Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ điện tử: Nghiên cứu xây dựng chương trình điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lượng cho quy trình sản xuất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HỮU ĐẠI
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN
THÔNG CHO ROBOT ABB 1200 NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG CHO QUY
TRÌNH SẢN XUẤT MÀN HÌNH ĐIỆN THOẠI

NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 8520114.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHẠM MẠNH THẮNG

HÀ NỘI - 2021

`


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin đƣợc cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ:” Nghiên cứu xây dựng chƣơng trình
điều khiển và truyền thông cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lƣợng cho quy trình
sản suất màn hình điện thoại” là một cơng trình của cá nhân tơi trong thời gian vừa qua và
sự giúp đỡ khơng nhỏ từ phía Công ty TNHH Samsung Display Việt Nam, dƣới sự hƣớng
dẫn nhiệt tình của PGS.TS Phạm Mạnh Thắng. Cơng trình này đƣợc tài trợ một phần từ
đề tài Khoa học công nghệ cấp Đại Học Quốc Gia Hà Nội, mã số đề tài: QG.20.80
Hà Nội, ngày 29 tháng 01 năm 2021
Tác giả đề tài

Nguyễn Hữu Đại

`


1

MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................................ 1
Danh mục hình ảnh ............................................................................................................... 3
Danh mục bảng biểu ............................................................................................................. 6
Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn ................................................................ 7
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................................. 10
1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại .............................................................. 10
1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200 ......................................................................... 10
1.3 Nâng cao chất lƣợng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot ................................. 11
CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG .......................................... 14
2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống .............................................................................. 14
2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động ........................................... 15
2.2.1 Robot ABB IRB 1200 ......................................................................................... 15
2.2.2 Hệ thống PLC ..................................................................................................... 22
2.2.3 Hệ thống cảm biến và cơ cấu chấp hành ............................................................ 26
2.2.4 Truyền thông giữa PLC và Robot ....................................................................... 36
CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM ................................................................................................ 39
3.1 Phần mềm Robot Studio và lập trình robot ABB ..................................................... 39
3.1.1 Giới thiệu về phần mềm RobotStudio ................................................................ 39
3.1.2 Lập trình Robot ABB.......................................................................................... 41
3.2 Lập trình cho Arduino .............................................................................................. 48
3.3 Phần mềm GP Pro-EX và thiết kế giao diện ............................................................. 49

3.3.1 Giới thiệu phần mềm GP Pro-EX 4.09 ............................................................... 49
3.3.2 Thiết kế giao diện ............................................................................................... 50
CHƢƠNG 4: TÍCH HỢP HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG ..................................................... 57
4.1 Cài đặt Robot ABB ................................................................................................... 57
4.1.1

Cấu hình Devide Net ..................................................................................... 57
`


2

4.1.2 Cài đặt Robot ...................................................................................................... 62
4.2 Hoạt động của hệ thống ............................................................................................ 65
4.3 Kết quả của luận văn ................................................................................................. 67
4.4 Kết luận ..................................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 68
PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 69

`


3

Danh mục hình ảnh
Hình 1. 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED ..................................................................... 10
Hình 1. 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5 ..................................................... 11
Hình 1. 3 Mơ hình thiết bị ................................................................................................. 12
Hình 1. 4 Cấu tạo tay gắp ................................................................................................. 12
Hình 1. 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel ................................................................................ 13

