ĐỒ án tốt NGHIỆP nghiên cứu, thiết kế điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng xử lý ảnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu, thiết kế điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng xử lý ảnh NGUYỄN THẾ QUÂN quan.nt189621@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Chun ngành Tự động hóa cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn : Viện : TS Nguyễn Danh Huy Điện Bộ mơn : Tự động hóa cơng nghiệp HÀ NỘI, 7/2020 Chữ ký GVHD ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH Giáo viên hướng dẫn Lời cảm ơn Khép lại năm tháng Bách Khoa mùa đồ án cuối đời sinh viên - đồ án tốt nghiệp Thành năm năm học rèn luyện mái trường kính yêu Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Bách khoa dìu dắt chúng em người bạn đồng hành em chặng đường năm năm Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn TS Nguyễn Danh Huy, người thầy tâm huyết tận tình hướng dẫn chúng em không đồ án mà kiến thức thực tế nghề Rồi đến ngày mà chúng em phải rời xa mái trường này, em nhớ đến Bách khoa với niềm tự hào lòng biết ơn sâu sắc Mặc dù suốt trình làm đồ án em cố gắng, nỗ lực với tinh thần tâm cao nhất, trình độ hiểu biết lý thuyết thực tiễn nhiều hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận góp ý, bảo giúp đỡ thầy cô giáo để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung đồ án Đe hồn thành đồ án thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống phân loại vật thông qua xử lý ảnh ta cần thực nội dung sau: - Xây dựng phần cứng cho hệ thống gồm PLC module để điều khiển bốn động Servo tương ứng với bốn trục X, Y, Z, R - Cấu hình thơng số cho thiết bị hệ thống lập trình cho PLC - Xử lý ảnh thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho PC Kết đồ án đạt yêu cầu đề với thiết bị sử dụng hãng Mitsubishi, hệ thống trục động robot điều khiêu chạy ổn định Đồ án mặt công nghệ có tính ứng dụng cao vận hành thực tế Thơng qua đồ án, chúng em tích lũy thêm nhiều kiến thức lập trình PLC, cấu hình cho driver, xử lý ảnh, thiết kế giao diện PC, làm tảng cho em công việc sau Ngoài chúng em nâng cao kỹ làm việc nhóm viết báo cáo Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỂ ROBOT VÀ TAY MÁY KESTREL 1.1 1.1 1.2 1.3 Tổng quan robot cầu trục ứng dụng công nghiệp Tay máy Kestrel Cấu tạo tay máy Kestrel Khối lượng công việc cần thực .3 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU, TÌM HIẺU HỆ SERVO MR-J4 CỦA MITSUBISHI 2.1 2.2 2.3 Giới thiệu hệ AC servo dùng động PMSM 2.1.1 Giới thiệu hệ AC servo 2.1.2 Động đồng kích từ nam châm vĩnh cửu .4 2.1.3 Nguyên lý điều khiển servo Động đồng servo Mitsubishi HG-KR053B 2.2.1 Đặc điểm chung 2.2.2 Cấu tạo thông số kỹ thuật động HG-KR053B .8 Bộ điều khiển servo Mitsubishi MR-J4-10B 2.3.1 Giới thiệu chung điều khiển servo .9 2.3.2 Giới thiệu điều khiển servo Mitsubishi MR-J4-10B 10 2.3.3 Sơ đồ ghép nối .10 CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU DÒNG PLC IQ-R CỦA MITSUBISHI 3.1 Giới thiệu chung 12 3.1.1 Tổng quan PLC .12 3.1.2 Giới thiệu PLC iQ-R Mitsubishi 13 3.2 Đặc điểm số Module PLC dòng iQ-R 15 3.2.1 Module CPU R04-EN .16 3.2.2 Module nguồn R61P 16 3.2.3 