bộ lọc để triệt tiêu rung động cơ học Ngăn chặn cộng hƣởng tần số cao xảy ra khi đáp ứng của hệ thống servo tăng lên Chức năng này cung cấp phản ứng nhiễu tốt hơn trong trƣờng hợp mức phản hồi thấp mà tỷ lệ quán tính tải trên động cơ cao Loại bỏ rung động ± 1 xung tạo ra khi dừng động cơ servo. Tự động điều chỉnh độ khuếch đại đến giá trị tối ƣu nếu

31

Chọn tín hiệu đầu ra

Tín hiệu đầu ra cƣỡng bức tải tác động lên trục động cơ servo thay đổi Các chân xuất thiết bị đầu ra, bao gồm ALM (Sự cố) và INP (Vị trí đặt), có thể đƣợc gán cho một số chân nhất định của đầu nối CN3. Tín hiệu đầu ra có thể đƣợc tắt / mở độc lập với trạng thái servo. Sử dụng chức năng này để kiểm tra dây tín hiệu đầu ra và các chức năng khác.

Chế độ kiểm tra vận hành Vận hành JOG, định vị, vận hành không có động cơ,

MR Configurator2

Hệ thống Linear Servo

đầu ra cƣỡng bức DO Sử dụng chƣơng trình MR Configurator2 cho chức năng này Sử dụng phần mềm MR Configurator2 để thực hiện cài đặt thông số, vận hành thử nghiệm, giám sát và các hoạt động khác Có thể cấu hình khi sử dụng cùng linear motor và linear encoder Có thể cấu hình cho hệ thống Direct drive servo Sử dụng phần mềm MR Configurator2 để điều chỉnh hệ số khuếch đại Chức năng an toàn

Direct drive servo Chế độ điều chỉnh One- Touch tuning Chức năng STO Thông số kỹ thuật.

Bảng 2. 16 Bảng thông số kỹ thuật của MR-J4W3-444B

MR-J4W3-444B

Đầu ra

Điện áp định mức Dòng điện định mức Điện áp

Nguồn cấp đầu vào chính Điện áp dao động cho phép

Điện áp dao động cho phép 3 pha 170 VAC 2.8 A 3pha hoặc 1 pha 200 V AC đến 240 V AC, 50 Hz/60 Hz 3pha hoặc 1 pha 170 V AC đến 264 V AC, 50 Hz/60 Hz 1pha 170 V AC đến 264 V AC

Nguồn cấp đầu vào điều khiển Phƣơng pháp điều khiển

`

Chu kì giao tiếp SSCNET III/H Nhiệt độ làm việc Độ ẩm làm việc Khối lƣợng Điều khiển sóng sin PWM, điều khiển dòng 0.222 ms, 0.444 ms, 0.888 ms 0 °C đến 55 °C (không đóng băng) 5 % đến 90 % 2 kg

32

Các phần trên bộ khuếch đại Bảng 2. 17 Tên các phần trên bộ khuếch đại

Tên/Ứng dụng

Vị trí 1 Hiển thị trạng thái và Alarm 2 Công tắc xoay lựa chọn trục (SW1) Đƣợc sử dụng để đặt số trục của bộ khuếch đại servo.

3 1: Chế độ vận hành thử

2,3,4: Vô hiệu hóa điều khiển trục 5,6: Công tắc cài đặt số trục phụ

4 Cổng kết nối USB( CN5) 5 Đèn sạc 6 Đầu kết nối nguồn điện đầu vào(CNP1)

7 Đầu nối nguồnđiện mạch điều khiển (CNP2)

8 Tấm bảo vệ 9 Kết nối nguồn điện động cơ A (CNP3A)

10 Kết nối nguồn điện động cơ B (CNP3B)

11 Kết nối nguồn điện động cơ C (CNP3C)

12 Nối đất bảo vệ(PE) 13 Kết nối I/O ( CN3) 14 Đầu nối tín hiệu STO (CN8) 15 Kết nối cáp SSCNET III (CN1A)

16 Kết nối cáp SSCNET III (CN1B)

17 Kết nối encoder động cơ A (CN2A)

18 Kết nối encoder động cơ B (CN2B)

19 Kết nối encoder động cơ C (CN2C)

`

20 Kết nối pin ( CN4) Hình 2. 26 Các phần trên bộ khuếch đại

33

 Động cơ băng tải S9I40GTHC-E

Tên gọi: S9I40GTHC-E. Trong đó, “S” nhà sản xuất SPG, “9” kích cỡ 90mm, “I” Induction Motor, “40” công suất 40W, “G” là loại trục Gear, “T” là điện áp 3 pha 220V, “H” là loại Gear heavy impact, E là loại có phanh điện từ.

Hình 2. 27 Động cơ băng tải

 Biến tần FR-E720-0.1K

Bảng 2. 18 Bảng thông số kỹ thuật biến tần FR-E720-0.1K

Mục FR-E720-0.1K

Công suất 100W

Công suất định mức 0.3 kVA

Đầu ra

Dòng điện định mức 0.8 A

Quá tải 150% 60s, 200% 3s

Nguồn cấp Điện áp 3 pha 200 đến 240V 50Hz/60Hz

`

Khối lƣợng 0.5 kg

34

Hình 2. 28 Các phần của biến tần

`

Hình 2. 29 Sơ đồ đấu dây biến tần

35

 Mạch Arduino Mega 2560

Các Đặc Điểm Kỹ Thuật

Bảng 2. 19 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Mega Arduino Mega Vi điều khiển Nguồn cung cấp Số chân I/O số Số chân I/O tƣơng tự Xung clock Bộ nhớ flash SRAM Tính năng, đặc điểm AVR ATmega 2560 (8bit) 7-12V (Bộ điều chỉnh sẵn có cho bộ điều khiển) 54 16 16 MHz ( nhà sản xuất cài đặt là 1MHz) 128 KB 8 KB

