(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo máy đo các thông số điện trong cuộn cảm tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐO CÁC
THÔNG SỐ ĐIỆN TRONG CUỘN CẢM TỰ
ĐỘNG

Người hướng dẫn: TS. LÊ HOÀI NAM
Sinh viên thực hiện: ĐỖ TẤN HÙNG
BÙI VĂN NAM

Đà Nẵng, 2019


TĨM TẮT
Tên đề tài: Máy kiểm tra các thơng số điện trong cuộn cảm tự động.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng

Số thẻ sinh viên: 101150210

Bùi Văn Nam

Số thẻ sinh viên: 101150219

Lớp: 15CDT2
Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

Giảng viên duyệt: ThS. Nguyễn Đắc Lực
Nội dung tóm tắt: Máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động là sự kết hợp giữa các
chương trình điều khiển. Trong đó, chương trình LabVIEW sẽ xử lý phân tích ảnh nhận

C
C

về, đưa ra góc lệch điều khiển động cơ quay. Chương trình Visual Basic giao tiếp với
máy đo điện để nhận các giá trị điện đưa ra tín hiệu Pass/Fail của sản phẩm và lưu cơ sở
dữ liệu. Chương trình máy CNC sẽ lập trình tọa độ các điểm và kích kẹp xylanh loại bỏ

R
L
T

sản phẩm lỗi nếu nhận được tín hiệu Fail.

U
D

i


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Đỗ Tấn Hùng
Lớp: 15CDT2
Khoa: Cơ khí

Số thẻ sinh viên: 101150210
Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

Họ tên sinh viên: Bùi Văn Nam

Số thẻ sinh viên: 101150219

Lớp: 15CDT2

Khoa: Cơ khí

Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

1. Tên đề tài đồ án:
Máy kiểm tra các thông số điện trong cuộn cảm tự động.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...
...…………………………………………………………………………………………

C
C

R

L
T

…..………………………………….…..………………………..………………………
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:

U
D



Chương 1: Giới thiệu chung



Chương 2: Phân tích lựa chon phương án thiết kế



Chương 3: Các thành phần trong hệ thống



Chương 4: Chương trình điều khiển

 Chương 5: Kết luận
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
 Bản vẽ tổng thể chi tiết : 1 A0
 Bản vẽ các chi tiết : 1 A0
 Bản vẽ sơ đồ điện : 1 A0

 Bản vẽ lưu đồ thuật toán : 1 A0
6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
……../……./2019.
8. Ngày hoàn thành đồ án:
……../……./2019.
Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ mơn ……………………..

tháng

năm 2019

Người hướng dẫn

TS. Lê Hồi Nam
ii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước vấn đề tự động hóa có
vai trị đặc biệt quan trọng. Nhằm nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, nâng cao
chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, cải thiện điều kiện lao động, nâng cao
năng suất lao động... Bắt nguồn từ những ý tưởng đơn giản trong q trình thực tập tại
cơng ty Premo Việt Nam, chúng em mạo mụi hiện thực hóa ý tưởng đó bằng những kiến
thức đã học được trong suốt 4 năm vừa qua khi là sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ điện tử
- Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN. Từ đó chúng em quyết định thực hiện ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP với đề tài: “Thiết kế máy kiểm tra các thông số điện trong cuộn cảm tự
động”. Chúng em nhận thấy đây là một cơ hội lớn để học hỏi, nghiên cứu, tích lũy những
kinh nghiệm, những kỹ năng, sẵn sàng khi bước vào môi trường làm việc sau này.

Trong q trình làm đồ án có rất nhiều vấn đề đặt ra mà trong phạm vi khả năng
của chúng em cịn hạn chế có thể chưa giải quyết triệt để được, chúng em rất mong nhận
được sự chỉ bảo, hướng dẫn thêm từ quý thầy cô và những ý kiến đóng góp từ các bạn

C
C

R
L
T

để đề tài ngày càng được hoàn thiện hơn
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý công ty Premo Việt Nam đã hỗ trợ, tạo
điều kiện tốt nhất để chúng em hoàn thành đồ án. Và lời cảm ơn đặc biệt đến Thầy Lê
Hồi Nam đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ chúng em thực hiện đồ án thành công.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm sinh viên thực hiện
Đỗ Tấn Hùng
Bùi Văn Nam

