aHệ thống bãi giữ xe tự động bkhóa luận tốt nghiệp đại học khoa công nghệ điện clê thanh phúc nguyễn quang minh phạm hoàng nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỊ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN xỊ_H INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HOCHIMINH CITY KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Tự ĐỘNG SVTH: GVHD: Lê Thanh Phúc TS Ngô Thanh Quyền Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh 15034391 15049631 15056311 THÀNH PHỐ HỊ CHÍ MINH, NĂM 2019 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Kỷ tên) TS Ngô Thanh Quyền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên phản biện (Ký ghi họ tên) MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH Trang Hình 8: Động Servo ECMA-C10604RS Hình 9: Động Servo ECMA-C10604FS 10 Hình 10: Động Servo ECMA-C10401ES 11 Hình 11: PLC Delta DVP28SV 14 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Trang Bảng 1: Các phiên ngôn ngữ Python 34 Bảng 1: Các loại nút nhấn hình HMI 49 CHƯƠNG LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI • Hiện nay, tình trạng dân số Việt Nam đạt ngưỡng 97 triệu dân Năm 2015, Việt Nam chuẩn bị gia nhập TPP (Trans-Pacific Strategic Economic Partnership Agreement), tạo bước ngoặc lớn cho kinh tế Việt Nam, đặt biệt ngành kinh doanh mua bán ô-tô Khi Việt Nam gia nhập TPP giá thuế tơ giảm mạnh so với trước Với dân số đơng cộng với nhu cầu lại nhiều năm tới, trung bình hộ dân cư trang bị cho tơ, dẫn đến tình trạng khan nơi để gửi xe Hơn xu thế giới công nghệ 4.0, phát triển ạt thiết bị tự động hóa đưa công nghiệp lên tầm cao Nắm tình hình đó, nhóm chúng em phát triển đề tài: Hệ thống bãi giữ xe tự động Để thiết kế bãi giữ xe tiết kiệm diện tích phải làm gì? Ý tưởng nhóm bãi giữ xe với tầng dự án chung cư Như biết, chung cư dự án nhà tiết kiệm diện tích xây dựng thành phố lớn Vì ta hình thành bãi giữ xe vậy, để tiết kiệm diện tích đáng kể Để thực ý tưởng đó, chúng em phải tìm thiết bị phù hợp Qua trình tìm hiểu chúng em sử dụng PLC - DVP28SV hãng Delta làm xử lý trung tâm PLC thiết bị xử dụng rộng rãi cơng nghiệp, khả đáp ứng thời gian thực chống nhiễu tốt Ngồi chúng em cịn kết hợp với phần mềm phát triển Python Phần mềm cho chức xử lý ảnh nhận diện biển số xe đặc biệt tạo giao diện giám sát thu thập liệu Trong q trình thực đề tài, có nhiều sai sót mắc phải Đặc biệt thiếu sót chúng em chưa có kinh nghiệm thực tế Mong giảng viên tận tình bảo, để tạo sản phẩm hồn hảo, góp phần tạo nên đất nước vững mạnh với kỹ sư có trình độ chuyên môn cao CHƯƠNG GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG 2.1 Cảm biến Mơ hình chúng em sử dụng cảm biến quang tiệm cận Hình 1: Cảm Biên quang tiệm cận Khái niệm: Một Cảm biến tiệm cận (cịn gọi “Cơng tắc tiệm cận” đơn giản “PROX”) phản ứng có vật gần cảm biến Trong hầu hết trường hợp, khoảng cách vài mm Cấu trúc thiết kế: Cấu trúc cảm biến quang đơn giản, bao gồm thành phần chính: Hình 2: Cấu trúc cảm biên quang • Bộ phát sáng Ngày cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode) Ánh sáng phát theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến ánh sáng từ nguồn khác (như ánh nắng mặt trời ánh sáng phịng) Các loại LED thơng dụng LED đỏ, LED hồng ngoại LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng xanh Ngoài có LED vàng • Bộ thu sáng Thơng thường thu sáng phototransistor (tranzito quang) Bộ phận cảm nhận ánh sáng chuyển đổi thành tín hiệu điện Hiện nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) Mạch tích hợp tất phận quang, khuếch đại, mạch xử lý chức vào vi mạch (IC) Bộ phận thu nhận ánh sáng trực tiếp từ phát (như trường hợp loại thu-phát), ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát (trường hợp phản xạ khuếch tán) • Mạch xử lý tín hiệu Mạch