phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng vi điều khiển

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bài tiểu luận đề tài “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm bằng màu sắc” là bài viết của tôi, không sao chép, không thuê mướn người khác thực hiện Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lý luận cho bài báo cáo đều được trích dẫn đầy đủ, ghi rõ nguồn gốc và được phép công bố Tôi xin cam đoan hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính trung thực của các nội dung trong đề tài của mình Ngày tháng năm SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tiểu luận đề tài : “Thiết kế mô hệ thống phân loại sản phẩm màu sắc” viết tôi, không chép, không thuê mướn người khác thực Tất giúp đỡ cho việc xây dựng sở lý luận cho báo cáo trích dẫn đầy đủ, ghi rõ nguồn gốc phép cơng bố Tơi xin cam đoan hồn tồn chịu trách nhiệm tính trung thực nội dung đề tài Ngày tháng năm SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Sài Gịn nói chung, thầy khoa Điện Tử – Viễn Thơng nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến ThS Trương Tấn người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm tiểu luận Ngày tháng năm SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM THI Ngày tháng năm GIẢNG VIÊN CHẤM THI (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM THI iiii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG TÓM TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .6 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu .6 1.4 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống phân loại màu sắc 2.2 Giới thiệu chung Arduino 2.2.1 Giới thiệu chung Arduino 2.2.2 Giới thiệu chung Arduino Mega 2560 2.3 Giới thiệu cảm biến màu sắc TSC3200 11 2.3.1 Tổng quan 11 2.3.2 Đặc điểm 12 2.3.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến mầu linh kiện điện tử TCS3200 13 2.3.4 Giao tiếp với Arduino .14 2.4 Giới thiệu cảm biến phát vật 15 2.4.1 Tổng quan .15 2.4.2 Nguyên lý hoạt động .15 2.4.3 Giao tiếp với Arduino .16 2.5 Một số thiết bị khác .16 2.5.1 Led 16 2.5.2 Động Servo 16 2.5.3 Nguồn tổ ong 12V 17 2.5.4 LCD 16x2 17 2.5.5 Mạch giảm áp LM2596 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG .19 3.1 Mơ hình hệ thống 19 3.1.1 Giới thiệu hệ thống .19 3.1.2 Chức phần .19 3.2 Thi công hệ thống 19 3.2.1 Thiết kế hệ thống 19 3.2.2 Lắp đặt kiểm tra 21 3.3 Lập trình hệ thống 22 3.3.1 Lưu đồ giải thuật 22 3.3.2 Phần mềm lập trình cho Aruino Mega 2560 23 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 30 4.1 Kết luận 30 4.2 Hướng phát triển 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Dây chuyền phân loại cà chua Hình 2.2: Arduino Mega 2560 Hình 2.3: Sơ đồ chân kết nối Arduino Mega 2560 10 Hình 2.4: Cảm biến màu sắc TSC 3200 12 Hình 2.5: Cấu tạo cảm biến TCS 3200 13 Hình 2.6: Cảm biến phát vật 15 Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo cảm biến phát vật 15 Hình 2.8:Led đơn .16 Hình 2.9: Động Servo 16 Hình 2.10: Nguồn tổ ong 12V 17 Hình 2.11: LCD 16x2 .17 Hình 2.12: Mạch giảm áp LM2596 18 Hình 3.1: Sơ đồ khối chức .19 Hình 3.2: Sơ đồ đầu nối linh kiện với Arduino Mega 2560 20 Hình 3.3: Mặt hệ thống .21 Hình 3.4: Mặt bên hệ thống 22 Hình 3.5: Lưu đồ giải thuật .23 Hình 3.6: Logo phần mềm lập trình Arduino IDE 23 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560 11 Bảng 2.2 Bảng sơ đồ chân TCS 3200 .12 Bảng 2.3: Bảng lựa chọn loại photodiode .13 Bảng 2.4: Bảng chọn mở rộng tần số đầu 14 Bảng 2.5: Cách kết nối Arduino với TCS3200 14 Bảng 2.6: Kết nối cảm biến phát vật với Arduino 16 Bảng 3.1: Danh sách linh kiện .22 TÓM