U
D

iii


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Thiết kế máy kiểm tra các thông số
điện trong cuộn cảm tự động” là cơng trình nghiên cứu của chúng em. Những phần sử
dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo. Kết

quả trình bày trong đồ án là hồn toàn trung thực, nếu sai chúng em xin chịu hoàn tồn
trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ mơn và nhà trường đề ra.
Nhóm sinh viên thực hiện
Đỗ Tấn Hùng

Bùi Văn Nam

C
C

R
L
T

U
D

iv


MỤC LỤC

TÓM TẮT........................................................................................................................ i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .............................................................................. ii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iv
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH ..................................................................... vii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ..............................................................................2

1.1 Giới thiệu về Cơ điện tử ......................................................................................... 2

C
C

1.2 Giới thiệu công ty Premo Việt Nam ..................................................................... 4

R
L
T

1.3 Giới thiệu line sản xuất cuộn cảm Itron ................................................................. 5
1.4 Ý tưởng thiết kế đề tài ............................................................................................ 8
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ............................9

U
D

2.1 Yêu cầu thiết kế ...................................................................................................... 9
2.2 Phân tích các phương án cải tiến.......................................................................... 10
2.2.1 Phương án băng tải ........................................................................................10
2.2.2 Phương án xử lý ảnh ......................................................................................11
2.3 Thiết kế phương án lựa chọn................................................................................ 12
CHƯƠNG 3: CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG .........................................17
3.1 Hệ thống điều khiển.................................................................................................17
3.2 Các thành phần trong hệ thống điều khiển ........................................................... 18
3.3.1 Xylanh ............................................................................................................... 18
3.2.2 Động cơ bước và driver..................................................................................... 19
3.2.3 Arduino ............................................................................................................. 22
3.2.4 Module – role .................................................................................................... 26

3.2.5 Module cảm biến encoder ................................................................................. 27
3.2.6 Camera .............................................................................................................. 27
3.2.7 Máy CNC Y & D7300N ................................................................................... 29
3.2.8 Máy đo điện ZX2789 ........................................................................................ 30
CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ..........................................................32
4.1 Chương trình xử lý chung .................................................................................... 32
v


4.2 Chương trình điều khiển LabVIEW ..................................................................... 33
4.3 Chương trình điều khiển Visual Basic 6 .............................................................. 44
4.4 Sơ đồ đấu nối mạch điện điều khiển .................................................................... 48
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .............................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................53

C
C

R
L
T

U
D

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH
Bảng 3.1: Thơng số của Arduino Uno ...........................................................................23

Bảng 3.2: Các thông số kỹ thuật máy Y & D7300N .....................................................30
Hình 1.1: Cơ điện tử là sự kết hợp của Cơ khí - Điện tử - Tin học .................................2
Hình 1.2: Robot lau nhà...................................................................................................3
Hình 1.3: Robot trong ngành y tế ....................................................................................3
Hình 1.4: Cánh tay robot trong sản xuất lắp ráp ơ tơ ......................................................3
Hình 1.5: Cơng ty Premo Việt Nam ................................................................................4
Hình 1.6: Sơ đồ khu vực sản xuất nhà máy Premo Việt Nam.........................................5
Hình 1.7: Sản phẩm sản xuất tại line Itron ......................................................................5
Hình 1.8: Sơ đồ line sản xuất Itron ..................................................................................6
Hình 1.9: Quy trình sản xuất cuộn cảm line Itron ...........................................................6
Hình 1.10: Sơ đồ vị trí lắp đặt máy trên line Itron ..........................................................7

C
C

R
L
T

Hình 1.11: Dụng cụ kiểm tra điện thủ cơng ....................................................................8
Hình 2.1: Sơ đồ vị trí u cầu cải tiến .............................................................................9
Hình 2.2: Phương án thiết kế theo kiểu băng tải ...........................................................10
Hình 2.3: Phương án thiết kế theo phương pháp xử lý ảnh ...........................................11
Hình 2.4: Sản phẩm đặt trong khay ...............................................................................11
Hình 2.5: Tổng thể máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động ...................................13
Hình 2.6: Cụm test điện của máy kiểm tra điện tự động ...............................................13
Hình 2.7: Tấm gá cụm test điện.....................................................................................14
Hình 2.8: Gá kim và nắp đồ gá kim...............................................................................14
Hình 2.9: Gá camera ......................................................................................................15
Hình 2.10: Gá cảm biến xung encoder ..........................................................................15

Hình 2.11: Má kẹp trái và phải ......................................................................................16

