Đang tải... (xem toàn văn)
Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Mô hình ứng dụng được vào các lĩnh vực tự động hóa trong công nghiêp như: lắp r
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CÁNH TAY GẮP SẢN PHẨM KẾT HỢP XỬ LÝ ẢNH MÃ SỐ: SV2020-14 SKC 0 0 7 3 7 7 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CÁNH TAY GẮP SẢN PHẨM KẾT HỢP XỬ LÝ ẢNH MÃ SỐ : SV2020 - 14 Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Hữu Phú - 16142181 TP Hồ Chí Minh, 07/2020 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN CÁNH TAY GẮP SẢN PHẨM KẾT HỢP XỬ LÝ ẢNH MÃ SỐ : SV2020 - 14 Thuộc nhóm ngành khoa học: Điện – điện tử SV thực hiện: Đỗ Hữu Phú Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16142CL5, Khoa đào chất lượng cao Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Điện- Điên tử Người hướng dẫn: Th.S Lê Hoàng Lâm TP Hồ Chí Minh, 07/2020 ii LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Hoàng Lâm _ Giảng viên bộ môn Kỹ thuật Điện – Điện tử đã trực tiếp hướng dẫn, góp ý, chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho em để hoàn thành tốt đề tài Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 16142CL5 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài Cảm ơn đến cha mẹ đã làm chỗ dựa vững chắc, luôn sát cánh kề bên hỗ trợ em, giúp em có thể đi đến được ngày hôm nay Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Nguyễn Hoàng Trường _ 16142236 Đỗ Hữu Phú _ 16142181 iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iv Danh mục các từ viết tắt vi Phụ lục hình ảnh vii Chương 1: Tổng quan 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Nhiệm vụ 1 1.3 Nội dung 2 1.4 Phạm vi đề tài 2 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 3 2.1 Tổng quan về PLC 3 2.1.1 Giới thiệu về PLC 3 2.1.2 Cấu trúc của PLC 3 2.1.3 Ưu nhược điểm của PLC 5 2.1.4 Ứng dụng của PLC 6 2.2 Động cơ servo 6 2.2.1 Giới thiệu chung 6 2.2.2 Phân loại và cấu tạo 6 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 7 2.2.4 Ưu nhược điểm 8 2.2.5 Ứng dụng 8 2.3 Giới thiệu thiết bị trong mô hình 9 2.3.1 Bộ điều khiển driver amplifier MR – J4 – B 9 2.3.2 Các chức năng của bộ driver amplifier MR-J4-W2(3)B 13 2.4 Giới thiệu về động cơ servo sử dụng trong mô hình 14 2.5 Tổng quan về ảnh số và Camera Cognex 18 2.5.1 Ảnh số là gì? 18 2.5.2 Cognex Corporation và In-sight Micro 1100 18 2.6 Cáp kết nối 19 2.6.1 Cáp SSCNET III/H 19 2.6.2 Cáp Ethernet 19 Chương 3: Thiết kế, thi công hệ thống và mô phỏng 21 iv 3.1 Yêu cầu hệ thống 21 3.2 Thiết kế hệ thống 21 3.2.1 Phần cơ khí 21 3.2.2 Phần điện 25 3.2.3 Thi công hệ thống 31 3.3 Mô phỏng động học trên Matlab 32 Chương 4 Mô tả bài toán 33 4.1 Mô tả hệ thống 33 4.2 Mô tả hoạt động của mô hình 33 4.3 Tính toán phương trình động học 34 4.3.1 Tính động học thuận 34 4.3.2 Tính động học nghịch 37 4.4 Các giải thuật được áp dụng 39 4.4.1 Giải thuật chạy nội suy đồng thời 6 trục 39 4.4.2 Giải thuật dời khung ảnh 40 4.4.3 Bài toán gắp vật đang chuyển động 42 4.4.4 Bài toán xếp chồng 3 vật trên băng tải chuyển động 44 4.4.5 Bài toán xếp xen kẽ nhiều vật liên tục và có thứ tự trên băng tải chuyển động 47 4.5 Các chức năng được sử dụng trong ISM-1100 53 4.5.1 In-Sight Pattern Match 54 4.5.2 Optical Character Recognition max (OCRmax) 56 4.5.3 CalibrateGrid 58 Chương 5 Kết quả nghiên cứu và đánh giá 59 5.1 Kết quả nghiên cứu 59 5.2 Đánh giá 59 Chương 6 Kết luận và hướng phát triển 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Hướng phát triển 60 Tài liệu tham khảo 61 v AC (Alternating Current) Danh mục các từ viết tắt DC (Direct current) FPS (Frames per second) ISM (In-Sight Micro) PLC (Programmable Logic Controller) POE (Power over ethernet) PWM (Pulse-width modulation) RAM (Random Access Memory) ROM (Read-Only Memory) vi Phụ lục hình ảnh Hình 2.1 Cấu trúc PLC 3 Hình 2.2 Ứng dụng servo trong việc lắp ráp linh kiện điện tử 8 Hình 2.3 Ứng dụng servo trong ngành sản xuất khuôn mẫu 9 Hình 2.4 Bộ điều khiển MR – J4 – B 9 Hình 2.5 Hình ảnh cấu tạo bên trong bộ driver amplifier MR-J4_B 10 Hình 2.6 Giải thích thông số động cơ servo 14 Hình 2.7 Các sản phẩm của Cognex Corparation 18 Hình 2.8 Cáp SSCNET III/H 19 Hình 2.9 Chuẩn màu dây cáp ethernet 19 Hình 2.10 Cáp ethernet kết nối camera 20 Hình 2.11 Kết nối thiết bị có sử dụng công nghệ POE 20 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí mô hình 21 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí mô hình 22 Hình 3.3 Thông số robot 22 Hình 3.4 Thông số robot 23 Hình 3.5 Thông số khung và băng tải 23 Hình 3.6 Bản vẽ đế và khớp nối 1 24 Hình 3.7 Bản vẽ khớp nối 2 và 3 24 Hình 3.8 Bản vẽ khớp nối 4,5 và 6 24 Hình 3.9 Bản vẽ robot hoàn chỉnh 25 Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống 25 Hình 3.11 Driver amplifier J4 29 Hình 3.12 Camera ISM-1100 29 Hình 3.13 Nam châm điện 30 Hinh 3.14 HMI GT1155HS-QSBD 30 Hinh 3.15 Sơ đồ điều khiển tổng quát 30 Hình 3.16 Thi công phần cơ khí 31 Hình 3.17 Thi công phần điện 31 Hinh 3.18 Giao diện GUI 32 Hình 4.1 Thông số cơ cấu robot 35 Hình 4.2 Gán tọa độ cho các khớp 35 Hình 4.3 Khớp xoay 37 Hình 4.4 Độ dài cơ cấu robot 37 Hình 4.5 Hình vẽ tính động học nghịch 37 Hình 4.6 Lưu đồ nội suy 40 Hình 4.7 Hình vẽ tìm Ox theo gốc tọa độ robot 41 Hình 4.8 Hình vẽ tìm Oy theo gốc tọa độ robot 41 Hình 4.9 Lưu đồ giải thuật gắp vật chuyển động 43 Hình 4.10 Biểu đồ vận tốc, thời gian 43 Hình 4.11 Lưu đồ giải thuật xếp chồng 45 Hình 4.12 Biểu đồ vận tốc theo thời gian 45 Hình 4.13 Lưu đồ tổng quat xếp vật xen kẽ 49 vii Hình 4.14 Biểu đồ vận tôc, thời gian 51 Hình 4.15 Giao diện EasyBuilder 53 Hình 4.16 Giao diện Spreedsheet 54 Hình 4.17 Thông số cài đặt TrainPatMaxPattern 55 Hình 4.18 Vật mẫu 55 Hình 4.19 Thông số cài đặt FindPatmaxPattern 55 Hình 4.20 Ảnh lấy vùng và fix segmentation 56 Hình 4.21 Ảnh train chữ thành công và lưu vô database 56 Hình 4.22 Thông số cài đặt segmentation 57 Hình 4.23 Thông số cài đặt OCRMax 57 Hình 4.24 Lưới hiệu chuẩn 58 Hình 4.25 Xác định gốc tọa độ của lưới 58 viii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1 Thông tin chung: - Tên đề tài: Cánh tay gắp sản phẩm kết hợp xử lý ảnh - Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Hữu Phú Mã số SV: 16142181 - Lớp: 16142Cl5 Khoa: Đào tạo Chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Nguyễn Hoàng Trường 16142236 16142CL5 Đào tạo Chất lượng cao - Người hướng dẫn: Th.S Lê Hoàng Lâm 2 Mục tiêu đề tài: Xây dụng được mô hình robot gắp, sắp xếp sản phẩm trên băng tải 3 Tính mới và sáng tạo: Đề tài giải quyết được bài toán di động, gắp vật đang chuyển động 4 Kết quả nghiên cứu: Hoàn thành mô hình cánh tay robot kết hợp với camera công nghiệp và gắp thả vật trên băng tải; nghiên cứu được nhiều thuật toán với tính ứng dụng khác nhau 5 Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Mô hình ứng dụng được vào các lĩnh vực tự động hóa trong công nghiêp như: lắp ráp chi tiết, sắp xếp sản phẩm,…Ngoài ra, mô hình còn có thể áp dụng vào việc giảng dạy ở bậc Cao đẳng và Đại học, giúp cho sinh viên tiếp cận gần hơn các máy móc công nghiệp và có một cái nhìn tổng quát hơn về mô hình robot 6 bậc nói riêng và tự động hóa trong công nghiệp nói chung 6 Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài: Không có Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên) ix