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

`


4

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

Hình 3. 1 Giao diện tab Home........................................................................................... 39
Hình 3. 2 Modeling tab ...................................................................................................... 39
Hình 3. 3 Simulation tab .................................................................................................... 40
Hình 3. 4 Controller tab .................................................................................................... 40
Hình 3. 5 RAPID tab ......................................................................................................... 40
Hình 3. 6 Add-Ins tab ........................................................................................................ 40
Hình 3. 7 Lưu đồ tổng quát chương trình robot ................................................................ 41
Hình 3. 8 Phân vùng làm việc của robot ........................................................................... 41
Hình 3. 9 Tạo điểm trong Worldzone ................................................................................ 42
Hình 3. 10 Tạo 2 điểm output cho WorldZone .................................................................. 42
Hình 3. 11 Tạo chương trình rZone .................................................................................. 43
Hình 3. 12 Lưu đồ chương trình đưa robot về gốc............................................................ 43
Hình 3. 13 Lưu đồ thuật tốn chương trình lấy hàng ....................................................... 44
Hình 3. 14 Mơ tả Tray ....................................................................................................... 45
Hình 3. 15 Lưu đồ thuật tốn chương trình thả hàng ....................................................... 46
Hình 3. 16 Lưu đồ thuật tốn Arduino .............................................................................. 48
Hình 3. 17 Màn hình chính Auto ....................................................................................... 50
Hình 3. 18 Cửa số cài đặt chức năng Switch Auto ............................................................ 50
Hình 3. 19 Màn hình giao diện In Conveyor ..................................................................... 51
Hình 3. 20 Màn hình giao diện Transfer ........................................................................... 51
Hình 3. 21 Giao diện điều khiển phần Out Conveyor ....................................................... 52
Hình 3. 22 Giao diện điều khiển phần Robot .................................................................... 52

Hình 3. 23 Giao diện phần Vision ..................................................................................... 52
Hình 3. 24 Giao diện điều khiển phần Lift In .................................................................... 53
Hình 3. 25 Giao diện điều khiển phần Transfer ................................................................ 53
Hình 3. 26 Giao diện điều khiển phần Lift Out ................................................................. 53
Hình 3. 27 Trạng thái đầu vào phần In Conveyor ............................................................ 54
Hình 3. 28 Trạng thái đầu vào phần Out Conveyor .......................................................... 54
Hình 3. 29 Trạng thái đầu vào phần Transfer .................................................................. 55
Hình 3. 30 Trạng thái đầu ra phần In Conveyor............................................................... 55
Hình 3. 31 Trạng thái đầu ra phần Out Conveyor ............................................................ 55
Hình 3. 32 Hình ảnh Alarm thơng báo khi phát sinh lỗi ................................................... 56
Hình 4. 1 Tạo Project mới ................................................................................................. 57
`


5

Hình 4. 2 Các lựa chọn trong Industrial Networks ........................................................... 57
Hình 4. 3 Các lựa chọn trong Motion Events .................................................................... 58
Hình 4. 4 Lựa chọn trong Communication ........................................................................ 58
Hình 4. 5 Cấu hình DevideNet Devide .............................................................................. 59
Hình 4. 6 Cấu hình StationNo ........................................................................................... 59
Hình 4. 7 Cấu hình Baudrate ............................................................................................ 60
Hình 4. 8 Cấu hình OccStation.......................................................................................... 60
Hình 4. 9 Cấu hình BasicIO .............................................................................................. 60
Hình 4. 10 Cấu hình CCLink ............................................................................................. 61
Hình 4. 11 Thơng số Station Information .......................................................................... 61
Hình 4. 12 Chọn mục Calibration ..................................................................................... 62
Hình 4. 13 Các lựa chọn trong Calibration ...................................................................... 62
Hình 4. 14 Gốc của trục cần Calibration .......................................................................... 62
Hình 4. 15 Update Revolution Counters ........................................................................... 63

Hình 4. 16 Chọn Tooldata ................................................................................................. 63
Hình 4. 17 Đặt tên cho Tool .............................................................................................. 63
Hình 4. 18 Đặt khối lượng cho Tool .................................................................................. 64
Hình 4. 19 Chọn phương pháp cài đặt Tool ...................................................................... 64
Hình 4. 20 Chọn wobjdata................................................................................................. 64
Hình 4. 21 Đặt tên cho wobj .............................................................................................. 65
Hình 4. 22 Chọn phương pháp tạo wobj ........................................................................... 65
Hình 4. 23 Hình ảnh Alarm Tay gắp lỗi ............................................................................ 66