U
D

Hình 3.1: Sơ đồ các thành phần trong hệ thống ............................................................17
Hình 3.2: Các xylanh khí nén thơng dụng .....................................................................18
Hình 3.3: Xylanh MHZ2-10D .......................................................................................19
Hình 3.4: Động cơ bước ................................................................................................19
Hình 3.5: Cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cữu ............................................20
Hình 3.6: Tương quan giữa quá trình điện và quá trình cơ của động cơ bước .............20
Hình 3.7: Động cơ bước 42HT47 – 1684 ......................................................................20
Hình 3.8: Driver động cơ M542 ....................................................................................21
Hình 3.9: Hình ảnh Arduino Uno ..................................................................................22
Hình 3.10: Module role kích 5V....................................................................................26
vii


Hình 3.11: Cảm biến đọc encoder .................................................................................27
Hình 3.12: Camera xử lý ...............................................................................................28
Hình 3.13: Máy CNC Y&D 7300N ...............................................................................29
Hình 3.14: Máy đo điện ZX2789 ..................................................................................30
Hình 4.1: Sơ đồ chương trình xử lý chung ....................................................................32
Hình 4.2: Giao diện Vision assistant .............................................................................35
Hình 4.3: Cửa sổ thu nhận ảnh ......................................................................................36
Hình 4.4: Cửa sổ xử lý ảnh ............................................................................................37
Hình 4.5: Sơ đồ chương trình xử lý ảnh ........................................................................38
Hình 4.6: Chọn ảnh xử lý ..............................................................................................39
Hình 4.7: Chuyển ảnh xám HSL ...................................................................................39
Hình 4.8: Chọn vùng xử lý ............................................................................................40

Hình 4.9: Chuyển ảnh nhị phân .....................................................................................40
Hình 4.10: Phân tích pixel .............................................................................................41
Hình 4.11: Gắn hệ tọa độ đưa ra giá trị góc ..................................................................41
Hình 4.12: Khối chương trình chụp ảnh ........................................................................42
Hình 4.13: Khối chương trình xử lý ảnh .......................................................................42

C
C

R
L
T

U
D

Hình 4.14: Khối chương trình điều khiển động cơ........................................................43
Hình 4.15: Giao diện chương trình điều khiển LabVIEW ............................................43
Hình 4.16: Giao diện phần mền Visual Basic 6 ............................................................44
Hình 4.17: Sơ đồ chương trình xử lý Visual basic 6 .....................................................46
Hình 4.18: Thơng số cần kiểm tra của sản phẩm ..........................................................46
Hình 4.19: Giao diện chương trình Visual basic 6 ........................................................47
Hình 4.20: Thơng tin lưu cơ sở dữ liệu .........................................................................47
Hình 4.21: Sơ đồ mạch điện khối cơng suất ..................................................................48
Hình 4.22: Sơ đồ mạch điện khối điều khiển ................................................................49
Hình 4.23: Sơ đồ mạch điện khối công tắc, nút nhấn và cảm biến ...............................49
Hình 4.24: Sơ đồ mạch điện khối giao tiếp và đèn báo .................................................50
Hình 5.1: Máy kiểm tra điện tự dộng trên line sản xuất ................................................51
Hình 5.2: Các giá trị điện đo được trên máy đo và phần mềm......................................52

viii


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

MỞ ĐẦU

Mục đích: Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động ứng dụng công nghệ xử
lý ảnh nhằm liên kết với dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp, làm tăng năng
suất và tránh những sai sót có thể xảy ra trong q trình sản xuất
Mục tiêu đề tài: Vận dụng những kiến thức đã học về cơ khí và lập trình trong thời gian
qua ứng dụng vào thực tiễn, bên cạnh đó học hỏi nghiên cứu những lĩnh vực chưa được
biết đến nhằm hỗ trợ cho việc làm sau này.
Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:

C
C

a) Phạm vi: Nghiên cứu thiết kế máy kiểm tra điện tự động ứng dụng công nghệ xử
lý ảnh và lưu cơ sở dữ liệu. Bao gồm những phần chính như: 1 máy CNC 3 trục,
1 máy đo điện, 1 máy tính, 1 camera xử lý ảnh.
b) Đối tượng nghiên cứu: Cơ cấu test điện, hệ thống điều khiển, xử lý ảnh.
c) Nghiên cứu lý thuyết: Cơ sở lý thuyết về các chương trình xử lý LabVIEW, Visual

