THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH SỬ DỤNG ARDUINO UNO R3

Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa trong quá trình sản xuất và nghiên cứu trở thành nhu cầu cần thiết với sự xuất hiện của các hệ vi điều khiển ngày càng được nâng cấp và đa dạng hơn. Trong đó có sự ra đời của vi điều khiển Arduino làm tăng thêm hiệu quả trong quá trình điều khiển các hệ thống và hiệu quả kinh tế hơn. Xuất phát từ những ứng dụng đó, em chọn đề tài thiết kế một mạch ứng dụng của Arduino đó là “Tìm hiểu về ứng dụng Arduino trong phân loại sản phẩm theo mã vạch”.

- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH SỬ DỤNG ARDUINO UNO R3 CBHD: Sinh viên Mã số sinh viên: Hà Nội – Năm MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH 1 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế 1 1.2 Đặt vấn đề nghiên cứu 2 1.2.1 Sự cần thiết của hệ thống trong thực tế 2 1.2.2 Một số hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay .3 1.3 Kết luận chương một 6 CHƯƠNG 2 CÁC THIẾT BỊ, CÔNG NGHỆ VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH .7 2.1 Arduino Uno R3 và phần mềm lập trình 7 2.1.1 Giới thiệu 7 2.1.2 Arduino UNO R3 8 2.1.3 Ứng dụng 11 2.2.4 Lập trình cho Arduino .13 2.2 Mã vạch 14 2.2.1 Khái niệm và đặc điểm của mã vạch 14 2.2.2 Mã vạch 1D .15 2.2.3 Mã vạch 2D .20 2.2.4 Mã vạch QR 23 2.3 Module quét mã vạch GM 65-2D .26 2.3.1 Giới thiệu 26 2.3.2 Thông số kỹ thuật 27 2.3.3 Cài đặt và hướng dẫn sử dụng 27 2.4 Module thu phát hồng ngoại .30 2.4.1 Giới thiệu 30 2.4.2 Thông số kỹ thuật 30 2.4.3 Nguyên lý hoạt động 31 2.5 LCD Text LCD2004 31 2.5.1 Giới thiệu 31 2.5.2 Thông tin về LCD 2004 .32 2.6 Module I2C 35 2.7 Băng tải 37 2.8 Động cơ servo MG995 .38 2.8.1 Giới thiệu 38 2.8.2 Thông số kỹ thuật 38 2.9 Kết luận chương 2 39 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ MẠCH 40 3.1 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống .40 3.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống 40 3.1.2 Nhiệm vụ của từng khối 40 3.2 Sơ đồ mạch của hệ thống 41 3.2.1 Thiết kế từng khối và chức năng .41 3.2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý toàn mạch 46 3.3 Xây dựng phần mềm điều khiển .48 3.3.1 Lưu đồ thuật toán 48 3.3.2 Sơ đồ mạch in 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa trong quá trình sản xuất và nghiên cứu trở thành nhu cầu cần thiết với sự xuất hiện của các hệ vi điều khiển ngày càng được nâng cấp và đa dạng hơn Trong đó có sự ra đời của vi điều khiển Arduino làm tăng thêm hiệu quả trong quá trình điều khiển các hệ thống và hiệu quả kinh tế hơn Xuất phát từ những ứng dụng đó, em chọn đề tài thiết kế một mạch ứng dụng của Arduino đó là “Tìm hiểu về ứng dụng Arduino trong phân loại sản phẩm theo mã vạch” Với sự hướng dẫn tận tình của em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế đề tài này Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nên không thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài của em hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết Tiếng Anh Tiếng Việt tắt IDE IntegratedDevelopmen Môi trường tích hợp dùng để viết code tEnvironment để phát triển ứng dụng LCD Màn hình tinh thể lỏng PWM Liquid Crystal Display Pulse Width Phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải I/O Modulation USB In/Out Vào / Ra Cổng kết nối cáp tiêu chuẩn cho máy GND Universal Serial Bus tính cá nhân và những thiết bị điện tử IC