Luận Văn điều khiển cánh tay robot scara dùng xử lý ảnh

LỜI MỞ ĐẦU
Robot và công nghệ cao là những khái niệm của sản xuất tự động hoá hiện đại. Một đặc điểm quan trọng của robot công nghiệp là chúng cho phép dễ dàng kết hợp những việc phụ và chính của một quá trình sản xuất thành một dây chuyền tự động. So với các phương tiện tự động hoá khác, các dây chuyền tự động dùng robot có nhiều ưu điểm hơn như dễ dàng thay đổi chương trình làm việc, có khả năng tạo ra dây chuyền tự động từ các máy vạn năng, và có thể tự động hoá toàn phần.
Việc sử dụng máy tính điện tử, robot và máy điều khiển theo chương trình đã cho phép tìm được những phương thức mới mẻ để tạo nên các dây chuyền tự động cho sản xuất hàng loạt với nhiều mẫu, loại sản phẩm.
Dây chuyền tự động “cứng” gồm nhiều thiết bị tự động chuyên dùng đòi hỏi vốn đầu tư lớn, tốn nhiều thời gian để thiết kế và chế tạo, trong lúc quy trình công nghệ luôn luôn cải tiến, nhu cầu đối với chất lượng và quy cách của sản phẩm luôn luôn thay đổi. Bởi vậy, nhu cầu “mềm” hoá hay linh hoạt hóa dây chuyền sản xuất ngày càng tăng. Kỹ thuật robot công nghiệp và máy tính đã đóng vai trò quan trọng trong công việc tạo ra các dây chuyền tự động linh hoạt.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế và khả năng ứng dụng của đề tài nên em đã chọn đề tài nghiên cứu về robot SCARA là loại robot được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất cơ bản.
Do yêu cầu về kiến thức về thiết kế, tính toán và điều khiển chính xác đối với SCARA là rất cao nên em không tránh khỏi những thiếu sót. Đề tài em nghiên cứu còn rất nhiều hạn chế về vùng hoạt động của robot, cũng như khả năng xử lý ảnh và thời gian đáp ứng của robot. Em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cô về đề tài này !
MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROBOT 1
1. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA ROBOT 1
2. CÁC ỨNG DỤNG CỦA ROBOT . 2
2.1 CÁC ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG ROBOT . 2
2.2 MỘT SỐ LĨNH VỰC ỨNG DỤNG 3
2.3 PHÂN LOẠI ROBOT . 4
CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẦN CỨNG 6
1. BỘ TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT BÁNH VÍT 6
1.1 CÔNG DỤNG 6
1.2 ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM 6
1.3 TỶ SỐ TRUYỀN 7
2. ĐỘNG CƠ DC 7
2.1 CẤU TẠO 7
2.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG . 8
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN . 9
3. RƠLE . 9
3.1 KHÁI NIỆM 9
3.2 RƠLE TRUNG GIAN . 10
4. ENCODER 11
4.1 TÌM HIỂU ENCODER . 11
4.2 CÁC LOẠI ENCODER 11
4.3 HOẠT ĐỘNG ENCODER . 13
4.4 XÁC ĐỊNH CHIỀU QUAY ENCODER . 15
5. KHÍ NÉN 17
5.1 VAM KHÍ NÉN . 17
5.2 XILANH KHÍ NÉN 18
6. SỬ DỤNG TỌA ĐỘ VẬT ĐỂ XÁC ĐỊNH GÓC QUAY CÁNH TAY . 19
CHƯƠNG III: LÝ THUYẾT PLC S7-200
1. TỔNG QUAN VỀ PLC 21
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 21
1.2 THẾ HỆ PLC S7-200 22
2. CẤU HÌNH PHẦN CỨNG PLC . 22
2.1 BỘ XỬ LÝ . 23
2.2 BỘ NGUỒN . 23
2.3 THIẾT BỊ LẬP TRÌNH . 23
2.4 BỘ NHỚ . 23
2.5 GIAO DIỆN VÀO RA 23
3. BỘ NHỚ PLC S7-200 . 24
3.1 VÙNG NHỚ CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG 24
3.2 ĐỊA CHỈ MỘT VÀI VÙNG NHỚ KHÁC 24
4. VÒNG QUÉT CHƯƠNG TRÌNH . 25
5. CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH 25
6. CÁC LOẠI PLC S7-200 26
7. BỘ ĐIỀU RỘNG XUNG . 27
8. BỘ ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO 29
8.1 GIỚI THIỆU VỀ HSC 29
8.2 TÌM HIỂU VỀ HSC0 VÀ HSC1 29
8.3 CÁC BƯỚC KHỞI TẠO BỘ ĐẾM HSC 30
9. TẬP LỆNH TRONG PLC S7-200 35
9.1 LỆNH VỀ BIT . 36
9.2 NHÓM LỆNH ĐIỀU KHIỂN TIMER . 37
9.3 NHÓM LỆNH COUNTER . 38
9.4 LỆNH MOVE 39
9.5 LỆNH SO SÁNH . 39
9.6 LỆNH CHUYỂN ĐỔI . 40
CHƯƠNG IV: MATLAB VÀ CÔNG CỤ XỬ LÝ ẢNH . 41
1. SƠ LƯỢC VỀ MATLAB VÀ IMAGETOOLBOX . 41
1.1 SƠ LƯỢC VỀ MATLAB 41
1.2 CÔNG CỤ IMAGE PROCESSING TOOLBOX 41
1.3 XỬ LÝ ẢNH 43
2. OPC TOOLBOX CỦA MATLAB 49
2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 49
2.2 NHÓM LỆNH KẾT NỐI TRONG OPC TOOLBOX . 49
CHƯƠNG V: MẠCH CÔNG SUẤT . 51
1. MẠCH NGUỒN . 51
2. MẠCH CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP . 51
3. MẠCH CÔNG SUẤT 52
4. MẠCH LẤY TÍN HIỆU XUNG TỪ ENCODER ĐƯA VÀO PLC . 53
5. MẠCH ĐIỀU KHIỂN RƠ LE ĐÓNG MỞ VAN KHÍ 54
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ PHẦN MỀM . 55
1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH . 55
1.1 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP7 MICROWIN 55
1.2 S7-200 PC ACCESS . 56
1.3 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VỚI OPC TOOLBOX . 59
1.4 TẠO GUI TRONG MATLAB 62
2. LẬP TRÌNH PLC VỚI PHẦN MỀM STEP7 MICROWIN 64
2.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 64
2.2 CODE PLC S7-200 . 66
3. LẬP TRÌNH XỬ LÝ ẢNH VỚI PHẦN MỀM MATLAB 76
3.1 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH . 76
3.2 CODE CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 76
KẾT QUẢ THỰC HIỆN . 85
PHỤ LỤC 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Bài giảng thực hành kĩ thuật Robot_Ths Trần Văn Trinh
2. Giáo trình lý thuyết điều khiển logic _Ths Nguyễn Bá Hội
3. Giáo trình thực hành điều khiển logic khả trình_Ths Trần Hữu Toàn_Ths Trần Văn Trinh
4. Hướng dẫn sử dụng S7-200 _Biên soạn Hà Văn Trí
5. http://www.dientuvietnam.net
6. http://www.diendanplc.info
7. http://www.hiendaihoa.com
8. http://4tech.com.vn
9. http://diendientu.forumh.net
10. http://www.mathworks.com
11. Image processing toolbox
12. Simatic S7-200 Programmable Controller System Manual _Siemens
13. Xử lý ảnh _Học viện bưu chính viễn thông