`


6

Danh mục bảng biểu
Bảng 2. 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng........................................................................... 16
Bảng 2. 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9............................................................. 16
Bảng 2. 3 Bảng các trục robot........................................................................................... 18
Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật IRC5 Compact ..................................................................... 20
Bảng 2. 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact ....................................................... 20
Bảng 2. 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12 .............................................................. 21
Bảng 2. 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13 .............................................................. 21
Bảng 2. 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P ........................................................... 23
Bảng 2. 9 Bảng thống số kỹ thuật Module QJ61BT11 ...................................................... 25
Bảng 2. 10 Bảng thông số kỹ thuật Module QD77MS4 .................................................... 25
Bảng 2. 11 Bảng tính năng cảm biến FSR 402 ................................................................. 27
Bảng 2. 12 Bảng các bộ khếch đại kết nối được với HG-KR43 ........................................ 27
Bảng 2. 13 Bảng thông số kỹ thuật động cơ HG-KR43..................................................... 28
Bảng 2. 14 Bảng các loại động cơ mà bộ khếch đại MR-J4W3-444B điều khiển được ... 30
Bảng 2. 15 Bảng tính năng của bộ khuếch đại MR-J4W3-444B ....................................... 30

Bảng 2. 16 Bảng thông số kỹ thuật của MR-J4W3-444B .................................................. 31
Bảng 2. 17 Tên các phần trên bộ khuếch đại .................................................................... 32
Bảng 2. 18 Bảng thông số kỹ thuật biến tần FR-E720-0.1K ............................................. 33
Bảng 2. 19 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Mega ................................................................... 35
Bảng 2. 20 Bảng thông số kỹ thuật GP4402 WAW ........................................................... 35
Bảng 2. 21 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.31 ............................................................ 36
Bảng 2. 22 Bảng tên các chân cổng X8 ............................................................................. 37
Bảng 2. 23 Bảng đầu vào đầu ra giũa tín hiệu PLC và Robot .......................................... 37
Bảng 2. 24 Bảng thông số DevideNet Lean ....................................................................... 38
Bảng 2. 25 Bảng size vào/ra data ...................................................................................... 38
Bảng 3. 1 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình lấy hàng ........................................ 45
Bảng 3. 2 Bảng tín hiệu Robot cần cho chương trình thả hàng ........................................ 47
Bảng 3. 3 Bảng các tín hiệu hệ thống Robot ..................................................................... 47
Bảng 3. 4 Bảng thông số kiểm tra tay gắp ........................................................................ 49
Bảng 3. 5 Bảng lỗi thiết bị ................................................................................................. 56
Bảng 4. 1 Bảng kết quả kiểm tra tay gắp .......................................................................... 66

`


7

Các từ tiếng Anh, viết tắt sử dụng trong luận văn
Tiếng Anh
LCD
Flexible
Rigid
Foundry Plus Robots
FlexPedant
Servo amplifier

Jig Test
sensor
IRC5 Compact
Modeling tab
Simulation tab
Controller tab
RAPID tab
Add-Ins tab
Worldzone
rZone
Tray
Arduino
In Conveyor
Out Conveyor
Lift In
Lift Out
Transfer
Industrial Networks
Motion Events
Communication
DevideNet Devide
StationNo
Baudrate
OccStation
BasicIO
CClink
Calibration
Update Revolution Counters
wobjdata
Tooldata

NG
Alarm

Tiếng Việt/ Giải thích
Màn hình tinh thể lỏng
Mềm dẻo
Cứng
Một loại robot
Tay cầm điều khiển robot
Bộ khuếch đại servor
Bàn kiểm tra
Cảm biến
IRC5 nhỏ gọn
Nơi thiết kế hình khối cần
Nơi mơ phỏng
Nơi cài đặt bộ điều khiển
Nơi lập trình robot
Nơi thêm các tính năng
Vùng làm việc
Ký hiệu chƣơng trình con
Nơi đựng sản phẩm
Mạch điện tử
Băng tải vào
Băng tải ra
Thiết bị nâng tray đầu vào
Thiết bị nâng tray đầu ra
Thiết bị di chuyển tray
Hệ thống công nghiệp
Chuyển động
Truyền thông