đầu chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu vượt mức ngưỡng xác định, tín hiệu cảm biến kích hoạt Mặc dù số loại cảm biến hệ trước tích hợp mạch nguồn dùng tín hiệu tiếp điểm rơ-le (relay) phổ biến, ngày loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu bán dẫn (PNP/NPN) Một số cảm biến quang có tín hiệu tỉ lệ phục vụ cho ứng dụng đo đếm 2.2 Bộ nguồn DC 24 V DVP-PS02 Hình 3: Bộ nguồn DC 24 V hãng Delta Thông số kỹ thuật nguồn AC-DC 24V + Input: 85~264VAC + Output: 24 VDC, 2.0A + Tần số: 50~60Hz + Bảo vệ tải: có + Bảo vệ q áp: có + Cơng suất: 48W 2.3 Giới thiệu chung cấu Servo 2.3.1 Giới thiệu chung Trong kỹ thuật điều khiển, cấu servo, gọi tắt servo, thiết bị tự động có sử dụng lõi cảm biến phản hồi âm để điều chỉnh hành động cấu Nó thường bao gồm mã hóa (Encoder) kèm bên cấu phản hồi vị trí khác để đảm bảo đầu đạt hiệu mong muốn Thuật ngữ áp dụng cách xác hệ thống mà thơng tin phản hồi tín hiệu điều chỉnh sai số giúp điều khiển vị trí khí, tốc độ hay thơng số khác Ví dụ, điều khiển cửa sổ điện ô tô cấu servo, khơng có thơng tin phản hồi tự động để điều khiển vị trí-người vận hành thực điều cách quan sát mắt thường Ngược lại điều khiển hành trình xe tơ sử dụng phản hồi vịng kín, xếp vào cấu servo 2.3.2 • Ứng dụng Điều khiển vị trí Một loại servo phổ biến có hỗ trợ điều khiển vị trí Thơng thường, cấu servo điện, thủy lực khí nén Chúng hoạt động nguyên lý phản hồi âm, đầu vào điều khiển so sánh với vị trí thực tế hệ thống khí đo lường số loại cảm biến đầu Khoản chênh lệch giá trị thực tế giá trị mong muốn (một "tín hiệu sai số") khuếch đại, chuyển đổi dùng để điều khiển hệ thống theo hướng cần thiết để giảm loại bỏ sai số Quá trình ứng dụng sử dụng rộng rãi lý thuyết điều khiển Các servo điển hình cung cấp đầu chuyển động trịn (góc quay) đầu chuyển động thẳng • Điều khiển tốc độ Điều khiển tốc độ thông qua thiết bị điều tốc loại cấu servo khác Động nước sử dụng thiết bị điều tốc khí; ứng dụng ban đầu khác để điều chỉnh tốc độ bánh xe nước Trước Thế chiến thứ II cánh quạt tốc độ không đổi phát triển để điều khiển tốc độ động máy bay Điều khiển nhiên liệu cho động tuabin khí sử dụng điều tốc điện thuỷ lực • Khác Các cấu servo vị trí sử dụng điều khiển hỏa lực quân thiết bị điều hướng hàng hải Ngày nay, Cơ cấu servo sử dụng máy công cụ tự động, ăng-ten theo dõi vệ tinh, máy bay điều khiển từ xa, hệ thống định vị tự động tàu thuyền máy bay, hệ thống điều khiển súng phịng khơng Những ví dụ khác hệ thống điều khiển bay máy bay, sử dụng servo để phát động bề mặt điều khiển máy bay, mơ hình điều khiển radio sử dụng RC servo với mục đích Nhiều máy ảnh tự động lấy nét sử dụng cấu servo để di chuyển ống kính cách xác Một ổ đĩa cứng có hệ thống servo từ tính với độ định vị xác đến micromet Trong máy móc cơng nghiệp, servo sử dụng để thực chuyển động phức tạp, nhiều ứng dụng 2.4 Động Servo 2.4.1 Cấu tạo Động servo nguyên lý, cấu tạo phần điện - từ giống loại động bình thường (nghĩa có phần cảm ứng, khe hở từ thơng, cách đấu dây, v.v.) có khác biệt cấu trúc học, động servo có hình dáng dài, đường kính trục rotor nhỏ động bình thường cơng suất, momen Hình 4: Cấu tạo động Servo Có loại động servo sử dụng nay, động servo AC dựa tảng động AC lồng sóc; Động servo DC dựa tảng động DC; động servo AC không chổi than dựa tảng động không đồng động đồng Hình 5: Động Servo 2.4.2 Đặc tính động Servo - Tăng tốc độ đáp ứng - Tăng khả đáp ứng - Mở rộng vùng điều khiển - Khả ổn định tốc độ - Tăng khả chịu đựng động 2.4.3 Nguyên lý hoạt động động Servo Động servo thiết kế để quay có giới hạn khơng phải quay liên tục động DC hay động bước Mặc dù ta chỉnh động quay liên tục cơng dụng động servo đạt góc quay xác khoảng từ 90O-180O Điều khiển động điều khiển độ rộng xung 2.4.4 Nguyên lý hoạt động Encoder