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

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 Lí do chọn đề tài. 1
1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài. 2
1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài. 2
1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế. 2
1.5 Mục đích của đề tài 2
1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc. 2
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 2
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
2.1 Quy trình ép tem. 3
2.1.1 Máy ép tem cơ sở. 3
2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay. 4
2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay. 4
2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết. 5
2.2.1 Yêu cầu cải tiến. 5
2.2.2 Hƣớng giải quyết. 5
2.3 Phƣơng án điều khiển. 5
2.4 Giới thiệu một số thiết bị đƣợc sử dụng. 6
2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC. 6
2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200. 7
2.4.1.2 Phần mềm viết chƣơng trình Step 7 Micro Win. 7
2.4.2 Tổng quan về barcode reader. 9
2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader. 9
2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode. 10
2.4.2.3 Phân loại barcode. 11
2.4.3 Tổng quan về khí nén. 15
2.4.3.1 Ƣu–Nhƣợc điểm của khí nén. 15
2.4.3.2 Các thiết bị khí nén. 16

2.4.3.3 Xylanh khí nén. 17
2.4.3.4 Van tiết lƣu một chiều 18
2.4.3.5 Van điện từ. 18
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 20
3.1. Cấu tạo chung của máy 20
3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu 20
3.1.2 Quy trình làm việc của công nhân và máy. 21
3.2 Ốp hông 21
3.2.1 Yêu cầu 21
3.2.2 Thiết kế cơ khí 22
3.2.3 Kết quả 22
3.3. Phƣơng án thiết kế cơ cấu lấy tem 22
3.3.1 Thiết kế cơ khí 23
3.3.2 Phần điều khiển: 24
3.3.3 Tính toán lựa chọn xylanh xuống. 25
3.4. Phƣơng án thiết kế cơ cấu ép tem. 26
3.4.1 Yêu cầu 26
3.4.2 Thiết kế cơ khí 26
3.4.3 Kết quả 29
3.5. Phƣơng án thiết kế hộp tem. 29
3.5.1 Yêu cầu. 29
3.5.2 Phƣơng án thiết kế. 29
3.6 Giá cố định barcode. 31
3.6.1 Yêu cầu 31
3.6.2 Thiết kế cơ khí 31
3.7 Khuôn đế lót 32
3.7.1 Yêu cầu 32
3.7.2 Giải pháp 32
3.8 Thiết kế phần điều khiển 32

3.8.1 Sơ đồ động lực 33
3.8.2 Sơ đồ kết nối PLC 33
3.8.3 Thành lập địa chỉ các ngõ vào ra của PLC 34
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 35
4.1 Kết quả. 35
4.2 Một số giấy tờ liên quan 35
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39
5.1 Kết luận 39
5.2 Hƣớng phát triển 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty 3
Hình 2.2.Thao tác canh chỉnh tem của ngƣời công nhân 4
Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem 4
Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224 7
Hình 2.5.Giao diện chƣơng trình Step 7 Micro Win 9
Hình 2.6. Barcode 10
Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode 15
Hình 2.8.Máy nén khí công nghiệp MGA 16
Hình 2.9.Xylanh đơn. 17
Hình 2.10.Xylanh đôi. 17
Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh 17
Hình 2.12.Van tiết lƣu một chiều. 18
Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lƣu một chiều 18
Hình 2.14.Van điện 5/2. 19
Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ. 20
Hình 3.2.Quy trình làm việc 21
Hình 3.3.Ốp hông trên bản vẽ 22
Hình 3.4.Ốp hông ngoài thực tế. 22
Hình 3.5.Tay lấy tem trên bản vẽ. 23
Hình 3.6.Gối bắt giác hút 24
Hình 3.7.Gối bắt xylanh xoay 24
Hình 3.8.Van chân không 25
Hình 3.9.Tay lấy tem ngoài thực tế 26
Hình 3.10. Phít cách nhiệt 27
Hình 3.11. Đầu ép 27
Hình 3.12.Cục nhiệt 28
Hình 3.13.Điện trở nhiệt 28
Hình 3.14.Đầu dò nhiệt độ 28

Hình 3.15.Cơ cấu ép trên bản vẽ 29
Hình 3.16.Cơ cấu ép trong thực tế 29
Hình 3.17.Đế hộp tem 30
Hình 3.18.Thành hộp tem 30
Hình 3.19.Đế đựng hộp tem 31
Hình 3.20.Hộp tem ngoài thực tế 31
Hình 3.21.Giá cố định barcode 32
Hình 3.22.Khuôn đế lót 32
Hình 3.23.Sơ đồ khí nén 33
Hình 3.24 Sơ đồ kết nối PLC 33
Hình 4.1 Máy ép tem sau khi cải tiến 35

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1- Bảng vùng nhớ của CPU 224 8
Bảng 1.2- Bảng địa chỉ ngõ vào của PLC 34
Bảng 1.3- Bảng địa chỉ ngõ ra của PLC 34
Bảng 1.4- So sánh sản lƣợng trƣớc và sau khi cải tiến 39







