NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC

3.1.1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 3.1.2 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 3.1.3 Hà nội - Năm 2020 3.1.4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 🙡🙡 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Thuận Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Văn Tùng 114102017 Ngô Thế Tùng 114102014 Nguyễn Lộc Tưởng 114102020 3.1.1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 3.1.2 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 3.1.3 Hà nội - Năm 2020 3.1.4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Hà nội - Năm 2020 3.1.5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 3.1.6 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 3.1.7 Hà nội - Năm 2020 3.1.8 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 11 1.1 Lý chọn đề tài 11 1.2 Các vấn đề đặt 11 1.3 Phương pháp nghiên cứu 12 1.4 Phạm vi giới hạn 13 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 14 2.1 Nguyên lý làm việc quy trình cơng nghệ hệ thống 14 2.2 Hệ thống xử lý ảnh 15 2.2.1 Những vấn đề xử lý ảnh 15 2.2.2 Hệ tọa độ màu 16 2.2.3 Các bước xử lý ảnh 18 Hệ thống điện điều khiển 19 2.3 2.3.1 Bộ điều khiển PLC 19 2.3.2 Rơ le trung gian 25 2.3.3 Van điện từ khí nén 27 2.3.4 Van điện từ SMC 27 2.3.5 Cảm biến từ xy lanh 28 2.3.6 Cảm biến quang 29 2.3.7 Nút nhấn 29 3.1.5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 3.1.6 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 3.1.7 Hà nội - Năm 2020 3.1.8 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 2.3.8 Aptomat 30 2.3.9 Tủ điện 30 2.3.10 Thiết bị thu nhận ảnh 2.4 Cơ cấu chấp hành 31 31 2.4.1 Băng tải 32 2.4.2 Động DC 32 2.4.3 Van hút chân khơng 34 2.4.4 Xy lanh khí nén 34 2.4.5 Xy lanh xoay khí nén 35 2.4.6 Van tiết lưu 36 2.4.7 Giác hút chân không 37 2.5 Các khối nguồn 37 2.5.1 Bộ nguồn 37 2.5.2 Máy bơm khí nén 38 CHƯƠNG 3.1 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Thiết kế hệ thống xử lý ảnh 39 39 3.1.1 Xử lý ảnh Matlab 39 3.1.2 Lập trình giao diện guide 43 3.1.3 Lập trình kết nối OPC Matlab PLC 47 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống khí 52 3.2.1 Băng tải 52 3.2.2 Tính tốn lựa chọn xy lanh 56 3.1.5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ 3.1.6 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 3.1.7 Hà nội - Năm 2020 3.1.8 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 3.2.3 Một số chi tiết module khác 58 3.3 Tính toán lựa chọn nguồn 60 3.4 Các vẽ thiết kế hệ thống 61 3.4.1 3.4.2 3.5 Sơ đồ hệ thống khí nén Sơ đồ đấu nối điện Thiết kế khí Solidworks CHƯƠNG 4.1 CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Chế tạo hệ thống khí 61 62 63 66 66 4.1.1 Chế tạo hệ thống băng tải 66 4.1.2 Chế tạo hệ thống cấp phôi 67 4.1.3 Lắp đặt camera 67 4.1.4 Chế tạo hệ thống tay hút phân loại 68 4.2 Hình ảnh hệ thống phân loại sản phẩm 69 4.3 Chế tạo hệ thống điện điều khiển 70 4.3.1 Chế tạo hệ thống khí nén 70 4.3.2 Chế tạo hệ thống điện 70 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT 71 5.1 Kết đạt 71 5.2 Hạn chế 71 5.3 Hướng phát triển đề tài 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 