ĐỒ án TỔNG hợp kỹ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa PHÂN LOẠI sản PHẨM DÙNG xử lý ẢNH

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LÊ HUY HUÂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỒ ÁN TỔNG HỢP KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LÊ HUY HUÂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỒ ÁN TỔNG HỢP KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Người hướng dẫn ThS Lê Hữu Tài THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 i LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy, giáo trường Đại học Tơn Đức Thắng nói chung thầy, cô giáo khoa Kỹ thuật điều khiển tự động hóa nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến ThS Lê Hữu Tài, tận tình giúp đỡ, định hướng, hướng dẫn suốt trình làm đồ án, nhiệt tình giúp đỡ lúc cần thiết để đồ án hoàn thiện thời gian cho phép với độ hoàn thiện tốt Tơi xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 08 năm 2022 Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) ii Cơng trình hồn thành Trường Đại học Tôn Đức Thắng Cán hướng dẫn khoa học: (Ghi rõ học hàm, học vị, họ tên chữ ký) Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp bảo vệ Hội đồng đánh giá Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp Trường Đại học Tôn Đức Thắng vào ngày… /…/…… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau nhận Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ………………………… ……………………………… iii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học ThS Lê Hữu Tài Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 08 năm 2022 Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) iv (Trang dùng để đính kèm Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp có chữ ký Giảng viên hướng dẫn) v TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Huy Huân Lớp: 18040303 MSSV: 41801126 Tên đề tài: Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh Tuần/Ngày Khối lượng Đã thực Gặp GVHD nhận đề 04/04/2022 tài Tìm hiểu đề tài Tiếp tục thực GVHD ký Tìm hiểu đề tài Tìm hiểu Node-RED 11/04/2022 xử lý ảnh Tìm hiểu Node-RED Chọn thiết bị phần 18/04/2022 xử lý ảnh cứng Chọn thiết bị phần Thiết kế thi công 25/04/2022 cứng phần cứng Thiết kế thi cơng Lập trình Node-RED 02/05/2022 phần cứng PLC Lập trình Node-RED Lập trình Node-RED 09/05/2022 PLC PLC Lập trình Node-RED Kết hợp Node-RED 16/5/2022 PLC PLC Kiểm tra Đánh giá khối lượng hồn thành…… % kỳ tiếp tục/khơng tiếp tục thực ĐATN Kết hợp Node-RED Thiết kế giao diện 23/05/2022 PLC Node-RED Thiết kế giao diện Thiết kế giao diện vi 30/05/2022 Node-RED Node-RED 10 Thiết kế giao diện Chạy thử nghiệm mơ 06/06/2022 Node-RED hình 11 Chạy thử nghiệm mô Khắc phục lỗi 13/06/2022 hình mơ hình 12 Khắc phục lỗi Khắc phục lỗi 20/06/2022 mơ hình mơ hình 13 Khắc phục lỗi Viết báo cáo 27/06/2022 mô hình 14 Viết báo cáo Viết báo cáo Viết báo cáo Chỉnh sửa báo cáo Chỉnh sửa báo cáo Hoàn thành báo cáo 04/07/2022 15 11/07/2022 16 18/07/2022 Nộp Đồ án tốt nghiệp Đã hoàn thành…… % Đồ án tốt nghiệp bảo vệ/không bảo vệ ĐATN vii PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG XỬ LÝ ẢNH TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu xử lý ảnh để phân loại nhiều dạng sản phẩm khác nhau, có hai chế độ phân loại riêng biệt phân loại theo màu sắc phân loại theo kích thước Mơ hình lập trình xử lý ảnh, thu thập liệu thiết kế giao diện NodeRED, lập trình điều khiển cấu chấp hành giao diện HMI TIA Portal Sử dụng Google Sheets MongoDB cho sở liệu Hệ thống bao gồm thành phần sau: - máy tính - PLC S7-1200 - camera - cảm biến hồng ngoại - băng tải - xylanh khí nén viii SORTING PRODUCTS USING IMAGE PROCESSING ABSTRACT The research topic on image processing to classify many different types of products, has two separate classification modes: Color classification and size classification The model is programmed for image processing, data collection and interface design on Node-RED, and programming for actuator control and HMI interface on TIA Portal Use Google Sheets and MongoDB for the database The system includes the following main components: - PC - PLC S7-1200 - camera - infrared sensors - conveyor belt - pneumatic cylinders ix ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 68 h.2.3 Điều khiển điện thoại Hình 4-72 Điều khiển điện thoại Tương tự cài đặt hiển thị chế độ bên Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 69 h.2.4 SCADA Hình 4-73 Thực nghiệm SCADA Màn hình hiển thị bao gồm: - Các cấu chấp hành - Đèn báo chế độ AUTO/MANU - Bảng điều khiển chế độ tự động tay - Đèn cảnh bảo - Bảng trạng thái hoạt động thành phần - Bảng tổng hợp sản phẩm phân loại Khi hệ thống phát không di chuyển băng tải nên phát cảnh báo dừng hệ thống lại chờ sửa chữa Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 70 h.2.5 Google Sheets