Giao tiếp USB (Lập trình với ATmega 8), ICSP (lập trình), SPI, I2C và USART

2 (8bit) + 4 (16bit) = 6 Timer 12 (2-16 bit) 16 (10 bit) 4

24

Bộ Timer PWM ADC USART Ngắt thay đổi chân  Giao diện điều khiển GP4402WAW Thống số kỹ thuật

HMI GP4000E GP4402WAW TFT Color LCD 7 inch 24 VDC 0 đến 50 °C 85 % RH Dƣới 0.1 mg/m3 FLASH EPROM 32 MB FLASH EPROM 128 KB

`

Bảng 2. 20 Bảng thông số kỹ thuật GP4402 WAW Họ Dòng Model Loại màn hình Kích thƣớc Nguồn điện cung cấp Nhiệt độ môi trƣờng hoạt động Độ ẩm môi trƣờng Độ bụi Bộ nhớ ứng dụng Bộ nhớ dự phòng Cổng truyền thống Serial ( COM1) RS-232C Cổng truyền thống Serial ( COM2) RS-422 / 485 USB (Type A) Phù hợp với USB 2.0 loại A. Khoảng cách dƣới 3m

36

USB (mini-B)

Ethernet

Phƣơng thức làm mát Phù hợp với USB 2.0 loại B-mini. Khoảng cách dƣới 3m Khả năng truyền dữ liệu xa, dễ dàng kết nối với PLC Khí lƣu thông tự nhiên

2.2.4 Truyền thông giữa PLC và Robot Sử dụng Board DSQC378B. DSQC378B cung cấp giao diện giữa CC Link Bus( PLC) và DevideNet Lean( Robot). Robot đƣợc coi là một thiết bị thông minh của CCLink PLC. CCLink có thể kết nối mở rộng 64 trạm, vậy ta có thể kết nối nhiều Robot với PLC. Mỗi Robot sẽ chiếm 4 trạm.

Hình 2. 30 Sơ đồ kết nối PLC Robot

Bảng 2. 21 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.31

A B C D E F PLC Bộ điều khiển Robot 1 Bộ điều khiển Robot 2 Bộ điều khiển Robot 3 DSQC378B Cổng X8

`

Hình 2. 31 Các chân cắm trên DSQC378B

37

Trong đó X3 là nguồn cấp 24VDC, X5 là cổng kết nối DeviceNet Lean, X8 là cổng kết nối CCLink.

Bảng 2. 22 Bảng tên các chân cổng X8

Chân 1 2 3 4 5 6 Tên SLD DA DG DB NC FG

Đầu vào đầu ra giữa tín hiệu PLC và Robot.

`

Bảng 2. 23 Bảng đầu vào đầu ra giũa tín hiệu PLC và Robot

38

DeviceNet Lean.

Bảng sau cung cấp dữ liệu cần thiết về các loại lệnh Fieldbus cho Giao tiếp

Bảng 2. 24 Bảng thông số DevideNet Lean

Loại lệnh Fieldbus Giá trị cho phép

StationNo BaudRate Đƣờng dẫn( Thông số DevideNet Lean) 6, 20 68 24 01 30 01, C6,1 6, 20 68 24 01 30 01, C6,1

OccStat 6, 20 68 24 01 30 01, C6,1

BasicIO 6, 20 68 24 01 30 01, C6,1 1-64 0 = 156 kbps 1 = 625 kbps 2 = 2.5 Mbps 3 = 5 Mbps 4 = 10 Mbps 1=1 trạm chiếm đóng 2=2 trạm chiếm đóng 3=3 trạm chiếm đóng 4=4 trạm chiếm đóng 0 = Bit I/O only 1 = Bit I/O and word I/O

Bảng size vào/ra data

Bảng 2. 25 Bảng size vào/ra data

Giá trị của OccStat Số bit khi BasicIO = 0 Số byte khi BasicIO = 0 Số bit khi BasicIO = 1 Số byte khi BasicIO = 1

16 1 80 10 2

48 2 176 22 6

80 3 272 34 10

`

112 4 368 46 14

39

CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM

3.1 Phần mềm Robot Studio và lập trình robot ABB 3.1.1 Giới thiệu về phần mềm RobotStudio  Tổng quan

RobotStudio là một công cụ kỹ thuật để định cấu hình và lập trình robot ABB, cả robot thực tế và robot ảo trong máy tính. Đối với trƣờng hợp đã có robot thực tế, ta có thể lập trình offline mà không ảnh hƣởng đến hoạt động của robot sau đó ta sẽ tải vào bộ điều khiển của robot. Đối với trƣờng hợp chƣa có robot thực tế, ta có thể dùng RobotStudio để mô phỏng hoạt động của robot một cách trực quan.

 Các tab và chức năng

Home tab

Hình 3. 1 Giao diện tab Home

ABB Library nơi chứa các thƣ viên có sẵn. Robot System để tạo thêm 1 hệ thống robot, tạo bộ điều khiển ảo. Target để tạo các điểm robotTarget( các điểm định trƣớc mà robot sẽ di chuyển đến). Path để tạo một đƣờng dẫn chính xác cho robot. Other để tạo các Workobject( hệ tọa độ làm việc của robot), Tooldata( đặt các thông số cho tool lắp ở trục số 6). Synchrozine để đồng bộ các thông số lên trạm hoặc vào RAPID. Freehand để di chuyển robot ảo trên máy tính.

Modeling tab

Hình 3. 2 Modeling tab

Để tạo các thƣ viện ngƣời dùng, cho từng dự án riêng. Có thể các tool để gắn vào cánh tay robot, các bàn làm việc, giá đỡ, băng tải … Tạo các “ Smart Component” với các hiệu ứng để dùng trong mô phỏng.

`

Simulation tab

40

Hình 3. 3 Simulation tab

Dùng để mô phỏng trực quan hoạt động của cả hệ thống . Simulation Setup để cài đặt thông số để mô phỏng. Station Logic để tạo các hiệu ứng di chuyển của vật thể nhƣ thực tế. I/O Simulator để mô phỏng thay đổi các giá trị đầu vào và quan sát thay đổi giá trị đầu ra. Record Simulation để quay lại quá trình mô phỏng hoạt động của hệ thống.

Controller tab

Hình 3. 4 Controller tab

Add Controller để kết nối với robot thực tế. Restart để khởi động lại bộ điều khiển. Backup/Restore để lƣu trữ hay tải lại một dự án. Configuration để cài đặt các thông số cho bộ điều khiển. Control Panel để chọn chế độ Auto/Manual cho bộ điều khiển.

RAPID tab

Hình 3. 5 RAPID tab

Dùng để lập trình cho Robot. Acess để xin quyền viết vào bộ điều khiển robot. Apply để lƣu và áp dụng chƣơng trình sau thay đổi.

Add-Ins tab

Hình 3. 6 Add-Ins tab

`

Dùng để tải về các robot, bộ điều khiển, thƣ viện, các dự án đã có sẵn.

41

3.1.2 Lập trình Robot ABB home, chƣơng trình gắp hàng, chƣơng trình thả hàng.

Cấu trúc chƣơng trình gồm 3 chƣơng trình con: chƣơng trình đƣa robot về gốc

Start

Chƣơng trình đƣa robot về gốc home

Chƣơng trình gắp hàng

Chƣơng trình thả hàng

End

Hình 3. 7 Lưu đồ tổng quát chương trình robot

 Chƣơng trình đƣa robot về gốc home.

Hình 3. 8 Phân vùng làm việc của robot

`

Mục đích: khi chƣơng trình đƣợc gọi, bất kể robot đang ở vị trí nào cũng có thể di chuyển về vị trí gốc home mà không va chạm với các thiết bị khác.

42

Bƣớc 1: Tạo chƣơng trình Worldzone. Mục đích đê luôn xác định đƣợc Robot ở vùng nào khi robot đƣợc cấp nguồn. Cần tạo các điểm của WorldZone( Xác định trực tiếp trên thực tế). Ta chia khu vực làm việc của robot thành 2 phần: WorldZone1, WorldZone2. Tại WorldZone1 taọ 2 điểm( Plow11, PHigh11) nhƣ hình vẽ:

Hình 3. 9 Tạo điểm trong Worldzone

Tƣơng tự với WorldZone 2 tạo 2 điểm : PLow22, PHigh22.

Sau đó tạo 2 điểm output cho WorldZone: CO_Zone1, CO_Zone2 ( trên phần mềm Robotstudio): Controller  Configuration  I/O System  Signal.

Hình 3. 10 Tạo 2 điểm output cho WorldZone

`

Tạo chƣơng trình rZone: Controller  Configuration  Even Routine  NewRoutine.

43

Hình 3. 11 Tạo chương trình rZone

Khi robot đƣợc khởi động chƣơng trình rZone sẽ luôn đƣợc chạy.

Bƣớc 2: Chƣơng trình đƣa robot về gốc home.

Start (rhome)

Theo thực tế, ta sẽ tạo các điểm an toàn để robot đi về điểm gốc home. WorldZone1 sẽ chọn điểm gốc pHome. WorldZone2 sẽ chọn điểm pwait, papp2, papp1.

Y

Yêu cầu đƣa robot về vùng làm việc

CO_Zone1=0 CO_Zone2=0

N

CO_Zone 2=1

Đƣa robot đến điểm phome

N

Đƣa robot đến các điểm pwait, papp2, papp1,phome

Y

End

`

Hình 3. 12 Lưu đồ chương trình đưa robot về gốc

44

 Chƣơng trình gắp hàng

Start

Lƣu đồ thuật toán

CI_Get=1 CO_Get_Comp=0

N

Đƣa robot đến điểm pvision. Vision xác định vị trí hàng

PLC gửi cho robot data vị trí gắp hàng

Robot đến vị trí gắp hàng. Robot gửi PLC tín hiệu On Vaccum CO_02=1

Y

PLC báo Alarm

Robot đợi tín hiệu Vaccum On OK từ PLC CI_VAC_OK=1

N

Robot chuyển hàng đi. CO_Get_Comp=1

End

Y

Hình 3. 13 Lưu đồ thuật toán chương trình lấy hàng

`

Bƣớc 1: Tạo các đầu vào, đầu ra cần thiết trên RobotStudio, GXWork2

45

CO_Get_Comp các biến nhận giá trị vị trí hàng X1, Y1, ANG. Bảng 3. 1 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình lấy hàng

