Thiết kế chế tạo máy tự động xếp phôi đo và phân loại sản phẩm cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------

NGUYỄN LINH SƠN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG XẾP PHƠI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------------------

NGUYỄN LINH SƠN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG XẾP PHƠI, ĐO
VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN CHÍ HƯNG

Hà Nội – 2017

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI NÓI ĐẦU
 Lý do chọn đề tài.......................................................................................................... Trang 5
 Mục đích nghiên cứu .................................................................................................. Trang 6
 Phạm vi nghiên cứu..................................................................................................... Trang 7
 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... Trang 7
 Ý nghĩa khoa học của đề tài..................................................................................... Trang 7
 Dự kiến kết quả đạt được và khả năng ứng dụng ........................................... Trang 8
 Cấu trúc đồ án ............................................................................................................... Trang 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1

Tổng quan về phân loại sản phẩm ......................................................... Trang 9

1.2

Hệ thống phân loại theo kích thước................................................... Trang 11

1.3

Hệ thống phân loại theo hình dạng .................................................... Trang 13

1.4

Kết luận chương một ............................................................................... Trang 16

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1

Sản phẩm phân loại .................................................................................. Trang 17

2.1.1 Sản phẩm phân loại .................................................................................. Trang 17
2.1.2 Hướng chọn phép đo................................................................................ Trang 21
2.2

Lựa chọn sơ đồ máy phân loại ............................................................. Trang 25

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu vận chuyển và dẫn hướng ... Trang 27
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu định vị và hồi vị trí................. Trang 29
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu đo lường ..................................... Trang 31

Trang 1


2.2.4 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phân loại sản phẩm ................ Trang 33
2.3

Lựa chọn phương án thiết kế ................................................................ Trang 34

2.3.1 Cấu tạo của hệ thống đo và phân loại sản phẩm........................... Trang 39
2.4

Kết luận chương hai ................................................................................. Trang 43

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
3.1

Yêu cầu thiết kế, chế tạo ........................................................................ Trang 44

3.2

Thiết kế và chế tạo cơ cấu khung máy ............................................. Trang 45

3.2.1 Bản vẽ thiết kế ............................................................................................ Trang 46
3.2.2 Hình ảnh cơ cấu khung máy sau khi gia công và lắp ghép ...... Trang 46
3.3

Tính tốn và lựa chọn cơ cấu dẫn động ........................................... Trang 48

3.3.1 Thiết kế và lựa chọn động cơ và đĩa xích/ xích tải ...................... Trang 48
3.3.2 Thiết kế, chế tạo con lăn băng tải nhựa POM, cao su lõi thép . Trang 53
3.3.3 Lựa chọn các thành phần của cơ cấu dẫn động............................. Trang 56
3.4

Thiết kế các phần tử khí nén................................................................. Trang 57

3.4.1 Thiết kế các cơ cấu chấp hành phần tử khí nén

...........................

Trang 57

3.4.2 Cơ sở tính tốn về lực tác đơ ̣ng của các phần tử khí nén.......... Trang 59
3.4.3 Cơ sở lý thuyết lựa chọn van khí nén điều khiển điện ............... Trang 63
3.4.4 Lựa chọn các thành phần của phần tử khí nén .............................. Trang 67
3.5

Thiết kế và lựa chọn cơ cấu đo lường và điều khiển .................. Trang 68

3.5.1 Cơ sở lý thuyết cho việc lựa chọn cảm biến đo ............................ Trang 68
3.5.2 Lựa chọn các mô đun, cảm biến ......................................................... Trang 76
3.6

Gia công, lắp ráp máy, căn và hiệu chỉnh máy ............................. Trang 81

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
4.1

Ngun lý hoạt động và điều khiển của mơ hình ......................... Trang 87

Trang 2


4.2

Thiết kế giao diện điều khiển HMI .................................................... Trang 89