Hai hình hiển thị loại phân loại ngày tổng hợp số lượng Bên trái bảng liệt kê lượt phân loại, bảng tổng hợp số liệu bên phải biểu đồ thống kê dựa bảng tổng hợp Hình 4-74 Kết phân loại kích thước ghi Google Sheets Hình 4-75 Kết phân loại màu ghi Google Sheets Hình 4-76 Lọc liệu theo ngày Google Sheets Hình bao gồm bảng, chọn ngày, biểu đồ tròn, với bảng liệt kê (dữ liệu phân loại theo kích thước phân loại theo màu sắc) bảng tổng hợp Ở hình ta nháy đúp chuột vào ngày Chọn ngày cần xem để chọn ngày, bảng tính thơng tin vào ngày mà ta chọn Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 71 h.2.6 MongoDB Bên trái biểu đồ phân tích liệu phân loại theo kích thước, bên phải phân loại theo màu Hình 4-77 Biểu đồ hiển thị tỉ lệ phần trăm loại phân loại Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 72 Hình 4-78 Xem biểu đồ theo ngày Để xem biểu đồ theo ngày, ta chọn ngày muốn xem bảng lựa chọn h.3Kết luận thực nghiệm:  Hệ thống hoạt động ổn định  Kết đạt dự kiến đặt lúc đầu  Dữ liệu chương trình liên kết hồn tồn giống  Do sai sót khí nên có trường hợp bị đẩy vào sai hộp Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 73 i KẾT LUẬN i.1 Ưu điểm: - Hệ thống hoạt động đáp ứng yêu cầu đề tài vận hành ổn đinh - Giao diện giám sát điều khiển mô hệ thống HMI – SCADA trực quan, dễ sử dụng - Cho phép điều khiển từ điện thoại - Khả tự động hoá cao, thao tác điều khiển đơn giản - Áp dụng cho nhiều loại sản phẩm khác - Có khả phân loại nhiều lĩnh vực khác thơng qua q trình xử lý ảnh - Khả thi triển khai thực tế giải vấn đề phân loại sản phẩm thay phương pháp thủ công i.2 Nhược điểm: - Bị ảnh hưởng yếu tố tự nhiên - Chưa xử lý tốc độ cao - Chương trình điều khiển chưa tinh gọn - Giao diện chưa bắt mắt - Chất lượng ảnh thấp nên xảy nhiễu gây sai lệch vài điểm ảnh dẫn đến kết sai - Do sai sót khí nên có trường hợp bị đẩy vào sai vị trí i.3 Phương hướng phát triển: - Phát triển để nhận dạng nhiều lúc - Sử dụng camera công nghiệp để tăng tốc độ lấy mẫu, cải thiện hình ảnh đầu nhằm tăng độ xác - Phát triển thành hệ thống hồn chỉnh áp dụng vào công nghiệp Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] Tự Động Hóa SIMATIC S7 - 1200 Với Tia PORTAL Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Practical Node-RED Programming: Learn powerful visual programming techniques and best practices for the web and IoT - by Taiji Hagino (Author), Nick O'Leary (Foreword) Internet: [3] RGB + Pixel + MongoDB https://vi.wikipedia.org/ [4] Webcam https://www.thegioididong.com/ [5] Xử lý ảnh https://o2.edu.vn/ [6] PLC S7-1200 https://www.iworld.com.vn/ [7] Ảnh nhị phân https://mtee.vn/ [8] Lấy ngưỡng ảnh https://www.phamduytung.com/ [9] Google Sheets https://support.google.com/ [10] Băng tải + Xylanh https://shopee.vn/ Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-1 PHỤ LỤC Code Node-Red a Phân loại theo kích thước: Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-2 b Phân loại theo màu: c Lựa chọn chế độ: Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-3 Bảng danh sách tag PLC: STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Tên System_Byte FirstScan DiagStatusUpdat e AlwaysTRUE AlwaysFALSE Clock_Byte Clock_10Hz Clock_5Hz Clock_2.5Hz Clock_2Hz Clock_1.25Hz Clock_1Hz Clock_0.625Hz Clock_0.5Hz START STOP AUTO CB1 CB2 CB3 BANG TAI PT1 PT2 PT3 Tag_1 Tag_2 Tag_3 Tag_4 Tag_5 Tag_6 MAN Tag_7 Tag_8 Tag_9 PT4 alm Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh Kiểu liệu Byte Bool Địa %MB1 %M1.0 Bool Bool Bool Byte Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Word Bool Bool Bool Bool Bool Bool %M1.1 %M1.2 %M1.3 %MB0 %M0.0 %M0.1 %M0.2 %M0.3 %M0.4 %M0.5 %M0.6 %M0.7 %I0.2 %I0.3 %I0.0 %I0.6 %I0.4 %I0.5 %Q0.0 %Q0.1 %Q0.2 %Q0.3 %M10.0 %M10.1 %M10.3 %M10.4 %M10.5 %IW64 %I0.1 %M30.0 %M30.1 %M30.2 %Q0.4 %M2.0 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-4 Code TIA Portal: a Main: Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-5 Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-6 Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-7 Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A-8 b Function MAP: Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ... Phần cứng sau hoàn thành Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 33 Hình 2-24 Tủ điện Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 34 Diễn giải hoạt động phần cứng: Bắt đầu... vật ảnh Kết thúc Hình 2-17 Lưu đồ giải thuật xử lý ảnh lấy màu vật Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 28 d Lưu đồ giải thuật phân loại theo kích thước: Bắt đầu Lấy ảnh mẫu Xử. .. Lưu đồ giải thuật phân loại theo kích thước Phân Loại Sản Phẩm Dùng Xử Lý Ảnh ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang 29 e Lưu đồ giải thuật phân loại theo màu: Bắt đầu Xử lý ảnh lấy màu vật Phân loại Đưa liệu lên