Trên phần mềm RobotStudio tạo biến đầu vào CI_Get, các biến đầu ra CO_02,

Type Signal DI DO DO DI AI AI AI Devide Mapping 2 4 2 4 112-143 144-175 176-207

Name CI_Get CO_Get_Comp CO_02 CI_VAC_OK X1 Y1 ANG Trên GXWork2, tạo các biến D2000 : Giá trị X1 ( tƣơng ứng với X1 của Robot), D2002: Giá trị Y1 (tƣơng ứng với Y1 của Robot), D2004: Giá trị ANG ( tƣơng ứng với ANG của Robot), X104: Get_Comp ( tƣơng ứng với CI_Get_Comp của Robot), X102: Vacc Robot On ( tƣơng ứng với CO_02 của Robot), Y102: CI_Get ( tƣơng ứng với CI_Get của Robot), Y104: Robot Vacc On OK ( tƣơng ứng với CI_VAC_OK của Robot). Bƣớc 2: Xác định các điểm robotaget cần thiết: pvision là vị trí để camera chụp

hình ảnh, pget là vị trí gốc của hàng Bƣớc 3: Lập trình trên RobotStudio  Chƣơng trình thả hàng

Sau khi robot đã gắp đƣợc hàng sẽ di chuyển để thả hàng vào 8 vị trí trên Tray có

sẵn. Cột 1 Cột 0

Y=300 1 Hàng 0 5

X=103

2 6 Hàng 1

Hàng 2 3 7

4 8 Hàng 3

Hình 3. 14 Mô tả Tray

`

Vị trí do PLC gửi, nhiệm vụ của robot cần di chuyển chính xác đến vị trí đó để thả hàng.

46

Start

Lƣu đồ thuật toán

CI_put=1 CO_putcomp=0

N

Nhận vị trí cần thả từ PLC( 1-8) Robot tìm vị trí theo hàng cột colCột= (vitri-1) MOD 4 Hàng = (vitri-1) DIV 4

Robot di chuyển vào theo các điểm papp1, papp2, pwait, punload1up. Robot thả hàng, di chuyển về vị trí gốc. CO_putcomp=01

Vị trí =8

Y

N

Y

Kiểm tra tay gắp OK?

PLC báo Alarm Robot Stop

N

End

Y

`

Hình 3. 15 Lưu đồ thuật toán chương trình thả hàng

47

Bƣớc 1: Tạo các đầu vào, đầu ra cần thiết trên RobotStudio, GXWork2

Bảng 3. 2 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình thả hàng Name Type Signal Devide Mapping

CI_put DI 3

CO_putcomp DO 5

CI_TAY GẮP_NG DI 6

Vitri AI 208-239

Trên GXWork2, tạo các biến : Y103 CI_put ( tƣơng đƣơng CI_put của Robot), Y106: Tay gắp NG ( tƣơng đƣơng với CI_TAY GẮP_NG của Robot), D2006: Thanh ghi vị trí thả hàng ( tƣơng đƣơng Vitri của Robot), X105: putcomp ( tƣơng đƣơng CO_putcomp của Robot). Bƣớc 2: Xác định các điểm robotaget cần thiết papp1, papp2 là các điểm tiếp cận để robot vào thả hàng, pwait là điểm đợi để thả hàng, punload1up là điểm thả hàng gốc, pcheck : vị trí để kiểm tra tay gắp. Bƣớc 3: Lập trình trên RobotStudio.  Quản lý trạng thái robot Để PLC biết đƣợc trạng thái và các lỗi của robot, ta tiến hành lập tạo các biến vào

ra nhƣ sau: Controller  Configuration  I/O Systems  System Output Bảng 3. 3 Bảng các tín hiệu hệ thống Robot System output I/O Robot I/O PLC

Backup Err CO_Backup_Err Devide Mapping 20 X120

CPU Fan Not Running CO_CPU_Fan_Err 21 X121

Emergency Stop CO_EMC 22 X122

Limit Speed CO_LM_Speed 23 X123

CO_Mecha_NotMov 24 X124 Mechanical Unit Not Moving

Motor Off CO_Motor_Off 25 X125

Power Fail Err CO_PowerFail_Err 26 X126

`

Temperature Warning CO_Temp_Warning 27 X127

48

3.2 Lập trình cho Arduino

Start

Khai báo các chân pin để nhận dữ liệu từ sensor: pressureAnalogPin Khai báo các biến để đọc giá trị trên: pressureReading Khai báo các chân pin để xuất tín hiệu: outputlevel Khai báo giá trị Alarm: Alarm

Đọc các giá trị từ chân pin Đặt các chân pin xuất tín hiệu ở chế độ OUTPUT

Lƣu đồ thuật toán

Outputlevel =0

So sánh giá trị từ các chân pin với giá trị Alarm. pressureReading > Alarm

Y

Outputlevel =1

End

N

Hình 3. 16 Lưu đồ thuật toán Arduino

 Tìm giá trị Alarm

`

Việc tìm đƣợc giá trị Alarm là rất quan trọng, nó là tiêu chuẩn để phán định tay gắp có NG hay không. Để tìm gia giá trị Alarm này cần thực hiện các bƣớc. Bƣớc 1 là thu thập 5 bộ tay gắp đã NG, các tay gắp này đã gây ra lỗi đâm cho màn hình. Bƣớc 2

49

lắp đặt các tay gắp này vào robot, các tay gắp đƣợc lắp thẳng và 4 chân tay gắp đồng phẳng với nhau. Bƣớc 3 sẽ điều chỉnh khoảng cách xuống của tay gắp trên Jig kiểm tra là giống nhƣ thực tế robot xuống lấy hàng. Bƣớc 4 cho robot xuống kiểm tra và lấy thông số trả về.