Module điều khiển chuyển động RD77MS2 .17 3.2.4 Module vào/ra số .20 3.3 Tìm hiểu phần mềm lập trình, thiết kế dùng cho robot 21 3.3.1 Phần mềm lập trình PLC GX Works3 21 3.3.2 Phần mềm dùng cho việc lập trình xử lý ảnh thiết kế giao diện Visual Studio 25 3.3.3 Phần mềm tạo kết nối PLC-PC MX Component .27 3.3.4 Thêm thư viện ActUtlType vào chương trình giao diện .30 CHƯƠNG : THIẾT KẾ LẮP RÁP HỆ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY KESTREL 4.1 4.2 Đặt vấn đề 32 Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm 33 4.2.1 Tay máy Kestrel 33 4.2.2 Hệ thống thiết bị điều khiển 35 4.2.3 Thiết kế hệ thống băng tải, cảm biến camera xử lý ảnh 36 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH 5.1 5.2 5.3 Đặt vấn đề .38 Tổng quan xử lý ảnh 39 5.2.1 Quy trình xử lý ảnh 39 5.2.2 Những vấn đề xử lý ảnh 40 Xử lý ảnh sử dụng thư viện EmguCV 42 5.3.1 Giới thiệu hệ thống phân loại sản phẩm 42 5.3.2 Phân tích hệ thống .43 5.3.3 OpenCV EmguCV 43 5.3.4 Xác định khoảng cách không gian 3D 45 5.3.5 Thuật toán xử lý ảnh 48 5.3.6 Chương trình xử lý ảnh .49 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TAY MÁY 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Mô tả công nghệ 51 Lưu đồ thuật tốn cho chương trình PLC .52 Cài đặt thông số cho module PLC biến tần Servo 59 6.3.1 Cài đặt, khai báo biến cho nhớ chương trình 59 6.3.2 Cài đặt biến tần Servo MR-J4-10B 61 6.3.3 Cài đặt tham số (parameters) cho moduleRD77MS2 .62 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát PC 63 Chạy thử nghiệm hệ thống 66 CHƯƠNG : KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc robot cầu trục Gantry Hình 1.2 : Hình dạng robot tay máy Kestrel Hình 2.1 : Cấu tạo động AC servo PMSM Hình 2.2 : Mặt cắt động AC servo PMSM Hình 2.3 : Cấu tạo encorder quang học Hình 2.4 : Đĩa mã hóa encorder Hình 2.5 : Nguyên lý làm việc encorder Hình 2.6 : Nguyên lý làm việc hệ AC servo đầy đủ Hình 2.7 : Động AC servo Hình 2.8 : Các đầu vào động AC servo Hình 2.9 : Sơ đồ cấu tạo driver AC servo Hình 2.10 : điều khiển AC servo MR-J4-10B Hình 2.11 : Phần cài đặt hiển thị điều khiển AC servo MR-J4-10B Hình 2.12 : Chi tiết đầu vào điều khiển AC servo MR-J4-10B Hình 3.1 : Ứng dụng PLC Hình 3.2 : PLC hãng Mitsubishi dòng iQ-R Hình 3.3 : Lợi PLC dòng iQ-R Hình 3.4 : Bộ PLC dòng iQ-R đồ án Hình 3.5 : Đế base R38B Hình 3.7 : Hình ảnh bên ngồi CPU R04-EN Hình 3.8 : Module nguồn R61P Hình 3.9 : Module điều khiển chuyển động RD77MS2 Hình 3.10 : Module đầu vào số RX42C4 sơ đồ chân giắc cắm Hình 3.11 : Module đầu số RY42NT2P sơ đồ chân giắc cắm Hình 3.12 : Phần mềm GX Works Hình 3.13 : Đọc thiết bị từ phần cứng lên phần mềm Hình 3.14 : Kiểm tra nguồn cấp cho PLC Hình 3.15 : Cửa sổ cấu hình cho RD77MS2 Hình 3.16 : Cài đặt thêm biến tần servo Hình 3.17 : Cấu hình tham số cho module RD77MS2 Hình 3.18 : Cấu hình tham số cho serbo RD77MS2 Hình 3.19 : Giao diện thiết kế cho ứng dụng giám sát điều khiển PC Hình 3.20 : Giao diện cài đặt cho truyền thông qua MX Component Hình 3.21 : Chọn số trạm muốn cấu hình Hình 3.22 : Cấu hình truyền thơng phần máy tính Hình 3.23 : Chọn dòng PLC Hình 3.24 : Cấu hình thơng tin mạng truyền thơng cho trạm