Encoder dùng để quản lý vị trí góc đĩa quay, đĩa quay bánh xe, trục động cơ, thiết bị quay cần xác định vị trí góc Encoder tuyệt đối rõ ràng vị trí encoder, khơng cần xử lý thêm, biết xác vị trí encoder, encoder có 1,2 tối đa vòng lỗ Cứ lần qua lỗ, phải lập trình để thiết bị đo đếm lên Do vậy, encoder loại có tên incremental encoder (encoder tăng lên đơn vị), khơng thể cho ta biết xác vị trí Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP I Nhận dạng kí tự dựa vào kích thước gốc Vẽ khung hình chữ nhật cho kí tự I Dùng thuật tốn Machine Learning để nhận dạng kí tự Hình 38: Quyvà trình kí tự khung nhậntách dạngtừng kí tự 4.8.7 Mơ hình hóa kết thực nghiệm Hình ảnh mơ hình thực tế Hình 39: Xử lý ảnh hệ thống bãi giữ xe tự động Giao diện chương trình xử lý ảnh ngơn ngữ Python Hình 40: Giao diện xử lý hình ảnh bãi giữ xe Quy trình xử lý ảnh nhận dạng biển số xe ngơn ngữ Python Hình 41: Ảnh từ Camera gốc Hình 43: Anh xám Hình 42: Anh nhị phân num T tt A.rm sau IUu íọc rutt&ư 61F - 9999 Hình 45: Ánh biển số xe từ ảnh gốc Hình 46: Ánh biển số sau nhị phân 4.8.8 Giao thức truyền thông Modbus Python Modul Ethernet Delta DVPEN01 Thiết lập cài đặt - Mở phần mềm COMMGR để tạo kết nối PC Modul Ethernet Delta - Bước 1: Chọn Add để cài đặt Hình 48: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta Hình 47: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta Lê Thanh Phúc KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nguyễn Quang Minh Phạm Hoàng Nam Bước 2: Lựa chọn phương thức kết nối Các dạng kết nối trường hợp gồm: RS232/RS485 Ethernet Bước 3: Nhấn Search để tìm kiếm địa IP PLC Sau thời gian tìm kiếm, IP Port PLC hiển thị khung bên Bước 4: Nhấn OK để kết thúc quy trình cài đặt Lập trình - Mở phần mềm Python - Khai báo thư viện kết nối Modbus TCP/IP thư viện Delay hệ thống Hình 49: Khai báo thư viện kết nối Modbus TCP/IP thư viện Delay hệ thống • Cấu trúc chương trình kết nối PC PLC - Khai báo IP Port PLC cần kết nối: modbusClient = ModbusClient('192.168.1.5', 502) - Khai báo hàm kết nối: modbusClient.connect() - Khai báo hàm ngắt kết nối: modbusClient.close() Các hàm sử dụng thư viện: • Hàm đọc giá trị ghi PLC modbusClient.read_holdingregisters(address register, quantity) Giải thích: 81 Lê Thanh Phúc KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Nguyễn Quang Minh Phạm Hoàng Nam Address register địa Mobbus ghi.Quanlity số lượng ghi cần đọc ghi chọn Chú thích: Nếu địa ghi khơng phải địa Modbus PC khơng thể đọc giá trị ghi từ PLC • Hàm đọc giá trị nhớ trung gian read_discreteinputs(starting_address, quantity) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian quantity số lượng nhớ cần đọc • Hàm ghi giá trị lên nhớ trung gian PLC write_single_coil(starting_address, value) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian Value giá trị cài đặt gồm • Hàm ghi giá trị lên ghi PLC write_single_register(starting_address, value) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian Value giá trị cài đặt 82 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG KẾT 5.1 Những việc đạt dược ✓ Lập trình PLC điều khiển Servo giao diện HMI ✓ Lập trình Python xử lý ảnh nhận dạng biển số xe ✓ Lập trình Website HTML, CSS, PHP ✓ Lập trình Visual Basic ✓ Kết nối PLC Delta Python theo giao thức Modbus TCP ✓ Kết nối Visual Basic sở liệu ✓ Hệ thống hoạt động ổn định ✓ Thao tác gửi,lấy xe nhanh chóng dễ dàng ✓ Chương trình xử lý ảnh đáp ứng độ xác giao tiếp ổn định với PLC Hình 1: Mơ hình hệ thống bãi giữ xe Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 2: Tủ điện hệ thống bãi giữ xe tự động Giao diện SCADA điều khiển giám sát hệ thống Hình 3: Giao diện hệ thống bãi giữ xe Trang web hệ thống bãi giữ xe Hình 4: Trang Web hệ thống bãi giữ xe tự động Đặt chổ giữ xe trang Web Hình 