4.2.1 Một số khái niệm cơ bản về HMI....................................................... Trang 90
4.2.2 Phần mềm giao diện người máy.......................................................... Trang 90
4.2.3 Quy trình xây dựng hệ thống HMI..................................................... Trang 91
4.2.4 Thiết kế giao diện...................................................................................... Trang 92
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
5.1

Kết quả đạt được ....................................................................................... Trang 96

5.2

Hướng phát triển của đề tài ................................................................... Trang 98

KẾT LUẬN .......................................................................................................................... Trang 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... Trang 100
PHỤ LỤC 01: BẢN VẼ THIẾT KẾ ........................................................................ Trang 101
PHỤ LỤC 02: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIAO DIỆN HMI .....Trang 104

Trang 3


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, học viên đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ,
cũng như sự đóng góp ý kiến từ thầy cơ, bạn bè.
Với sự kính trọng và lịng biết ơn sâu sắc, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành
tới TS. Nguyễn Chí Hưng, người thầy đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình vừa
qua.
Tiếp theo, học viên xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà
Nội, Khoa cơ khí, Bộ mơn cơ sở thiết kế máy và robot đã trang bị những kiến thức cơ
bản cũng như chuyên ngành để học viên có thể hồn thành tốt luận văn của mình.
Sau cùng học viên xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian
vừa qua.

Tác giả

Trang 4


LỜI NĨI ĐẦU
 Lý do chọn đề tài
Xưởng khí tại cơng ty TNHH MTV điện tử Sao Mai có mặt hàng

truyền thống là hộp sắt có dung tích 7 lít (bao gồm các cụm chi tiết cụm thân
hộp sắt và nắp hộp sắt) được sử dụng để bảo quản các vật dụng cần vận
chuyển đi xa - lưu kho mà không bị tác động của môi trường với khả năng
chống bụi, chống nước và va đập được làm từ thép tấm, sau đó được sơn
tĩnh điện có độ bền và thời gian sử dụng lâu dài. Sản lượng hàng năm của
sản phẩm này có thể lên đến 25.000 đến 30.000 hộp/ tháng.
Do khối lượng sản phẩm cần hoàn thành là nhiều (khoảng 1500 hộp/
ngày) nên từng khâu, từng công đoạn cần được tính tốn tỉ mỉ, tối ưu hóa
trong các bước cả về thời gian và chất lượng để đáp ứng được tiến độ và yêu
cầu kỹ thuật. Ngoài việc pha phôi cũng như gia công theo công đoạn trên
các máy có độ chính xác cao thì q trình kiểm tra cũng rất nghiêm ngặt,
theo yêu cầu của đơn vị thì tồn bộ các kích thước của sản phẩm mà đặc biệt
là cụm thân hộp đều phải kiểm tra 100% (sau cơng đoạn hàn lăn, hàn điểm
và hàn kín) kết hợp với cơng đoạn thử kín thân hộp. Để đáp ứng được nhu
cầu sản xuất như vậy thì xưởng đã mất nhiều nhân công ở bước này, cụ thể
như sau:
-