1

CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Lí do chọn đề tài.
Đất nƣớc ta trong quá trình tiến tới một nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa, cùng
với xu hƣớng đó các công ty trong nƣớc ngày càng muốn thay thế lao động thủ

công bằng các loại máy móc, thiết bị tự động hóa để nâng cao năng suất lao động và
thúc đẩy nền công nghiệp nƣớc nhà phát triển.
Trong những năm gần đây nƣớc ta đã mở cửa đón các doanh nghiệp quốc tế vào
đầu tƣ tại Việt Nam, vì vậy đã và đang hình thành các khu công nghiệp có quy mô
rất lớn, nhƣng do trình độ khoa học kỹ thuật còn thấp nên hầu nhƣ chỉ sử dụng lao
động chân tay làm chủ lực, nhiều khâu phải tuyển dụng rất nhiều công nhân vào làm
việc và chia thành nhiều công đoạn nhỏ. Việc này làm cho sự quản lý khó khăn hơn
và giá trị thặng dƣ giảm xuống nhiều.
Công ty TNHH ChangShin Việt Nam là công ty có 100% vốn đầu tƣ của Hàn
Quốc làm việc trong lĩnh vực gia công giày. Với công nghệ sản xuất của thập niên
70 của thế kỉ trƣớc, nhu cầu cải tiến công nghệ để nâng cao chất lƣợng sản phẩm và
năng suất lao động là một yêu cầu bức thiết. Xác định đƣợc mục tiêu sống còn đó,
ban lãnh đạo công ty đã kết nối với các công ty trong và ngoài nƣớc nghiên cứu cải
tiến các giải pháp kỹ thuật phục vụ cho sự phát triển của công ty.
Quá trình lao động thực tế ở công ty TNHH TM-DV-SX Tự động AZ, nhóm đã
đƣợc công ty tin tƣởng làm việc ở bộ phận phát triển máy cho công ty Changshin.
Sau quá trình tìm hiểu thực tế ở Changshin, nhóm đã đề ra phƣơng án nâng cấp máy
ép tem bán tự động và đã đƣợc ban lãnh đạo 2 công ty thống nhất thực hiện.
Máy ép tem là thiết bị thực hiện ép các tem nhỏ lên miếng đế lót. Dạng thiết bị
này đƣợc sử dụng rộng rãi trong các công ty gia công giày nhằm tạo ra các miếng
đế lót có thông tin về sản phẩm và công ty. Đề tài “Cải tiến quy trình làm việc
máy ép tem” đƣợc nhóm đề nghị thực hiện với chi phí chế tạo thấp nhất, kết cấu
đơn giản nhất nhƣng mang lại hiệu quả cao nhất, hi vọng sẽ mang lại hiệu quả tốt
nhất cho công ty Changshin Việt Nam và giảm bớt sự nặng nhọc, mệt mỏi của công
nhân.
2

1.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Nghiên cứu và thiết kế máy ép tem tự động theo yêu cầu của công ty TNHH
Changshin Việt Nam.

1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài.
Phƣơng pháp quan sát thực tế: nhóm đã có thời gian tiếp cận với quy trình sản
xuất trong công ty Changshin Việt Nam, nghiên cứu các cơ cấu máy móc từ nhiều
nguồn trên Internet cùng với quá trình nghiên cứu thực tế tại công ty đã cho chúng
tôi ý tƣởng thiết kế ra các cơ cấu tay máy. Từ đó tìm ra những công đoạn cần cải
tiến về máy móc để nâng cao năng suất lao động.
1.4 Khả năng ứng dụng vào thực tế.
Dạng sản phẩm này sau khi hoàn tất cải tiến có thể đƣợc ứng dụng rộng rãi trong
các công ty gia công giày trong và ngoài nƣớc.
1.5 Mục đích của đề tài
Dựa vào môi trƣờng làm việc và yêu cầu của công ty đặt ra nhóm đã quan sát
việc ép và canh chỉnh tem bằng tay của ngƣời công nhân. Từ đó lựa chọn giải pháp
và đƣa ra ý tƣởng thiết kế mô hình trên máy và sau đó thì thi công lắp ráp.
Đƣa công nghệ tiên tiến vào dây chuyền sản xuất, thay thế sức lao động thủ
công bằng máy móc, tăng năng suất và chất lƣợng sản phẩm nâng cao chất lƣợng
làm việc của ngƣời công nhân.
1.6 Mục tiêu đã đạt đƣợc.
 Nâng cao tính tự động hóa.
 Nâng cao năng suất lao động.
 Tăng tính kinh tế.
 Tính thẩm mĩ cao.
 An toàn cho ngƣời lao động.
1.7 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Tự động hóa trong sản xuất hàng hóa và nâng cao năng suất lao động, cải thiện
chất lƣợng sản phẩm, mang lại lợi nhuận trực tiếp cho công ty Changshin Việt Nam

3

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Quy trình ép tem.