kết nối Hình 3.25 : Hồn tất q trình thiết lập kết nối Hình 3.26 : Tab List View chứa danh sách thiết lập kết nối tạo Hình 3.27 : Tab Connection Test dùng để kiểm tra thiết lập kết nối Hình 3.28 : Thứ tự add thư viện ActUtlType vào Windows C# Hình 4.1 : Hệ thống tay máy đồ án Hình 4.2 : Động trang bị cho tay máy Hình 4.3 : Cổ tay hệ Hình 4.5 : Băng tải sử dụng đồ án Hình 4.6 : Encorder băng tải Hình 4.7 : Sơ đồ ghép nối encorder Hình 4.8 : Cảm biến tiệm cận Hình 4.9 : Bố trí cảm biến tiệm cận băng tải Hình 5.1 : Các bước xử lý ảnh Hình 5.2 : Xử lý ảnh biến dạng Hình 5.3 : Các bước phân loại sản phẩm Hình 5.4 : Các mẫu sản phẩm cần phân loại Hình 5.5 : Thư viện OpenCV với ứng dụng nhận dạng khuôn mặt Hình 5.6 : EmguCV : wrapper OpenCV Hình 5.7 : Mặt phẳng tọa độ dùng xác định tỷ lệ thực vả ảnh Hình 5.8 : Vị trí camera vật Hình 5.9 : Lưu đồ xử lý ảnh hệ thống Hình 5.10 : Anh sau xử lý thị lên Hình 6.1 : Hệ tọa độ hiển thị quỹ đạo tay máy Hình 6.2 : Lưu đồ chương trình PLC tổng quát Hình 6.3 : Lưu đồ chương trình bật biến tần Hình 6.4 : Lưu đồ chương trình xóa lỗi biến tần Hình 6.5 : Lưu đồ chương trình HOME Hình 6.6 : Lưu đồ chương trình dừng khẩn cấp Hình 6.7 : Lưu đồ chương trình chạy JOG Hình 6.8 : Lưu đồ chương trình TEACHING điểm Hình 6.9 : Lưu đồ chương trình phân loại tự động Hình 6.10 : Giao diện kết nối với PLC Hình 6.11 : Giao diện chạy JOG Hình 6.12 : Giao diện vận hành phân loại sản phẩm tự động Hình 6.13 : Kết nối đến PLC Hình 6.14 : TEACHING điểm Hình 6.15 : Nhập kích thước cần phân loại Hình 6.16 : Phân loại sản phẩm vật thỏa mãn Hình 6.17 : Tay máy đến gắp vật Hình 6.18 : Phân loại sản phẩm khơng thỏa mãn Hình 6.19 : Băng tải tiếp tục chạy loại bỏ vật DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 : Phần chọn chế độ hiển thị trạng thái MR-J4-10B Hình 2.2 : Tên chức đầu vào/ra MR-J4-10B Bảng 3.1 : Mơ tả cấu tạo bên ngồi module RD77MS2 Bảng 3.2 : Các thông số module RD77MS2 Bảng 3.5 : Chức phương thức thư viện ActUtlType Bảng 5.1 : Liệt kê kết đo kích thước vng đơn vị Bảng 5.2 : Liệt kê kết đo tọa độ tay máy Bảng 6.1 : Liệt kê biến đầu/vào biến trung gian sử dụng chương trình PLC ĩ ĩ Bảng 6.2 : Các tham số cần cài đặt cho module RD77MS2 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỂ ROBOT VÀ TAY MÁY KESTREL 1.1 Tổng quan robot cầu trục ứng dụng công nghiệp Hiện phân loại sản phẩm công đoạn sử dụng nhiều thực tế sản xuất Khi dùng sức người, cơng việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại nên người thao tác khó đảm bảo xác cơng việc Mặt khác, có yêu cầu phân loại dựa yêu cầu kỹ thuật nhỏ mà mắt thường khó để nhận Điều ảnh hưởng trực tiếp đến suất chất lượng sản phẩm Vì vậy, việc sử dụng robot (cánh tay máy) nhằm thay người đồng thời có khả thay đổi cơng việc để thích nghi với thay đổi quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng đoạn Loại robot công nghiệp sử dụng nhiều cơng nghiệp tự động hóa bao gồm robot có khớp nối, SCARA robot gantry robot Mặc dù dịng robot có đặc tình tay máy riêng có khả đáp ứng cho hệ thống phân loại công nghiệp Nhằm tận dụng robot cầu trục Kestrel có sẵn phịng thí nghiệm nhóm đồ án chúng em sử dụng để xây dựng hệ thống phân loại sản phẩm Hình 1.1 : Cấu trúc robot cầu trục Gantry Robot Gantry hay robot tọa độ Descartes (còn gọi robot tuyến tính) robot cơng nghiệp có ba trục điều khiển tuyến tính (tức chúng di chuyển theo đường thẳng khơng phải xoay) vng góc với nhau.Ba khớp trượt tương ứng với việc di chuyển cổ tay lên xuống, vào-ra, tới-lùi Trong số ưu điểm khác, cách bố trí khí đơn giản hóa giải pháp cánh tay điều khiển Robot Các robot kiểu Descartes với nằm ngang hỗ trợ hai đầu gọi rô bốt cầu trục; học, chúng giống cầu trục, robot thông thường Robot cầu trục thường lớn Một ứng dụng phổ biến cho loại robot máy tính điều khiển số (máy CNC) in 3D Ứng dụng đơn giản sử dụng máy phay máy vẽ, nơi bút định tuyến dịch qua mặt phẳng x-y công cụ nâng lên hạ xuống bề mặt để tạo thiết kế xác Các máy gắp đặt máy vẽ dựa nguyên lý robot tọa độ Descartes 1.1 Tay máy Kestrel Tay máy Kestrel sản phẩm Feedback Instruments Ltd, dạng robot phục vụ giảng dạy robot công nghiệp Tay máy Kestrel với thiết kế dạng cầu trục đánh giá robot lớn sản phẩm phục vụ công tác giảng dạy Robotic CNC thời điểm Hình 1.2 : Hình dạng robot tay máy Kestrel Như robot khác robot series Feedback Instrument Ltd Kestrel điều khiển máy tính Phiên máy tính hỗ trợ điều khiển IBM chạy Windows 3.1, phần mềm điều khiển WALLI for Windows Feedback Instruments Ltd phát triển 1.2 Cấu tạo tay máy Kestrel Robot Kestrel có tất bốn trục điều khiển: trục X, trục Y, trục Z trục cổ tay Các trục X, Y, Z dẫn động vít me với động bước, trục cổ tay gắn trực tiếp với trục động thông qua khớp nối mềm Trục X cố định khung robot gồm trục dẫn hướng bên trục dẫn động vít me, dùng để di chuyển cấu định vị trục Y, trục Z trục cổ tay Trục Y nằm cấu định vị chạy dọc theo trục X, có trục dẫn hướng trục dẫn động Trục Z nằm cấu định vị chạy dọc theo trục Y, có trục dẫn hướng trục dẫn động, nhằm tối ưu hóa độ xác ổn định tốc độ tay máy - - Hình 6.9 : Lưu đồ chương trình phân loại tự động 6.3 Cài đặt thông số cho module PLC biến tần Servo 6.3.1 Cài đặt, khai báo biến cho nhớ chương trình - Bảng 6.1 : Liệt kê biến đầu/vào biến trung gian sử dụng chương trình PLC - - Địa - Mô tả chức M1 - Ra lệnh HOME - M2 M3 - Điều khiển định vị vị trí theo mong muốn Reset lỗi - M4 - Dừng chương trình điều khiển vị trí - M5 - Bật khí nén manual - M6 - Tắt khí nén manual - M0 - Bit yêu cầu thực chế độ chạy JOG - M10 - Chạy JOG thuận trục X - M11 - Chạy JOG ngược trục X - M12 - TEACHING trục X - M20 - Chạy JOG thuận trục Y - M21 - Chạy JOG ngược trục Y - M22 - TEACHING trục Y - M30 - Chạy JOG thuận trục Z - M31 - Chạy JOG ngược trục Z - M32 - TEACHING trục Y - M40 - Chạy JOG thuận trục R - M41 - Chạy JOG ngược trục R - M42 M43 - M20 - M4 - Dừng chương trình điều khiển vị trí - M300 - Chương trình sẵn sàng chạy auto - M301 - Chạy băng tải - M302 - Trục X Y đến vị trí chụp ảnh - M303 M304 - Chụp ảnh Lệnh kiểm tra vật - TEACHING trục R - Nạp liệu cho trục R sau nhận liệu vật từ khâu xử lý ảnh - Điều kiện reset biến M2 - M305 - Trụ X Y đến vị trí gắp vật - M306 - Trục R xoay theo phương vật - M307 - Trục Z xuống vị trí gắp vật - M308 - Tay kẹp xy lanh kẹp vật, delay 0.5 s - M309 - Trục Z lên vị trí cũ - M310 - Trục X Y đến vị trí thả vật - M311 - Trục R xoay vật dọc theo phương băng tải - M312 - Trục Z xuống vị trí thả vật - M313 - Tay kẹp xy lanh vào thả vật ra, delay 0.5 s - M314 - Trục Z lên vị trí cũ - M315 - Lệnh quay trạng thái tiếp tục chạy băng tải - M50 - Báo trạng thái chụp ảnh - M51 - Báo trạng thái vật thỏa mãn điều kiện phân loại - T1 - Timer Delay 0.5 s - T2 - Timer Delay 0.5 s - M95 - Báo trạng thái vật không thỏa mãn điều kiện phân loại - X0A0 - Đầu vào cảm biến tiệm cận phát vật băng tải - X21 - Tín hiệu đồng truyền thơng module RD77MS2_1 - X41 - Tín hiệu đồng truyền thơng module RD77MS2_2 - Y20 - Tín hiệu PLC sẵn sàng cho module RD77MS2_1 - Y40 - - Y21 - Y41 - Y68 - Y69 Y70 U2\G 2400 U2\G 6006 U2\G 6016 U2\G 6026 U2\G 2500 U2\G 7006 U2\G - 7016 Tín hiệu PLC sẵn sàng cho module RD77MS2_2 - Cho phép biến tần gắn với module RD77MS2_1 hoạt động- Cho phép biến tần gắn với module RD77MS_2 hoạt động - Điều khiển van khí nén gắp/nhả vật - Điều khiển băng tải có encoder (băng tải 1) - Điều khiển băng tải khơng có encoder (băng tải 2) - Giá trị vị trí trục X - Giá trị vị trí chụp ảnh trục X - Giá trị vị trí thả vật trục X - Giá trị vị trí gắp vật trục X - Giá trị vị trí trục Y - Giá trị vị trí chụp ảnh trục Y - Giá trị vị trí thả vật trục Y 7026 2400 6006 - U2\G - Giá trị vị trí gắp vật trục Y U4\G - Giá trị vị trí trục Z U4\G - Giá trị vị trí cao trục Z U4\G - Giá trị vị trí gắp/thả trục Z - Giá trị vị trí trục R - Giá trị vị trí xoay theo phương vật - Tọa độ trục X xác định RD77_1,16 bit thấp 6016 U4\G 2500 U4\G 7006 D500 - D501 - Tọa độ trục X xác định RD77_1,16 bit cao - D502 - Tọa độ trục Y xác định RD77_1,16 bit thấp - D503 - Tọa độ trục Y xác định RD77_1,16 bit cao - D504 - Tọa độ trục Z xác định RD77_2,16 bit thấp - D505 D100 - Tọa độ trục Z xác định RD77_2,16 bit cao 4- - Tọa độ trục X gắp vật, 16 bit thấp D100 - Tọa độ trục X gắp vật, 16 bit cao - D100 6- - Tọa độ trục Y gắp vật, 16 bit thấp D100 7- - Tọa độ trục Y gắp vật, 16 bit cao D100 8- - Cài đặt tốc độ, 16 bit thấp D100 9- - Cài đặt tốc độ,16 bit cao D101 4- - Tọa độ Z gắp vật, 16 bit thấp D101 - Tọa độ Z gắp vật,16 bit cao D111 - Tọa độ trục Z nhả vật,16 bit thấp 5 - 4- D111 - Tọa độ trục Z nhả vật,16 bit cao - 6.3.2 Cài đặt biến tần Servo MR-J4-10B Việc cài đặt cho biến tần servo thực tương cài đặt cho module RD77MS2, thực sổ ứng dụng MELSOFT Simple Motion Module Setting Function Sau click vào phần Servo Parameter để cài đặt thông số Hai tham số cài đặt cho biến tần cần ý bao gồm: - Trong mục Component Parts: Điều chỉnh tham số pin (sau lắp pin vào biến tần) để sử dụng tín encoder tuyệt đối Trong mục I/O: Sửa giá trị tham số PD02 (Input signal automatic on selection - Tự động cấu hình tham số đầu vào CN3) phép dùng DI1, DI2 làm đầu vào tín hiệu cơng tắc giới hạn hành trình 6.3.3 Cài đặt tham số (parameters) cho module RD77MS2 Đe cài đặt tham số cho module RD77MS2, công cụ Navigation chọn mục Parameter, chọn Module Information, chọn module RD77MS2 muốn cài đặt, chọn Simple Motion Module xuất cửa sổ ứng dụng MELSOFT Simple Motion Module Setting Function, click vào Parameter bắt đầu cài đặt tham số - Các tham số cần cài