TẮT Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do cần phải nắm bắt vận dụng điều khiển tự động cách hiệu nhằm đóng góp vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Sau tìm hiểu, nghiên cứu đề tài cơng trình trước đây, nhóm định chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÀU SẮC” Với đề tài này, em hy vọng làm sở nghiên cứu cho nhóm sau mở rộng, phát triển Nếu điều chỉnh tốt, ý tưởng kết hợp với hệ thống đóng gói… tạo hệ thống phân loại sản phẩm khép kín tối ưu Và nhiều hệ thống thực phân loại mà chưa thực giám sát, quản lý việc phân loại Vì cần xây dựng việc giám sát trình phân loại cho hệ thống Hình 2.10: Nguồn tổ ong 12V Nguồn tổ ong 12V 5A gọi nguồn chiều hay nguồn DC 12 Volt thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 110/220VAC thành nguồn chiều 12VDC để cung cấp cho thiết bị hoạt động 2.5.4 LCD 16x2 Hình 2.11: LCD 16x2 Màn hình LCD 16x2 LCD 1602 kèm module I2C sử dụng driver HD44780, có khả hiển thị dịng với dịng 16 ký tự, hình có độ bền cao, phổ biến Thông số kĩ thuật: + Điện áp hoạt động V + Địa i2c: 0x27 (có thể thay đổi theo đơn hàng nhà sản xuất) + Màu: Xanh + Kích thước lỗ bắt ốc: 74mm x 30mm + Kích thước mạch: 80mm x 36mm x 19m + Trọng lượng 38g 16 2.5.5 Mạch giảm áp LM2596 Hình 2.12: Mạch giảm áp LM2596 Mạch giảm áp LM2596 nhỏ gọn có khả giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà đạt hiệu suất cao (92%) Thích hợp cho ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho thiết bị camera, motor, robot, … Thông số kĩ thuật: + Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V + Điện áp đầu ra: Điều chỉnh khoảng 1.5V đến 30V + Dòng đáp ứng tối đa 3A + Hiệu suất: 92% + Cơng suất: 15W + Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG 3.1 Mơ hình hệ thống 3.1.1 Giới thiệu hệ thống Hệ thống phân loại thực nhận biết màu sắc sản phầm đầu vào sau truyền tín hiệu màu qua xử lý đến khối xử lý để thực tác vụ phân loại Trong suốt trình phân loại số lượng sản phẩm thể LCD 3.1.2 Chức phần 17 Xử lý màu sắc phân loại sản phẩm: Xử lý tín hiệu nhận từ cảm biến màu sắc tạo tín hiệu đưa Arduino để phân loại sản phẩm Giao diện điều khiển: Thực việc điều khiển tắt mở hệ thống, xử lý hiển thị liệu Sơ đồ khối chức năng: Khối Cảm Biến (Cảm biến màu sắc; cảm biến phát vật) Khối Xử Lý (Arduino Mega 2560) Thiết Bị Ngoại Vi (Động servo; băng tải) Hình 3.1: Sơ đồ khối chức 3.2 Thi công hệ thống 3.2.1 Thiết kế hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống: Mơ hình phân loại màu: đỏ, xanh, trắng Hoạt động theo chế độ: Auto Manual : + Chế độ Auto: sau cảm biến TCS3200 đọc màu trả tín hiệu màu tương ứng để xử lý, servo tự động gạt cần theo màu tương ứng, đồng thời hiển thị số lượng sản phẩm màu tương ứng lên hình LCD + Chế độ Manual: sau cảm biến TCS3200 đọc màu xong trả tín hiệu màu tương ứng để xử lý, lúc số lượng màu tương ứng cập 18 nhật lên hình, điều khiển cần gạt thơng qua nút nhấn (nhấn giữ để kích hoạt cần gạt, nhả tay cần gạt quay vị trí cũ) Chức reset tồn số lượng sản phẩm đếm có hiển thị lên hình LCD nút nhấn ON/OFF: + Nút nhấn ON/OFF1 dùng để kích hoạt hệ thống, lúc lựa chọn chế độ hoạt động auto hay manual thông qua nút nhấn MODE + Nút nhấn ON/OFF2 dùng để kích hoạt băng tải chạy (chỉ có tác dụng sau nút nhấn hệ thống trạng thái ON) nút nhấn SERVO1, SERVO2 có tác dụng chế độ Manual dùng để điều khiển cần gạt servo theo ý Sơ đồ đấu nối linh kiện với Arduino Mega 2560 Hình 3.2: Sơ đồ đầu nối linh kiện với Arduino Mega 2560 Danh sách linh kiện theo mẫu mô tả bảng 1.7: STT Tên linh kiện Giá trị Arduino Mega 2560 TCS3200 Led đơn Relay Điện trở Nút nhấn 330 Số lượng Chú thích