2.1.1 Máy ép tem cơ sở.
Hiện tại trong phân xƣởng ép tem của công ty ChangShin Việt Nam các máy
ép tem đƣợc sử dụng chỉ với bộ phận ép làm nhiệm vụ ép chín tem vào đế lót, các
công đoạn còn lại nhƣ lấy tem, đặt tem lên đế lót, đặt đế lót lên bàn ép, kiểm tra các
loại tem, canh chỉnh tem chính xác ở vị trí ép vẫn còn phải sử dụng sức lao động
của ngƣời công nhân.
Do đó năng suất làm việc của bộ phận ép tem phụ thuộc rất nhiều vào tay
nghề, sức khỏe và độ lành nghề của ngƣời công nhân
Chất lƣợng sản phẩm phụ thuộc vào sự cẩn thận, tỉ mỉ của ngƣời công nhân.
Chất lƣợng và thời gian ép tem không đảm bảo, ngoài ra trong quá trình làm
việc sức khỏe của ngƣời công nhân cũng bị ảnh hƣởng do lúc nào mắt của họ cũng
phải nhìn vào tia laser và có thể bị phỏng do chạm vào đầu ép tem khi nhiệt độ ép
lên cao.

Hình 2.1.Máy ép tem có sẵn trong công ty






4

2.1.2 Quy trình ép tem bằng tay.

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

Việc trải qua nhiều công đoạn lựa chọn và canh chỉnh nhƣ vậy tốn khoảng thời
gian 6s/1 sản phẩm và gây mệt mỏi cho ngƣời công nhân trong suốt ca làm việc.
Từ thực tế trên, sau quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và đƣợc sự chấp thuận của
ban lãnh đạo công ty. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành “Cải tiến quy trình làm việc
máy ép tem”.
2.1.3 Sơ đồ khối các công đoạn ép tem bằng tay.

Hình 2.3.Sơ đồ khối làm việc của máy ép tem
5

2.2 Yêu cầu và hƣớng giải quyết.
2.2.1 Yêu cầu cải tiến.
Sau khi cải tiến kỹ thuật máy cần đạt đƣợc những yêu cầu sau:
- Giảm công đoạn canh chỉnh và lựa chọn tem.
- Tỉ lệ sản phẩm lỗi cho phép là 150/1 sản phẩm.
- Thời gian ép của máy bằng ngƣời công nhân lành nghề nhất trong công ty
4s/sản phẩm.
- An toàn cho ngƣời công nhân.
- Nâng cao năng suất.
- Làm việc ổn định.
2.2.2 Hƣớng giải quyết.
Để giải quyết vấn đề đƣợc những yêu cầu do ban lãnh đạo công ty đề ra,
nhóm đã nghiên cứu đã thực hiện các trình tự sau:
- Quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu quá trình ép tem của ngƣời công nhân bằng
thủ công.
- Thu thập tài liệu về việc ép sản phẩm có liên quan.
- Nghiên cứu các cơ cấu, các tài liệu về cơ khí
- Phân tính và chọn một phƣơng án lấy tem và ép hợp lý nhất để xây dựng một
mô hình test.
- Xây dựng bản vẽ thiết kế, quy trình hoạt động của máy.

- Thiết kế và thi công từng chi tiết, sau đó lắp ráp thành máy hoàn chỉnh.
2.3 Phƣơng án điều khiển.
Qua quá trình phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống nhóm đƣa ra nhiều
phƣơng án để điều khiển, ví dụ nhƣ: điều khiển bằng vi xử lý, điều khiển bằng PLC.
Điều khiển bằng vi xử lý: phƣơng án này có các ƣu điểm nhƣ kết nối đƣợc với
máy tính, dễ dàng sửa đổi chƣơng trình điều khiển, giá thành rẻ, quan sát đƣợc hệ
thống bằng màn hình máy tính, nhƣng có nhƣợc điểm tuổi thọ không cao, khó thay
thế và sửa chữa thiết bị điện tử do không phổ biến.
Điều khiển bằng PLC: phƣơng án này có các ƣu điểm nhƣ có kết nối với màn
hình máy tính, dễ dàng thay thế và sửa chữa chƣơng trình điều khiển, đƣợc sử dụng
rộng rãi trong ngành công nghiệp, tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao, nhƣng nhƣợc
6

điểm giá thành tƣơng đối cao.
Nhóm nghiên cứu phải lựa chọn phƣơng án nào có tính khả thi nhất, mang lại
hiệu quả cao nhất cho công ty. Từ những ƣu, nhƣợc điểm trên đồng thời để đáp ứng
đƣợc yêu cầu của hệ thống nhóm nghiên cứu quyết định lựa chọn phƣơng án điều
khiển bằng PLC S7-200: phƣơng án này có các ƣu điểm nhƣ dễ dàng thay thế và
thay đổi chƣơng trình điều khiển, đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp,
tính thẩm mỹ và tuổi tuổi thọ cao.
2.4 Giới thiệu một số thiết bị đƣợc sử dụng.
2.4.1 Thiết bị điều khiển PLC.
Kĩ thuật lập trình đã đƣợc phát triển trong thời gian rất lâu. Việc điều khiển
đƣợc thực hiện nhờ vào các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng
ngắt các tiếp điểm relay.
Từ khi có sự xuất hiện của máy tính điện tử đã tạo ra một bƣớc tiến mới
trong kĩ thuật điều khiển–kĩ thuật điều khiển lập trình PLC.
PLC là một thiết bị điều khiển logic khả trình xuất hiện vào những năm 1970
và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất.
Những ƣu điểm, nhƣợc điểm khi sử dụng PLC:

Ƣu điểm:
- Mềm dẻo và dễ thay thế khi cần thay đổi hệ thống điều khiển.
- Giảm giá thành đối với hệ thống phức tạp.
- Khả năng kết hợp với máy tính cho phép điều khiển các hệ thống tinh vi.
- Khả năng hỗ trợ, xử lí sự cố làm cho việc lập trình dễ dàng và nhanh
chóng.
- Kết cấu chắc chắn và chính xác làm cho hệ thống hoạt động ổn định và
tin cậy.
Nhƣợc điểm:
- Đối với việc điều khiển hệ thống nhỏ thì giá thành hơi cao so với các
phƣơng pháp điều khiển khác.
- Đòi hỏi ngƣời điều khiển cần phải qua đào tạo chuyên môn.
7

2.4.1.1 Tổng quan PLC S7-200.
PLC S7-200 của hãng Simen sản xuất thuộc dòng PLC nhỏ, với ứng dụng
điều khiển tự động đa dạng, nó đƣợc thiết kế nhỏ gọn, lệnh hỗ trợ mạnh cho
trƣơng trình ứng dụng trong điều khiển tự động.
Các dòng CPU của S7-200 bao gồm: CPU 210, CPU 212, CPU 214, CPU
215, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226.

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

Hình 2.4.PLC S7-200 CPU224
- Giao tiếp RS 485.
- Sử dụng chung phần mềm Step 7 Micro Win.
- Kết nối với màn hình HMI OP73, TP 177 (WinCC Flexible).
- Khả năng mở rộng đƣợc 7 moduel.
- Kết nối Simatic net CP 243-2 AS-I.
- Kết nối Simatic net CP 241-1 enthernet.

- Kết nối với modul mở rộng EM 22x
- Khả năng mở rộng đƣợc 256 I/O.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao: HSC0 đến HSC5 tần số đáp ứng từ 4 đến 20 KHz.
- Truy cập các vùng nhớ nhƣ: V, I, Q, S, M, SM, T, C, L truy cập đƣợc bit,
bytes, word, double word.
2.4.1.2 Phần mềm viết chƣơng trình Step 7 Micro Win.
8

Là phần mềm viết chƣơng trình cho PLC S7-200. Thao tác định dạng và cấu
hình chƣơng trình cho PLC.
Phần project cho phép lựa chọn các dòng CPU thuộc họ S7-200. Cấu hình
modul cho PLC khi kết nối modul mở rộng và truyền thông.
Bảng 1.1- Bảng vùng nhớ của CPU 224
STT
Vùng nhớ
Kiểu vùng nhớ
Bit
Bytes
Word
Double
Word
1
V
0.8 -8191.7
0 - 8191
0- 8190
0 - 8188
2
I
0.0 - 15.7

0 - 15
0 - 14
0 - 12
3
Q
0.0 - 15.7
0 - 15
0 - 14
0 - 12
4
M
0.0 - 31.7
0 - 31
0 - 30
0 - 28
5
SM
0.0 - 549.7
0 - 549
0 - 548
0 - 548
6
T

0 - 255
0 - 255

7
C

0 - 255
0 - 255

8
S
0.0 - 31.7
0 - 31
0 - 31
0 - 28
9
L
0.0 - 59.7
0 - 59
0 - 58
0 - 56
10
AC

0 - 3
0 - 3
0 - 3
11
ATW


0 - 68

12
AQW

0 - 68

13
HSC



0 - 5

Cho phép giám sát hoạt động chƣơng trình của PLC khi chuyển sang
program Status. Dùng để kiểm tra theo dõi chƣơng trình viết cho PLC. Điều
khiển trực tiếp các thông số từ máy tính truyền xuống cho PLC và ngƣợc lại
qua khối Status Chart.
Phần mềm đƣợc hỗ trợ mạnh về khối lệnh tính toán và xử lí số liệu, dễ sử
dụng cho ngƣời lập trình.Step 7 Micro Win cho phép ngƣời dùng viết các
dạng ngôn ngữ sau: STL, Ladder, FBD. Rất dễ cho ngƣời viết trƣơng trình,
cho phép chuyển đổi các ngôn ngữ.
9


Hình 2.5.Giao diện chƣơng trình Step 7 Micro Win
- Thanh tạo file, mở file, lƣu file.
- Thanh biên dịch (compile và compile all) biên dịch chƣơng trình trƣớc khi
đổ chƣơng trình xuống PLC.
- Thanh lấy chƣơng trình và đổ chƣơng trình cho PLC (upload và dowmload).
- Thanh cho chạy và dừng chƣơng trình (run and stop). Cho phép PLC hoạt
động.
- Thanh xem trạng thái hoạt động của chƣơng trình viết cho PLC (program
status).

