0

Thiết kế và xây dựng hệ thống đếm bao tự động với kích thước bao khác nhau dùng công nghệ xử lý ảnh

108 1 0
  • Thiết kế và xây dựng hệ thống đếm bao tự động với kích thước bao khác nhau dùng công nghệ xử lý ảnh

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 12/05/2022, 11:02

I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH TR NG I H C BÁCH KHOA NGUY N V N TÚ THI T K VÀ XÂY D NG H TH NG M BAO T NG V I KÍCH TH C BAO KHÁC NHAU DÙNG CƠNG NGH X LÝ NH DESIGN OF BAG COUNTER DIFFERENT SIZE BY IMAGE PROCESSING METHOD Chuyên ngành: K thu t C Mã s : 8520114 i nt LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng 01 n m 2022 CƠNG TRÌNH TR Cán b h NG C HỒN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA – HQG – HCM ng d n khoa h c: Ti n s Lê Thanh H i ………………………… Cán b ch m nh n xét 1: PGS TS Nguy n Thanh Ph ng ……………… Cán b ch m nh n xét 2: PGS TS Lê M Hà ……………………………… Lu n v n th c s đ c b o v t i Tr ngày 15 tháng 01 n m 2022 ng i h c Bách Khoa, HQG Tp HCM Thành ph n H i đ ng đánh giá lu n v n th c s g m: Ch t ch: PGS TS Nguy n Duy Anh Th ký: Ti n s oàn Th Th o Ph n bi n 1: PGS TS Nguy n Thanh Ph ng Ph n bi n 2: PGS TS Lê M Hà y viên: Ti n s Phùng Trí Cơng Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá lu n v n Tr chuyên ngành sau lu n v n th c s đ CH T CH H I NG PGS TS Nguy n Duy Anh ng Khoa qu n lý c s a ch a (n u có) TR NG KHOA C KHÍ C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM I H C QU C GIA TP.HCM TR NG I H C BÁCH KHOA c l p - T - H nh phúc NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: NGUY N V N TÚ MSHV: 1870244 Ngày, tháng, n m sinh: 24/08/1989 N i sinh: H i D Chuyên ngành: K thu t c n t Mã s : 8520114 I TÊN ng TÀI: Thi t k xây d ng h th ng đ m bao t đ ng v i kích th c khác dùng công ngh x lý nh Design of bag counter different size by image processing method II NHI M V VÀ N I DUNG: Tìm hi u m có th c i ti n h th ng đ m bao xu t hàng t i Nhà máy m Cà Mau Nghiên c u l a ch n l a thông s phù h p cho gi i pháp đ m bao m i Nghiên c u thu t toán x lý nh ng d ng vào đ m phân lo i bao U rê Nghiên c u đ a ng d ng đ áp d ng phù h p v i đ c thù Nhà máy m Cà Mau Th c nghi m ki m ch ng k t qu III NGÀY GIAO NHI M V : 17/06/2021 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 20/12/2021 V CÁN B H NG D N: TI N S LÊ THANH H I Tp HCM, ngày tháng n m 20 CÁN B H NG D N Ti n s Lê Thanh H i TR CH NHI M B MÔN ÀO T O PGS TS Nguy n Qu c Chí NG KHOA C KHÍ i L IC M Lu n v n Th c s đ N c th c hi n t i tr ng i h c Bách Khoa TP H Chí Minh hồn thành lu n v n này, tơi xin t lòng bi t n sâu s c g i l i c m n chân thành đ n Th y giáo: Ti n s Lê Thanh H i t n tình h ng d n, giúp đ cho tơi su t q trình th c hi n lu n v n t t nghi p Tôi xin chân thành c m n quý Th y, Cô B mơn C i n T t n tình truy n đ t ki n th c, t o u ki n thu n l i cho ho t đ ng h c t p, nghiên c u th c hi n lu n v n c a Tôi c ng xin g i l i c m n t i b n l p cao h c khóa 2018 chuyên ngành C n t giúp r t nhi u trình h c t p c ng nh hồn thành lu n v n Cu i cùng, xin đ c bày t lòng bi t n sâu s c t i gia đình, b n bè ln đ ng viên, khích l tinh th n đ tơi có đ ngh l c hoàn thành lu n v n th c s Tp H Chí Minh, tháng 12 n m 2021 NGUY N V N TÚ ii TÓM T T LU N V N Hi n nay, ng d ng h th ng ki m đ m hàng hóa đ t i nhà máy, dây chuy n s n xu t Trong đó, t i Nhà máy su t s n xu t 2400 t n U rê/ngày, t lo i 50Kg thành ph m đ ng đ c s d ng r ng rãi m Cà Mau v i công ng v i s