Đề tài hệ thống phân loại hoa quả dựa vào màu sắc để nhận biết độ xanh chín bằng phần mềm labview kết nối với arduino

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN ******* LẬP TRÌNH CĂN BẢN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO Đề tài: Hệ thống phân loại hoa dựa vào màu sắc để nhận biết độ xanh chín phần mềm labview kết nối với arduino Thành viên: Khổng Thị Dung – 21012374 Trương Thị Nhung – 21011061 HÀ NỘI, THÁNG 10, 2022 PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Họ tên Cơng việc Khổng Thị Dung Thiết kế phần mềm Tạo powerpoint Edit video Thuyết trình Trương Thị Nhung Thiết kế phần mềm Viết báo cáo Edit video Thuyết trình MỤC LỤC PHẦN 1: LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 2: TỔNG QUAN PHẦN 3: CHI TIẾT ĐỀ TÀI Giới thiệu chung 1.1 Liên kết video 1.2 Ý tưởng 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 Nguyên tắc phân loại ớt .6 1.3.2 Hệ thống xử lý ảnh labview 1.3.3 Tổng quan arduino .7 Thiết kế tính tốn: .7 2.1 Mơ hình hệ thống: .7 2.2 Thiết kế hệ thống tính tốn 2.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống: 2.2.2 Thiết kế phần mềm: 2.2.3 Lập trình arduino uno 14 PHẦN 4: KẾT LUẬN 15 PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 PHẦN 1: LỜI NÓI ĐẦU Để có kiến thức tảng hồn thành đề tài này, nhóm chúng em xin cảm ơn Đại học Phenikaa đưa mơn học Lập trình điện tử vào chương trình giảng dạy Mơn học mang lại cho chúng em kiến thức lập trình điều khiển bản, thiết kế phần mềm điều khiển phần cứng Ngồi ra, mơn học cịn giúp chúng em cải thiện kỹ mềm kỹ thuyết trình, kỹ viết báo cáo, kỹ làm việc nhóm, … Đây kỹ quan trọng vô cần thiết cho chúng em giảng đường đại học cho tương lai công việc sau Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Lê Minh Huy giảng dạy, bảo truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu suốt thời gian chúng em học môn Lập trình điện tử Nhóm chúng em cố gắng để hoàn thành đề tài cách hồn chỉnh nhất, nhiên kiến thức chúng em hạn chế, khả tiếp thu thực tế cịn nhiều khó khăn, đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong ý kiến đóng góp Thầy để hồn thiện rút kinh nghiệm quý báu Xin chân thành cảm ơn! PHẦN 2: TỔNG QUAN Hoa mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, phần chế độ ăn uống lành mạnh Tuy nhiên hoa có màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng khác theo giai đoạn phát triển Tùy theo mục đích sử dụng ứng với giai đoạn phát triển, hệ thống hoạt động lĩnh vực thu mua chế biến sản phẩm hoa phải có quy trình phân loại để bảo đảm ngun liệu đầu vào đạt mục đích sử dụng Trước việc phân loại hoa thực chủ yếu dựa vào sức người, cơng việc địi hỏi tập trung lặp lặp lại thời gian dài khiến suất công việc không cao Nhận thấy tầm quan trọng vấn đề nhóm chúng em lựa chọn đề tài: phân tích nhận diện màu sắc hoa labview kết hợp arduino Mục đích đề tài sử dụng webcam để thu thập hình ảnh ảnh xử lý phần mềm Labview (nhận diện hoa theo màu sắc) Sau giao tiếp arduino uno với labview để nhận tín hiệu nhận diện thu thập từ camera Tiếp đó, Arduino điều điều khiển phân loại để phân loại vào hộp khác nhau, cuối lưu lại liệu Cấu trúc báo cáo: thiết kế tính tốn hệ thống: trình bày sơ đồ kết nối, sơ đồ chương trình; thi cơng; kết quả: trình bày kết đạt phần mềm; hạn chế đề tài; kết luận hướng phát triển Qua thực trạng chúng em nhận thấy nhu cầu hệ thống phân loại sử dụng công nghệ hoạt động ổn định, liên tục, chi phí vận hành thấp vơ cần thiết Nhưng cịn hạn chế đề tài như: mơ hình phân loại quy mơ nhỏ, tốc độ phân loại không cao không nhận diện nhiều loại lúc PHẦN 3: CHI TIẾT ĐỀ TÀI Giới thiệu chung 1.1 Liên kết video 1.2 Ý tưởng Ở đề tài này, chúng em thực hành thí nghiệm hệ thống phân loại nhận diện ớt xanh, chín Việc phân loại xanh chín địi hỏi tập chung cao lặp lặp lại khoảng thời gian dài cơng nhân khó đảm bảo tính xác suất cơng việc khơng cao Vì chúng em suy nghĩ hệ thống nhận dạng phân loại với độ xác cao, tốc độ ổn định, lưu trữ hiển thị giao diện hệ thống 1.3 Cơ sở lý thuyết 1.3.1 Nguyên tắc phân loại ớt Sau thu hoạch, trước đưa thị trường hoa cần phải phân loại để loại bỏ sản phẩm chưa đạt yêu cầu Ớt đưa vào hệ thống qua băng tải đưa đến khu phân loại theo nguyên tắc màu sắc để chọn lọc sản phẩm có chất lượng tốt phù hợp với nhu cầu người sử dụng Khi ớt chọn lọc màu