Phƣơng pháp truyền thông
Số trạm
Tốc độ
Thông số trạm
Đầu vào ra cơ bản
Phƣơng thức truyền thông
Hiệu chỉnh
Cập nhật hiệu chỉnh
Dữ liệu làm việc
Dữ liệu công cụ
Lỗi
Cảnh báo

`


8

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây điện thoại thơng minh đóng vai trị quan trọng trong
cuộc sống của con ngƣời. Với những tính năng và các ứng dụng điện thoại thơng minh
đem lại, nó đang đƣợc sử dụng vơ cùng rộng rãi. Cùng với đó, là các hãng sản xuất điện
thoại đang ngày càng phát triển các dịng điện thoại thơng minh hơn, quy mơ sản xuất và
quy trình sản xuất ngày càng hiện đại hơn.
Ở Việt Nam, do các chính sách tốt nên đã thu hút rất nhiều nhà sản xuất điện thoại,
một trong số đó có Samsung Display. Trong quy trình sản xuất của mình, Samsung
Display Việt Nam ln hƣớng tới sự tối ƣu, tự động hóa. Qua đó có thể hạn chế đƣợc lỗi
sản phẩm, để đến tay khách hàng là những sản phẩm tuyệt vời nhất.
Việc sử dụng robot để thay thế con ngƣời trong quy trình sản xuất màn hình điện

thoại là một điều tất yếu, nó hƣớng đến sự tối ƣu trong sản xuất, nâng cao mức độ tự động
hóa cho nhà máy. Nhƣng hiện nay trong nhà máy, còn nhiều cơng đoạn cịn thủ cơng,
chƣa sử dụng robot, chất lƣợng chƣa đƣợc nâng cao.
Chính vì vậy tơi quyết định lựa chọn đề tài: ” Nghiên cứu xây dựng chƣơng trình
điều khiển và truyền thơng cho robot ABB 1200 nhằm nâng cao chất lƣợng cho quy trình
sản suất màn hình điện thoại” .
Mục đích nghiên cứu
Ghép nối robot với hệ thống gắp nhả sản phẩm có thể ứng dụng và phát triển trong
nhà máy Samsung Display Việt Nam. Xây dựng chƣơng trình điều khiển và truyền thơng
cho robot. Nghiên cứu cách kiểm tra tình trạng các tay gắp hút trên tay robot để ngăn
chặn lỗi phát sinh.
Đối tƣợng nghiên cứu
Phần cứng hệ thống gắp nhả sản phẩm
Robot ABB IRB1200
Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực tế.
Nội dung của luận văn
Luận văn bao gồm 4 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng 2: Cấu trúc phần cứng của hệ thống
Chƣơng 3: Phần mềm
`


9

Chƣơng 4: Tích hợp hệ thống hoạt động
Trong luận văn các kết quả đƣợc chọn lọc, phân tích, các phƣơng án đƣa ra phù
hợp với hệ thống thiết bị thực tế. Vì một số lý do bảo mật của cơng ty nên một số hình
ảnh sản phẩm, hệ thống thiết bị thực tế khơng đƣợc trình bày.

Luận văn có sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho công việc nhƣ: RobotStudio, GXWork2, GP- Pro EX, Arduino, MS Office … để thực hiện đề tài.

`


10

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về quy trình sản xuất điện thoại
Hiện nay cơng nghệ sản xuất màn hình điện thoại rất đa dạng, có nhiều cơng nghệ
nhƣ LCD, TFT – LCD, Super LCD, OLED(gồm Flexible OLED và Rigid OLED),
AMOLED… Trong bài luận văn này tôi xin giới thiệu tổng quan về công nghệ Flexible
OLED.
OLED (Organic Light Emitting Diode) là một diode phát sáng (LED), trong đó lớp
phát ra ánh sáng đƣợc làm bằng hợp chất hữu cơ. Một màn hình OLED khơng u cầu
đèn nền, do đó nó làm giảm điện năng tiêu thụ cũng nhƣ hiển thị màu đen tốt hơn và
khơng giống nhƣ màn hình LCD. Một trong những lợi thế của màn hình OLED là màu
sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lƣợng tốt hơn.