Bảng 3. 4 Bảng thông số kiểm tra tay gắp

Bộ Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Trung bình

Bộ 1

Bộ 2

Bộ 3

Bộ 4

Bộ 5

Tay gắp 1 Tay gắp 2 Tay gắp 3 Tay gắp 4 Tay gắp 1 Tay gắp 2 Tay gắp 3 Tay gắp 4 Tay gắp 1 Tay gắp 2 Tay gắp 3 Tay gắp 4 Tay gắp 1 Tay gắp 2 Tay gắp 3 Tay gắp 4 Tay gắp 1 Tay gắp 2 Tay gắp 3 Tay gắp 4 110 120 103 130 104 132 112 130 131 103 102 140 113 120 134 112 102 107 104 101 115 115 108 135 107 128 110 125 139 116 104 145 110 118 128 108 103 102 107 105 118 130 120 138 109 122 111 132 136 111 107 147 114 125 136 109 101 109 102 101 120 115 118 123 107 129 120 126 129 114 109 149 121 123 129 115 102 103 108 104 115.2 121 112.8 130.4 106.2 130 114.2 126.8 132.2 109.8 105.4 144.6 115.4 121.4 131.6 111.6 102.6 105.2 105.4 102.6 113 125 115 126 104 139 118 121 126 105 105 142 119 121 131 114 105 105 106 102

Căn cứ vào bảng dữ liệu trên, giá trị nhỏ nhất là 102.6 Để đảm bảo an toàn nhất tôi sẽ chọn giá trị 100 là giá trị để báo Alarm.

`

3.3 Phần mềm GP Pro-EX và thiết kế giao diện 3.3.1 Giới thiệu phần mềm GP Pro-EX 4.09 Lần phần mềm chuyên dùng để thiết kế giao diện điều khiển cho các chƣơng trình PLC. Một số dòng màn hình có thể sử dụng GP Pro-EX 4.09 để lập trình nhƣ: GP 3000 Series, GP 4000 Series, SP 5000 Series, LT 3000 Series, LT 4000 Series, ST 3000 Series, IPC Series.

50

3.3.2 Thiết kế giao diện

Giao diện điều khiển gồm 5 phần: Auto, Manual, Teaching, Monitoring, Alarm.

 Phần 1: Auto

Hình 3. 17 Màn hình chính Auto

Gồm các chế độ: Auto ( dùng cho chạy tự động), Manual, Origin( Đƣa hệ thống về trạng thái ban đầu).

`

Hình 3. 18 Cửa số cài đặt chức năng Switch Auto

51

Tại cửa sổ này cài đặt bit address( liên kết với PLC), màu sắc bình thƣờng và khi đƣợc tác động, nhãn tên . Các nút bấm điều khiển: Start, Stop, Reset. Các nút bẩm chuyển màn hình: Auto, Manual, Teaching, Monitoring.

 Phần 2: Manual

Trong màn hình Manual, có thể điều khiển bằng tay mọi thiết bị trong hệ thống. Hệ thống đƣợc chia ra làm 5 phần trong manual: In Conveyor, Transfer, Out Conveyor, Robot, Vision.

Hình 3. 19 Màn hình giao diện In Conveyor

`

Hình 3. 20 Màn hình giao diện Transfer

52

Hình 3. 21 Giao diện điều khiển phần Out Conveyor

Hình 3. 22 Giao diện điều khiển phần Robot

`

Hình 3. 23 Giao diện phần Vision

53

 Phần 3: Teaching

Trong phần Teaching: Có thể điều khiển động cơ đi lên, đi xuống, đƣa động cơ về gốc, hay quan sát mã lỗi, cài đặt tốc độ di chuyển, đƣa động cơ đến vị trí đã cài đặt.

Hình 3. 24 Giao diện điều khiển phần Lift In

Hình 3. 25 Giao diện điều khiển phần Transfer

`

Hình 3. 26 Giao diện điều khiển phần Lift Out

54

 Phần 4: Monitoring

Hiển thị trạng thái của toàn bộ đầu vào đầu ra của hệ thống.

Hình 3. 27 Trạng thái đầu vào phần In Conveyor

`

Hình 3. 28 Trạng thái đầu vào phần Out Conveyor

55

Hình 3. 29 Trạng thái đầu vào phần Transfer

Hình 3. 30 Trạng thái đầu ra phần In Conveyor

Hình 3. 31 Trạng thái đầu ra phần Out Conveyor `

56

 Phần 5: Alarm

Bảng 3. 5 Bảng lỗi thiết bị

Tên Alarm Giải thích

SERIOUS ALARM: LIGHT CURTAIN Do chạm vào cảm biến cửa

IN Lỗi mất khí hút tay gắp in

Lỗi mất khí hút tay gắp out SERIOUS ALARM: TAY GẮP VACC SERIOUS ALARM:TAY GẮP OUT VACC

ORIGIN FAIL Lỗi không về trạng thái ban đầu

SERIOUS ALARM:AXIS1 ERR Lỗi động cơ trục 1

SERIOUS ALARM:AXIS2 ERR Lỗi động cơ trục 2

SERIOUS ALARM:AXIS3 ERR Lỗi động cơ trục 3

SERIOUS ALARM: EMC Lỗi dừng khẩn cấp

SERIOUS ALARM:ROBOT EMC Lỗi robot dừng khẩn cấp

Lỗi robot SERIOUS ALARM:ROBOT EXCUSION ERR

SERIOUS ALARM:TAY GẮP NG Lỗi tay gắp

Lỗi quạt CPU robot SERIOUS ALARM:ROBOT CPUFAN ERR

Khi lỗi xuất hiện trên màn hình giao diện sẽ xuất hiện thông báo và thiết bị sẽ dừng hoạt động.

`

Hình 3. 32 Hình ảnh Alarm thông báo khi phát sinh lỗi

57

CHƢƠNG 4: TÍCH HỢP HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG

4.1 Cài đặt Robot ABB 4.1.1 Cấu hình Devide Net Bƣớc 1: Lập 1 project mới ở mục: Solution with station and Robot Controller. Sau đó chọn Robot Model: IRB 1200 5kg 0.9. Tiếp theo chọn Customize options.

