ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÀU SẮC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÀU SẮC VI LỜI CÁM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Cô Viện Kỹ Thuật Trong thời gian học trường, Thầy Cơ tận tình dạy ba ̉o, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm động lực trình học tập Chúng em xin gửi lời cam ̉ ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Nguyên Phước trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài Trong q trình thực đồ án, Thầy ln tạo điều kiện có hướng dẫn giúp chúng em làm việc khoa học hiệu qua ̉, giúp chúng em khơng hồn thành tốt đồ án mà cịn có tra ̉i nghiệm, hình thành dần tác phong nghề nghiệp cho sau Chúng em gửi lời đồng ca ̉m ơn đến bạn lớp chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC Chương I: Giới thiệu 1.1 Xu sử dụng dây chuyền phân loại sản phẩm sản xuất 1.2 Ứng dụng xu toán thực tế 1.3 Mục tiêu mơ hình 10 1.4 Nội dung nghiên cứu 10 Chương II: Cấu trúc thiết thiết bị hệ thống 11 2.1 Cấu trúc chung hệ thống phân loại sản phẩm 11 2.2 Băng tải 12 2.3 Khối xi lanh khí nén 16 2.3.1 Xi lanh khí nén 17 2.3.2 Van điện từ (Van khí nén) 19 2.3.3 Máy nén khí bình trích chứa khí nén .21 2.3.4 Ống dẫn khí & Van tiết lưu 23 2.4 Cảm biến màu sắc TCS230-Chống nhiễu 24 2.5 ADRUINO UNO R3 28 2.6 Bộ điều khiển logic khả trình PLC 30 2.7 Cảm biến quang 39 2.8 RELAY (Rơle) 42 Chương III: Thiết kế xây dựng mơ hình 44 3.1 Cấu trúc hệ thống 44 3.2 Lựa chọn thiết bị 46 3.3 Xây dựng khối băng tải cấu chấp hành 47 3.4 Lập trình hệ thống nhận dạng màu sắc 48 3.5 Lập trình điều khiển PLC 53 3.6 Thiết kế xây dựng tủ điện 56 Chương IV: Đánh giá Kết Luận 58 Đánh giá 58 KẾT LUẬN 61 PHỤ LỤC 63 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1.1: Dây chuyền phân loại hoa qua theo màu sắc Hình 1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng GHN Hình 1.2.1: Các q trình thuộc cơng đoạn tiền xử lí vải nhuộm Hình 1.2.2: Q trình nhuộm/in vải Hình 1.2.3: Q trình hốt tất vải nhuộm Hình 1.2.4: Vải nhuộm đem sử dụng sau giai đoạn hồn tất vải .8 Hình 1.2.5: Vải đưa vào máy đếm Hình 1.2.6: Vải lưu trữ kho Hình 2.1: Cấu trúc tổng quát hệ thống phân loại sản phẩm 11 Hình 2.2.1: Băng tải 13 Hình 2.2.2: Cấu tạo băng tải 14 Hình 2.3.1: Cấu tạo xi lanh khí nén 18 Hình 2.3.2.1: Van khí nén 5/2 Airtac 20 Hình 2.3.2.2: Kí hiệu van khí nén 5/2 20 Hình 2.3.3: Máy nén khí bình trích khí nén 22 Hình 2.3.4: Ống dẫn van 23 Hình 2.4.1: Cảm biến màu sắc TCS230 V2-Chống nhiễu .24 Hình 2.4.2: Cấu trúc TCS230 V2 25 Hình 2.4.3: Cấu trúc khối photodie TCS230 26 Hình 2.5.1: Arduino Uno R3 28 Hình 2.5.2: Các chân nguồn Arduino 30 Hình 2.6.1: PLC MITSUBISHI FX1S 14MR 32 Hình 2.6.2: Cấu tạo PLC 34 Hình 2.6.3: Cấu trúc khối CPU PLC 36 Hình 2.6.4: Sơ đồ vịng qt thực PLC 38 Hình 2.7.1: Cấu tạo cảm biến quang 40 Hình 2.7.2: Cảm biến E3F-DS30C4 41 Hình 2.8: Module Relay 42 Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống mơ hình 44 Hình 3.3: Vị trí lắp đặt thiết bị băng tải 48 Hình 3.4.1: Lưu đồ thuật tốn q trình lấy mẫu sản phẩm 49 Hình 3.4.2: Sơ đồ đầu nối TCS230 vs Adruino Uno 50 Hình 3.4.3: Lưu đồ thuật tốn nhận dạng gửi tín hiệu Adruino 51 Hình 3.4.4: Giao diện lập