(Đồ án hcmute) giám sát và phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng kit arduino

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG GIÁM SÁT VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC DÙNG KIT ARDUINO GVHD: ThS NGUYỄN TRƯỜNG DUY SVTH: HUỲNH THANH THOẠI MSSV: 11141424 SVTH: PHẠM CÔNG ĐỨC MSSV: 11141055 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 17 tháng 10 năm 2015 CHƯƠNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Thanh Thoại Phạm Công Đức Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2011 MSSV: 11141424 MSSV: 11141055 Mã ngành: 01 Mã hệ: Lớp: 111411DT I TÊN ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC DÙNG KIT ARDUINO II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: -Tham khảo tìm hiểu lập trình Arduino, webserver -Tìm hiểu dây chuyền sản xuất nhà máy xí nghiệp Nội dung thực hiện: Thiết kế thi công mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc khối lượng Màu sắc chia làm loại: xanh đỏ, màu sắc chia thành loại đạt chuẫn không đạt chuẫn dựa vào khối lượng Số lượng sản phẩn hiển thị web III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/10/2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/5/2016 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths Nguyễn Trường Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP iv an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài, người thực giúp đỡ gia đình, quý thầy cô bạn bè nên đề tài hoàn thành Những người thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy Nguyễn Trường Duy, giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài Những người thực xin chân thành cám ơn đến thầy cô khoa Điện-Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tận tình dạy dỗ, bảo, cung cấp cho người thực kiến thức nền, chuyên môn làm sở để hoàn thành đề tài Cảm ơn gia đình động viên ln ln bên cạnh lúc khó khăn Xin gửi lời cảm ơn đến người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử giúp đỡ người thực đề tài để hoàn thành tốt đề tài Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài: Huỳnh Thanh Thoại Phạm Cơng Đức i an TĨM TẮT Trong đề tài, nghiên cứu mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc khối lượng dùng board Arduino giám sát điều khiển thông qua web server Sản phẩm phân loại theo màu màu sắc khối lượng Màu sắc nhận dạng module cảm biến màu TCS3200, khối lượng nhờ vào loadcell, việc thực đưa sản phẩm di chuyễn băng tải động DC chấp hành, nhận biết vị trí vật cảm biến hồng ngoại Màu sắc chia làm loại là: xanh đỏ Trong màu sắc chia thành loại là: đạt chuẩn không đạt chuẩn dựa vào khối lượng Số lượng sản phẩm loại đưa hiển thị webserver Nhấn START: cấp điện, động chạy, băng tải quay kéo vật di chuyển, vật đưa lên cân Cảm biến phát → động đẩy quay đưa vật lên cân, động chạm vào cơng tắc hành trình → đảo chiều động 1, chạm cơng tắc hành trình vị trí ban đầu→ dừng động  Ðọc giá trị khối lượng→ động servo quay cần gạt bên loại loại tuỳ thuộc vào khối lượng vật so với khối lượng đặt trước  Ðọc màu sắc → động đẩy quay thuận (đưa vật lên băng chuyền 2), động chạm cơng tắc hành trình → đảo chiều động Động chạm vào cơng tắc hành trình vị trí ban đầu → dừng động  Vật đưa lên phân loại, màu đỏ qua cảm biến phát cho quay động gạt 1, động gạt chạm vào cơng tắc hành trình → đảo chiều động gạt 1, động gạt chạm công tắc hành trình vị trí ban đầu→ dừng động gạt  Tương tự màu xanh cảm biến tác động điều khiển động gạt 2, màu sắc khác đỏ xanh lục cho chạy thẳng , động gạt ko tác động Nhấn STOP: dừng băng tải i an MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Error! Bookmark not defined Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp Error! Bookmark not defined Lời cam đoan Error! Bookmark not defined Lời cảm ơn .Error! Bookmark not defined Mục lục i Mục lục bảng iii Mục lục hình iv Chƣơng 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục đề tài Chƣơng 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Arduino mega 2560 .4 2.2 Webserver 13 2.3 Module cảm biến màu sắc 17 2.4 Đo khối lượng (loadcell) 18 2.5 Mạch công suất 23 2.6 Động 27 2.7 Cảm biến phát vật, công tắc 28 Chƣơng 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 30 3.1 Yều cầu đề tài 30 3.2 Thiết kế điều khiển 30 3.3 Sơ đồ khối dây chuyền phân loại 30 3.4 Thiết kế hệ thống 32 3.4.1 Khối xử lý 32 3.4.2 Khối đo khối lượng 32 3.4.3 Khối công suất .35 3.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 37 3.6 Mạch sau hoàn thành .38 3.6.1 Mạch khuếch đại 38 3.6.2 Mạch đảo chiều động 38 3.6.3 Mạch điều khiển băng tải .39 3.6.4 Arduino ethernet shield kết nối với arduino 2560 .39 3.7 Hình ảnh thực tế mơ hình 40 3.8 Đánh giá sai số .41 Chƣơng 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 42 4.1 Yêu cầu thiết kế 42 4.2 Giải pháp thực 42 4.3 Giao diện webserver 42 4.4 Lưu đồ chương trình 43 4.4.1 Lưu đồ chương trình 43 4.4.2 Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào bàn cân 44 i an 4.4.3 Lưu đồ chương trình cân đọc màu 45 4.4.4 Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào băng tải .46 4.4.5 Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào thùng .47 4.4.6 Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu xanh 48 4.4.7 Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu đỏ 49 Chƣơng 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.