73 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Controller CPU Central Processing Unit RGB Red Green Blue HSV Hue Saturation Value CMYK Cyan Magenta Yellow Black DC Direct Current OPC OLE for Process Control (OLE: Object Linking and GUI Embedding) Graphical User Interface DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống phân loại hàng tự động 11 Hình 1.2 Hệ thống phân loại 14 Hình 2.1 Mơ hình màu RGB 17 Hình 2.2 Mơ hình màu HSV 18 Hình 2.3 Khơng gian màu CMYK 18 Hình 2.4 Nguyên lý chung cấu trúc PLC 21 Hình 2.5 Bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU 224 23 Hình 2.6 Bộ điều khiển lập trình CPU 224 25 Hình 2.7 Rơ le trung gian 26 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý 26 Hình 2.9 Van khí nén 3/2 27 Hình 2.10 Van điện từ SMC 5/2 27 Hình 2.11 Cảm biến từ xy lanh Sensor SMC 28 Hình 2.12 Cảm biến quang E3F-DS30C4 29 Hình 2.13 Nút nhấn nhả LA38-203 30 Hình 2.14 Aptomat 230/400V 30 Hình 2.15 Tủ điện sơn tĩnh điện 31 Hình 2.16 Webcam Dahua Z2+ 31 Hình 2.17 Băng tải PVC mini 32 Hình 2.18 Động DC 33 Hình 2.19 Cấu tạo động DC 33 Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động động điện chiều 33 Hình 2.21 Van hút chân khơng 34 Hình 2.22 Xy lanh khí nén 34 Hình 2.23 Mặt cắt tồn phần xy lanh khí nén 35 Hình 2.24 Xy lanh xoay khí nén MSQB - 20A 35 Hình 2.25 Van tiết lưu 36 Hình 2.26 Giác hút chân khơng 37 Hình 2.27 Bộ nguồn 24 VDC - 15A 37 Hình 2.28 Máy nén khí nén 38 Hình 3.1 Ảnh chụp từ camera 41 Hình 3.2 Ảnh vật khơng gian màu HSV 41 Hình 3.3 Ảnh nhị phân 42 Hình 3.4 Ảnh đối tượng sau phân loại 42 Hình 3.5 Cửa sổ GUIDE Quick Start mở GUI 44 Hình 3.6 Cửa sổ giao diện lập trình GUIDE 44 Hình 3.7 Hộp thoại Inspector 45 Hình 3.8 Giao diện đăng nhập vào chương trình xử lý ảnh 46 Hình 3.9 Giao diện điều khiển 47 Hình 3.10 Quan hệ OPC Toolbox Object với OPC Server 48 Hình 3.11 Cửa sổ OPC Data Access Explorer 49 Hình 3.12 Tao Host liên kết với OPC Server 49 Hình 3.13 Tạo PC Access biến sử dụng 50 Hình 3.14 Add Items địa 50 Hình 3.15 Cửa sổ PC Access 51 Hình 3.16 Thêm item đến file lập trình PLC 51 Hình 3.17 Thực Test Client 52 Hình 3.18 Động mã JM37-550 Handson Technology 55 Hình 3.19 Sơ đồ tác động lực xy lanh khí nén tác động kép 56 Hình 3.20 Xy lanh khí nén SMC CDQSB16 - 125DCM 57 Hình 3.21 Sơ đồ hệ thống khí nén 61 Hình 3.22 Sơ đồ đấu nối điện 62 Hình 4.1 Mơ hình thiết kế băng tải 64 Hình 4.2 Mơ hình thiết kế cấp phơi băng tải 64 Hình 4.3 Mơ hình tay hút phân loại sản phẩm 65 Hình 4.4 Mơ hình thiết kế phân loại sản phẩm theo màu sắc 65 Hình 4.5 Hình ảnh hệ thống băng tải thực tế 66 Hình 4.6 Hình ảnh hệ thống cấp phơi thực tế 67 Hình 4.7 Lắp đặt camera thực tế 67 Hình 4.8 Hình ảnh hệ thống tay hút phân loại thực tế 68 Hình 4.9 Hình ảnh hệ thống phân loại sản phẩm thực tế 69 Hình 4.10 Hệ thống khí nén thực tế 70 Hình 4.11 Hệ thống điện thực tế 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng liệu CPU họ 224 224XP 24 Bảng 2.2 Thông số cảm biến tiệm cận kiểu quang 29 Bảng 3.1 Bảng thông số động 55 Bảng 3.2 Thông số chi tiết Ru lơ băng tải 59 Thiết kế mơ hình băng tải phân loại sản phẩm: Hình 4.1 Mơ hình thiết kế băng tải - Thiết kế mơ hình