có h n 48.000 bao U rê c xu t bán kh i Nhà máy (ch a tính s n ph m khác c a Nhà máy) Chính v y, vi c s d ng b đ m có đ xác cao s góp ph n r t l n vào vi c gi m thi u th t hàng hóa c ng nh t o d ng ni m tin đ i v i khách hàng Vi c tích h p ng d ng khác b đ m nh : Cùng lúc xu t đ ph m v i kích th c m u mã bao bì khác nhau, th ng kê s l s giúp Nhà máy m Cà Mau tinh g n đ b od c nhi u lo i s n ng c a t ng lo i … c h th ng khác, t ti t gi m chi phí ng, chi phí v n hành cho Nhà máy tài nghiên c u đ xu t gi i pháp gi i pháp đ m bao s n ph m t i Nhà máy Cà Mau đ c th c hi n đ đ m t i thi u 10.000 bao s n ph m c a Nhà máy m m Cà Mau v i sai s 0,02%, công su t đ m t i thi u 9600 bao/gi , m t đ n hàng có 03 lo i s n ph m khác v i quy cách đóng bao 50Kg/bao 40Kg/bao Gi i thu t áp d ng cho b đ m s d ng ph môi tr ng pháp x lý nh, camera đ c đ t không gian có ng ánh sáng khơng thay đ i (khu v c b ng t i đ t mái che có ánh sáng n màu vàng) iii ABSTRACT Currently, applications in the goods tallying system are widely used in factories, production lines In particular, at Ca Mau Fertilizer Plant with a production capacity of over 2400 tons of Urea per day, equivalent to that, there will be more than 48,000 bags of Urea type 50Kg finished products sold from the Factory (excluding other products of the Factory) Therefore, the use of high-precision counters will contribute greatly to minimizing loss of goods as well as building trust for customers The integration of other applications on the counter such as: At the same time exporting a variety of products with different sizes and packaging designs, statistics on the number of each type etc will help Ca Mau Fertilizer Plant streamline other systems, thereby reducing maintenance costs and operating costs for the factory The research project proposes a solution to count the product bags at Ca Mau Fertilizer Plant to count at least 10,000 bags of products Ca Mau Fertilizer Plant with a margin of error of 0.02%, minimum counting capacity of 960 bags per hour, in one order there are 03 different types of products with the packaging of 50Kg / bag and 40Kg / bag The algorithm applied to the counter uses the image processing method, the camera is placed in a space with a bright environment unchanged (the conveyor area located in the roof has yellow electric light) iv L I CAM OAN Tôi cam đoan k t qu nghiên c u đ a lu n v n d a k t qu thu đ c trình nghiên c u c a riêng N i dung c a lu n v n có tham kh o s d ng m t s thông tin, tài li u t ngu n sách, t p chí, website đ c li t kê danh m c tài li u tham kh o N u phát hi n có b t k s gian l n xin hoàn toàn ch u trách nhi m v n i dung lu n v n c a Tr ng đ i h c Bách Khoa TP.HCM không liên quan đ n nh ng vi ph m (n u có) v tác quy n, b n quy n gây trình th c hi n Tp H Chí Minh, tháng 12 n m 2021 NGUY N V N TÚ v M CL C CH NG T NG QUAN 1.1 GI I THI U V CÁC S N PH M C A NHÀ MÁY 1.2 GI I THI U M CÀ MAU TÀI 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN C U TRONG N C 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN C U NGỒI N C 1.5 IT 1.5.1 NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U it ng nghiên c u 1.5.2 Ph m vi nghiên c u 1.6 N I DUNG NGHIÊN C U 1.7 TIÊU CHI ÁNH GIÁ 10 CH NG C S LÝ THUY T 11 2.1 LÝ THUY T X LÝ NH 11 2.1.1 Các khái ni m x lý nh 11 2.1.2 Các h màu thông d ng 14 2.1.3 Các thu t toán x lý nh 17 a M ng Neural (Neural Network) 17 b Gradient descent 19 c Mô hình