- Thanh chạy chƣơng trình trạng thái (status chart).
- Thanh xem số khi chạy chƣơng trình trạng thái (read and write).
- Thanh cho phép giá trị vào chƣơng trình trạng thái (force and unforce).
- Instructions: Thanh cung cấp lênh lập trình nhƣ so sánh, hàm toán, hàm
chƣơng trình con, hàm chƣơng trình ngắt.
2.4.2 Tổng quan về barcode reader.
2.4.2.1 Cấu tạo cơ bản của Barcode reader.
Một máy quét Barcode quang học cơ bản và đầy đủ gồm 3 thành phần: Bộ
phận quét barcode: phát ra chùm tia sáng vào kí hiệu mã vạch để lấy thông tin.
10

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


Hình 2.6. Barcode
Loại CCD Scanner: gồm một dãy đèn led bố trí sao cho các tia sáng phát ra
tạo thành 1 vết sáng thẳng theo chiều ngang cắt ngang qua bề mặt của kí hiệu mã
vạch. Ánh sáng phản xạ thu đƣợc bởi “tròng CCD” (CCD Scanner lense) là bộ
phận dùng để chuyển tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu digital.
Loại Laser Scanner: gồm một mắt đọc tựa nhƣ mắt đọc của đầu đĩa hình,
phát tia laze đỏ, sau đó ngƣời ta dùng kính phản xạ để tạo thành vệt sáng cắt
ngang qua bề mặt của mã vạch. Loại laser scanner không cần dùng tròng thu ánh
sáng.
Bộ phận truyền tín hiệu: phát ra các xung điện tƣợng trƣng cho các vạch và
các khoảng trống thu đƣợc từ bộ phận quét. Thƣờng bộ phận quét và bộ phần
truyền đƣợc tích hợp trên cùng 1 board mạch.
Bộ phận giải mã (Decoder): nhận tín hiệu xung điện từ bộ phận truyền và
giải mã theo dạng thức của Barcode đƣợc lập trình sẵn trong bộ nhớ. Nếu giải mã
thành công, 1 tiếng kêu “bíp” sẽ phát ra và tín hiệu đƣợc giải mã sẽ xuất hiện trên
màn hình của phần mềm đang sử dụng.

2.4.2.2 Nguyên lí hoạt động của barcode.
Các máy quét barcode bắn ra 1 chùm tia sáng, thƣờng là màu đỏ. Nếu nó rơi
vào một vùng sáng, thì một con số zero đƣợc đọc. Còn nếu nó rơi vào một vùng
tối, thì máy sẽ nhận dạng là con số 1. Nhƣ vậy, việc quét barcode sẽ phát ra 1
chuỗi gồm những con số zero và 1. Chuỗi này sẽ tƣợng trƣng cho các kí tự hoặc
11

các kí tự số đã đƣợc mã hóa và đƣợc truyền vào bộ giải mã. Bộ giải mã có thể là
phần cứng có Firmware, hoặc cũng có thể là phần mềm đƣợc cài vào máy tính.
Khi chuỗi 0 và 1 đƣợc đƣa vào bộ giải mã đƣợc nhận dạng là một loại barcode
nào đó, thì nó sẽ đƣợc biên dịch thành mã số ban đầu và một tiếng “bíp” sẽ báo
hiệu. Còn bằng ngƣợc lại máy sẽ không báo hiệu gì cả và không có mã số nào
đƣợc hiển thị vì tín hiệu thu đƣợc không nằm trong các loại barcode đƣợc lập
trình sẵn trong Firmware của phần cứng hoặc trong Software của phần mềm.
Thông thƣờng hầu hết các loại barcode scanner có mặt trên thị trƣờng đều có
sẵn bộ giải mã bên trong và ta không cần phải lập trình để giải mã barcode.
Đặc điểm của scanner quang học là các vạch càng cao thì góc quét càng lớn và
khả năng đọc mã vạch càng cao. Vạch càng thấp thì chùm tia sáng đập vào nó
càng ít và khả năng đọc mã vạch càng thấp.
2.4.2.3 Phân loại barcode.
Phân loại theo công nghệ: đƣợc phân chia làm 2 loại:
- CCD Scanne: Các máy quét theo công nghệ CCD nói chung đáng tin cậy và
rất bền. Khuyết điểm của nó là chỉ quét trên bề mặt phẳng với cự li gần, không
quét đƣợc theo chiều cong nhƣ các loại dán trên chai, nhƣng bù lại giá thành của
CCD Scanner rẻ hơn nhiều so với loại laser scanner.
- Laser scanne: Các máy quét dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mạnh cắt
ngang bề mặt barcode. Ƣu điểm của máy quét dùng tia laser là quét rất nhạy,
chính xác, có thể quét trên bề mặt cong và có khả năng quét tầm xa. Nhƣợc điểm
không bền bằng máy quét CCD vì máy quét laser dùng mắt đọc tia laser tƣơng tự
nhƣ mắt đọc của đầu đĩa. Sau 1 thời gian đọc có giới hạn, mắt đọc có thể bị yếu

đi.
Phân loại theo công dụng:
- Linear Barcode Scanner (Barcode tuyến tính hay 1-D): Quét đƣợc các
loại barcode 1-D thông dụng và một số không thông dụng. Thƣờng đây là loại
barcode cầm tay (handheld scanner) phát ra tia sáng thẳng nằm ngang. Linear
Scanner quét đƣợc bao nhiêu loại barcode 1-D cần phải tra cứu sách hƣớng dẫn
sử dụng, điều này có nghĩa là có một số loại kí hiệu barcode 1-D mà máy không
quét đƣợc.
12

