Phân loại sản phẩm theo màu sắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ThS PHẠM QUỐC PHƯƠNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Phạm Quang Trí 1711050100 17DTDA2 Trần Duy Hải 1711050092 17DTDA2 Trần Hồng Thịnh 1611050208 16DTDE1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021 II LỜI CẢM ƠN Để đạt được thành quả ngày hôm nay, chúng em chân thành cảm ơn sâu sắc đến toàn thể thầy (cô) Viện kỹ thuật HUTECH của Trường Đạ.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS PHẠM QUỐC PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Phạm Quang Trí 1711050100 17DTDA2 Trần Duy Hải 1711050092 17DTDA2 Trần Hồng Thịnh 1611050208 16DTDE1 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Để đạt thành ngày hôm nay, chúng em chân thành cảm ơn sâu sắc đến tồn thể thầy (cơ) Viện kỹ thuật HUTECH Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM (HUTECH) tận tình dạy suốt trình học tập trường Đó kiến thức quý báu làm tảng cho việc hoàn thành đồ án đồng thời móng vững để sau tiếp tục học tập lao động xã hội Xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Quốc Phương người hướng dẫn người tận tình bảo, góp ý định hướng cho chúng em suốt thời gian làm Đồ Án Tốt Nghiệp Xin chân thành cảm ơn người thân giúp đỡ động viên trình học tập thực đồ án tốt nghiệp Cuối kinh nghiệm kiến thức hạn chế, khả tiếp thu vấn đề giới hạn nên khơng thể tránh sai sót, chúng em mong nhận quan tâm giúp đỡ thầy (cô) để đồ án đầy đủ hoàn thiện Chúng em chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2021 Nhóm sinh viên thực Phạm Quang Trí Trần Duy Hải Trần Hồng Thịnh II MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII DANH MỤC CÁC BẢNG VIII DANH SÁCH CÁC HÌNH IX LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cần thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu: 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu: .4 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án .5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Giới thiệu sợ lược hệ thống phân loại sản phẩm 2.2 Hệ thống cung cấp sản phẩm: 2.3 Hệ thống xử lý kiểm tra phần mềm 2.4 Bộ phận phân loại sản phẩm .9 2.4.1 Bộ phận phát sản phẩm 2.4.2 Nguyên lý hoạt động 10 2.4.3 Bộ phận thực thi phân loại sản phẩm .10 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 12 III 3.1 Sơ lược xử lý ảnh .12 3.2 Nguyên lý làm việc xử lý ảnh 13 3.2.1 Phần thu nhận ảnh (Image Acquisition) 13 3.2.2 Tiền xử lý ảnh (Image Processing) 13 3.2.3 Phân vùng ảnh (Segmentation) 13 3.2.4 Biểu diễn ảnh (Image Representation) .13 3.2.5 Nhận dạng nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation) 14 3.2.6 Cơ sở tri thức (Knowledge Base) .14 3.2.7 Mô tả (biểu diễn ảnh) .14 3.3 Phần mềm Labview 17 3.3.1 Đôi nét Labview 17 3.3.2 Các điểm mạnh Labview 18 3.4 Phương pháp xử lý ảnh với Labview 19 3.4.1 Phần mềm xử lý ảnh Vision Development Module 19 3.4.1.1 Phần mềm Vision Development Module 19 3.4.1.2 Giải thuật xử lý ảnh 20 3.4.2 Nguyên lý thu thập hình ảnh dùng camera 23 3.4.2.1 Tool xử lý ảnh sử dụng: 23 3.5 Phần mềm TIA PORTAL V15 24 3.5.1 Giới thiệu phần mềm 24 3.5.2 Tính phần mềm TIA PORTAL V15.1 25 3.6 Giao thức kết nối MODBUS 27 3.6.1 Sơ lược MODBUS 27 3.6.2 MODBUS TCP 28 IV CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MƠ HÌNH 29 4.1 Thiết kế khí .29 4.1.1 Thiết kế vẽ 3D 29 4.1.2 Các thiết bị sử dụng 32 4.1.2.1 Băng tải .32 4.1.2.2 Cảm biến 33 4.1.2.3 Xy lanh 35 4.1.2.4 Các phận khí 36 4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 36 4.2.1 Sơ đồ kết nối 36 4.2.2 Bản vẽ mạch điều khiển động lực .37 4.2.3 Các thiết bị sử dụng 37 4.2.3.1 PLC S7-1200 .37 4.2.3.2 Nút nhấn 41 4.2.3.3 Đèn báo .42 4.2.3.4 Nguồn tổ ong .42 4.2.3.5 Relay trung gian (relay kiếng) 43 4.2.3.6 Aptomat: 44 CHƯƠNG 5: THI CƠNG MƠ HÌNH .46 5.1 Thi công 46 5.2 Giải thuật điều khiển .49 5.3 Nguyên lý làm việc 50 5.4 Phần mền điều khiển giám sát 51 5.5 Chạy thử, hoàn thiện sản phẩm .52 V 5.6 Giao diện điều khiển giám sát SCADA .56 5.7 Chương trình xuất số liệu fie Excel 57 5.8 Kết vận hành .57 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ .58 6.1 Ưu điểm mơ hình 58 6.2 Nhược điểm mô hình 58 6.3 Hướng phát triển mơ hình .58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 A Code PLC 61 B Code Labview 69 C Chương trình xuất liệu qua Excel 70 VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ kí tự viết tắt Cụm từ đầy đủ PLC Programmable logic controller SCADA Supervisory Control And Data Acquisition LABVIEW Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench VII DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Các chân chức cảm biến 34 Bảng 4.2 Tên thiết bị chất liệu phận khí 36 Bảng 4.3 Tên thiết bị sử dụng mơ hình 45 VIII DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Băng tải .7 Hình 2.2: Camera cognex (Nguồn Internet) Hình 3.1: Một chương trình viết LABVIEW 19 Hình 3.2: Quang phổ (phổ màu) .20 Hình 3.3: Hình trịn biểu thị vùng quang phổ (Nguồn Internet) 21 Hình 3.4: Sơ đồ khối kết nối camera .23 Hình 3.5: Chương trình Labview xử lý ảnh phân tích màu 24 Hình 3.6: Phần mềm TIA PORTAL V15.1 26 Hình 3.7: Cách thức hoạt động MODBUS (Nguồn Internet) .27 Hình 4.1: Bản vẽ 3D mơ hình đồ án 29 Hình 4.2: Hình chiếu mơ hình đồ án 30 Hình 4.3: Hình chiếu đứng mơ hình 31 Hình 4.4: Hình chiếu ngang mơ hình 32 Hình 4.5: Băng tải .33 Hình 4.6: Cảm biến vật cản hồng ngoại 34 Hình 4.7: Xylanh AIRTAC TN10 .35 Hình 4.8: Sơ đồ khối thể kết nối thành phần mơ hình .36 Hình 4.9: Sơ đồ mạch điều khiển động lực 37 Hình 4.10: PLC S7-1200 (CPU S7 1212 DC/DC/DC) .38 Hình 4.11: Sơ đồ cách đấu nguồn PLC Siemens S7-1200 (Nguồn Internet) 39 Hình 4.12: Sơ đồ kết nối đầu vào PLC Siemens S7-1200 (Nguồn Internet) 40 Hình 4.13: Sơ đồ kết nối đầu PLC Simens S7-1200 (Nguồn Internet) .40 Hình 4.14: Nút nhấn 41 Hình 4.15: Đèn báo 24V 42 Hình 4.16: Nguồn tổ ong 24V/5A .43 IX Hình 4.17: Relay trung gian 44 Hình 4.18: Aptomat DZ47-63 C10 44 Hình 5.1: Mơ hình hồn thiện sản phẩm 46 Hình 5.2: Tủ điều khiển 47 Hình 5.3: Bên tủ điện 48 Hình 5.4: Sơ đồ khối mơ tả giải thuật .49 Hình 5.5: Các chân kết nối PLC với thiết bị điều khiển mơ hình .51 Hình 5.6: Giao diện điều khiển Labview 51 Hình 5.7: Tủ điều khiển hoạt động, đèn Start báo sáng 52 Hình 5.8: Camere phát sản phẩm táo đỏ thu hình ảnh lên hình để phân loại .53 Hình 5.9: Táo đỏ sau phân tích đưa xuống nơi phân loại 53 Hình 5.10: Camera phát sản phẩm táo xanh thu hình ảnh lên hình để phân loại 54 Hình 5.11: Táo xanh đưa xuống nơi phân loại sau phân tích 54 Hình 5.12: Camera phát sản phẩm táo vàng thu hình ảnh lên hình để phân loại 55 Hình 5.13: Táo vàng đưa xuống nơi phân loại sau phân tích 55 Hình 5.14: Giao diện mơ SCADA 56 Hình 5.15: Giao diện hình excel .57 X 5.7 Chương trình xuất số liệu fie Excel Hình 5.15: Giao diện hình excel 5.8 Kết vận hành Hệ thống vận hành ổn định với đầy đủ chức phân loại sản phẩm theo màu sắc loại táo bao gồm táo đỏ, táo xanh, táo vàng Kết nối camera với máy tính ổn định Máy tính thu hình ảnh với độ phân giải 720p với đầy đủ màu sắc, hồn tồn sử dụng hình ảnh để phân loại táo Kết nối Labview TIA PORTAL ổn định, hai phần mềm giao tiếp tín hiệu chiều ổn định