m ng Neural t ng quát 19 d Phép tính convolution 20 e M ng th n kinh tích ch p (Convolutional neural network) [9] 25 f Gi i thi u v YOLO [13] 30 2.2 NGÔN NG L P TRÌNH PYTHON 38 2.2.1 Các khái ni m c b n cài đ t Python 38 2.3 CAMERA S D NG TRONG CÔNG NGHI P 43 2.3.1 Khái ni m camera công nghi p 43 2.3.2 Các thông s c n bi t c a camera 45 2.3.3 L a ch n camera cho ng d ng 48 2.4 ÁNH SÁNG NH H NG T I CH T L NG X LÝ NH 51 2.4.1 Các đ nh ngh a 51 2.4.2 Ánh sáng x lý nh công nghi p 52 vi 2.4.3 K thu t chi u sáng 53 CH NG THI T K B 3.1 IT 3.2 XÁC M BAO TH C NGHI M 59 NG NH N D NG 59 NH I U KI N, TIÊU CHÍ C A H TH NG B M 60 3.3 L A CH N CAMERA 61 3.4 CÁC PH N C NG C A H TH NG 61 3.5 S K T N I 65 3.5.1 S đ k t n i 65 3.5.2 L u đ gi i thu t 66 3.6 L P TRÌNH PH N M M, K T N I TÍN HI U 68 3.6.1 L p trình x lý nh 68 3.6.2 L p trình PLC SCADA 69 3.7 Mô t ho t đ ng c a b đ m 69 3.8 K t qu th c nghi m 72 3.8.1 Ti n hành th c nghi m 73 3.8.2 K t qu th c nghi m 75 3.9 Phân tích k t qu th c nghi m so v i yêu c u ban đ u 77 CH NG K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 78 4.1 K t lu n 78 4.2 h ng phát tri n c a đ tài 78 TÀI LI U THAM KH O 79 PH L C 01 : IO LIST PLC 82 PH L C 02 : CH NG TRÌNH L P TRÌNH PLC 83 PH L C 03 : CH NG TRÌNH L P TRÌNH PLC 89 vii DANH M C HÌNH NH Hình 1: Các dịng s n ph m đ n dòng c a Nhà máy m Cà Mau Hình 2: Các s n ph m phân bón NPK c a Nhà máy m Cà Mau Hình 3: Các s n ph m phân bón NPK c a Nhà máy m Cà Mau Hình 4: Hình nh h th ng xu t hàng t i Nhà máy m Cà Mau Hình 5: M t đ gi a bao b ng t i xu t hàng Hình 6: B đ m hi n h u t i Nhà máy m Cà Mau Hình 7: Mơ hình l p máy ki m tra nhãn dán phân lo i Hình 8: m gi ng s d ng camera quét nh Hình 9: H th ng phát hi n l i s n ph m s d ng camera Hình 10: H th ng đ m s n ph m đóng gói Hình 11: H th ng đ m ng i ra/vào tòa nhà b ng ph ng pháp x lý nh Hình 1: nh s 11 Hình 2: nh màu 12 Hình 3: nh đa m c xám 12 Hình 4: nh nh phân 13 Hình 5: S khác bi t gi a nh có đ phân gi i khác 14 Hình 6: H màu RGB 15 Hình 7: H màu HSV 16 Hình 8: H màu Lab 17 Hình 9: Mơ t m ng neuron Hình 10: Mô t m ng neuron ng i 17 não ng i 18 Hình 11: Mơ hình m ng Neuron t ng quát 19 Hình 12: Mơ t thu t tốn Kernel 21 Hình 13: Mơ t thu t tốn padding 22 Hình 14: Mơ t thu t tốn t ng kích th c ma tr n 23 Hình 15: Mơ t thu t tốn Stride=1, padding=1 23 Hình 16: Mơt t thu t tốn v i giá tr Stride =2, padding =1 24 Hình 17: nh gi nguyên 24 Hình 18: nh sau x lý thu t toán kernel 25 viii LU N V N TH C S [11] N A Vi t, “Các hàm kích ho t (activation function) neural network.” Internet: https://aicurious.io/posts/2019-09-23-cac-ham-kich-hoatactivation-function-trong-neural-networks/, Sep 23, 2019 [12] “Deep Learning Interview questions and answers.” Internet: Https://www.i2tutorials.com/explain-step-threshold-and-leaky-reluactivation-functions/, September 7, 2019 [13] A Rosebrock, “YOLO object detection with OpenCV.” Internet: https://www.pyimagesearch.com/2018/11/12/yolo-object-detection-withopencv/, Nov 12, 2018 [14] H T Vi t, “Tìm hi u v m ng n ron tích ch p.” Internet: https://thanhvie.com/tim-hieu-ve-mang-no-ron-tich-chap-convolutionalneural-networks/, Aug 4, 2020 [15] “Python gì? Nh ng u b n c n bi t đ h c ngôn ng Python” Internet: https://itnavi.com.vn/blog/python-la-gi-nhung-dieu-ban-can-biet-de-hocngon-ngu-python/, Nov 03, 2020 [16] “Python gì? Nh ng u b n c n bi t đ h c ngôn ng Python.” Internet: https://itnavi.com.vn/blog/python-la-gi-nhung-dieu-ban-can-biet-de-hocngon-ngu-python/, Nov 03, 2020 [17] “Ngơn ng l p trình Python nh ng ng d ng đ i s ng.” Internet: https://hocvienagile.com/ngon-ngu-lap-trinh-python-la-gi-vanhung-ung-dung-trong-doi-song/, Jun 23, 2021 [18] “Ngôn ng l p trình Python nh ng ng d ng đ i s ng.” Internet: https://hocvienagile.com/ngon-ngu-lap-trinh-python-la-gi-vanhung-ung-dung-trong-doi-song/, Jun 23, 2021 [19] “Camera công nghi p.” Internet: https://xulyanhcongnghiep.com/cameracong-nghiep-la-gi+17.html, Aug 24, 2021 [20] “IP67 Cameras featuring GigE Vision® with PoE – Imperx.” Internet: https://www.imperx.com/ip67-cameras, Oct 15, 2021 [21] “Vieworks VN-200MX Industrial Camera Ultra-High (427 Resolution MP).” Pixel Shift Internet: Https://www.visionsystech.com/products/cameras/vieworks-vn-200mx197-mp-427-mp-ultra-high-resolution-pixel-shift-camera, Nov 04, 2021 80 LU N V N TH C S [22] N H nh, Bài gi ng, môn: “Th giác máy tính.” Khoa C khí, Tr ng i h c Bách khoa TP H Chí Minh, May 10, 2021 [23] “Tìm hi u v Lens camera, cịn g i ng kính máy nh.” Internet: https://freetuts.net/thu-thuat/tim-hieu-ve-lens-camera-con-goi-la-ong-kinhmay-anh-140t.html, Nov 12, 2021 [24] “Tìm hi u tiêu c m i liên h gi a tiêu c & góc nhìn c a camera quan sát.” Internet: https://dntech.vn/tim-hieu-tieu-cu-la-gi-va-moi-lien-hegiua-tieu-cu-goc-nhin-cua-camera-quan-sat-309-26.html, Nov 12, 2021 [25] “Calculating Camera Sensor Resolution and Lens Focal Length.” Internet: https://www.ni.com/envn/support/documentation/supplemental/18/calculating-camera-sensorresolution-and-lens-focal-length.html, Oct 7, 2020 [26] W M Haynes, Handbook of Chemistry and Physics CRC Press, 2016, pp 10-233 sáng x lý nh công nghi p.” [27] “Ánh https://xulyanhcongnghiep.com/anh-sang-trong-xu-ly-anh-congnghiep+20.html, Oct 20, 2021 Internet: 81 LU N V N TH C S PH L C 01 : IO LIST PLC 82 LU N V N TH C S PH L C 02 : CH NG TRÌNH L P TRÌNH PLC 83 LU N V N TH C S 84 LU N V N TH C S 85 LU N V N TH C S 86 LU N V N TH C S 87 LU N V N TH C S 88 LU N V N TH C S PH L C 03 : CH NG TRÌNH L P TRÌNH PYTHON 89 LU N V N TH C S 90 LU N V N TH C S 91 LU N V N TH C S 92 LU N V N TH C S 93 LU N V N TH C S LÝ L CH TRÍCH NGANG H tên: NGUY N V N TÚ Ngày, tháng, n m sinh: 24/08/1989 N i sinh: H i D a ch liên l c: 302 Block IC, Khu nhà cơng v Khí- i nQuy n, ph ng m Cà Mau, Ngô ng 1, TP Cà Mau, t nh Cà Mau i n tho i: 0989 838 934 Email: nvt2408@gmail.com Khóa (n m trúng n): 2018 QUÁ TRÌNH OT O 2007-2011: H c t i tr ng i h c Bà R a_V ng Tàu Chuyên ngành: K thu t i n_ i n t 2018-2021: H c t i tr ng i H c Bách Khoa TP HCM Chuyên ngành: K thu t C n t Q TRÌNH CƠNG TÁC 2012 - đ n nay: X ng i u n, Nhà máy m Cà Mau, Công ty c ph n Phân bón D u khí Cà Mau 94 ... t p trung vào vi c thi t k b đ m cho phép đ m đ c bao có kích th c khác (quy cách đóng bao khác nhau) , m u mã khác đ m xác tình hu ng bao sát t i Nhà máy m Cà Mau d a gi i thu t x lý nh th c... I TÊN ng TÀI: Thi t k xây d ng h th ng đ m bao t đ ng v i kích th c khác dùng công ngh x lý nh Design of bag counter different size by image processing method II NHI M V VÀ N I DUNG: Tìm hi u... đóng bao, m t đ bao, t c đ di chuy n c a bao b ng t i … LU N V N TH C S  Xây d ng thu t toán x lý nh v i m c đích đ m s n ph m khác lo i  Thu th p, xác đ nh m u bao bì s d ng đ nghiên c u xây
- Xem thêm -

Xem thêm: Thiết kế và xây dựng hệ thống đếm bao tự động với kích thước bao khác nhau dùng công nghệ xử lý ảnh ,