- 2-D Barcode Scanner: Còn gọi là barcode Imager là loại máy quét hay máy
đo mã vạch 2-D nhƣ PDF-417, Data Matrix, Maxicode và có thể đọc đƣợc các
loại mã vạch 1 chiều. Barcode Imager có thể là loại cầm tay hoặc để bàn. Máy
quét mã vạch 2-D dùng tia laser sau đó phản xạ bằng 1 hệ thống lăng kính để tạo
thành 1 chùm sáng phủ trên mọi góc độ của kí hiệu mã vạch. Chính vì vậy, khi
quét loại mã vạch 1-D bằng máy quét mã vạch 2-D, ta có thể quét theo bất cứ
chiều nào cũng đƣợc, trong khi đó dùng máy quét 1-D ta phải bắn tia sáng cắt
ngang qua toàn bộ mã vạch. Đó cũng là lí do các siêu thị lớn thƣờng chọn máy
quét để bàn 2-D để quét tính tiền.
Phân loại theo cổng giao tiếp: Có 3 loại cổng giao tiếp.
- Loại dùng cổng Keyboard: Với cổng giao tiếp này khi kết nối với máy tính,
ta phải rút dây bàn phím, rồi ghim dây của bàn phím vào đầu còn lại của dây
scanner. Đặc điểm của máy quét mã vạch dùng cổng Keyboard là sau khi đƣợc
giải mã, các tín hiệu sẽ theo cổng Keyboard để hiển thị mã số ngay tại vị trí của
con nháy, tƣơng tự nhƣ khi ta gõ mã số bằng bàn phím. Do đó ta chỉ dùng một
phần mềm văn bản thông dụng nhƣ Notepad, Word hay Excel cũng có thể quét
đƣợc mã vạch. Thƣờng máy quét cầm tay hay sử dụng cổng Keyboard vì nó tiện
lợi, dễ sử dụng và không cần driver gì cả.
- Loại dùng cổng RS-232: Máy quét sử dụng giao diện RS-232 thƣờng phải
cung cấp thêm 1 nguồn 5VDC từ bên ngoài và phải dùng phần mềm đặc biệt kèm

theo máy để setup. Loại RS-232 cũng sử dụng một chƣơng trình giải mã barcode
bên trong tuy nhiên ta không thu đƣợc tín hiệu dạng văn bản từ giao diện RS-
232. Nếu sử dụng một máy quét qua cổng COM để quét mã vạch mà không có
phần mềm gì đặc biệt, ta chỉ nghe một tiếng “bíp” và không thu đƣợc gì cả. Điều
này làm cho nhiều ngƣời lầm tƣởng máy chƣa có phần mềm để giải mã barcode.
Nhƣng thực ra máy quét đã giải mã rồi. Vấn đề là tín hiệu thu đƣợc từ cổng
COM không xuất ra đƣợc dƣới dạng văn bản để có thể hiển thị đƣợc mã số. Do
đó trong trƣờng hợp này, một chƣơng trình chuyển đổi tín hiệu sẽ đƣợc viết. Nếu
bạn là nhà lập trình thì đây chính là công đoạn mà bạn cần phải thực hiện.
Thƣờng các loại máy quét để bàn và các loại máy quét 2-D hay sử dụng cổng
RS-232.
13

- Loại dùng cổng USB: Cũng giống nhƣ dùng cổng Keyboard, máy quét mã
vạch dùng cổng USB không cần dùng nguồn điện phụ trợ 5VDC từ bên ngoài,
mà nguồn điện này lấy trực tiếp từ cổng nối USB với cƣờng độ dòng điện lên đến
500mA. Dùng cổng USB có thể cắm thẳng thiết bị vào máy tính mà không cần
phải shutdown máy, tốc độ truyền dữ liệu nhanh và dữ liệu quét cũng có thể đƣa
thẳng vào các phần mềm văn bản thông dụng nhƣ trƣờng hợp máy quét dùng
cổng keyboard.
Phân loại theo cấu tạo: Tùy theo môi trƣờng sử dụng và cách thức sử dụng
mà các nhà chế tạo ra máy quét barcode có nhiều chủng loại barcode scanner
khác nhau nhƣ dạng để bàn, dạng cầm tay, dạng không dây, dạng đọc thẻ mã
vạch, dạng kéo thẻ Dƣới đây là 1 số dạng thông dụng:
- Dạng cầm tay: Dạng cầm tay thƣờng đƣợc sử dụng trong các cửa hàng bán
lẻ, trong nhà sách, dùng để kiểm tra khi in mã vạch. Dạng cầm tay có cả 2 dạng
là CCD scanner và laser scanner và thƣờng là loại tuyến tính. Tuy nhiên cũng có
dạng cầm tay 2-D có thể quét đƣợc mã vạch 2 chiều. Đa số các loại Handheld
Scanner đều có kèm theo chân đứng và giá đỡ, do đó dạng cầm tay có thể để bàn
đƣợc nhƣ thƣờng. Dạng cầm tay là loại scanner rẻ tiền nhất trong số tất cả chủng