R
L
T

U
D

Basic và lập trình điều khiển

d) Nghiên cứu thiết kế: Cụm cơ khí test điện, mạch điều khiển
e) Chế tạo: Dựa vào kế quả thiết kế tiến hành thi công xây dựng mô hình
Cấu trúc đồ án này gồm 4 chương:
- Chương 1: Giới thiệu chung
- Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
- Chương 3: Các thành phần trong hệ thống
- Chương 4: Chương trình điều khiển
- Chương 5: Kết luận

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

1


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu về Cơ điện tử
Cơ điện tử (Mechatronics) là một chuyên ngành mới được hình thành trong thời
gian gần đây. Các hệ thống cơng nghệ trước đây chủ yếu hoạt động trên các kết cấu cơ
khí thuần túy kết với với các mạch điện tử điều khiển đơn giản, các hệ thống này vận
hành để đáp ứng một số thao tác cơ bản. Sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghiệp sản
xuất địi hỏi có một cơng nghệ cao uyển chuyển, linh hoạt, thơng minh hơn các cơng
nghệ trước đây, chính vì vậy cơ điện tử ra đời.

Nhiều định nghĩa về Cơ điện tử khác nhau đã được nhiều nhà khoa học và công
nghệ đưa ra với các cách nhìn và quan điểm khác nhau. Tuy vậy một nét chung nhất
được thừa nhận và cũng là bản chất của cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều
lĩnh vực để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội”. Sự liên kết cộng

C
C

R
L
T

năng này mang lại nhiều cơ hội và khơng ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ
điện tử. Hay có thể hiểu một cách giản đơn: Cơ điện tử về cơ bản là sự kết hợp phức

U
D

hợp của các ngành cơ khí, điện tử, và tin học.

Hình 1.1: Cơ điện tử là sự kết hợp của Cơ khí - Điện tử - Tin học
 Đặc trưng sản phẩm Cơ điện tử
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ và máy móc hiện đại, các robot đang không
ngừng phát triển về số lượng cũng như khả năng của chúng. Robot ngày càng thông
minh, đảm nhận thay thế những công việc mà con nguời không thể thực hiện như đi vào
vùng phóng xạ, giải cứu nguời trong hoả hoạn... Thế hệ tương lai sắp tới đón nhận robot
vào những cơng việc trong gia đình như trơng nhà, dọn dẹp nhà cửa, theo dõi sức khoẻ...
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

2


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Mỗi robot có bộ phận xử lý trung tâm (não bộ) (ngày nay cịn được tích hợp thêm trí
thơng minh nhân tạo), các cơ cấu tác động (tay để cầm nắm, bánh xe di chuyển...), và
các bộ phận cảm nhận (cảm biến) ghi nhận kích thích để gửi về bộ phận xử lý trung
tâm. Robot chính là một sản phẩm của ngành Cơ điện tử.

C
C

Hình 1.3: Robot trong ngành y tế

Hình 1.2: Robot lau nhà

R
L
T

 Ứng dụng của Cơ điện tử vào các lĩnh vực sản xuất
 Tự động hóa và trong lĩnh vực của kỹ thuật rơbơt
 Cơ khí hệ thống trợ động

U
D

 Các hệ điều khiển và cảm ứng

 Kỹ thuật ô tô, trong thiết kế của các hệ thống con như các hệ thống phanh
chống khóa
 Kỹ thuật máy tính, trong thiết kế của các cơ chế như các điều khiển máy
tính

Hình 1.4: Cánh tay robot trong sản xuất lắp ráp ô tô
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

3


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Cơ điện tử được xác định là một ngành mũi nhọn trong chiến lược phát triển khoa
học - công nghệ của Việt nam hiện nay và trong thời gian tới. Chính vì vậy, cơ điện tử
ngày càng mở rộng quy mô và tầm ảnh hưởng. Và trong thời gian ngắn, cơ điện tử đã
thu được nhiều thành quả nghiên cứu và chế tạo các sản phẩm.
1.2 Giới thiệu công ty Premo Việt Nam
Premo Việt Nam là công ty con thuộc tập đồn Premo có trụ sở tại Malaga, Tây
Ban Nha tọa lạc tại khu công nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc, Quảng Nam chuyên phát
triển, sản xuất và cung cấp các linh kiện điện tử cho các phân khúc thị trường bao gồm
ơ tơ, viễn thơng, điện tử cơng nghiệp.