đặt mục Parameter mô tả bảng Bảng 6.2 : Các tham số cần cài đặt cho module RD77MS2 - Tham số - Mô tả Pr 1: Unit setting - - degree (độ) -trục R Độ2:phân giải encoder, tất động Pr.2: No of pulses Đơn vị trục X, Y gán 0: mm; đơn vị nên chuyển giá trị mặc 4194304 -per rotation Pr.2:Moveme -giống Độ dịch trênđịnh vòng quay Với trục nt X, amount per rotation bước vít me, bước vít me trục X, - Pr.3:Unit lim Với trục Z, độ chuyển 360° -Y 3750 Tỉ số truyền khí củadịch cấu, với làtay máy n - Magnificatio đặt - Acc.time - Dec.time Pr.9 Pr.10: -1:1 - Pr.12: Software - trục Pr.13: Software Pr.22: Y Thời gian tăng tốc giảm tốc động Giới hạn hành trình phần mềm Với X vớihạn trụchành Y 350 -450 mm, Giới trìnhmm phần mềm Với trục X vớiđặt trục Y làtín -5 hiệu mm logic cho tín hiệu đầu 10 mm, Cài dạng Input signal vào cơng logic tắc hành trình Ở ta dùng cơng tắc hành trình cho trục X, Y dạng logic cài 0: Negative Logic selection: Pr.116: FLS (đầu vào sink)đầu vào cho tín hiệu cơng tắc hành trình Chọn signal giới hạn - selection: Input type Ở ta chọn 1: Servo Ampliíier để sử dụng DI1 giắc CN3 biến tần servo làm đầu vào tín hiệu cơng - Pr.117: RLS signal - tắc hành trình giới hạn - Chọn đầu vào cho tín hiệu cơng tắc hành trình giới hạn selection: Input type Ta chọn 1: Servo Amplifer để sử dụng DI2 giắc CN3 biến tần servo làm đầu vào tín hiệu cơng tăcsẽhành trình giớilập hạn trình đơn giản nhiều Phần cài đặt từ Pr1-Pr3 giúp việc Người dùng cần nhập tọa độ lượng dịch chuyển vận tốc dịch chuyển, việc cấp xung để thực yêu cầu chuyển động module RD77MS2 chịu trách nhiệm Đây thực ưu điểm vượt trội sử dụng module RD77MS2 để điều khiển hệ servo 6.4 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát PC Phần đề cập đến việc thiết kế giao diện điều khiển giám sát tay máy Giao diện phải thiết kế cho tối ưu nhất, thân thiện với người dùng với thao tác đơn giản dễ dàng vận hành Hiện thị trường có nhiều cơng cụ để thực chức điều khiển giám sát.Ví dụ Siemens có phần mềm WinnCC, Allen Bradley có phần mềm Factory Talk hay Mitsubishi có phần mềm GT Designer lập trình giao diện HMI Với dòng PLC chọn iQ-R phầm mềm tốt MC Works64 phần mềm quyền khơng có crack nên nhóm chọn giải pháp sử dụng hai phần mềm MX Component để kết nối PLC với máy tính phần mềm Visual Studio 2019 với ngơn ngữ lập trình C# để thiết kế giao diện - - Hình 6.10 : Giao diện kết nối với PLC - Vùng số (tab Connect to PLC) : Được dùng để kết nối với PLC có số thứ tự thiết lập kết nối tạo với máy tính Sau nhập số thứ tự thiết lập click vào nút nhấn Connect to PLC, kết nối thành cơng có Message box lên thông báo kết nối thành công, đèn Led Ready P Run sáng lên Vùng số 2: giám sát trạng thái module RD77MS2, bit trạng thái nội, đầu vào module điều khiển chuyển động: - PLC READY: Trạng thái PLC sẵn sàng, gửi xuống biến tần servo READY: Tín hiệu nhận từ CPU cho phép RD77MS2 hoạt động Synchronization Flag: Tín hiệu đồng truyền thông All axes servo ON: Cho phép biến tần hoạt động Force Stop Input: trạng thái bit tín hiệu dừng khẩn BUSY: cho biết trục điều khiển Error detection: Có lỗi xảy với biến tần nối với RD77MS2 Axis warming detection: cảnh báo biến tần servo nối