loại barcode.
- Dạng để quầy hay để bàn (In-counter Scanner): Dạng để bàn là loại 2-D
sử dụng chùm tia sáng laser quét với tốc độ rất cao, có thể quét lên đến tốc độ
2000 scanner/second. Với tốc độ này, máy quét rất nhạy và có thể quét đƣợc các
loại mã vạch kém chất lƣợng. Dạng máy quét để bàn thƣờng sử dụng trong các
siêu thị hay các trung tâm thƣơng mại lớn.
- Dạng đọc thẻ, tài liệu: Là loại máy quét 2-D sử dụng chùm tia laser có tầm
quét xa và rộng. Tốc độ quét của loại này lên đến 1000 scanner/second. Dạng
máy quét dùng để đọc thẻ, phiếu tài liệu có hình thức rất đa dạng. Có loại có có
kích thƣớc lớn có chân đứng nhƣng cũng có loại nhỏ gọn để bàn có thể xoay
đƣợc.
- Dạng không dây (Wireless Scanner): Loại này gồm 2 phần, 1 phần nối với
máy tính và phần kia là Scanner không dây sử dụng pin sạc. Loại scanner này
dùng để quét mã vạch trên các món hàng lớn.
14

- Dạng Portable Data Terminal: Đây là dạng máy trạm theo công nghệ
không dây RFID mà các công ty chuyên bán các thiết bị mã vạch, chúng ta
thƣờng gọi là máy kiểm đo. Các Data Terminal thu thập dữ liệu và lƣu trữ vào bộ
nhớ của máy. Sau đó có thể truy xuất dữ liệu tại máy hoặc download về máy tính
để xử lí. Sự khác biệt giữa Data Terminal và loại máy dạng không dây là
Terminal hoạt động nhƣ một máy trạm, có Firmware và có thể lập trình cho dữ
liệu thu thập, còn loại máy dạng không dây hoạt động nhƣ một máy quét cầm tay
thông thƣờng, tức là dữ liệu đƣợc truyền thẳng về máy tính. Do đó nó đƣợc xếp
vào loại Handheld Scanner chứ không phải theo công nghệ RFID. Portable Data
Terminal đƣợc sử dụng trong hệ thống kiểm kho, kiểm tra hàng hóa trên các kệ
hàng hoặc thu thập dữ liệu ở những nơi không có máy tính.
- Dạng máy quét công nghiệp: Dạng máy quét công nghiệp dùng để kiểm tra
hàng hóa ngay tại đầu ra của băng chuyền. Từ đó biết đƣợc chính xác số lƣợng,
mã mặt hàng của mỗi sản phẩm, tiết kiệm đƣợc nhân lực và thời gian dùng để

kiểm tra sản phẩm. Dạng này có độ chính xác rất cao, đƣợc thiết kế treo giống
nhƣ đèn sân khấu. Chùm tia sáng phát ra có nhiều miền quét rất sâu và phủ rộng,
có thể quét cùng lúc nhiều loại mã vạch trong vùng phủ sáng. Đƣợc sủ dụng chủ
yếu cho các khu công nghiệp, các xí nghiệp sản xuất hàng hóa trên băng chuyền.
15


Hình 2.7.Sơ đồ giải thuật cấu hình barcode
2.4.3 Tổng quan về khí nén.
2.4.3.1 Ƣu–Nhƣợc điểm của khí nén.
Ƣu điểm:
Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật của nguồn năng lƣợng: 3-8bar
Có khả năng chịu quá tải lớn.
Có độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kĩ thuật.
Tuổi thọ làm việc cao.
Có khả năng truyền tải năng lƣợng đi xa.
Do trọng lƣợng các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ,
hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn nên truyền động có thể đạt
đƣợc vận tốc cao.
Tính đồng nhất năng lƣợng giữa cơ cấu chấp hành và các phần tử chức
năng báo hiệu, điều khiển nên làm việc an toàn trong môi trƣờng dễ cháy
nổ và đảm bảo môi trƣờng làm việc sạch sẽ.
Nhƣợc điểm:
Thời gian đáp ứng chậm so với các thiết bị điện tử.
16

Lực truyền tải trọng thấp.
Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
Dòng khí xả gây ra tiếng ồn.
Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh hơn so với mạch điện tử, chỉ điều

khiển theo chƣơng trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.
Không điều khiển đƣợc quá trình trung gian hai ngƣỡng.
2.4.3.2 Các thiết bị khí nén.
Máy nén khí:
Nguyên lí hoạt động của máy nén khí: áp suất đƣợc tạo ra từ máy nén. Ở đó
năng lƣợng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong đƣợc chuyển đổi
thành năng lƣợng khí nén và nhiệt năng.