Kết nối phần mềm PLC hoàn toàn ổn định Kết nối thiết bị INPUT bình thường truyền tín hiệu tốt Các thiết bị đèn, xylanh, động hoạt động ổn định có tín hiệu Mơ hình đạt mục tiêu nghiên cứu mà đề tài đồ án đề ban đầu 57 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Ưu điểm mơ hình - Tủ điện điều khiển kết nối ổn định với phận chấp hành bao gồm động băng tải, xylanh điện cảm biến tiệm cận - Tủ điện hoạt động ổn định đạt tiêu chí đề ban đầu - Mơ hình sau hoàn thành đạt đầy đủ tiêu, thiết bị đề phần thiết kế để phân loại loại táo - Giá thành để hoàn thành rẻ phù hợp mức độ nghiên cứu - Mơ hình hoạt động ổn định đưa vào sử dụng cho giải thuật điều khiển 6.2 Nhược điểm mơ hình - Tính thẩm mỹ mơ hình chưa cao - Độ bền thiết bị không cao - Bộ phận cung cấp sản phẩm cịn phải thực thủ cơng - Mơ hình dừng lại mức nghiên cứu - Dễ bị bắt ánh sáng làm thay đổi phân khúc ảnh 6.3 Hướng phát triển mơ hình Với tính ứng dụng mà mục tiêu đề tài đề mơ hình nghiên cứu hồn tồn phát triển thành sản phẩm cơng nghiệp sử dụng làm khâu phân loại sản phẩm dây chuyền sản xuất phân loại sản phẩm với nhiều loại sản phẩm khác với nhiều màu sắc, kích thước hình dáng khác cách thêm vào phận cung cấp sản phẩm tự động đóng hộp tự động sau q trình phân loại hồn thành 58 Mơ hình thay đổi kết cấu giải thuật xử lý ảnh để phân loại nhiều sản phẩm khác dây chuyền công nghiệp barcode sử dụng kho trang thương mại điện tử siêu thị, phân loại chai lọ sử dụng công nghiệp sản xuất nước giải khát, sản phẩm bị lỗi kết cấu hình dáng khí… Với tính ứng dụng cao công nghiệp sản xuất việc ứng dụng mơ hình phân loại sản phẩm dựa vào phân tích quang phổ màu việc nâng cấp thành sản phẩm thương mại với giá thành rẻ vào việc sản xuất nông nghiệp cho vùng nông thôn, vùng sâu xa đem lại nhiều lợi ích cho việc phát triển ngành nơng nghiệp Việt Nam Đồng thời góp phần kích thích tinh thần nghiên cứu phát triển sản phẩm có ích cho nước nhà sinh viên Việt Nam 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu Việt Nam 1.Đại học công nghệ Tp.HCM (2016) Scada, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hồ Chí Minh 2.Đại học cơng nghệ Tp.HCM (2016) Lập trình PLC, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hồ Chí Minh 3.Đại học cơng nghệ Tp.HCM (2016) Hệ thống nhúng, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hồ Chí Minh 4.Đại học cơng nghệ Tp.HCM (2016) Lập trình đồ họa, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hồ Chí Minh B Tài liệu nước 1.NI company NI Vision2019 for LabVIEW Help, 7/2020, https://zone.ni.com/reference/en-XX/help/370281AG-01/TOC57.htm 2.NI company Machine vision, 7/2020, https://zone.ni.com/reference/en- XX/help/370281AG-01/TOC67.htm 3.NI company Datalogging and Supervisory ControlModule,7/2020, https://zone.ni.com/reference/enXX/help/371618K01/lvdscconcepts/dsc_module_de fa/ 60 PHỤ LỤC A Code PLC 61 62 63 64 65 66 67 68 B Code Labview 69 C Chương trình xuất liệu qua Excel 70 71 ... chuyền phân loại sản phẩm sau phận cung cấp sản phẩm đưa sản phẩm tới bắt đầu nhận liệu sản phẩm phân tích tín hiệu cho phận chấp hành tiến hành phân loại làm việc xử lý với sản phẩm phân loại. .. 2.4.3 Bộ phận thực thi phân loại sản phẩm Trong cơng nghiệp sản xuất có nhiều hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng tùy vào sản phẩm phân loại mà hệ thống phân loại sản phẩm khác hệ thống xylanh... phẩm đa dạng màu sắc khác nên việc phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc cần thiết Ví dụ: dây truyền sản xuất cà phê, gạo, cà chua,… người ta phân loại chất lượng sản phẩm dựa vào màu sắc chúng Trong