C
C

R

L
T

U
D

Hình 1.5: Công ty Premo Việt Nam
Sản phẩm của Premo rất đa dạng bao gồm anten RFID (là sản phẩm chủ đạo trên
toàn thế giới), máy biến áp điện, cuộn cảm, bộ lọc EMC, và các thành phần PLC. Ngoài
các sản phẩm tiêu chuẩn, Premo cũng thiết kế các giải pháp tùy chỉnh để phù hợp với
yêu cầu của quý khách hàng, dựa trên các công nghệ mới nhất để giúp hệ thống của
khách hàng đạt hiệu quả cao hơn. Trong những năm qua Premo đã phát triển được một
mạng lưới rộng rãi trên toàn cầu, chi nhánh ở Tây Ban Nha, nhà máy ở Trung Quốc, Ma
Rốc, Việt Nam, trung tâm phát triển và nghiên cứu tại Pháp, Hàn Quốc, Tây Ban Nha,
Mỹ. Trong suốt hơn 55 năm qua, tập đồn Premo ln được các đối tác tin tưởng, là nhà
cung cấp được ưu chuộng vì những cam kết mạnh mẽ về kỹ thuật, giao hàng tin cậy và
chất lượng của các sản phẩm.
Nhà máy Premo Việt Nam được thành lập năm 2016 với nhiều dây chuyền sản
xuất cho ra nhiều loại sản phẩm khác nhau. Hầu hết các dây chuyền sản xuất đều sử
dụng máy móc tự động, làm cho chất lượng sản phẩm luôn được đảm bảo. Bên cạnh đó,
cơng ty ln đề cao những ý tưởng cải tiến ở những khu vực làm thủ cơng nhờ đó mà
quy mô sản xuất ngày càng được phát triển và mở rộng.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

4


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

PHỊNG Q&A

PHỊNG CƠ KHÍ

TORO

ANTENNA

TRAFO

ITRON

HYUNDAI

3DC

KHO

C
C

R
L
T

Hình 1.6: Sơ đồ khu vực sản xuất nhà máy Premo Việt Nam

U
D

1.3 Giới thiệu line sản xuất cuộn cảm Itron

Line ITRON là dây chuyền sản xuất tự động gần như hồn tồn, chỉ q trình cung
cấp nguyên liệu và kiểm tra chất lượng hàng sau khi thành phẩm cần đến sự góp mặt
của con người. Được thành lập từ sớm và xem như là line chính để sản xuất tạo ra sản
phẩm con itron sử dụng trong đồng hồ đo điện nước. Nhờ sử dụng máy móc vào sản
xuất nên số lượng sản phẩm cao lên đến vài nghìn sản phẩm trong một ca làm việc.

Hình 1.7: Sản phẩm sản xuất tại line Itron
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

5


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Line Itron gồm hai line nhỏ Itron1 và Itorn2, sơ đồ mỗi line như sau:

Hình 1.8: Sơ đồ line sản xuất Itron
 Mơ tả quy trình sản xuất cuộn cảm line Itron
Ngun
liệu đầu
vào
(lõi từ,
đế)

Máy

lắp ráp

Giao
hàng

Đóng
gói

C
C

Chờ
keo
khơ

Máy tải
hàng
lên
băng
tải

Máy
quấn
dây

Kiểm
tra
điện

Kiểm

tra
ngoại
quan

Máy
hàn

R
L
T

U
D

Hình 1.9: Quy trình sản xuất cuộn cảm line Itron
 Máy lắp ráp
Máy lắp ráp có nhiệm vụ lắp đế và lõi với nhau được cung cấp sẵn vào các bể
cấp tự động và được kết dính bằng keo, sau đó sắp xếp các sản phẩm sau khi
lắp lên vĩ nhờ hoạt động của cơ cấu tay gắp 3 trục.
 Máy tải hàng lên băng tải
Sản phẩm sau khi lắp ráp sẽ được đặt vào khu vực chờ keo khơ ít nhất một giờ
sau đó được cấp cho máy tải. Máy tải hàng có nhiệm vụ sắp xếp các con hàng
lên băng tải theo số lượng 10 con một lượt cũng nhờ tay gắp 3 trục.
 Máy quấn dây