trình Adruino 53 Hình 3.4.5: Các giá trị tần số hiển thi qua cửa sổ Serial Monitor Adruino IDE 53 Hình 3.5.1: Lưu đồ thuật tốn lập trình PLC 54 Hình 3.5.2: Giao diện lập trình PLC hãng Mitsubishi thực phần mềm GX- Work2 55 Hình 3.6.1: Hình ảnh tủ điện 56 Hình 3.6.2: Mạch điều khiển 56 Hình 3.6.3: Mạch điều khiển 57 Hình 3.6.4: Hình ảnh sản phẩm 57 Hình 4.1: Tủ điện 58 Hình 4.2: Mơ hình phân loại thực tế 59 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1.2 Phân loại băng tải 14 Bảng 2.3 Phân loại xi lanh 16 Bảng 2.3.1 Sơ đồ chân TCS230 24 Bảng 2.3.2 Mode lọc chân S2, S3 TCS230 26 Bảng 2.7 Thông số cảm biến E3F-DS30C4 41 Bảng 2.6.2a Thông số kỹ thuật Module Relay 43 Bảng 2.6.2b Bảng chức chân Module Relay 43 Bảng 3.1 Thống kê thiết bị 46 Bảng 3.4 Bảng đấu nối chân TCS230 vs Adruino 50 Bảng đấu nối 52 Chương I: GIỚI THIỆU 1.1 Xu sử dụng dây chuyền phân loại sản phẩm sản xuất Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng tự động hóa xu chung ngành cơng nghiệp Hịa chung vào trình trình tự động, khâu phân loại sản phẩm ngành sản xuất ý đưa vào sử dụng Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp cho việc tiết kiệm công sức & nguồn lao động, đồng thời nâng cao suất chất lượng sản phẩm Nó cịn mang nhiều ưu điểm thay cho việc phân loại thủ công với số ngành nghề sản xuất sản phẩm có chứa chất độc hại (hóa chất, phân đạm, nhuộm, …) ảnh hưởng tới sức khỏe ngành nghề u cầu việc xếp có độ xác cao (sản xuất linh kiện, …) Hình 1.1.1: Dây chuyền phân loại hoa qua theo màu sắc( Internet) Dây chuyền hình thức tổ chức sản xuất phận, thiết bị thiết theo trình tự đặt trước Dây chuyền phân loại sản phẩm dây chuyền mà sản phẩm có đặc điểm chung phân thành loại tùy theo yêu cầu (các sản phẩm phân loại có màu sắc, kích thước, khối lượng, …) Tùy theo yêu cầu sản xuất thực tế mà người ta phân hình thức phân loại sản phẩm như:  Phân loại sản phẩm theo kích thước (cao-thấp, dài ngắn)  Phân loại sản phẩm theo khối lượng  Phân loại sản phẩm theo hình ảnh  Phân loại sản phẩm theo màu sắc  Phân loại sản phẩm dựa mã vạch Đặc điểm chung hình thức phân loại việc điều khiển sử dụng điều khiển logic khả trình PLC Phân loại theo kích thước sản phẩm: Kiểu phân loại sử dụng cảm biến quang, hồng ngoại để phát só sánh kính thước sản phẩm, sau đưa tín hiệu PLC PLC thực lệnh chức điều khiển theo u cầu Hình thức phân loại theo kích thước thường ứng dụng nhà máy đóng chai, đóng hộp với ưu điểm chi phí cảm biến thấp, dễ lắp đặt vận hành Phân loại theo khối lượng sản phẩm: Kiểu phân loại sử dụng cảm biến trọng lượng để phân biệt sản phẩm nặng – nhẹ, so sánh xem có đủ khối lượng yêu cầu để phân loại hay chưa… sau tín hiệu đưa PLC PLC thực chức điều khiển, phân loại Phạm vi ứng dụng thường nhà máy sản xuất xi măng, phân bón hay nhà máy sản xuất sản phẩm dạng đóng gói bao bì cần khối lượng xác Phân loại theo màu sắc sản phẩm: Kiểu phân loại sử dụng cảm biến màu sắc (các cảm biến nhận biết màu riêng biệt đen, trắng, đỏ, vàng, lục, …) Sau tín hiệu phát màu sắc gửi PLC PLC tiến hành chức giống hình thức Hình thức phân loại thường ứng dụng cơng nghiệp sản xuất vải nhuộm, sản xuất màu, … Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: Khác với hình