Thời gian làm việc của xưởng: 02 ca (08 tiếng/ca)/ ngày

-

02 nhân cơng tại cơng đoạn đo kích thước thân hộp

-

02 nhân cơng tại cơng đoạn thử kín

-

02 nhân cơng phụ trợ để di chuyển các pallet sản phẩm

Trang 5


Việc giảm thiểu nhân cơng ở cơng đoạn đo kích thước thân hộp có ý
nghĩa rất lớn vì cơng việc mang tính lặp lại và có thể nhầm lẫn thơng số đo
khi ở trạng thái cuối ca làm việc hoặc khi người lao động không tập trung.
Hệ quả của việc này là những bán thành phẩm thân hộp sắt không đạt
u cầu về kích thước (loại có thể sửa chữa hoặc loại phế phẩm hoàn toàn)
được đi tiếp đến các công đoạn sau để tiến hành gia công gây lãng phí nhân
cơng, vật tư, thời gian. Ngồi ra khơng có cơ cở dữ liệu được thu thập để từ
đó tìm ra nhanh và chính xác các bước ngun cơng gây sai số, cũng như
đúc rút kinh nghiệm cho các đơn hàng sau. Do khơng có phương án để thu
thập cơ sở dữ liệu và phân tích mà chủ yếu dựa vào trí nhớ và nhận định chủ
quan của cơng nhân được giao nhiệm vụ kiểm tra và phân loại sản phẩm.
Dẫn đến hiệu quả trong công tác đo lường, phân tích và phát hiện nguyên
nhân gây sai hỏng trên dây chuyền sản suất vẫn mang tính thủ cơng.
Trên cơ sở đó, mục đích của đề tài là nghiên cứu và chế tạo hệ thống
phân loại sản phẩm theo kích thước yêu cầu với mục đích là tăng độ chính
xác của bước đo và kiểm tra kích thước sản phẩm, cơ giới hóa một phần để
từ đó nhân rộng ra các bước nguyên công khác trong dây chuyền, thu thập
dữ liệu phân tích để tìm ra và hồn thiện q trình chế tạo sản phẩm.
 Mục đích nghiên cứu
Với mục tiêu rõ ràng được đặt ra từ đầu nhằm đạt được cả hai mục
tiêu đó là:
- Tự động hóa q trình đo kiểm, giảm thiểu sai số trong quá trình
kiếm tra kích thước thân hộp đạt yêu cầu kỹ thuật được đặt ra, tối ưu hóa
trong sử dụng nhân cơng sản xuất khi yêu cầu phải kiểm tra 100% sản phẩm

Trang 6


theo hai cấp kiểm tra tại phân xưởng và phòng kiểm định chất lượng sản
phẩm.
- Thu tập thông tin và phân tích nhằm đưa ra các phán đốn nhận định
về các sai số trong quá trình sản xuất cũng như tích lũy và tạo cơ sở dữ liệu
phục vụ quá trình tự động hóa sản xuất.
 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi chủ yếu của đề tài tập trung giải quyết các vấn đề sau:
- Tính tốn và lựa chọn các cơ cấu.
- Thiết kế kết cấu và xây dựng mô hình.
- Xây dựng lưu đồ giải thuật, thiết kế, lập trình và kết nối trên Arduino
- Lắp ráp mơ hình, kết nối và vận hành.
 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp lý thuyết kết hợp với
thực nghiệm. Cụ thể như sau:
- Nghiên cứu các tài liệu nhằm tổng hợp và chọn phương án tính tốn, thiết
kế máy phân loại sản phẩm.
- Chế tạo mơ hình, thực hiện các thí nghiệm để điều chỉnh bản
thiết kế máy.
 Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Giúp phân loại sản phẩm theo hướng tự động hóa thay vì làm một cách
thủ cơng.
- Tối ưu hóa nhân lực trong sản xuất do việc giảm thiểu thời gian trong
khâu kiểm tra, phân loại; tránh lãnh phí nhân lực và vật tư cho những sản
phẩm sai hỏng.
Trang 7

- Đáp ứng được các đơn hàng có số lượng lớn với việc vận dụng nguồn lực
sẵn có bằng việc thống kê, phân tích các số liệu thu thập được trong q
trình sản xuất từ đó phân tích được các nguyên nhân gây sai hỏng sản
phẩm.
 Dự kiến kết quả đạt được và khả năng ứng dụng
- Thiết kế máy phân loại.
- Chế tạo mơ hình.
- Mơ hình có thể ứng dụng trong thực tiễn sản xuất.
- Mơ hình có thể kết nối với máy tính để thống kê và điều khiển
 Cấu trúc luận văn gồm 5 chương:
 Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu và chế tạo các hệ thống phân loại
sản phẩm - nội dung chương 1 giới thiệu một số hệ thống phân loại sản phẩm
trong thực tế.
 Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế - nội dung chương 2 tập trung vào việc
phân tích sản phẩm cần phân loại, đưa ra được sơ đồ, nguyên lý hoạt động của
hệ thống phân loại, trên cơ sở đó đưa ra được phương án thiết kế.
 Chương 3: Thiết kế, chế tạo máy đo và phân loại sản phẩm - nội dung chương 3
đề cập đến quá trình thiết kếm và chế tạo máy.
 Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển – chương này có nhiệm vụ là xây dựng
lưu đồ thuật tốn, lập trình hệ thống điều khiển bằng Arduino cho máy phân
loại.
 Chương 5: Kết quả đạt được và hướng phát triển của đề tài là chương mở với
việc phân tích và đánh giá kết quả đã đạt được của sản phẩm để từ đó đưa ra
hướng phát triển của luận văn.