Hình 1. 1 Cấu tạo màn hình Flexible OLED
Cover Glass là lớp kính cứng bảo vệ màn hình bên ngồi cùng. Circular Polarizer
là lớp phim giúp tăng khả năng nhìn ngồi trời của màn hình. Transparent Encapsulation
là lớp phin trong suốt bảo vệ lớp plastic TFT bên dƣới. Plastic TFT backplane with OLED
là tấm Panel đã đƣợc tích hợp các diode phát quang hữu cơ, đây là thành phần cơ bản của
màn hình. Cuối cùng Heat Sink là lớp ngăn cản nhiệt giữa phần main điện thoại và màn
hình. Quy trình sản xuất điện thoại cơ bản là quá trình lắp ráp các tấm trên lại với nhau.
1.2 Tổng quan về robot ABB IRB 1200
Robot ABB đƣợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, thiết bị tự
động hóa, có thể lập trình điều khiển những trục của robot thơng qua bộ điều khiển. Robot
ABB gồm 2 phần chính là bộ điều khiển và cánh tay robot.

`


11

Hình 1. 2 Cánh tay robot ABB và bộ điều khiển IRC 5
Có một số loại robot ABB chính nhƣ: Foundry Plus Robots–Small and
Medium( Size: IRB 140, IRB 1600, IRB 2400, IRB 4400, IRB 4450S) và Foundry Plus
Robots–Large( IRB 6600RF, IRB 6620, IRB 6640, IRB 6660, IRB 6650S, IRB 7600).
Loại robot ABB 6 trục nhƣ IRB 120, IRB 1200...là loại robot hiện đại của hãng công
nghệ ABB thiết kế nhỏ gọn và khả năng sử dụng linh hoạt kết hợp với bộ điều khiển
thơng mình(Controller). Đây là loại robot đƣợc dùng nhiều nhất trong các nhà máy công
nghệ sản xuất linh kiến điện tử, hay các vi mạch cần với độ chính xác rất cao.
1.3 Nâng cao chất lƣợng sản xuất điện thoại khi ứng dụng robot
Trong các công đoạn sản màn hình điện thoại, việc di chuyển sản phẩm sau khi hết
một công đoạn hầu hết đƣợc thực hiện bởi cơng nhân. Việc này có nhiều nhƣợc điểm.
Thứ nhất, tốn rất nhiều nhân cơng, làm tăng chi phí nhân cơng, giảm mức độ tự động hóa
trong nhà máy. Thứ hai, làm tăng thời gian sản xuất, thao tác của con ngƣời với tốc độ
hạn chế và và mức độ tập trung trong thời gian dài không tốt nên ảnh hƣởng đến thời gian
sản xuất. Thứ ba, nguy cơ mất an tồn lao động do trong dây chuyền có nhiều thiết bị tự
động khác, nên thao tác của công nhân có thể có các nguy cơ mất an tồn nhƣ: bị kẹp, bị
va chạm…Và tiềm ẩn nguy cơ gây lỗi sản phẩm: do bề mặt màn hình Flexible OLED rất
yếu có thể phát sinh lỗi nếu cơng nhân thực hiện sai thao tác, hay dùng lực quá mạnh, hay
va chạm màn hình với các thiết bị khác.
Với việc áp dụng robot tại các điểm lấy sản phẩm này giúp cắt giảm đƣợc sức lao
động của con ngƣời, giảm thời gian sản xuất, giảm đƣợc nguy cơ gây lỗi chất lƣợng.
Trong nội dung luận văn này tơi xin trình bày việc áp dụng robot ABB IRB 1200 vào việc
gắp hàng vào tray thành phẩm nhƣ sau:
`