sắc đảm bảo chất lượng giúp bảo quản dễ dàng Việc phân loại ớt theo màu sắc không giúp chọn lọc đồng đẹp mắt phân loại theo màu sắc lựa chọn có chất lượng tốt 1.3.2 Hệ thống xử lý ảnh labview Quá trình xử lý ảnh gồm bước bản: Hình 1: Các bước xử lý ảnh 1.3.3 Tổng quan arduino Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Một số loại arduino phổ biến thị trường kể đến là: Arduino Nano, Arduino Uno R3, Arduino Mega 2560 R3, Arduino Due, Ngồi cịn có số dịng arduino hỗ trợ Internet Arduino Ethernet, NODEMCU ESP8266, Thiết kế tính tốn: 2.1 Mơ hình hệ thống: Hệ thống phân loại sản phẩm thực nhận biết màu sắc ớt đầu vào sau truyền tín hiệu màu qua xử lý đến khối xử lý để thực phân loại Hình 2: Các bước làm việc hệ thống 2.2 Thiết kế hệ thống tính tốn 2.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống: Với yêu cầu giới hạn đề tài, nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối sau: Hình 3: Sơ đồ khối hệ thống Chức năng: - Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho hệ thống - Khối xử lý màu sắc: có chức xử lý tín hiệu từ cảm biến màu sắc gửi tín hiệu đến khối xử lý trung tâm - Khối băng truyền: có chức đưa ớt đến khu vực xử lý khác hệ thống - Khối xử lý trung tâm: có chức nhận, xử lý thông tin điều khiển khối khác - Khối hệ thống điều khiển: có chức đưa ớt phân loại khỏi băng tải 2.2.2 Thiết kế phần mềm: Lưu đồ giải thuật cho khối nhận biết màu sắc: Chương trình xử lý màu sắc thực kiểm tra cảm biến vật cản, kiểm tra màu mà cảm biến nhận Với màu bật led hiển thị màu tương ứng xuất tín hiệu chân tín hiệu tương ứng với màu Hình 4: Lưu đồ giải thuật chương trình nhận biết màu sắc 10 Hình 5: Chương tình xử lý ảnh Hệ thống gồm phần chính: Phần lập trình xử lý màu Phần lập trình motor Hình 6: chương trình phần mềm Để xử lý ảnh phải thu thập hình ảnh từ thư viện sau khai báo cho camera 11 Hình 7: Thư viện khai báo cho camera Khi khai báo đầy đủ cần image để thị camera lên giao diện labview Tiếp theo cần IMAQ Colorlearn để phân tích màu đưa kết luận màu sắc dải màu Ở độ nhạy màu chọn mức thấp, nên không gian màu sắc chia làm màu tạo 16 ô Image ROI giúp camera nhận diện màu sắc vùng chọn Tiếp theo sử dụng khối color Spectrum để nhận biết màu sắc nhận diện nằm vị trí dải màu Nếu sản phẩm nằm biên số dải màu xuất màu xanh Giá trị biên giá trị dải màu Ví dụ sản phẩm biên màu số giá trị xuất màu xanh 12 Khi nhận giá trị màu đỏ vào event structures lúc motor gạt góc 90 độ để phân loại màu đỏ Nếu kết thúc chương trình Nếu sai góc độ Tiếp theo lập trình motor điều khiển Phần khai báo arduino gồm cổng com, motor, góc cho motor Khi chương trình khởi động motor nằm góc độ 2.2.3 Kết phần mềm Khi cho ớt chín vào camera nhận diện kết thu led đỏ sáng 13 Tương tự với ớt xanh ớt nửa xanh nửa chín Hình 8: Kết chương trình PHẦN 4: KẾT LUẬN Hệ thống nhận diện phân loại màu sắc tốt, sử dụng cơng nghệ xử lý ảnh có khả thị giác người, hoạt động ổn định, liên tục, chi phí vận 14 hành thấp Nhưng đa phần cơng trình ngiên cứu liên quan đến đề tài phải thừa nhận khuyết điểm tốc độ phân loại chưa cao chưa phân loại nhiều loại lúc, Nhưng đề tài xây dựng dựa vào kiến thức labview vision nên nhiều hạn chế Trong tương lai, để hệ thống hoạt động tốt nhóm chúng em cần nghiên cứu sâu cố gắng để phát triển đề tài thực tế PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng thầy Lê Minh Huy 15 [2] John Essick (2018), Hands-On Introduction to LabVIEW for Scientists and Engineers, Oxford University Press [3] Nguyễn Tất Bảo Thiện, Phạm Quang Huy, Lập trình IoT với Arduino ESP8266 & XBEE, NXB Thanh niên, 2018 [4] https://www.youtube.com/watch?v=poi0peoOCDM [5] https://www.youtube.com/watch?v=TukfO4CofPU&t=1359s [6]http://arduino.vn/ 16 ... Nhận thấy tầm quan trọng vấn đề nhóm chúng em lựa chọn đề tài: phân tích nhận diện màu sắc hoa labview kết hợp arduino Mục đích đề tài sử dụng webcam để thu thập hình ảnh ảnh xử lý phần mềm Labview. .. nhiều loại lúc PHẦN 3: CHI TIẾT ĐỀ TÀI Giới thiệu chung 1.1 Liên kết video 1.2 Ý tưởng Ở đề tài này, chúng em thực hành thí nghiệm hệ thống phân loại nhận diện ớt xanh, chín Việc phân loại xanh chín. .. mềm Labview (nhận diện hoa theo màu sắc) Sau giao tiếp arduino uno với labview để nhận tín hiệu nhận diện thu thập từ camera Tiếp đó, Arduino điều điều khiển phân loại để phân loại vào hộp khác