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

6

Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Băng tải sau khi nhận đủ số lượng hàng di chuyển đến máy quấn dây cung cấp
đầu và cho máy quấn.
Máy quấn dây nhận hàng từ băng tải quấn đủ số vòng dây và trả các con hàng
sau khi quấn trở lại băng tải để chuyển đến các công đoạn tiếp theo.
 Máy hàn
Băng tải nhận hàng từ máy quấn di chuyển đến máy hàn thực hiện việc nhúng
nhựa thông và hàn các đầu dây vào chân pin. Sau đó đưa hàng thành phẩm tới
một băng tải khác.
 Kiểm tra ngoại quan và kích thước
- Kiểm tra phần dưới: đế, pin, dây kết nối, bi thiếc.
- Kiểm tra phần trên: kiểm tra phần quấn dây, bung dây, dây đi ra kết nối chân
pin, mặt trên của lõi.
- Kiểm tra kích thước của con hàng có đạt chuẩn hay khơng.
 Kiểm tra điện
Kiểm tra các thông số:

C
C

R
L
T

+ Hệ số tự cảm L (1,37 – 1,56 mH)
+ Hệ số điện trở R (< 12,6 Ω)
+ Chỉ số chất lượng Q (86 – 100)

U
D

Các sản phẩm tốt thỏa mãn tất cả các chỉ số trong phạm vi cho phép được đóng gói
và giao hàng.

Hình 1.10: Sơ đồ vị trí lắp đặt máy trên line Itron
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

7


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

1.4 Ý tưởng thiết kế đề tài
Đối với bất kì một cơng ty sản xuất nào uy tín về chất lượng luôn đặt lên hàng
đầu. Premo Việt Nam cũng vậy, là nhà máy sản xuất linh kiện điện tử các chỉ tiêu về
chất lượng rất khắt khe trong đó có chỉ tiêu về các thông số điện và ngoại quan sản
phẩm. Để hạn chế tối đa các phế phẩm tạo ra, nâng cao năng suất yêu cầu mọi khâu sản
xuất cần độ chính xác cao, tự động hóa q trình sản xuất với sự can thiệt của máy móc
nhiều nhất có thể, đặc biệt trong giai đoạn kiểm tra sản phẩm trước khi đưa ra thị trường
phải đảm bảo chất lượng tốt nhất.
Cụ thể trong quá trình thực tập làm việc tại công ty chúng em nhận thấy dây
chuyền sản xuất cuộn cảm (line Itron) tại khâu cuối cùng kiểm tra điện sản phẩm cần có
sự can thiệp của con người. Hiện tại line sản xuất đang sử dụng một bộ cơng cụ để kiểm
tra.

C
C

R
L
T

U
D

Hình 1.11: Dụng cụ kiểm tra điện thủ cơng
Được thao tác thủ cơng nên có thể dẫn đến một số sai sót như:
 Cơng nhân sắp xếp nhầm lẫn giữa sản phẩm lỗi và đạt
 Kiểm tra sai hoặc thiếu hàng trên vĩ
 Dưới tác động của con người cũng có thể ảnh hưởng trầy xước hàng…
Vì thế các sản phẩm cuối cùng khơng đảm bảo hồn tồn về mặt chất lượng, có
thể ảnh hưởng đến uy tín của cơng ty và các tổn thất đền bù nếu nhận những phàn nàn
từ phía khách hàng. Đây là vấn đề cấp thiết cần được cải thiện, từ đó chúng em xin đề
xuất ý tưởng kiểm tra điện tự động sử dụng cơ cấu 4 trục kết hợp với xử lý ảnh để tự
động hóa q trình sản xuất, hạn chế những sai sót nhiều nhất có thể, tiết kiệm thời gian
và nhân công trong khâu sản xuất này.

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

8


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu thiết kế
Dây chuyền sản xuất cuộn cảm Itron là một bộ phận sản xuất tại nhà máy Premo
Việt Nam. Đảm nhiệm sản xuất cuộn cảm với kích thước nhỏ gọn sử dụng trong các
đồng hồ đo điện nước, các đồng hồ đo áp suất,…Tồn bộ q trình lắp ráp, quấn dây
và nhúng thiếc đều do máy móc làm việc, tại các công đoạn kiểm tra cuối cùng, kiểm
tra điện và ngoại quan sản phẩm hiện tại vẫn được làm thủ cơng, cần có các phương
án cải tiến q trình sản xuất tại cơng đoạn này nhưng vẫn phải đảm bảo được các
tiêu chí sau:


Sản phẩm cuối cùng phải đạt được các chỉ tiêu về thông số điện nằm trong
khoảng cho phép:
- Giá trị điện trở DCR
- Giá trị chất lượng Q

C
C

R
L
T

- Giá trị độ từ cảm L

U
D

(1,37 – 1,56 mH)
( < 12,6 Ω)
(86 – 100)



Sản phẩm có mỹ quan, dây đồng được quấn đều không bung, không trầy xước
dây, khơng sứt mẻ bể lõi, đế cịn ngun vẹn không biến dạng, các chân pin
được thiếc phủ đều, mối hàn phải chắc chắn….