Hình 4. 1 Tạo Project mới

Bƣớc 2: Tại change options:

Insdustrial Networks  Chọn 709-1 DevideNet Master/Slave  Chọn 841-1 EtherNet/IP/Scanner/Adapter.

Hình 4. 2 Các lựa chọn trong Industrial Networks `

58

Motion Events  Chọn 608-1 World Zones.

Hình 4. 3 Các lựa chọn trong Motion Events

Communication  Chọn 616-1 PC Interface.

`

Hình 4. 4 Lựa chọn trong Communication

59

Bƣớc 3: Cấu hình I/O System: Controller  Configuration  I/O System.

Cấu hình DevideNet Devide

Hình 4. 5 Cấu hình DevideNet Devide

Cấu hình DevideNet Command gồm : cấu hình StationNo, cấu hình BaudRate, cấu hình OccStation, cấu hình BasicIO

`

Hình 4. 6 Cấu hình StationNo

60

Hình 4. 7 Cấu hình Baudrate

Hình 4. 8 Cấu hình OccStation

`

Hình 4. 9 Cấu hình BasicIO

61

Bƣớc 4: Cấu hình CCLink trên GX-Work.

Hình 4. 10 Cấu hình CCLink

Chọn Remote Input bắt đầu từ X100, chọn Remote Output bắt đầu từ Y100, chọn thanh ghi Rwr bắt đầu từ D1000, chọn thanh Rww bắt đầu từ D2000.

Trong Station Information , tại Station No 1/1 ( Dành cho Robot): Station type chọn Intelligent Station ( thực tế Robot là 1 thiết bị thông minh), Number of Occupied Stations chọn 4 ( Robot chiếm 4 trạm).

`

Hình 4. 11 Thông số Station Information

62

4.1.2 Cài đặt Robot

Bƣớc 1: Cố định vị trí Robot

Robot cần đƣợc đặt và gia cố chắc chắn để trong quá trình hoạt động không xảy ra rung lắc, lệch vị trí.

Bƣớc 2: Hiệu chỉnh Robot ( Calibration).

Trên tay điều khiển Flexpedant, Chọn Calibration

Hình 4. 12 Chọn mục Calibration

Chọn Rev.Counters  Update Revolution Counters…

Hình 4. 13 Các lựa chọn trong Calibration

Đƣa trục cần Calibration về vị trí gốc( có đánh dấu trên robot).

`

Hình 4. 14 Gốc của trục cần Calibration

63

Chọn trục Calibration và Update.

Hình 4. 15 Update Revolution Counters

Làm tiếp tục đến khi hoàn thành 6 trục của robot.

Bƣớc 3: Tạo TCP( Tool Center Point) cho Robot.

Trong Program Data  chọn ToolData

Hình 4. 16 Chọn Tooldata

Đặt tên cho Tool

`

Hình 4. 17 Đặt tên cho Tool

64

Đặt khối lƣợng cho Tool

Hình 4. 18 Đặt khối lượng cho Tool

Chọn phƣơng pháp cài đặt Tool: TCP&Z

Hình 4. 19 Chọn phương pháp cài đặt Tool

Cài đăt: chọn 1 điểm làm TCP trên tool , chọn 1 điểm A cố định trên mặt phẳng làm việc, chọn Point 1, Point 2, Point 3 là tọa độ khi ta điều chỉnh sao cho điểm làm TCP chạm vào điểm A ( tọa độ 3 điểm này là khác nhau), Point 4 là Point 3 nhƣng thay đổi chiểu cao Z.

Bƣớc 4: Tạo WorkObject

Trong Program  chọn wobjdata

`

Hình 4. 20 Chọn wobjdata

65

Đặt tên cho wobj

Hình 4. 21 Đặt tên cho wobj

Chọn phƣơng pháp tạo wobj: 3 points

Hình 4. 22 Chọn phương pháp tạo wobj

Tạo 3 điểm X1, X2, Y1 trên cùng một mặt phẳng làm việc, X1 tƣơng ứng với gốc

và X1, X2 tạo thành trục X của wobj và X1, Y1 tạo thành trục Y của wobj.

`

4.2 Hoạt động của hệ thống Hệ thống thực tế hoạt động theo nhƣ yêu cầu công nghệ đặt ra. Robot kết nối với hệ thống PLC và gắp hàng trả hàng đúng nhƣ yêu cầu từ PLC. Chức năng kiểm tra tay gắp khi tiến hành kiểm tra chức năng với 50 tay gắp NG. Kết quả:

66

Bảng 4. 1 Bảng kết quả kiểm tra tay gắp

Tay gắp 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Alarm thiết bị Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Có Alarm Kết luận OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK

`

Hình 4. 23 Hình ảnh Alarm Tay gắp NG

67

Ghép nối đƣợc Robot với hệ thống tự động hóa. Lập trình đƣợc robot lấy và thả

4.3 Kết quả của luận văn hàng chính xác. Kiểm tra đƣợc tình trạng của tay gắp trên Robot.

`

4.4 Kết luận Trong quá trình thực hiện đề tài với sự hƣớng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Phạm Mạnh Thắng và sự giúp đỡ tạo điều kiện của công ty TNHH Samsung Display Việt Nam tôi đã hoàn thành nội dung đề tài kịp tiến độ và đạt những yêu cầu đề tài đặt ra. Một là ghép nối thành công phần cứng, phần mềm robot và hệ thống PLC. Hai là xây dựng thành công chƣơng trình robot gắp thả hàng. Ba là xây dựng thành công hệ thống phát hiện tay gắp lỗi. Trong thời gian tới tôi sẽ tiếp tục tìm hiểu thêm về vấn đề liên kết hai robot cùng làm việc trong hệ thống để đa dạng hoạt động của hệ thống hơn nữa. Thêm nữa tôi sẽ nghiên cứu thêm về các loại cảm biến lực, các hình thái lỗi của tay gắp để nâng cao độ chính xác của hệ thống.