tiêu dùng GPS Ground Điểm nối đất Integrated circuit Chip hay vi mạch điện tử UAV Global Positioning Hệ thống định vị toàn cầu do Mỹ phát triển và vận hành QR System IR sensor Unmanned Aerial Máy bay không người lái MCU Vehicle Mã vạch ma trận phản hồi nhanh Quick Response Cảm biến hồng ngoại LED Passive InfraRed sensor Multipoint Control Thiết bị điều khiển đa điểm TV Unit Là các điốt có khả năng phát ra ánh URL Light Emitting Diode sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Máy nhận các tín hiệu vô tuyến truyền SMS Television hình và phát bằng hình ảnh Tham chiếu đến tài nguyên web chỉ DC Uniform Resource định EEPROM Locator Dịch vụ tin nhắn ngắn AVR Short Message Services Điện một chiều SRAM Direct Current Bộ nhớ không mất dữ liệu khi ngừng Electrically Erasable cung cấp điện Programmable Read- Hệ thống tự động điều khiển điện áp Only Memory Automatic Voltage Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên Regulator Static Random – Access Memory 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế + Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài: - Trên thế giới cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp 4.0 thì điều khiển tự động hóa không còn xa lạ với hầu hết các ngành công nghiệp Sự phát triển nhanh chóng của khoa học máy tính và công nghệ truyền thông đã giúp việc điều khiển vận hành dây chuyền sản xuất trở nên đơn giản, chính xác, nhanh chóng và hiệu quả hơn rất nhiều Đặc biệt các hệ thống phân loại sản phẩm đã sớm được đưa vào trong dây truyền sản xuất tự động ở các nhà máy nhằm góp phần:  Đáp ứng được năng suất cao của dây truyền  Giảm tỉ lệ sai sót khi phân loại  Tiết kiệm sức người  Giảm chi phí sản xuất - Ở các nước như Đức, Thụy Sĩ, Trung Quốc, Mỹ hiện nay ngành logistic đang rất phát triển, tiêu biểu như Amazon của Mỹ có 386 trung tâm phân phối và kho, trong đó có 47 trung tâm phân loại hàng hóa trong và ngoài nước Chính vì vậy các dây truyền phân loại sản phẩm đang được ứng dụng rất nhiều tại các nước này + Tình hình nghiên cứu trong nước - Trong những năm gần đây Việt Nam liên tục phát triển không ngừng phát triển, ngành logistic tại Việt Nam cũng có những bước tiến lơn, theo với sự phát triển đó là đầu tư từ các doanh nghiệp nước ngoài bởi vậy dây truyền phân loại sản phẩm đang dần trở nên quan trọng hơn Để đáp ứng được nhu cầu đó, hiện nay tại Việt Nam có rất nhiều công ty nghiên cứu, phát triển và lắp đặt các hệ thống tự động phân loại sản phẩm theo nhiều cách đa dạng như một số công ty: CC-VINA, Intech Group,… Quy trình phân loại tự động này đã và đang góp phần giúp tăng năng suất, giảm tỉ lệ nhầm lẫn, dễ dàng kiểm 2 soát sai sót; giúp các doanh nghiệp lớn có lợi thế cạnh tranh và phát triển của các doanh nghiệp nước ngoài từ đó đáp ứng được nhiều nhu cầu hơn và tạo ra chất lượng tốt nhất có thể 1.2 Đặt vấn đề nghiên cứu 1.2.1 Sự cần thiết của hệ thống trong thực tế Trong ngành công nghiệp hiện đại ngày nay, các sản phẩm ngày càng trở nên phong phú và đa dạng Với xu hướng phát triển này, việc quản lí các sản phẩm, hàng hóa trong quá trình sản xuất củng như kiểm tra chất lượng, số lượng của sản phẩm, hàng hóa này trở nên ngày càng khó khăn và trở thành thách thức to lớn với bất kì một công ty, tổ chức, nhà máy sản xuất nào Trong quá trình sản xuất, việc quản lí sản phẩm, hàng hóa là một công việc vô cùng hết sức khó khăn Trong điều kiện băng chuyền sản phẩm hoạt động liên tục, hạng loạt