với RD77MS2 - Vùng số 3: Thông số tọa độ X, Y, Z tay máy di chuyển - Tab điều khiển thứ hai : Chế độ chạy JOG - Enable : Cho phép hoạt động chế độ chạy JOG Disable : Tắt chế độ chạy JOG Forward : Các trục chọn quay thuận theo chiều kim đồng (tịnh tiến xa so với vị trí gốc) Reverse : Các trục chọn quay ngược chiều kim đồng hồ (di chuyển lại gần vị trí gốc) Hold : Bật van khí nén dùng để kẹp vật Release : Tắt van khí nén dùng để thả vật Jog speed : Cài đặt tốc độ chế độc chạy JOG Teaching : Dạy điểm, nạp tọa độ vị trí trục chọn số vị trí ghi textbox Position : Định vị điểm, chạy đến vị trí định vị trục chọn - Hình 6.11 : Giao diện chạy JOG Tab điều khiển thứ ba AUTO RUN có chức thực chu trình phân loại sản phẩm theo kích thước cách tự động Tab chia gồm bốn vùng : - Vùng : vùng tọa độ vị trí q trình tay máy hoạt động Ở vị trí băng tải tay máy cố định nên "tọa độ chụp ảnh" "tọa độ thả vật" xác định trước nhờ chương trình chạy JOG TEACHING điểm Cịn "tọa độ gắp vật" cập nhật sau lần chụp ảnh xử lý ảnh Số liệu nhập vào tọa độ đơn vị xung, có quy đổi 100000 xung đượng đương với 1cm - Vùng : Các thơng số liệu vật chiều dài, góc lệch sau xử lý ảnh - Vùng : Các button để khởi động dừng chương trình auto run - Vùng : vùng hiển thị ảnh sau ảnh chụp từ camera xử lý Ảnh hiển thị vật, thứ tự đỉnh vật, góc lệch vật với phương ngang - 6.5 - Hình 6.12 : Giao diện vận hành phân loại sản phẩm tự động Chạy thử nghiệm hệ thống Sau cài đặt hồn tất thơng số hệ thống, nhóm tiến hành bắt đầu cho hệ thống hoạt động Đầu tiên em mở phần mềm giao diện Windows Form lên kết nối cho kết nối với PLC - - Hình 6.13 : Kết nối đến PLC Sau kết nối với PLC, ta chuyển sang tab Run JOG để tiến hành việc nạp giá trị vị trí làm việc tay máy cho RD77MS2 Bật chế độ chạy JOG kích chuột vào button ENABLE Sau chế độ RUN JOG bật, ta chọn trục X, nhập tốc độ chạy JOG cho Đe di chuyển trục X đến vị trí cần dạy điểm, ta giữ nút FORWARD liên tục trục chạy đên vị trí ta cần, trục chạy giữ nút REVERSE để quay lại Cuối ta nhập số 6 vào ô text button TEACHING nhấn nút TEACHING sau để dạy điểm cho trục Vị trí trục lưu vào vị trí số trục X Số ta quy ước chương trình PLC vị trí để chụp ảnh Tương tự, ta làm với vị trí khác trục khác Trong trình TEACHING điểm, xảy lỗi ta nhấn nút RESET ERROR để reset lỗi module định vị RD77MS2 Sau dùng nút POSITION để kiểm tra xem dạy điểm chưa - - Hình 6.14 : TEACHING điểm Sau hoàn thành phần TEACHING điểm cho vị trí làm việc, ta chuyển sang tab Operation để vận hành chương trình phân loại sản phẩm tự động Ơ text vị trí Specidied piece’s length để nhập chiều dài vật cần gắp Ở đây, ta chọn gắp vật có kich thước 10 cm Sau nhấn Start để bắt đầu chạy chương trình - - Hình 6.15 : Nhập kích thước cần phân loại Chu trình chạy hệ thống : - - Ban đầu tay máy vị trí gốc, có hai cách xác định vị trí gốc phần cứng dùng cơng tắc hành trình phần mềm set chương trình PLC Trong đồ án nhóm em chọn cách xác định gốc phần mềm Vật cần phân loại đưa lên băng tải Vật qua cảm biến quang phát có vật dừng lại Tay máy từ vị trí gốc di chuyển đến vị trí chụp ảnh TEACHING từ trước Chụp ảnh xử lý ảnh : xác định kích thước chiều dài vật Nếu vật có chiều