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ABB, IRB1200-Rev.J-9AKK106103A6066, 2019

[2] ABB, IRB1200_Product_Manual_3HAC046983, 2017

[3] ABB, IRC5 Compact Controller-ProductManual-3HAC047138, 2017

[4] Mitsubishi, Programmable Controller Melsec-Q series, 2015

[5] Mitsubishi, SERVO MOTOR INSTRUCTION MANUAL (Vol. 3), 2018

[6] Mitsubishi, SERVO AMPLIFIER INSTRUCTION MANUAL, 2017

[7] Mitsubishi, FR-A7NC E kit INSTRUCTION MANUAL, 2015

[8] InterLink Electronic, FSR 402 Data sheet, 2010

[9] https://vi.wikipedia.org/

`

[10] https://www.google.com/

69

PHỤ LỤC

1. Code chƣơng trình Robot

MODULE worldzone(SYSMODULE) CONST pos pwz_zone1_Low1:= pLow11.trans; CONST pos pwz_zone1_Hight1:= pHight11.trans; CONST pos pwz_zone2_Low2:=pLow22.trans; CONST pos pwz_zone2_Hight2:= pHight22.trans; VAR shapedata szone1; VAR shapedata szone2; VAR wzstationary wzone1; VAR wzstationary wzone2; PROC rZone() WZBoxDef\Inside,szone1,pwz_zone1_Low1,pwz_zone1_Hight1; WZDOSet\Stat,wzone1\Inside,szone1,CO_Zone1,1; WZBoxDef\Inside,szone2,pwz_zone2_Low2,pwz_zone2_Hight2; WZDOSet\Stat,wzone2\Inside,szone2,CO_Zone2,1; ENDPROC

ENDMODULE

MODULE M_data VAR num row; VAR num col; PERS num vitri:=8; CONST num X:=-300; CONST num Y:=-103; VAR num X1:=0; VAR num Y1:=0; VAR num ANG:=0; ENDMODULE

`

MODULE MainModule CONST robtarget pwait:=[[909.50,579.28,112.52],[0.00144926,0.999511,- 0.0312291,1.86247E-05],[0,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget punload1up:=[[1096.15,741.38,120.97],[0.00155396,0.999511,- 0.0312144,-0.000327864],[0,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget punload1down1:=[[-695.49,1175.43,56.82],[0.000433172,- 0.015125,-0.999252,0.0355832],[0,-1,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]];

70

CONST robtarget phome:=[[219.11,-39.65,278.57],[0.00696149,- 0.682012,0.731289,0.00535792],[-1,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pLow11:=[[-469.49,- 101.69,388.69],[0.351416,0.386544,0.839597,0.148888],[-2,0,- 2,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pHight11:=[[168.32,- 653.40,932.91],[0.35141,0.38652,0.839608,0.148903],[-1,0,- 1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pLow22:=[[480.63,- 573.14,520.08],[0.35113,0.386639,0.839623,0.149169],[-1,0,- 1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pHight22:=[[831.44,276.96,701.45],[0.351135,0.386665,0.839613,0.149146],[0,- 1,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; pers robtarget pCurrent:=[[796.23,432.675,120.941],[0.00153447,0.999522,- 0.0308715,-0.000313428],[-1,0,-2,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; PERS robtarget pvisionwait:=[[-5.54,- 51.34,330.62],[0.000744378,0.0160592,0.999867,-0.00268311],[- 1,0,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pget:=[[-4.82,1.43,-47.05],[0.000695266,0.0255535,0.999672,- 0.00176909],[-1,-1,0,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; TASK PERS tooldata tool2:=[TRUE,[[87.8852,- 75.938,247.99],[0.874612,0.414787,0.226795,0.107558]],[1,[1,1,1],[1,0,0,0],0,0,0]]; TASK PERS wobjdata wobj2:=[FALSE,TRUE,"",[[-351.585,-196.732,- 6.33629],[0.7098,-0.000735962,0.0014042,-0.704401]],[[0,0,0],[1,0,0,0]]]; CONST robtarget pvisionwait2:=[[244.30,145.71,541.24],[0.0238526,- 0.203912,0.97292,-0.106196],[-2,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; CONST robtarget pget2:=[[42.87,78.42,-2.47],[0.0238535,-0.203945,0.972916,- 0.106166],[-2,0,-2,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; TASK PERS tooldata tool1:=[TRUE,[[-60.8078,- 132.148,202.229],[0.716174,0.000178094,-0.00063689,-0.697922]],[1,[135,- 75,145],[1,0,0,0],0,0,0]]; TASK PERS wobjdata wobj1:=[FALSE,TRUE,"",[[-107.457,- 506.953,189.047],[0.999955,0.00224591,0.000399053,0.0092007]],[[0,0,0],[1,0,0,0]]]; TASK PERS tooldata tool3:=[TRUE,[[-65.6117,-138.615,208.43],[0.99661,- 0.0792771,-0.0219246,0.00174403]],[1,[70,140,145],[1,0,0,0],0,0,0]]; CONST robtarget pcheck:=[[590.41,101.00,135.98],[0.00700994,- 0.697603,0.716426,0.00588103],[-1,0,-1,0],[9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09,9E+09]]; PROC main() TPErase; rhome; WHILE CI_get=1 AND CO_Getcomp=0 DO