Trang 8


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1

Tổng quan về phân loại sản phẩm

Phân loại sản phẩm là một công đoạn được sử dụng rất nhiều trong
thực tế sản xuất. Khi dùng sức người công việc này địi hỏi sự tập trung cao,
là cơng việc có tính lặp lại nên khó đảm bảo độ chính xác. Ngồi ra cũng có
những u cầu phân loại với các kích thước rất nhỏ mà mắt thường với dụng
cụ đo phổ thơng khó nhận biết được. Điều này ảnh hưởng đến năng suất,
chất lượng sản phẩm nên các hệ thống phân loại sản phẩm ra đời và được cải
biến không ngừng để đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Với ngành công nghiệp đã phát triển qua các cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ nhất, lần thứ hai, lần thứ ba và nay là cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ tư trên nền tảng cải tiến của cuộc cách mạng số với các công
nghệ mới như in 3D, robot, công nghệ nano, vật liệu mới,… Cả thế giới
đang trong giai đoạn đầu của cuộc cách mạng này và là chiến lược bản lề
cho các nước đang phát triển tiến đến để theo kịp với xu hướng của thế giới.
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện có mặt trong hầu hết các nhà máy
có lắp đặt các dây chuyền sản xuất có thể kể đến các phương thức phân loại
sau:
- Phân loại theo kích thước
- Phân loại theo hình dạng
- Phân loại theo màu sắc

Trang 9


Các hệ thống phân loại sản phẩm được làm ra theo yêu cầu kỹ thuật
của quá trình sản xuất nhằm đáp ứng cơ bản các nhu cầu sau:
- Đo lường và phân loại sản phẩm theo yêu cầu công nghệ

- Vận chuyển các sản phẩm (bán thành phẩm) theo dây chuyển sản xuất
- Thu thập thông số tạo lập cơ sở dữ liệu
Dù là hệ thống phân loại sản phẩm được sản xuất tại các nước tiên tiến hay
trong nước đều giống nhau về mặt nguyên lý do sự học hỏi về mặt cơng
nghệ, ý tưởng triển khai, và cịn tùy thuộc vào năng lực của từng vùng, từng
quốc gia.
Một hệ thống phân loại thường có các phần sau:
- Cơ cấu dẫn và định hướng: khung máy, băng tải, động cơ, cơ cấu dẫn
hướng
- Cảm biến: cảm biến tiệm cận, hồng ngoại, siêu âm, laser, quang…
- Bộ phận xử lý tín hiệu thu nhận được từ cơ cấu nhận diện kích thước: bộ
điều khiển PLC của Siemens, Mitsubishi, Omrons,… hay các bộ vi điều
khiển nhúng KIT được lắp theo dạng modun như Arduino, AVR… cho
phép ghi nhận các tín hiệu cấp về và đưa ra các tín hiệu xử lý hoặc là
mạch xử lý chuyên dụng.
- Cơ cấu chấp hành: các khí cụ điện đóng ngắt các rơ le, contactor, timer
hay các mơdun đóng mở các cơ cấu khí nén, van cấp, kích hoạt các cơ
cấu khác theo tuần tự.

Trang 10


1.2

Hệ thống phân loại theo kích thước

Phần này được tham khảo từ bài báo “Mơ hình băng tải phân loại sản
phẩm theo chiều cao điều khiển bằng PLC ứng dụng trong đào tạo” của thạc
sĩ Trần Công Chi được đăng trên tạp chí khoa học và cơng nghệ rừng ra số
02 năm 2014 .