Sản phẩm đạt sẽ được xếp vào khay chờ đóng gói, loại bỏ các sản phẩm lỗi vào
khay phế phẩm.



Ngoài ra, phải kết nối với máy đo điện, lấy dữ liệu và lưu thông tin sản phẩm
trong một cơ sở dữ liệu riêng nhằm kiểm sốt tình trạng sản phẩm kiểm tra.
Yêu cầu phải thiết kế phương án kiểm tra điện tự động và thỏa mãn các tiêu chí
đặt ra ở trên từ cơ cấu máy CNC 3 trục cho trước với:
-

Đầu vào: Sản phẩm được kiểm tra ngoại quan thủ công

-

Đầu ra: Khay sản phẩm đảm bảo chất lượng là nguyên liệu đầu vào cho quá
trình đóng gói.

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí u cầu
cải tiến

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

9


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

2.2 Phân tích các phương án cải tiến
Vấn đề đặt ra là phải tự động quá trình kiểm tra các thơng số điện của sản phẩm nên
nhóm xin đề xuất hai phương án cải tiến ban đầu như sau:
 Kiểm tra điện theo phương án băng tải
 Kiểm tra điện theo phương án xử lý ảnh
2.2.1 Phương án băng tải

C
C

R
L
T

U
D

Hình 2.2: Phương án thiết kế theo kiểu băng tải

Nguyên lý làm việc: Theo phương án băng tải sản phẩm sau khi được kiểm tra ngoại
quan thủ công người công nhân sẽ thả hàng lên băng tải, sản phẩm được đưa tới cụm
kiểm tra để kiểm tra các thông số điện, cụm gắp sản phẩm sẽ gắp thả hàng vào khay
được đặt trên máy CNC và loại bỏ những sản phẩm lỗi.
Ưu điểm
- Cơ cấu cơ khí băng tải, cụm kiểm tra, cụm gắp sản phẩm đơn giản dễ thiết kế
- Sản phẩm kiểm tra đảm bảo được đầy khay vì các sản phẩm lỗi đã được loại bỏ
trước khi xếp vào khay
- Thời gian làm việc ổn định, có tính liên tục, năng suất cao
- Có thể sử dụng PLC để xử lý các tín hiệu cảm biến đầu vào điều khiển các cơ
cấu chấp hành như động cơ băng tải, xy lanh gắp nên không phức tạp cho hệ
thống điều khiển
Nhược điểm
- Tốn diện tích cho phần bố trí lắp đặt băng tải
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

10


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

- Sản phẩm di chuyển trên băng tải và trong quá trình sắp xếp vào khay xảy ra va
chạm nhiều không đảm bảo chất lượng
- Để đảm bảo cơ cấu hoạt động ổn định đòi hỏi các cảm biến đầu vào phải chính
xác dẫn đến chi phí cho các linh kiện cao
2.2.2 Phương án xử lý ảnh

C

C

R
L
T

U
D

Hình 2.3: Phương án thiết kế theo phương pháp xử lý ảnh
Đầu vào sẽ là khay sản phẩm được kiểm tra ngoại quan nhưng có một
vấn đề đó là người cơng nhân sắp xếp sản phẩm vào khay một cách ngẫu nhiên
nên vị trí các chân pin sẽ không theo một phương nhất định nên cần được xử lý
ảnh xác định góc lệch của hai chân pin trước khi kiểm tra điện.