nút nhấn giữ ; nút 19 nhấn thường Cảm biến vật cản Động Servo Servo SG90 180 độ Đực-cái Dây bus 15 10 Nguồn tổ ong 12V 11 Mạch giảm áp Lm2596 Bảng 3.1: Danh sách linh kiện 3.2.2 Lắp đặt kiểm tra Hình 3.3: Mặt hệ thống 20 Hình 3.4: Mặt bên hệ thống 3.3 Lập trình hệ thống 3.3.1 Lưu đồ giải thuật Hình 3.5: Lưu đồ giải thuật 3.3.2 Phần mềm lập trình cho Aruino Mega 2560 21 Hình 3.6: Logo phần mềm lập trình Arduino ID Bước 1: Mở phần mềm, giao diện hình Ý nghĩa cơng cụ: + File: Tại mục thao tác tạo project mới, mở project, mở example, lưu project, in file + Edit: Tại mục thực thao tác chỉnh sửa, tìm kiếm + Sketch: Thao tác chủ yếu mục cài đặt, thêm (include) thư viện cần thiết cho chương trình, include thêm file + Tool: Thao tác chủ yếu mục việc lựa chọn board, cổng port phù hợp với chương trình chạy + Help: Thao tác hỗ trợ tìm kiếm liên quan đến Arduino Bước 2: Nhập code phần mềm + Khai báo biến, cài đặt thư viện cần thiết + Hàm void setup (): Những lệnh hàm chạy lần khởi động, cài đặt cấu hình chân + Hàm void loop (): Sau lệnh void setup () chạy xong 22 lệnh void loop() chạy liên tục ngắt nguồn 23 24 25 26 Bước 3: Nhấn tổ hợp phím tắt Ctrl+S để lưu chương trình, chọn nơi lưu tên lưu tên project cần lưu Sau nhấn Save (lưu project thành cơng) Bước 4: Thực compile chương trình: + Nhấn vào dấu (V) phía bên ngồi phần mềm, sau compile thành công thông báo phía phần mềm (Done compiling) Bước 5: Chọn board cổng port phù hợp + Đang thực project với board Arduino Mega: 27 + Chọn cổng port: Bước 6: Nạp chương trình cho board + Khi nạp chương trình thành cơng có dịng thơng báo phần mềm: Done uploading 28 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 4.1 Kết luận Sau thời gian thực hiện, đề tài hoàn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt nhận biết phân loại sản phẩm màu sắc Các nội dung mà nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc, dựa theo thông số đầu vào cảm biến nhận biết màu sắc Tuy nhiên nhóm chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót Nhìn chung đề tài hồn thành mức Trong trình làm đề tài, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, linh kiện thị trường, hiểu biết linh kiện thiết kế board mạch, … Nhận xét đánh giá: + Giao diện lý trực quan, dễ giám sát sử dụng thuận tiện việc giám sát điều khiển hệ thống + Mô hình phần cứng bố trí phù hợp, gọn gàng, dễ chỉnh sửa Độ sai số cảm biến mơ hình nằm phạm vi cho phép 3% + Hiệu suất đạt nằm vào khoảng 86% ± 3% chưa đạt tối đa Kết nêu thực khoảng 90% so với mục tiêu đặt cịn số lỗi nhỏ q trình hoạt động hệ thống 4.2 Hướng phát triển Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: + Kết nối Web Server giám sát thông số + Thiết kế giao diện Web để quản lý hệ thống từ xa + Mở rộng thêm khâu khác hệ thống như: đóng thùng… + Sử dụng camera để nhận biết màu sản phẩm + Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/https://www.mouser.com/catalog/specsheets/tcs3200-e11.pdf 2/ http://irsensor.wizecode.com/ 3/ https://www.mantech.co.za/datasheets/products/A000047.pdf 30 ... phân loại khác, vi? ??c phân loại theo màu sắc không giúp ta chọn lọc sản phẩm đồng đều, đẹp mắt với với độ xác cao cảm biến giúp tăng hiệu suất phân loại sản phẩm có màu sắc khác hay sản phẩm lỗi... Chức phần 17 Xử lý màu sắc phân loại sản phẩm: Xử lý tín hiệu nhận từ cảm biến màu sắc tạo tín hiệu đưa Arduino để phân loại sản phẩm Giao diện điều khiển: Thực vi? ??c điều khiển tắt mở hệ thống,... định theo yêu cầu đặt nhận biết phân loại sản phẩm màu sắc Các nội dung mà nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc, dựa theo thông số đầu vào cảm biến nhận biết màu sắc