các sản phẩm ra đời, không chỉ về mặt số lượng mà còn về mặt phân loại, thì việc quản lí không phải là chuyện đơn giản Nhưng với việc ứng dụng công nghệ mã vạch, việc ấy sẽ trở nên đơn giản hơn Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt Ở các cửa hàng nhỏ, siêu thị mini, cửa hàng điện máy người ta đã mã hóa các thông tin sản phẩm dưới dạng mã vạch để thuận tiện cho việc quản lý số lượng sản phẩm đã bán, tồn kho và doanh thu trên máy tính Hoặc ở các thư viện đang áp dụng công nghệ mã vạch để quản lý thông tin của sách, số lượng sách mượn của độc giả Việc ứng dụng mã vạch trong các lĩnh vực này nhằm mục đích tăng năng suất lao động, quản lý dễ dàng và hiệu quả 3 1.2.2 Một số hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay + Phân loại sản phẩm theo kích thước: Là hệ thống phân loại tự động cho sản phẩm, hàng hóa theo kích thước được sử dụng nhiều trong việc phân loại rau củ quả, nông sản, ngành thực phẩm Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước dựa trên nguyên lí cảm biến( hoặc công tắc hành trình) để xác định chiều dài của sản phẩm Sau đó dùng xilanh để phân biệt sản phẩm có kích thước dài và ngắn Sản phẩm sau phân loại sẽ được đếm bằng cảm biến Hình 1.1: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao + Phân loại sản phẩm theo khối lượng Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng theo nguyên tắc khối lượng, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo yêu cầu Khi sản phẩm vào khu vực bàn cân, cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện có vật, loadcell xác định khối lượng vật và đưa tín hiệu về bộ xử lý, nếu sản phẩm đạt khối lượng yêu cầu thì bộ xử lý sẽ tác động xy lanh khí nén 1 (hoặc động cở) để chuẩn bị phân loại sản phẩm, khi băng tải di chuyển vật đến vị trí của xy lanh khí nén 1 thì cảm biến tiệm cận ứng với xy lanh 1 phát hiện và tác động xy lanh 1 đẩy vật ra thùng chứa Đối với sản phẩm không đạt yêu cầu thì qui trình cũng tương tự như sản phẩm đạt yêu cầu 4 Hình 1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo cân nặng + Phân loại sản phẩm theo màu sắc Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại sản phẩm rau củ, các loại hạt Khi băng tải đưa sản phẩm vào, cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện có vật, cảm biến màu (mỗi cảm biến sẽ nhận biết 1 màu riêng biệt như: xanh,đỏ,vàng) sẽ nhận dạng và đưa tín hiệu về bộ xử lý, nếu sản phẩm đúng màu yêu cầu thì sẽ tác động xilanh đẩy sản phẩm sang khay hàng và tăng số lượng sản phẩm lên một, cơ chế hoạt động tương tự với các sản phẩm màu còn lại Hình 1.3: Máy phân loại sản phẩm theo màu sắc + Phân loại sản phẩm theo hình ảnh Điều khác biệt trong hình thức phân loại này đó là không sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm cần phân loại sau đó phân tích các điểm ảnh rồi so sánh với ảnh gốc để xem sản phẩm đó thuộc ... thuật của Arduino UNO R3 Hình 2.3: Hình ảnh board Arduino UNO R3 b Sơ đồ chân Arduino UNO R3 - Nguồn (USB / Đầu cắm nguồn cái) Mỡi bo mạch Arduino có cách nới nguồn Arduino UNO R3 cấp... phẩm sau phân loại đếm cảm biến Hình 1.1: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao + Phân loại sản phẩm theo khối lượng Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng theo nguyên... thường sử dụng cho các dự án rất phức tạp cần nhiều chân I/O phổ biến sử dụng nhiều nhất Arduino UNO R3 hướng tới sự cân Hình 2.1: Hình ảnh các phiên Arduino 2.1.2 Arduino UNO