Đối với đa số các mặt hàng từ cơng nghiệp, nơng nghiệp đều có thể
tiến hành chế tạo và lắp đặt các máy, hệ thống phân loại theo kích thước. Ở
đây ta xét đến một hệ thống để đưa vào phân tích là: Mơ hình băng tải phân
loại sản phẩm theo chiều cao điều khiển bằng PLC.
Hình 1.1 biểu diễn sơ đồ hệ thống của mơ hình phân loại sản phẩm
theo kích thước. Hệ thống bao gồm: Các hệ thống dẫn động cơ khí, cảm biến
đo kích thước, bộ phận xử lý tín hiệu. Mơ hình 3D của hệ thống được biểu
diễn như hình 1.2.

Hình 1.1 Băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao
Trang 11


 Cấu tạo của hệ thống này gồm các phần chính sau:
- Cơ cấu dẫn và định hướng: khung máy, 03 băng tải được dẫn động độc
lập bằng 03 động cơ trong đó băng tải chính có thể thay đổi được tốc độ,
liên kết truyền tốc độ giữa động cơ với các con lăn dẫn động băng tải sử
dụng bộ truyền đai.
- Cơ cấu nhận diện kích thước cần đo: cảm biến quang CB1 và CB2 phát
hiện vật được lắp ở hai độ cao khác nhau.
- Cơ cấu xử lý tín hiệu thu nhận được từ cơ cấu nhận diện kích thước: bộ
điều khiển PLC S7-200.
- Cơ cấu chấp hành: hai xylanh khí nén có nhiệm vụ phân loại.

Hình 1.2 Mơ hình 3D của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
1-Sản phẩm; 2-Băng tải; 3-Xilanh 2; 4-Xilanh 3; 5-Băng tải 2;
6-Băng tải 3; 7-Cảm biến 2; 8-Cảm biến 1

Trang 12

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:
Khi khởi động hệ thống các băng tải hoạt động, sản phẩm cần phân
loại được đưa vào băng tải 1 có độ cao khác nhau. Nếu sản phẩm có độ cao
thấp hơn chiều cao của cảm biến 1 và cảm biến 2 thì cho sản phẩm đi qua.
Khi sản phẩm có độ cao cao hơn vị trí cảm biến 1 thì xi lanh 1 hoạt động đẩy
sản phẩm vào băng tải 2. Trường hợp sản phẩm có độ cao thấp hơn vị trí
cảm biến 1 và cao hơn cảm biến 2 thì xylanh hoạt động đẩy sản phẩm vào
băng tải 3.
 Phạm vi ứng dụng của hệ thống:
Đối với các hệ thống phân loại theo kích thước nói chung và chiều cao
nói riêng thì ứng dụng trong ngành cơng nghiệp là rộng rãi, phù hợp với các
chi tiết có dạng khối, trụ,.. ở đây có thể kể đến các dây chuyền sản xuất cơ
khí, trong ngành cơng nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
1.3

Hệ thống phân loại theo hình dạng

Với một số loại sản phẩm có chiều cao tương đương nhưng khác về
hình dáng thì hệ thống phân loại theo chiều cao không phát huy được tác
dụng, việc sử dụng phương pháp quan sát và nhận dạng qua camera là giải
pháp phù hợp hơn bởi vì qua camera nhận dạng có độ phân giải cao cho
phép phân loại những chi tiết có hình dạng phức tạp, nhỏ và khó quan sát.
Hình 1. 3 biểu diễn sơ đồ hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng,
mơ hình này bao gồm: cơ cấu dẫn và định hướng, nhận diện sản phẩm cần
đo, bộ phận xử lý tín hiệu với chức năng phân loại sản phẩm theo hình dạng
phân loại sản phẩm theo hình dạng khác nhau sử dụng bộ điều khiển PLC và
cảm biến thị giác (System vision).
Trang 13

Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng
bằng cảm biến thị giác
 Cấu tạo của hệ thống này gồm các phần chính sau:
- Cơ cấu dẫn và định hướng: Băng tải vận chuyển sản phẩm được dẫn động
bằng với con lăn kết nối với động cơ bằng dây đai. Cánh tay robot gắp
sản phẩm đặt lên băng tải.
- Cơ cấu nhận diện sản phẩm cần đo: hệ thống vision, nhận dạng sản phẩm
qua camera (ECA-VIS10) có kết nối với máy tính điều khiển.
- Cơ cấu xử lý tín hiệu thu nhận được từ cơ cấu nhận diện sản phẩm cần
đo: bộ điều khiển PLC S7-200.
- Cơ cấu chấp hành: 02 tay gạt sản phẩm bằng cơ cấu khí nén.

Trang 14


 Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:
Nhấn nút Start, động cơ khởi động dẫn động băng tải. Cánh tay gắp
sản phẩm gắp sản phẩm đặt lên băng tải dẫn đến hệ thống vision và nhận
dạng vật qua camera và có tín hiệu phản hồi. Bộ điều khiển PLC sẽ điều
khiển các cơ cấu tay gạt để đưa các sản phẩm vào giá tương ứng.
 Tính năng của hệ thống:
- Tốc độ nhận dạng tối đa 1s.
- Có thể nhận dạng các hình dạng khác nhau.
- Phát hiện lỗi trên vật.
- Đo kích thước, tích diện tích vật.
- Phân tích màu sắc của vật.
 Phạm vi ứng dụng của hệ thống:
Việc nhận dạng và xử lý hình ảnh bằng hệ thống vision, camera đã mở
ra một phương pháp tiếp cận rất mới cho các hệ thống phân loại, với những

tính năng như đã liệt kê ở trên thì cùng với một thiết bị ghi nhận tín hiệu ở
đây ta có thể thu nhận được nhiều kết quả sau q trình xử lý thơng tin.
Bài tốn ở đây được đặt ra là thiết kế hệ thống băng tải, đưa phơi có
màu sắc tương phản với màu sắc của vật cần phân loại, cùng với sự phát
triển rất nhanh cả về tốc độ và chất lượng của các bộ vi xử lý thì ứng dụng
của hệ thống phân loại theo hình dạng trở nên phổ biến hơn, có mặt trong
nghành công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm như nơng sản, thiết bị
điện tử, cơ khí…

Trang 15


1.4

Kết luận chương một

Nội dung chương 1 đã đi tìm hiểu một vài hệ thống phân loại sản
phẩm nói chung, phân loại theo chiều cao và phân loại theo hình dạng nói
riêng để từ đó có cơ sở xây dựng kết cấu của hệ thống phân loại tối ưu nhất
ứng dụng cho việc nghiên cứu đề tài.

Trang 16


CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1

Sản phẩm phân loại

2.1.1 Sản phẩm phân loại
Sản phẩm để phân loại là một bán thành phẩm trong các khâu để sản
xuất ra hộp sắt 7 lít với các tính năng chống thấm nước, có độ bền va đập, cơ
cấu khóa hãm chống bị bật, bung (Hình 2.1). Đây là một kết cấu có bề mặt
ngồi/ trong có hình hộp chữ nhật, thân hộp được gấp vng góc, liên kết
đáy với thân hộp, dọc thân hộp, các góc đáy hộp bằng phương pháp hàn lăn,
hàn TIG. Miệng trên hộp được gấp tạo nếp, liên kết với các cụm chi tiết bản
lề, khóa hộp bằng các mối hàn điểm.
Hình 2.2, 2. 3 và 2.4 là bản vẽ chi tiết và yêu cầu kỹ thuật được đặt ra
để làm đề bài cho phân tích và đưa ra hướng thực hiện phép đo. Sản phẩm
phân loại có các kích thước như sau:
Chiều rộng: 143,2(mm)
Chiều cao: 178,2(mm)
Chiều dài: 281,7(mm)
Kích thước cần kiểm tra (kích thước đạt)
Chiều rộng: 141,6(mm) đến 143,2(mm)
Chiều cao: 176,6(mm) đến 178,2(mm)
Chiều dài: 279,5(mm) đến 281,7(mm)