dài 10 cm tay máy gắp đem đến vị trí băng tải để thả vật sau tiếp tục quay lại vị trí chụp ảnh Nếu vật có chiều dài khác 10 cm băng tải tiếp tục chạy loại bỏ vật đợi vật khác vào để phân loại tiếp Sau vật có kích thước đạt u cầu có thông tin sau Chiều dài vật : 10,04 cm Chiều rộng vật: 1,28 cm Góc lệch vật : 31,41 độ Tuy nhiên trình xử ly ảnh, chiều dài vật khơng tuyệt đối xác 10 cm mà thay đổi khoảng nhỏ Theo thống kê tính tốn sai số 0.12 cm vật có kích thước 10 cm nên em để sai số cho phép chương trình 1.2 % - - Hình 6.16 : Phân loại sản phẩm vật thỏa mãn - - Hình 6.17 : Tay máy đến gắp vật - Sau vật có kích thước khơng đạt u cầu có thơng tin sau - Chiều dài vật : 8,85 cm Chiều rộng vật: 1,32 cm Góc lệch vật : 43,41 độ - - Hình 6.18 : Phân loại sản phẩm không thỏa mãn - - Hình 6.19 : Băng tải tiếp tục chạy loại bỏ vật - CHƯƠNG : KẾT LUẬN Thông qua lần thử nghiệm với việc thay đổi kích thước vật cần phân loại khác em đưa đánh sau : Về tính : hệ thống tay máy làm việc đáp ứng yêu cầu đề đồ án, ứng dụng sản xuất mặt ổn định : hệ thống làm việc tương đối ổn định tốc độ trung bình, nhiên đưa tay máy lên tốc độ cao xảy tượng rung lắc quán tính, yếu điểm mà hệ thống cần phải giải để đưa vào hoạt động sản xuất thực tế độ xác : tay máy hoạt động xác điều khiển định vị đến vị trí Tuy nhiên phần camera calibration, tức phần hiệu chỉnh tỷ lệ kích thước để hệ thống thơng qua xử lý ảnh định vị xác vị trí vật cịn thiếu xác Trong cách đo thủ cơng nhóm ngun nhân dẫn đến độ thiếu xác cơng thức để tính tọa độ gắp vật Tuy việc xảy sai lệch vị trí gắp thiểu số cho thấy hạn chế quy mơ đồ án này, cần phải nâng cấp để có đưa vào ứng dụng khả giám sát : Phần mềm PC chương trình PLC chạy ổn định, việc kết nối gửi liệu bên chưa xảy cố Các trạng thái hệ thống hạ tầng gửi lên PC, thông qua giao diện quan sát dễ trực quan, thơng số cập nhật liên tục Tóm lại, hệ thống phân loại vật thông qua xử lý ảnh vài điểm yếu cần cải thiện nâng cấp để có ứng dụng hoạt động thực tiễn Bởi xử lý ảnh mảng rộng Vì tương lai, hướng phát triển đồ án dùng phương pháp để đo đạc tính tốn giảm tacktime máy để tăng suất làm việc máy Phần mở rộng ứng dụng xử lý ảnh, thay thơng qua kích thước , ta nâng cấp lên thơng qua màu sắc hình dạng phức tạp hơn, - TÀI LIỆU THAM KHẢO -J |1| TS Nguyễn Thanh Hải - Gi trình xử lý ảnh - Nhà xuất Đại học Ị Ị quốc gia, 9/2014 Ị kv-r k” -* -77 , TTrrrr N [2] Nguyễn Văn Long - Ứng dụng xử lý ảnh thực tế với thư viện ỉ ỉ OpenCV ỉ Ị_[3] I.R.Packer Algorithms for Image Processing and Computer Vision John j j Wiley & Sons Inc, 1997 j - ... TÀI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH Giáo viên hướng dẫn Lời cảm ơn Khép lại năm tháng Bách Khoa mùa đồ án cuối đời sinh viên - đồ án tốt. .. đồ án Đe hoàn thành đồ án thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống phân loại vật thông qua xử lý ảnh ta cần thực nội dung sau: - Xây dựng phần cứng cho hệ thống gồm PLC module để điều khiển. .. đầu vào CPU xử lý đưa tín hiệu điều khiển qua mơđun xuất thiết bị điều khiển Hiện PLC ứng dụng thành công nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp dân dụng Từ ứng dụng để điều khiển hệ thống đơn giản,