Hình 2.4: Sản phẩm đặt trong khay
Nguyên lý làm việc: Khay sản phẩm được đặt lên máy CNC, camera chụp ảnh
xử lý kích động cơ quay theo góc lệch, trục Z máy CNC dịch chuyển đi xuống
để kiểm tra điện và gắp bỏ sản phẩm lỗi. Máy tự động thực hiện lần lượt cho
đến hết khay.
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

11


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Ưu điểm

- Được xử lý và điều khiển bằng phần mền có độ chính xác cao
- Tốn ít diện tích khi lắp đặt máy CNC
- Cơ cấu cơ khí nhỏ gọn
- Chi phí các linh kiện thành phần ít hơn
- Sản phẩm giữ nguyên vị trí khi được đặt vào khay, không gây ảnh hưởng đến
ngoại quan sản phẩm
Nhược điểm
- Cơ cấu cơ khí được liên trên một cụm nhỏ khó cho việc thiết kế bố trí các
linh kiện
- Điều khiển bởi nhiều phần mền, phức tạp cho hệ thống điều khiển
- Tốn thời gian xử lý nhiều hơn dẫn đến để kiểm tra hết 1 khay hàng sẽ lâu hơn
Lựa chọn phương án: Theo các ưu nhược điểm đã phân tích, nhóm quyết định lựa chọn
phương án thứ 2 (xử lý ảnh) để thiết kế. Vì mục tiêu quan trọng nhất cần hướng đến
chính là chất lượng sản phẩm, phương án xử lý ảnh cho thấy những đặc điểm nổi trội

C
C

R
L
T

hơn, sản phẩm không di chuyển sau khi kết thúc quá trình kiểm tra về ngoại quan cho
nên sẽ đảm bảo được sản phẩm không chịu tác động của bất kì yếu tố nào như khơng va
chạm với các vật thể bề mặt cứng, sắt nhọn gây trầy dây, đứt dây đồng. Mặt khác phương

U
D

án dùng LabVIEW để xử lý ảnh, LabVIEW là phần mềm có nhiều ứng dụng thực tiễn,

được sử dụng khá phổ biến trong hệ thống điều khiển các máy móc trong cơng nghiệp,
cũng sẽ là cơ hội để nhóm được nghiên cứu học hỏi là tiền đề để phát triển các ứng dụng
khác sau này.
2.3 Thiết kế phương án lựa chọn
Xác định các linh kiện cần có trong cơ cấu:
- Camera : chụp ảnh xử lý đưa ra góc quay
- Động cơ : đưa tồn bộ cơ cấu quay theo góc đã xử lý
- Xylanh : kẹp hàng lỗi bỏ vào khay phế phẩm
- Cảm biến hồng ngoại chữ U và đĩa quay: xác định vị trí góc 0o, cơ cấu quay về
vị trí góc ban đầu, đĩa quay tạo ra xung ở cảm biến khi đó cho biết vị trí gốc của
cơ cấu
- Kim test điện: tiếp xúc với hai chân pin sản phẩm để đo các giá trị điện
Dựa theo phương án thiết kế, tổng thể máy sau khi hoàn thành như sau:

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

12


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

C
C

R
L
T

Hình 2.5: Tổng thể máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động
Công ty Premo đã hỗ trợ cơ cấu máy CNC 3 trục nhằm tiết kiệm thời gian thiết
kế, máy hoạt động với độ chính xác cao, được tích hợp các I/O kết nối với các tín hiệu

U
D

vào và dễ dàng điều khiển tín hiệu ra. Máy có thể lập trình theo kiểu dạy học thơng qua
bản điều khiển kèm theo máy. Nhiệm vụ cơ khí cần thiết kế là thêm cụm cơ cấu kiểm
tra bao gồm động cơ xoay theo góc, bố trí kim test điện, cơ cấu kẹp gắp bỏ hàng lỗi và
vị trí đặt camera xử lý

Hình 2.6: Cụm test điện của máy kiểm tra điện tự động
Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

13


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

Các thành phần thiết kế
 Tấm gá toàn bộ cụm test điện. Liên kết với trục Z máy CNC, gá động cơ và các
linh kiện thành phần.

C
C

R

L
T

Hình 2.7: Tấm gá cụm test điện

U
D

 Gá kim test điện. liên kết giữa 2 thành phần giúp cố định kim test đúng vị trí

Hình 2.8: Gá kim và nắp đồ gá kim

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

14


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

 Gá camera. Cố định camera sao cho khoảng cách của tâm xoay đến tâm camera
bằng đúng khoảng cách hai sản phẩm liên tiếp.

C
C

R
L
T

U
D

Hình 2.9: Gá camera

 Gá cảm biến xung encoder.

Hình 2.10: Gá cảm biến xung encoder

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

15


Thiết kế máy kiểm tra điện trong cuộn cảm tự động

 Tay kẹp sản phẩm lỗi

Hình 2.11: Má kẹp trái và phải

C
C

R
L
T

U
D

Sinh viên thực hiện: Đỗ Tấn Hùng – Bùi Văn Nam

Hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam

16