12

Hình 1. 3 Mơ hình thiết bị
Băng tải để cấp panel thành phẩm đến vị trí robot. Unit Unloader dùng để cung
cấp Tray trống và nhận panel từ robot và out ra công đoạn tiếp theo. Robot ABB để gắp
hàng từ băng tải thả vào Tray. Cảm biến lực dùng để kiểm tra tình trạng tay gắp.
Tuy nhiên cũng có vấn đề phát sinh lỗi chất lƣợng khi ứng dụng robot vào quá
trình sản xuất. Tay robot đƣợc gắn các tay gắp có đƣờng hút chân khơng để hút panel.
Cấu tạo tay gắp nhƣ sau:
Đầu tay gắp

Thân tay gắp
Khoảng cách
nhún
Pad hút

Hình 1. 4 Cấu tạo tay gắp
Trong đó đầu tay gắp là nơi nhận nguồn khí chân khơng. Thân tay gắp có lị xo
giúp tay gắp có thể nhún đàn hồi. Pad hút đƣợc làm bằng cao su mềm để không làm ảnh
hƣởng đến bề mặt panel. Vậy trong quá trình sản xuất tay gắp có thể các lỗi liên quan đến
kẹt không thể nhún đàn hồi. Khi robot gắp panel sẽ gây đâm lên bề mặt panel.
`


13

Tay gắp lỗi khơng nhún
đàn hồi đƣợc

Đâm

Panel

Hình 1. 5 Tay gắp lỗi gây đâm panel
Để phát hiện ra vấn đề này, tránh gây ra lỗi hàng loạt, tôi đƣa ra ý tƣởng kiểm tra
nhƣ sau:

FSR
402

FSR
402

FSR
402

FSR
402

Jig Test

Hình 1. 6 Jig Test áp lực nhún tay gắp
Sau khi robot gắp đƣợc 8 panel, sẽ di chuyển đến Jig Test và down xuống, các
sensor lực FSR
Tín hiệu
sensor FSR
402

Arduino chuyển
sang tín hiệu 0 1

Mạch rơ le

PLC

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

Robot


14

CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG
2.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống
Start

Băng tải chuyển panel đến
vị trí Unload( phía cuối)
Robot di chuyển đến vị trí
panel và gắp panel

Robot thả panel vào Tray
trống

N

Unit Unloader cung cấp

Tray trống để nhận hàng

Thả đủ 8 vị
trí trên Tray
Y

Y

Robot tiến
hành kiểm tra
tay gắp

N

Xử lý
thiết bị

Alarm thiết bị

N

Y

N

Khi 20
Tray có
đủ panel

Y

Unit Unloader
cho Tray thành
phẩm ra ngồi

Hình 2. 1 u cầu cơng nghệ của hệ thống

`

End


15

Sơ đồ kết nối phần cứng của hệ thống.

Hình 2. 2 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống
Các thiết bị đƣợc liên kết với nhau thành 1 hệ thống trong đó PLC đóng vai trị là
một bộ điều khiển trung tâm.
2.2 Các trang thiết bị của hệ thống và nguyên lý hoạt động
2.2.1 Robot ABB IRB 1200
Sử dụng robot ABB IRB 1200 5/0.9

Hình 2. 3 Bộ điều khiển IRC5

Hình 2. 4 Robot ABB IRB 1200
`


16

Robot đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn sau:
Bảng 2. 1 Các tiêu chuẩn robot đáp ứng
Tiêu chuẩn
EN ISO 12100
EN ISO 13849-1
EN ISO 13850
EN ISO 10218-1
EN ISO 9787
EN ISO 9283
EN ISO 14644-1
EN ISO 13732-1
EN IEC 61000-6-4
EN IEC 61000-6-2
EN IEC 60974-1
EN IEC 60974-10
EN IEC 60204-1
IEC 61340-5-1:2010
IEC 60529
EN 614-1
EN 574