Hình 2.8.Máy nén khí công nghiệp MGA
Phân loại máy nén khí theo nguyên lí hoạt động:
Máy nén khí theo nguyên lí thay đổi thể tích: không khí đƣợc dẫn vào buồng
chứa, ở đó buồng chứa sẽ nhỏ lại. Nhƣ vậy theo định luật Boy- Mariotte, áp suất
trong buồng chứa sẽ tăng lên. Các loại máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này
nhƣ máy nén khí pitton, cánh quạt, bánh răng…
Máy nén khí tuốc bin: không khí đƣợc dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí
đƣợc tạo ra bằng động năng bán dẫn. Nguyên tắc này hoạt động tạo ra lƣu lƣợng và
công suất rất lớn, máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này nhƣ: kiểu máy nén khí
li tâm, máy nén khí đối lƣu, máy nén khí dòng hỗn hợp…
Phân loại máy nén khí theo áp suất làm việc:
17

- Máy nén khí áp suất thấp: p =15 bar.
- Máy nén khí áp suất cao: p>=15 bar.
- Máy nén khí áp suất rất cao: p>=300 bar.
2.4.3.3 Xylanh khí nén.
Xylanh có nhiệm vụ biến đổi năng lƣợng thế năng hoặc động năng của lƣu
chất thành năng lƣợng cơ học-chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay (góc
quay nhỏ hơn 360
0
).

Xylanh đƣợc chia làm 2 loại: Xylanh lực và xylanh quay. Trong xylanh lực,
chuyển động tƣơng đối giữa pitton với xylanh là chuyển động tịnh tiến.
Xylanh lực gồm: Xylanh đơn và xylanh đôi.


Hình 2.9.Xylanh đơn. Hình 2.10.Xylanh đôi.

Hình 2.11.Cấu tạo bên trongcủa xylanh
Lực đẩy trên cần pitton đƣợc tính theo công thức:
F= A.P
g
– F
f
– F
s
(2.1)
Trong đó:
F [N]: Lực tác dụng lên pitton.
D [cm]: Đƣờng kính pitton.
A [cm
2
]: Diện tích pitton.
P
g
[bar]: Áp suất khí nén trong xylanh.
F
g
[N]: Lực ma sát phụ thuộc vào chất lƣợng bề mặt giữa pitton và
xylanh, vận tốc chuyển động lên pitton lên loại vòng đệm.
F

s
[N]: Lực căng lò xo.
Diện tích làm việc của pitton khí khoang pitton:
18

A= π.D
2
/4. (2.2)
Đối với khoan cần, diện tích làm việc của pitton:
A= (D
2
– d
2
).π/4 (2.3)
Trong đó:
D [cm]: Đƣờng kính của pitton đồng thời cũng là đƣờng kính trong của
xylanh.
D [cm]: Đƣờng kính cần pitton.
Thể tích làm việc của xylanh:
V= A.H= F.H/P (2.4)
Trong đó:
H [cm]: khoảng chạy của pitton.
Vận tốc chuyển động của pitton phụ thuộc vào lƣu lƣợng Q và diện tích làm
việc F của pitton. Nếu không kể đến rò rỉ:
V= Q/A (2.5)
2.4.3.4 Van tiết lƣu một chiều
Công dụng: Điều chỉnh áp suất dòng khí đi qua nó theo một chiều duy nhất.

Hình 2.12.Van tiết lƣu một chiều.
1.Ngõ vào khí; B. Ngõ ra khí

Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lƣu một chiều
1.Ngõ ra ; 2. Ngõ vào
2.4.3.5 Van điện từ.
Là thiết bị trung gian điều khiển xylanh hoạt động mỗi khi cuộn coil điện từ
đƣợc kích dẫn.
19

Dùng để điều khiển hoạt động của xylanh.
Điện áp hoạt động: 24VDC.
Loại van 5/2, một cuộn coil.

Hình 2.14.Van điện 5/2.
















20

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
3.1. Cấu tạo chung của máy
Từ những tồn tại và yêu cầu cải tiến máy ép tem, nhóm đã tiến hành khảo sát
quy trình ép tem bằng tay, tìm hiểu các thiết bị có thể sử dụng để nâng cấp máy.
Tính toán và thiết kế tổng thể phần cơ khí máy ép tem nhƣ sau:

Hình 3.1.Thiết kế máy ép tem trên bản vẽ.
3.1.1 Nguyên lí hoạt động của từng cụm cơ cấu
Cơ cấu lấy tem: Nhiệm vụ lấy tem từ trong hộp đƣa đến vị trí cần ép và trở về
trạng thái ban đầu khi tem đã đƣợc thả đúng vị trí.
Hộp đựng tem: Giữ cho tem trong hộp luôn luôn ở một vị trí cố định.
Cơ cấu ép tem: Phải đảm bảo ép đều không bị lệch nghiêng và đủ nhiệt độ để
ép chín tem.
Bộ phận nhận biết tem: Đảm bảo phân biệt đúng loại tem cho từng module
đế lót giày, nếu phát hiện tem không đúng module sẽ dừng việc ép tem và báo
hiệu cho ngƣời công nhân bằng đèn báo.
Khuôn đế lót: Đƣợc thiết kế theo từng loại module đế, trƣớc khi ép khuôn sẽ
đƣợc đặt cố định lên bàn ép giúp giảm tối đa thời gian canh chỉnh đế chính xác
1. Hộp tem.
2. Cơ cấu ép.
3. Tay lấy tem.
4. Barcode reader.
5. Khuôn đế ép.