5: Giao diện đặt chỗ trang Web Dữ liệu người đặt chổ trang Web hiển thị giao diện Visual Basic =.Y AUTOMATION PARKING SYSTEM Smart Parking state START QUIT ị Current license Number of cars booked : Number of vehicles entered: Number of positions for vehicles to enter: 16 Controlei Structure Hình 6: Giao diện Visual Basic xử lý liệu có người đặt chỗ trang Web Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh Lê Thanh Phúc KHÓA LUẬN LUẬN TỐT TỐT NGHIỆP NGHIỆP KHÓA Nguyễn Quang Minh 5.2 Những khó khăn • Camera chất lượng cịn nên cho hình ảnh khơng rõ nét • Xử lý ảnh phụ thuộc vào ánh sáng tốc độ di chuyển xe • Giao diện website thao tác chế độ local 5.3 Cách khắc phục hướng phát triển • Sử dụng Camera tiêu chuẩn cơng nghiệp chất lượng hình ảnh tốt • Cải thiện chương trình xử lý ảnh • Website tương tác online Xây dựng ứng dụng toán chi gửi xe thông qua quét mã QR 88 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Delta Electronics DVP-PLC Application Manual: Programming http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 301&typeID=1&downloadID=DVP-SV2+Series&title=DVP-SV2+Series&dataType=3;&check=1&hl=en-US [2] Delta Electronics ASDA-A2 http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 201&typeID=1&downloadID=ASDA-A2&title=ASDA-A2&dataType=1;2;&check=1&hl=en-US [3] Delta Electronics DOPSoft 2.00 Series http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 302&typeID=1&downloadID=DOP-B&title=DOP-B&dataType=1;3;&check=1&hl=en-US [4] Diễn đàn Visual basic: http://www.vbforums.com [5] Nguyễn Sơn Hải Lập trình với Microsoft Visual Basic 6.0 Cục Công nghệ thông tin - Bộ Giáo dục Đào tạo [6] Huỳnh trọng Tánh, Lê Vĩnh Hội Hệ thống bãi giữ xe tự động Khóa luận tốt nghiệp đại học, Đại học Cơng Nghiệp TPHCM, 2018 [7] Tài liệu hướng dẫn lập trình thư viện nguồn mở OpenCV https://opencv-python-tutroals.readthedocs.io/en/latest/index.html [8] Trang web machine learning ( Trí tuệ nhân tạo ) https://machinelearningcoban.com/ [9] Trang web thị giác máy tính https://thigiacmaytinh com/ [10] Trang web khoa học máy tính https://towardsdatascience.com/? gi=b0aa71c1da1c [11] Thư viện nguồn mở Modbus with Python https://pypi.org/ https://pymodbustcp.readthedocs.io/en/latest/ [12] Learning Python, Fifth Edition by Mark Lutz [13] Machine Learning for OpenCV by Michael Beyeler [14] Programming Computer Vision with Python by Jan Erik Solem [15] Mastering OpenCV with Practical Computer Vision Projects by LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn chân thành nhất, chúng em xin gửi đến quý thầy cô khoa công nghệ Điện trường Đại học Công Nghiệp TPHCM dùng nguồn tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu kinh nghiệm thực tế cho chúng em thời gian qua Trong trình thực đề tài, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy Ngô Thanh Quyền người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài Chính bảo tận tình thầy giúp em kịp thời khắc phục sai lầm phát triển đề tài theo hướng đắn, hiểu rõ việc nên làm để hoàn thiện đề tài, điều vơ quan trọng chúng em, niềm tin to lớn để em kiên trì thực để góp phần hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô ... Lệnh break Python Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh Lê Thanh Phúc KHÓA LUẬN LUẬN TỐT TỐT NGHIỆP NGHIỆP KHÓA Nguyễn Quang Minh CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 4.1 Cấu tạo phần... Python minh chứng liên kế với C, C++ Labview Ngôn ngữ thông dịch cấp cao Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh Lê Thanh Phúc KHÓA LUẬN LUẬN TỐT TỐT NGHIỆP NGHIỆP KHÓA Nguyễn. .. hình bãi giữ xe tự động Hình 1: Cấu tạo phần cứng hệ thống bãi giữ tự động Phần cấu truyền động hệ thống bãi giữ xe gồm động AC Servo: + Động Servo 1: di chuyển cấu nâng xe sang trái phải + Động