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

Mơ tả
An tồn của máy móc - Nguyên tắc chung để thiết kế - Đánh giá

rủi ro và giảm thiểu rủi ro
An tồn máy móc, các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống
điều khiển -Phần 1: Nguyên tắc chung khi thiết kế
An toàn máy móc - Dừng khẩn cấp - Nguyên tắc thiết kế
Robot cho mơi trƣờng cơng nghiệp - u cầu an tồn -Phần 1
Robot
Robot và thiết bị robot - Hệ thống tọa độ và chuyển động danh
pháp
Thao tác với rô bốt công nghiệp, tiêu chí hiệu suất và liên quan
phƣơng pháp thử
Đảm bảo u cầu của phịng sạch
Cơng thái học của mơi trƣờng nhiệt - Phần 1
EMC, Phát xạ chung
EMC, Miễn dịch chung
Thiết bị hàn hồ quang - Phần 1: Nguồn điện hàn
Thiết bị hàn hồ quang - Phần 10: Yêu cầu EMC
An tồn máy móc - Thiết bị điện của máy móc - Phần 1 Yêu cầu
chung
Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi hiện tƣợng tĩnh điện
- Yêu câu chung
Mức độ bảo vệ đƣợc cung cấp bởi vỏ (mã IP)
An tồn của máy móc - Ngun tắc thiết kế tiện dụng - Phần 1:
Thuật ngữ và nguyên tắc chung
An toàn của máy móc - Thiết bị điều khiển bằng hai tay - Chức
năng
các khía cạnh - Nguyên tắc thiết kế
Yêu cầu an tồn đối với robot cơng nghiệp và hệ thống robot
Tiêu chuẩn an toàn cho robot và thiết bị robot
Bảo vệ các bộ phận điện và điện tử, các cụm lắp ráp và
Thiết bị (Không bao gồm Thiết bị nổ đƣợc kích hoạt bằng điện)

Bảng 2. 2 Bảng đặc điểm robot IRB 1200 – 5/0.9
Đặc điểm
Khối lƣợng tải
Khoảng cách chạm tới
Sự chính xác

IRB 1200 – 5/.09
5 kg
901 mm
0.02 mm
`


17

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

Tiếng ồn
Kích thƣớc robot

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

Hình 2. 5 Kích thước robot
Chuyển động

Hình 2. 6 Hướng chuyển động của các trục
`


18

Bảng 2. 3 Bảng các trục robot
Trục

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

Dải làm việc
+170° đến -170°
+130° đến -100°
+70° đến -200°
+270° đến -270°
+130° đến -130°
+400° đến -400°

Tốc độ tối đa
288°/s
240°/s
300°/s
400°/s
405°/s
600°/s

Hình 2. 7 Phạm vi làm việc của robot

Hình 2. 8 Kết nối cho khách hàng
`


19

A: 10 tín hiệu chờ
B: 4 đƣờng khí
C: cổng Ethernet
D: Nút nhả phanh robot
 Bộ điều khiển IRC5 Compact
Bộ điều khiển IRC5 Compact chứa các thiết bị điện tử để điều khiển động cơ các
trục robot và các thiết bị ngoại vi khác. IRC5 Compact có thiết kế theo dạng module và
đƣợc chia làm 2 loại: module truyền động và module điều khiển.
Bộ điều khiển cũng chứa phần mềm hệ thống, RobotWare-OS, bao gồm tất cả các
chức năng cơ bản để vận hành và lập trình.

Hình 2. 9 Bộ điều khiển IRC5 Compact
IRC5 Compact có thể sử dụng cho các dòng robot nhƣ sau: IRB 120, IRB 140, IRB
360,IRB 910SC, IRB 1200, IRB 1410, IRB 1600.
Kích thƣớc

Hình 2. 10 Kích thước bộ điều khiển IRC5 Compact
`


20

Thông số kỹ thuật
Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật IRC5 Compact
Hạng mục
Phần cứng

Phần mềm điều khiển
Điện áp cung cấp

Trọng lƣợng
Nhiệt độ môi trƣờng
Độ ẩm tƣơng đối
Mức độ bảo vệ
Các tiêu chuẩn đáp ứng

