Xuất phát từ quy trình sản xuất và lắp ráp các bo mạch điện tử trong nhà máy sản xuất của nhà máy điện tử SAMSUNG, nhóm nghiên cứu khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa nhận thấy rằng các bo mạch điện tử (PCB - Printed Circuit Board) được kiểm tra, lắp ráp với số lượng rất lớn và phải di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trong quá trình lắp ráp. Kích thước của bản mạch PCB cũng khác nhau, vì vậy việc áp dụng các thiết bị Logic khả trình PLC (Programmable Logic Controller) rất phù hợp để lập trình điều khiển động cơ băng chuyền cũng như hệ thống phân loại bo mạch điện tử cho các quy trình sản xuất. Ngay sau khi nhận thấy điều này, nhóm nghiên cứu chuyên ngành Cơ điện tử do PGS.TS. Phạm Mạnh Thắng và TS. Jung Seung Chul trực tiếp tham gia, khảo sát quy trình sản xuất, vận chuyển bo mạch điện tử tại nhà máy và hướng dẫn sinh viên thực hiện việc thiết kế sơ đồ khối và lập trình cho thiết bị.
Ngoài công tác giảng dạy cho sinh viên ngành Công nghệ Cơ điện tử từ năm 2009 theo chương trình TPC của Bộ Khoa học công nghệ Hàn Quốc,TS. Jung Seung Chul đã có kinh nghiệm và tích cực tham gia nghiên cứu các nội dung liên quan đến các hệ thống nhúng, PLC, Vi xử lý và Vi điều khiển nên PGS.TS. Phạm Mạnh Thắng đã quyết định mời TS. Jung Seung Chul tham gia nghiên cứu đề tài này. TS. Jung Seung Chul, ngoài công tác tham gia giảng dạy cho sinh viên ngành Công nghệ Cơ điện tử, anh còn tham gia nghiên cứu này vì muốn giúp sinh viên có kinh nghiệm thực tế và hiểu biết sâu hơn nữa về thiết kế, ứng dụngcác thiết bị Logic khả trình. Anh nói, “tôi tin trong tương lai ngành này sẽ phát triển ở Việt Nam bởi vì một số công ty Hàn Quốc về các thiết bị Logic khả trình có trụ sở sản xuất ở Bắc Ninh, Hải Phòng có nhu cầu lớn về nhân lực cao cấp trong lĩnh vực này”.
Ngay sau khi được sự đồng ý tham gia đề tài của TS. Jung Seung Chul, đề tài bắt đầu được nhóm nghiên cứu thực hiện vào năm 2015 và hoàn thiện sản phẩm mẫu (kể cả phần cứng và phần mềm nhúng điều khiển) trong vòng 24 tháng. Sản phẩm đề tài thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền phân loại các bo mạch điện tử theo kích thước khác nhau và vận chuyển chúng sang các công đoạn tiếp theo của dây chuyền sản xuất được các nhà quản lý kỹ thuật đánh giá cao. Hệ thống phần cứng được xây dựng từ các bộ điều khiển PLC MITSUBISHI FX Serie điều khiển các loại động cơ Servo, động cơ bước và các cơ cấu chấp hành khác. Sản phẩm hoạt động tốt tại phòng thí nghiệm và có thể chuyển giao hoặc kết hợp sản xuất với các doanh nghiệp sản xuất máy chuyên dụng.
TS. Jung Seung Chul cho biết, hiện nay trên thế giới cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang ảnh hưởng tới Việt Nam nói riêng cũng như trên thế giới nói chung, nên nghiên cứu công nghệ càng cần phải đi cùng với nhu cầu các doanh nghiệp nói riêng và nhu cầu xã hội nói chung. Việc hợp tác nghiên cứu giữa khoa CHKT&TĐH với các giảng viên hay doanh nghiệp trong và ngoài nước hoàn toàn phù hợp nhằm nghiên cứu, đào tạo nhân lực cao cấp trong lĩnh vực Cơ điện tử và Tự động hóa.
Tự làm chủ công nghệ trong lĩnh vực tự động hóa
Với hệ thống điều khiển PLC trong dây chuyền lắp ráp mạch in này, các nhà sản xuất máy công cụ chuyên dụng cũng như các công ty tích hợp lĩnh vực tự động hóa ở Việt Nam có thể sử dụng dây chuyền này để làm chủ công nghệ kể cả trong thiết kế phần cứng và lập trình nhúng cho sản phẩm. TS. Jung Seung Chul nhấn mạnh điểm mạnh của hệ thống, do nhóm nghiên cứu làm chủ công nghệ nên có thể chuyển giao cho doanh nghiệp để sản xuất đại trà, vì phần mềm nhúng đã được lập trình và có thể nạp vào số lượng thiết bị không hạn chế số lượng.
Chia sẻ về những kết quả của hệ thống này, PGS.TS. Phạm Mạnh Thắng cho biết, để có thể thiết kế, chế tạo một sản phẩm theo nhu cầu thực tế của ngành sản xuất công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã phải thực hiện nhiều quy trình từ khảo sát về chức năng, công suất, tín hiệu đầu vào, đầu ra cho đến các sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của quy trình sản xuất. Các bước tiếp theo là lựa chọn hệ thống điều khiển PLC và các loại động cơ , thiết bị chấp hành đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Một trong những khâu quan trọng có thể coi là tạo ra “bộ não” hay mức độ thông minh của sản phẩm chính là biến những sơ đồ và thuật toán thành những sản phẩm phần mềm nhúng vào phần cứng của thiết bị. Công đoạn này cần phải mô phỏng, kiểm tra nhiều lần trước khi nạp trình vào thiết bị. Việc hiệu chỉnh phần cứng trong khâu lắp ráp cũng hết sức quan trọng để tăng khả năng vận hành tin cậy của thiết bị. Đây là các công đoạn tương đối khác và mới so với những nghiên cứu lý thuyết truyền thống.
Qua quá trình nghiên cứu, thử nghiệm, nhóm nghiên cứu cùng các sinh viên ngành Công nghệ Cơ điện tử đã hoàn thành một mẫu sản phẩm với đầy đủ yêu cầu đặt ra, một trong những chức năng cơ bản là có thể vận chuyển PCB với các kích thước khác nhau trên băng truyền. Tốc độ vận chuyển, phân loại PCB cao, lên đến 120 bo mạch PCB/phút. Tốc độ này theo khảo sát có thể đáp ứng đa số nhu cầu ứng dụng của của ngành sản xuất.
Hiện nay, một phần kết quả của hệ thống này đã được nhóm nghiên cứu trao đổi chuyên môn với Công ty Compass - Hàn Quốc để tiếp tục hoàn thiện và chế tạo một số bộ phận trên hệ thống máy phân loại và vận chuyển PCB theo công nghệ mới. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu tiếp tục hoàn thiện sản phẩm đề tài với việc tích hợp một số loại động cơ tốc độ cao hơn và công nghệ xử lý ảnh vào sản phẩm để chuyển giao cho doanh nghiệp.