thức phân loại theo màu sắc, phân loại theo hình ảnh sử dụng camera để chụp sản phẩm thay sử dụng các cảm biến màu sắc Các hình ảnh sản phẩm chụp qua camera nhận dạng so sánh với ảnh gốc để phân biệt sản phẩm thuộc loại Phạm vi ứng dụng thường nhà máy sản xuất gạch, đá Phân loại theo mã vạch sản phẩm: Kiểu phẩn loại sử dụng máy đọc mã vạch camera nhận dạng mã vạch Phạm vi ứng dụng chủ yếu bưu chính, vận tải, chuyển phát, … Hình 1.1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng GHN( Internet) 1.2 Ứng dụng xu toán thực tế Hình 3.6.3: Mạch điều khiển Hình 3.6.4: Hình ảnh sản phẩm Chương IV: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN Đánh giá Kết quả: Sau q trình tìm hiểu lí thuyết thiết bị, xây dựng ý tưởng Em thiết kế thành cơng mơ hình thực tế phân loại sản phẩm vải nhuộm theo màu sắc Tủ điện: Hình 4.1: Tủ điện Dây chuyền phân loại: Hình 4.2: Mơ hình phân loại thực tế Hạn chế: - Do hạn chế mặt thời gian hiểu biết nên em khơng thể tính tốn xây dựng xác hệ thống băng tải Cũng tính tốn hệ thống xi lanh khí nén để lựa chọn cơng suất thiết bị phù hợp với yêu cầu toán -Hệ thống cấp phôi thực tay nên hệ thống phân loại chưa tự động hoàn toàn -Vẫn cịn xảy lỗi khơng nhận màu định nghĩa giá trị phát nằm khoảng định nghĩa Nguyên nhân phôi màu sắc không đều, chiều cao khác dễn đến khoảng cách từ TCS3200 đến vật khác nhau, điều kiện ánh sáng môi trường,v.v làm cho giá trị màu có chênh lệch lớn -Việc định nghĩa phát gặp nhiều khó khăn với màu sắc gần giống trả giá trị R,G,B tương tự Dẫn đến việc khó định nghĩ màu khoảng giá trị Hướng phát triển đề tài: -Dựa vào hạn chế nêu trên, đồ án cải tiến hoàn thiện với việc bổ sung phần cấp sản phẩm, mở rộng nhận dạng phân loại thêm nhiều màu sắc -Xây dựng hệ thống hoạt động xác, gặp lỗi KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu thực hành với đề tài “phân loại sản phẩm theo màu sắc” Ngồi việc xây dựng mơ hình thực tế việc phân loại sản phẩm vải nhuộm theo màu sắc Em hiểu thêm kiến thức thiết bị điện như: cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật, nguyên lí hoạt động thiết bị PLC, cảm biến màu sắc TCS230, cảm biến quang, … Qua hiểu cách điều khiển, lập trình kết nối thiết bị Trong trình thực hiện, em cịn gặp nhiều khó khăn hạn chế mặt kiến thức cũn thời gian Mơ hình xây dựng đạt khả mục tiêu phân loại sản phẩm xuất lỗi Tuy vậy, trình thực đồ án Thầy Hồng Ngun Phước tận tình hướng dẫn giúp đỡ để em hồn thành đề tài cách tốt Cuối em xin chân thành cảm ơn tới tất thầy, cô Viện Kỹ Thuật Hutech giảng dạy bảo em suốt thời gian học Do hạn chế thời gian kiến thức nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến bổ sung, đóng góp thầy để đề tài em hoàn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tăng Văn Mùi (2003), Điều khiển LOGIC LẬP TRÌNH PLC, nhà xuất Thống kê Phan Quốc Phô – Nguyễn Đức Chiến (2008), Giáo trình cảm biến, nhà xuất khoa học kĩ thuật 3.https://www.bangtaihang.com/tu-van-ky-thuat/top-8-loai-bang-tai-congnghiep-thong-dung/ https://vankhinen.vn/van-5/2-la-gi-van-dien-tu-khi-nen-5/2-solenoid-valve5/2-bid92.html https://123doc.net/document/4121183-cam-bien-mau-tcs3200.htm 7.https://lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/123456789/32148/Vu-Quang-HuyDC1802.pdf?sequence=1 