cấp ngun liệu cho băng tải: Hình 4.2 Mơ hình thiết kế cấp phơi băng tải - Thiết kế mơ hình tay hút phân loại sản phẩm: Hình 4.3 Mơ hình tay hút phân loại sản phẩm - Mơ hình 3D sau gá camera, động cơ, truyền, mơ hình phơi vào băng tải thiết kế: Hình 4.4 Mơ hình thiết kế phân loại sản phẩm theo màu sắc CHƯƠNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 4.1 Chế tạo hệ thống khí 4.1.1 Chế tạo hệ thống băng tải Hình 4.5 Hình ảnh hệ thống băng tải thực tế 4.1.2 Chế tạo hệ thống cấp phơi Hình 4.6 Hình ảnh hệ thống cấp phơi thực tế 4.1.3 Lắp đặt camera Hình 4.7 Lắp đặt camera thực tế 4.1.4 Chế tạo hệ thống tay hút phân loại Hình 4.8 Hình ảnh hệ thống tay hút phân loại thực tế 4.2 Hình ảnh hệ thống phân loại sản phẩm Hình 4.9 Hình ảnh hệ thống phân loại sản phẩm thực tế 4.3 Chế tạo hệ thống điện điều khiển 4.3.1 Chế tạo hệ thống khí nén Hình 4.10 Hệ thống khí nén thực tế 4.3.2 Chế tạo hệ thống điện Hình 4.11 Hệ thống điện thực tế CHƯƠNG 5.1 Kết đạt ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT - Thiết kế mạch động lực điều khiển phần mềm Autocad Electrical 2017 - Thiết kế mơ hình phần mềm Solidwork 2014a - Thiết kế giao diện GUIDE xử lý ảnh phần mềm Matlab 2015a - Mơ hình thực tế hoạt động có độ ổn định cao - Nhận dạng màu sắc phần mềm Matlab hoạt động tốt 5.2 Hạn chế Mặc dù cố gắng thực tốt đề tài, nhóm cịn gặp số hạn chế sau: - Quá trình nhận dạng dừng lại nhận diện màu sắc - Do nhận dạng camera nên nhiều cịn bị phụ thuộc ánh sáng mơi trường - Xử dụng camera khơng chun dụng nên hình ảnh nhiễu 5.3 Hướng phát triển đề tài Từ kết đạt hạn chế, em có số đề xuất cho hướng phát triển mơ hình sau này: - Phát triển hệ thống thêm nhận diện hình dạng đối tượng - Sử dụng thêm chức quét mã QR CODE - Hệ thống kiểm tra mạch điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO ST T TÊN TÀI LIỆU Tác giả: Lê Văn Uyển, Trịnh Chất Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí ( Tập 1,2) Nhà xuất giáo dục Giáo trình mơn học xử lý ảnh Đại học Thái Nguyên Khoa Công Nghệ Thông tin TS Hồ Văn Sung, Xử lý ảnh số - Lý thuyết thực hành với Matlab (2009), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật PGS TS Nguyễn Quang Hoan, Giáo trình Xử lý ảnh (Năm 2006), Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual -Edition 08/2008 Tác giả: Ths Phạm Phú Thọ Giáo trình S7 200 Siemens PHỤ LỤC Code Matlab xử lý ảnh: function start_Callback(hObject, eventdata, handles) global vid frame g y p frame = 0; i=0; j=0; q=0; e=0; c=0; f=0; k=0; z=0; m=0; set(handles.stop,'Enable','on'); set(handles.start,'Enable','off'); axes(handles.axes1); vid = videoinput('winvideo',2,'YUY2_640x480'); % imaqhwinfo('winvideo',2) % Set the properties of the video object triggerconfig(vid, 'manual'); set(vid, 'FramesPerTrigger', Inf); set(vid,'ReturnedColorspace','RGB'); % vid.FrameGrabInterval = 1; start(vid); % Set a loop aquisition while(1) %Get the snapshot of the current frame data = getsnapshot(vid); %Convert rgb space to hsv I = rgb2hsv(data); H = I(:,:,1); V = I(:,:,2); %track green Gmin1=0.319;Gmax1= 0.403; Gmin2=0.592;Gmax2= 0.863; BW = (H >= Gmin1 ) & (H = Gmin2 ) & (V = Ymin1 ) & (H = Ymin2 ) & (V = Pmin1 ) & (H = Pmin2 ) & (V