Trang 17


Qua hình dạng là hình khối chữ nhật, hở một mặt có màu sắc xám
sáng khơng đồng đều do han gỉ (chưa qua cơng đoạn tẩy rửa và ngâm định
hình bề mặt) đồng thời để hạn chế tác động đến bề mặt sản phẩm thì phương
án đo khơng tiếp xúc là khả thi. Bước tiếp theo là chọn phương tiện đo thì có
hai lựa chọn: một là đo bằng việc xử lý hình ảnh, hai là bằng các cảm biến
đo khoảng cách. Nhưng vật cần đo và phân loại có màu sắc không thật sự
tương phản với môi trường, môi trường -độ sạch trong q trình sản xuất
cũng khơng phù hợp với việc sử dụng camera và xử lý tín hiệu hình ảnh. Với

phương tiện đo bằng các cảm biến đo khoảng cách bằng cách khơng tiếp xúc
thì có thuận lợi là không tiếp xúc trực tiếp với vật nên tránh được các tác
động về mặt cơ học hay những chất khơng mong muốn bám vào, độ chính
xác có tính tin cậy cao hơn phương pháp xử lý hình ảnh trong trường hợp
này.

Trang 18


Hình 2.1 Hộp sắt cần phân loại theo kích thước

Trang 19


Hình 2.2 Hình chiếu cạnh của thân hộp sắt

Hình 2.3 Hình chiếu đứng của thân hộp sắt

Trang 20


Hình 2.4 Hình chiếu bằng của thân hộp sắt
2.1.2 Hướng chọn phép đo
Qua việc tham khảo thực tế sản phẩm cần phân loại và các yêu cầu kỹ
thuật của bản vẽ chế tạo kết hợp với thực tiễn sản xuất tại đơn vị thì hộp sắt
được thiết kế gia cơng theo các bước tuần tự từ khâu pha phôi trên máy cắt
tơn bản mỏng thủy lực NC có độ chỉnh cữ sai số đến 0,1mm và được kiểm
tra lại mẫu cắt bởi các kỹ thuật viên nên sai số kích đến từ bước pha phơi là
khơng có khi sản xuất loạt lớn. Hai chi tiết quyết định đến chất lượng sản
phẩm thân hộp sắt đó là tấm bao quanh thân hộp và tấm đáy được gia cơng

cắt góc và vuốt mép bằng chày cối trên các máy đột dập, gấp góc trên máy
gấp tơn thủy lực CNC và máy dập ly hợp khí nén, hàn liên kết trên máy hàn
điểm và hàn lăn, hàn kín khí 4 góc trên máy hàn TIG, gia công thẩm mỹ các
mối hàn bằng máy mài góc lắp đá xếp.
Việc kiểm sốt được kích thước hai bên theo hình chiếu cạnh sẽ đánh
giá được tổng qt kích thước thân hộp là có đạt hay khơng đạt. Kiểm sốt
được hai kích thước mép trên hộp 144,8mm và kích thước dọc thân hộp
143,2mm (thân tơn dày 0,8mm) được đặt là kích thước cần kiểm sốt 1 và 2,

Trang 21


thực chất là chỉ cần kiểm sốt kích thước 1 là đã bao gồm cả hai vì kích
thước mép hộp chỉ cộng thêm chiều dày thân tơn,
Hình 2.4 sẽ biểu thị kích thước cần kiểm sốt tổng qt và hình 2.5 sẽ
biểu thị kích thước phần thân hộp cần đo thực tế.

Hình 2.4 Kích thước cần kiểm sốt tổng qt của sản phẩm

Trang 22


Hình 2.5 Kích thước phần thân hộp đo thực tế

Trang 23