8.https://123doc.net/document/6174107-15141205-15141167thietkevachetaohethongphanloaisanphamtheochieucaosudungplcs71200vacanhtayrobotkhinen-tran-ngoc-luan.htm 9.https://xemtailieu.com/tai-lieu/su-dung-cam-bien-mau-tcs3200-de-phan-bietmau-sac-1334994.html 10 https://linhkienthanhcong.vn/relay-va-cac-ung-dung-trong-cuoc- song PHỤ LỤC Code lấy mẫu giá trị màu sắc sản phẩm nhận dạng: #define S0 #define S1 #define S2 #define S3 #define sensorOut 10 const int ledRed = 11; const int ledGreen = 12; const int ledBlue = 13; // Các tần số đọc màu int redFrequency = 0; int greenFrequency = 0; int blueFrequency = 0; void setup() { // Cấu hình chân pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(ledRed, OUTPUT); pinMode(ledGreen, OUTPUT); pinMode(ledBlue, OUTPUT); digitalWrite(ledRed,HIGH); digitalWrite(ledGreen,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); // sensorOut input pinMode(sensorOut, INPUT); //20% digitalWrite(S0,LOW); digitalWrite(S1,HIGH); // Begins serial communication Serial.begin(9600); } void loop() { // Chọn đọc photodiodes đỏ (RED) digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW); // Đọc tần số redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); // Ghi Serial Serial.print("R = "); Serial.print(redFrequency); delay(10); // // Chọn đọc photodiodes xanh (GREEN) digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH); // Đọc tần số greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); // In giá trị BLUE (B) Serial.print(" B = "); Serial.println(blueFrequency); delay(10); // bool isRed(); bool isGreen(); bool isBlue(); bool isNoColor(); if (isRed()) { digitalWrite(ledRed,LOW); delay(100); } if (isBlue()) { digitalWrite(ledBlue,LOW); delay(100); } if (isGreen()) { digitalWrite(ledGreen,LOW); delay(100); } if (isNoColor()) { digitalWrite(ledRed,HIGH); digitalWrite(ledGreen,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); delay(100); } delay(100); } bool isRed() { if((redFrequency = 400) && (greenFrequency = 1485) && (blueFrequency= 1230)) { return true; } Else { return false; } } bool isGreen() { if((redFrequency = 1640) && (greenFrequency = 950) && (blueFrequency =900)) { return true; } else { return false; } } bool isBlue() { if((redFrequency = 1800) && (greenFrequency = 850) && (blueFrequency = 430)) { return true; } Else { return false; } } bool isNoColor() { if((redFrequency >=1620) && (greenFrequency >= 2150) && (blueFrequency >= 1700)) { return true; } else { return false; } } Code PLC ... ta phân hình thức phân loại sản phẩm như:  Phân loại sản phẩm theo kích thước (cao-thấp, dài ngắn)  Phân loại sản phẩm theo khối lượng  Phân loại sản phẩm theo hình ảnh  Phân loại sản phẩm. .. TRÚC VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 2.1 Cấu trúc chung hệ thống phân loại sản phẩm Hình 2.1: Cấu trúc tổng quát hệ thống phân loại sản phẩm Một hệ thống phân loại sản phẩm chia làm khối Khối nguồn:... dụng công nghiệp sản xuất vải nhuộm, sản xuất màu, … Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: Khác với hình thức phân loại theo màu sắc, phân loại theo hình ảnh sử dụng camera để chụp sản phẩm thay sử dụng