NGHIÊN cứu, THIẾT kế và THI CÔNG mô HÌNH đếm và PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO cân NẶNG, màu sắc

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG, MÀU SẮC GVHD: Th.S NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH: PHẠM THỊ THANH THẢO 15141284 PHAN TRẦN HOÀI VŨ 15141333 Tp Hồ Chí Minh – 06/2019 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG, MÀU SẮC GVHD: ThS NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH: PHẠM THỊ THANH THẢO 15141284 PHAN TRẦN HỒI VŨ 15141333 Tp Hồ Chí Minh – 07/2019 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ SINH NAM TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Thị Thanh Thảo MSSV: 15141284 Phan Trần Hoài Vũ MSSV: 15141333 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2015 Lớp: 15141DT2A I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG, MÀU SẮC II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: (ghi thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh, …) Nội dung thực hiện: (ghi nội dung cần thực phần tổng quan) i TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Đình Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phạm Thị Thanh Thảo Lớp: 1514DT2A MSSV: 15141284 Họ tên sinh viên 2: Phan Trần Hoài Vũ Lớp: 1514DT2A MSSV: 15141333 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG, MÀU SẮC Tuần/ngày Tuần (18-24/02/2019) Tuần (25-03/03/2019) Tuần (04-10/03/2019) Tuần (11-17/03/2019) Tuần (18-24/03/2019) Tuần 6, 7, (25-14/04/2019) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Tuần 9, 10, 11, 12 (15-12/05/2019) Tuần 13, 14, 15 (13-02/06/20 19) 03/06/2019 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com iv LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế thi cơng mơ hình đếm phân loại sản phẩm theo cân nặng màu sắc” nhóm đề tài tự thực dựa vào tham khảo số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình khác Người thực đề tài Phạm Thị Thanh Thảo Phan Trần Hoài Vũ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com v LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm đề tài xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Đình Phú - giảng viên khoa Điện-Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM theo sát hỗ trợ hướng dẫn nhóm cách chi tiết trình thực đề tài Thầy ln hỗ trợ hết mình, giải đáp thắc mắc, sai sót gợi ý phương án thực cho khả thi dễ tiếp cận Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy(cô) khoa Điện-Điện tử TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com tận tình giải đáp thắc mắc, nguyện vọng trình thực đề tài nhóm Sự hỗ trợ q thầy(cơ) đóng góp phần khơng nhỏ vào thành cơng ngày hơm Nhóm đề tài xin cảm ơn bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ nhóm, đặc biệt tập thể lớp 15141DT2A Những đóng góp bạn ln nhóm tiếp nhận đánh giá cao Cuối cùng, nhóm xin cảm ơn chân thành sâu sắc đến Cha, Mẹ - người ln bên cạnh hỗ trợ tài tinh thần suốt năm tháng qua Thành cơng đề tài ngày hơm phần đóng góp to lớn người Một lần nữa, nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô, bạn bè quý phụ huynh hỗ trợ nhóm thực đề tài hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Phạm Thị Thanh Thảo Phan Trần Hoài Vũ LIỆT KÊ BẢNG BIỂU TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 4 Loadcell đặt mặt băng chuyền Camera USB Pi Hình Buồng chụp ảnh nhìn từ cao BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 53 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình Buồng chụp ảnh nhìn từ phía lên Bốn đèn led siêu sáng bố trí góc buồng chụp ảnh để đảm bảo cung cấp ổn định nguồn sáng trắng cho việc chụp ảnh 4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH Sau thực công đoạn lắp ráp kiểm tra nhóm tiến hành bố trí thành phần hoàn thiện hệ thống để dễ dàng vận chuyển, vận hành, đảm bảo an tồn sử dụng BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 54 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 4.3.1 Đóng gói điều khiển Hình Bố trí lắp đặt module, board mạch chính, kit Raspberry Pi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 55 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 4.3.2 Thi công mô hình Hình Hệ thống sau thi cơng hồn thiện Trong đó: - Chuột, bàn phím hình LCD giúp người dùng giao tiếp với Raspberry Pi - Buồng chụp ảnh: giúp hệ thống thu tín hiệu hình ảnh giá trị cân nặng - Bình chứa khí: cung cấp khí cho xi-lanh khí nén - Xi-lanh gắn đầu đệm tiếp xúc: giúp đẩy cà chua xuống rảnh mà không bị hư hỏng - Board mạch chính, Raspberry Pi module thành phần (HX711, PWM) đóng gói hộp điện điều khiển 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.4.1 Lưu đồ giải thuật Từ yêu cầu xác định đề tài nhóm xây dựng lưu đồ giải thuật chương trình sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 56 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Đ Từ giá trị cân nặng hình ảnh lượng loại Bắt đầu Level = 1|2|3|4 Khai báo thư viện, khởi tạo giá trị ban đầu biến Khai báo GPIO S Thốt chương trình Đ Kết thúc Hiển thị giao diện theo dõi hoạt động Thông số phù hợp S Đ Chụp hình lưu ảnh Đọc giá trị cân nặng W Xử lý hình ảnh Đ Xi-lanh tác động S Thay đổi thông số qua trang web Kiểm tra loại sản phẩm < level > Đếm cập nhật số TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình Lưu đồ hoạt động hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 57 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG ➢ Giải thích lưu đồ: Đầu tiên, thực khai báo thư viện, khởi tạo biến, cấu hình thiết bị ngoại vi sau giao diện người dùng (gồm thơng số loại cà chua số lượng loại) hiển thị hình LCD Nếu muốn thay đổi thông số phân loại, ta thực việc thay đổi thơng qua giao diện webserver Hệ thống tự động cập nhật thông số cài đặt Ngược lại, khơng có nhu cầu thay đổi thông số, hệ thống thực việc phân loại với thông số thiết lập từ trước Màn hình máy tính lúc hiển thị số lượng sản phẩm đếm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com loại, đồng thời cho biết đặc trưng màu sắc cân nặng loại Tiếp tục trình vận hành, băng chuyền tải cà chua vào buồng chụp, Raspberry Pi ghi nhận tín hiệu hình ảnh cân nặng thu từ camera loadcell Sau đó, Raspberry Pi xử lý, phân tích cho kết luận cuối loại cà chua Khi có kết luận loại cà chua Các xi-lanh khí nén tác động đẩy cà chua xuống rãnh có tín hiệu điều khiển từ Raspberry Pi Đồng thời, hệ thống đếm số lượng loại cập nhật lên giao diện hiển thị Các tín hiệu điều khiển tạo thành Raspberry Pi nhận tín hiệu tác động từ cảm biếm tiệm cận hồng ngoại, cho biết cà chua vào tầm ngắm xi-lanh khí nén Qúa trình tiếp tục lặp lại cà chua ta dừng chương trình • Chụp ảnh: Thao tác chụp lưu lại ảnh camera BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 58 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 10 Lưu đồ chụp lưu ảnh Giải thích lưu đồ: Khi hệ thống bắt đầu hoạt động, camera quay (ghi hình) trình cà chua di chuyển vào buồng chụp Nếu có tín hiệu cho phép chụp từ Raspberry Pi (cảm biến tiệm cận hồng ngoại tích cực mức cao cà chua di chuyển đến trước cảm biến) camera chụp lại khung ảnh thời điểm vị trí Sau ảnh lưu vào thư mục để phục vụ công việc xử lý bước sau Quá trình lặp lại với cà chua khác tiến vào buồng chụp Ảnh cà chua trước tự động thay ảnh cà chua sau • Xử lý ảnh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 59 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Đ lượng loại Từ giá trị cân nặng hình ảnh Bắt đầu Level = 1|2|3|4 Khởi tạo giá trị ban đầu biến Khai báo GPIO Hiển thị giao diện theo dõi hoạt động Thông số phù hợp S Đ Chụp hình lưu ảnh Đọc giá trị cân nặng W Đ Xử lý hình ảnh Xi-lanh tác động Kiểm tra loại sản phẩm < level > Đếm cập nhật số S Thay đổi thông số qua trang web TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 11 Lưu đồ chương trình xử lý ảnh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 60 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG Giải thích lưu đồ: Đầu tiên Raspberry Pi tiến hành đọc hình ảnh lưu (image tên ảnh) sau chuyển ảnh từ hệ màu RGB sang hệ màu HSV sử dụng lệnh chuyển đổi thư viện Open Cv: hsv = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV) Sau tiến hành tìm vùng màu tương ứng (đỏ, cam, xanh) theo giới hạn màu định nghĩa trước, xử lý lọc nhiễu tính số lượng pixel màu Xi (Xđỏ, TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Xcam, Xxanh) sử dụng lệnh Xđỏ = cv2.countNonZero(đỏ) Tính % số pixel màu Si (Sđỏ, Scam, Sxanh) cơng thức: Si = (Xi*100)/Y Trong đó: Y tổng số pixel ba vùng màu (đỏ, cam, xanh) có hình Bước so sánh giá trị Si giá trị Sset (thường có giá trị 60%) Si > Sset ta tiến hành gán giá trị True cho cờ màu tương ứng ngược lại gán giá trị False • So sánh đưa kết luận loại sản phẩm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 61 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Bắt đầu Tổ hợp cờ màu, giá trị cân nặng (X) S Trạng thái A1