IRC5 Compact
Hệ thống đa xử lý
PCI Bus
Bộ nhớ Flash dung lƣợng lớn
RobotWare OS thời gian thực
Ngôn ngữ lập trình RAPID
220V/300V, 50-60Hz
28.5kg
0°C đến + 45°C
Max 95%
IP20
Tiêu chuån Machine directive 98/37/EC Annex Il B
EN 60204-1 :2006
ISO 10218-1 : 2006
ANSI/RIAR 15.06 - 1999

Nút bấm và công tắc trên mặt trƣớc bộ điều khiển
Bảng 2. 5 Bảng giải thích ký hiệu trên IRB Compact
A
B
C
D
E

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

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


21

Kết nối trên IRC5 Compact
Bảng 2. 6 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.12
A
B
C
D
E

XS.4 Kết nối với FlexPedant
XS.1 Kết nối tín hiệu với Robot
XS.41 Kết nối them đơng cơ SMB
XS.2 Kết nối Robot SMB
XP.0 Kết nối nguồn với robot

Hình 2. 12 Các phần kết nối trên mặt trước IRC5 Compact
Kết nối với phần máy tính trên bộ điều khiển
Bảng 2. 7 Bảng giải thích ký hiệu trên hình 2.13
Tên

X1
X2

Mơ tả
Cung cấp nguồn điện
Kết nối với máy tính

Lƣu ý

X3
X4
X5

LAN1 kết nối với Flex Pedant
LAN2 kết nối với Ethernet khác
LAN3 kết nối với Ethernet khác

X6

WAN kết nối với WAN nhà máy

Dùng cho kỹ sƣ lập trình trực
tiếp từ máy tính tới robot

`

Có thể kết nối với bộ điều khiển
của thiết bị chấp hành: máy hàn,
camera
Chỉ sử dụng các địa chỉ IP trong

dải sau:
• 192.168.125.0 - 255


22

• 192.168.126.0 - 255
• 192.168.127.0 - 255
• 192.168.128.0 - 255
• 192.168.129.0 - 255
• 192.168.130.0 - 255
X7
X9
X10,X11

Panel Unit
Kết nối với máy tính động cơ
USB Port

Hình 2. 13 Các phần kết nối trên máy tính bộ điều khiển
2.2.2 Hệ thống PLC
Bộ nguồn Q61P
CPU Q06UDV CPU
Module QJ61BT11
Module QD77MS4

Hình 2. 14 Hệ thống PLC

`

23

 Bộ nguồn Q61P
Thông số kỹ thuật
Bảng 2. 8 Bảng thông số kỹ thuật bộ nguồn Q61P
Mục

Q61P
Gắn vào khe gắn nguồn cấp
100 to 240VAC (+10% / -15%) (85 to
264VAC)
50/60Hz ±5%
5 VDC, 6A
120VA
20A trong 8ms
> 70%
Nhỏ hơn 20 ms
Tích hợp
Cao 98mm, Rộng 55.2mm, Sâu 90mm
0.4 kg

Vị trí gắn
Nguồn cấp đầu vào
Tần số đầu vào
Điện áp đầu ra
Công suất biểu kiến tối đa đầu vào
Dòng điện khởi động
Hiệu suất
Thời gian mất điện tạm thời cho phép

Cầu chì
Kích thƣớc
Khối lƣợng
 CPU Q06UDV

Hình 2. 15 CPU Q06UDV
Là một trong những dòng PLC hiện đại nhất của Mitsubishi. Thời gian vận hành
chƣơng trình cơ bản khoảng 1.9 ns. Dung lƣợng chƣơng trình 60K bƣớc. Có cổng USB,
Ethernet. Có thể lắp thêm thẻ nhớ SD, có thể mở rộng RAM lên 8MB. Tăng khả năng bảo
mật với mật khẩu 32 ký tự. Thêm nữa có thể ngăn chặn các thiết bị trái phép truy cập
CPU, chỉ cho phép các thiết bị đã đăng ký. Máy tính dễ dàng kết nối với CPU thông qua
Ethernet. Sử dụng GX Work2 để cấu hình kết nối.

`