`

71

rget; ENDWHILE WHILE CI_put=1 AND CO_putcomp=0 DO rput; ENDWHILE ENDPROC PROC rhome() IF CO_Zone1=0 AND CO_Zone2=0 THEN TPWrite "Plz Jogging Robot to working zone"; ENDIF IF CO_Zone1=1 THEN Movej phome,v100,z50,tool1\WObj:=wobj1; ENDIF IF CO_Zone2=1 THEN pCurrent:=Crobt(\Tool:=tool1\WObj:=wobj1); IF pCurrent.trans.z<620 THEN pCurrent.trans.z:=620; MoveL pCurrent,v100,z50,tool0; ENDIF MoveL pwait,v100,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL papp2,v100,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL papp1,v100,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL phome,v100,z50,tool1\WObj:=wobj1; ENDIF ENDPROC PROC rget() MoveL pvisionwait,v200,fine,tool1\WObj:=wobj1; WaitTime 1; MoveL Offs(pvisionwait,0,0,-250),v300,z30,tool1\WObj:=wobj1; MoveL Offs(pget,(X1)/100,(Y1)/100,50),v300,fine,tool1\WObj:=wobj1; pCurrent:=Crobt(\Tool:=tool1\WObj:=wobj1); MoveL RelTool(pCurrent,0,0,0\Rz:=(ANG)/100),v50\T:=3,fine,tool1\WObj:=wobj1; pCurrent:=Crobt(\Tool:=tool1\WObj:=wobj1); MoveL Offs(pCurrent,0,0,-54),v30,fine,tool1\WObj:=wobj1; SetDO CO_02,1; WaitDI CI_VAC_OK,1; MoveL Offs(pvisionwait,0,0,-250),v100,z50,tool1\WObj:=wobj1;

`

72

PulseDO\PLength:=1,CO_Getcomp; WaitTime 0.5; ENDIF ENDPROC PROC rput() vitri:=Vi_tri; col:=(vitri-1) MOD 4; !chia lay so du row:=(vitri-1) DIV 4 !chia lay so nguyen MoveL papp1,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL papp2,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL pwait,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL Offs(punload1up,row*X,col*Y,0),v300,fine,tool1\WObj:=wobj1; pCurrent:=Crobt(\Tool:=tool1\WObj:=wobj1); IF vitri=4 OR vitri=8 THEN MoveL Offs(pCurrent,0,0,-13),v10,fine,tool1\WObj:=wobj1; ELSE MoveL Offs(pCurrent,0,0,-55),v10,fine,tool1\WObj:=wobj1; ENDIF SetDO CO_02,0; WaitDI CI_VAC_OK,0; WaitTime 0.5; MoveL pwait,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL papp2,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL papp1,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL phome,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; PulseDO\PLength:=1,CO_putcomp; WaitTime 1; IF vitri=8 AND CO_putcomp= 1 THEN MoveL pcheck,v50,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL Offs(pcheck,0,0,-75),v50,fine,tool1\WObj:=wobj1; WaitTime 1; MoveL pcheck,v50,z50,tool1\WObj:=wobj1; MoveL phome,v300,z50,tool1\WObj:=wobj1; IF CI_TAY GẮP_NG=1 THEN TPWrite "TAY GẮP NG"; Stop; ENDIF ENDIF ENDPROC ENDMODULE

`

73

2. Chƣơng trình Arduino

int pressureAnalogPin0 = 0;

int pressureAnalogPin1 = 1;

int pressureAnalogPin2 = 2;

int pressureAnalogPin3 = 3;

int pressureReading0;

int pressureReading1;

int pressureReading2;

int pressureReading3;

int outputlevel1 = 22;

int outputlevel2 = 24;

int outputlevel3 = 26;

int outputlevel4 = 28;

int Alarm = 100;

void setup(void) {

Serial.begin(9600);

pressureReading0 = analogRead(pressureAnalogPin0);

pinMode(outputlevel1, OUTPUT);

pressureReading1 = analogRead(pressureAnalogPin1);

pinMode(outputlevel2, OUTPUT);

pressureReading2 = analogRead(pressureAnalogPin2);

pinMode(outputlevel3, OUTPUT);

pressureReading3 = analogRead(pressureAnalogPin3);

pinMode(outputlevel4, OUTPUT);

}

void loop(void) {

`

pressureReading0 = analogRead(pressureAnalogPin0);

74

if (pressureReading0 > Alarm)

{

digitalWrite(outputlevel1,0 );

Serial.println(" -1 High Pressure");

Serial.println( pressureReading0);

//delay(1000);

}

else

{

digitalWrite(outputlevel1,1);

}

pressureReading1 = analogRead(pressureAnalogPin1);

if (pressureReading1 > Alarm)

{

digitalWrite(outputlevel2,0 );

Serial.println(" -2 High Pressure");

Serial.println( pressureReading1);

//delay(1000);

}

else

{

digitalWrite(outputlevel2,1);

}

pressureReading2 = analogRead(pressureAnalogPin2);

if (pressureReading2 > Alarm)

`

{

75

digitalWrite(outputlevel3,0 );

Serial.println(" -3 High Pressure");

Serial.println( pressureReading2);

//delay(1000);

}

else

{

digitalWrite(outputlevel3,1);

}

pressureReading3 = analogRead(pressureAnalogPin3);

if (pressureReading3 > Alarm)

{

digitalWrite(outputlevel4,0 );

Serial.println(" -4 High Pressure");

Serial.println( pressureReading3);

//delay(1000);

}

else

{

digitalWrite(outputlevel4,1);

}

`

}