……………………… .50 5.1 Kết Error! Bookmark not defined 5.2 Kết Error! Bookmark not defined Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN………………… …………51 6.1 Kết luận Error! Bookmark not defined 6.2 Hướng phát triển đề tài Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC .51 ii an MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng số chân, tên chân, tên chân board của arduino mega 2560 .7 Bảng 2.3: Chức chân module cảm biến màu 17 Bảng 2.4: Nguyên tắc nhận biết màu 18 Bảng 2.5: Phần trăm tần số ngõ 18 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật Loadcell 21 iii an MỤC LỤC HÌNH Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống .33 Hình 3.2: Sơ đồ khối khuếch đại dùng INA 125 33 Hình 3.3: Biểu đồ liên hệ khối lượng giá trị ADC 34 Hình 3.4: Mạch khuếch đại tín hiệu từ loadcell 35 Hình 3.5: Mạch điều khiển chiều quay động 35 Hình 3.6: Mạch điều khiển động băng tải .36 Hình 3.7: Mạch nguyên lý hệ thống 37 Hình 3.8: Mạch khuếch đại thi cơng 38 Hình 3.9: Mạch đảo chiều động sau thi công .38 Hình 3.10: Mạch điều khiển băng tải 39 Hình 3.11: Shield kết nối với arduino thực tế 39 Hình 3.12: Hình ảnh mơ hình sau thi cơng 40 Hình 4.1: Giao diện Webserver .43 Hình 4.2: Lưu đồ chương trình 43 Hình 4.3: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào bàn cân 44 Hình 4.4: Lưu đồ chương trình cân đọc màu .45 Hình 4.5: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào băng tải 46 Hình 4.6: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào thùng .47 Hình 4.7: Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu xanh .48 Hình 4.8: Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu đỏ 49 iv an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 1: DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta công đại hoá để bước bắt kịp phát triển khu vực Đông Nam Á giới mặt kinh tế xã hội, công nghiệp sản xuất hàng hố đóng vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế Việc tự động hoá lựa chọn không tránh khỏi lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Ngày kỹ thuật điều khiển tự động kết hợp vi điều khiển, máy tính với cảm biến sử dụng phổ biến để thực công việc đo, giám sát hệ thống tự động hay điều khiển từ xa như: điều khiển nhiệt độ, đếm sản phẩm, phân loại sản phẩm theo màu sắc, khối lượng, kích thước,… Nhờ kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, vi mạch số ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí xác dần thay hệ thống điều khiển tự động với thời gian đáp ứng nhanh xác Hồ nhịp phát triển nhóm định nghiên cứu mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc khối lượng dùng board Arduino giám sát điều khiển thông qua web server Khảo sát sát trình phân loại: Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp chưa đạt hiệu Băng tải thường dùng để di chuyển vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang phương nghiêng Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi phương tiện để vận chuyển cấu nhẹ, xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lò trạm thủy điện dùng vận chuyển nhiên liệu Trên kho bãi dùng để vận chuyển loại hàng bưu kiện, vật liệu Chương 1: Dẫn nhập an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP hạt số sản phẩm khác Trong số ngành công nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, hóa chất dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành chƣa hoàn thành công đoạn, phân xưởng, đồng thời dùng để loại bỏ sản phẩm không dùng Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc sản phẩm: sử dụng cảm biến phân loại màu sắc đặt băng chuyền, sản phẩm ngang qua cảm biến nhận biết đc sản phẩm thuộc màu cửa phân loại tự động mở để sản phẩm phân loại Phát màu sắc cách sử dụng yếu tố tỷ lệ phản chiếu màu (ví dụ đỏ, xanh xanh trời) phản xạ màu khác theo thuộc tính màu đối tượng 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đối với bạn sinh viên, việc tìm hiểu làm chủ loại vi điều khiển luôn mong muốn thách thức lớn Nhóm mong muốn ngồi dịng vi điều khiển, vi xử lý quen thuộc 8051, PIC mở rộng thêm kiến thức board Arduino mega 2560 sử du ̣ng chip ATmega2560 thuô ̣c ho ̣ vi điề u khiể n AVR Trong công nghiệp, loại sản phẩm có màu sắc khối lương khác cần phân loại Việc phân loại theo phương pháp thủ công tốn nhiều nhân công hiệu suất lại thấp Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm thực lựa chọn đề tài” GIÁM SÁT VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC DÙNG KIT ARDUINO”, nhằm giảm bớt sức người khâu phân loại, đồng thời tăng suất sản xuất, tính ổn định cao ứng dụng cơng nghệ vào lĩnh vực sản xuất để công nghiệp nước ta ngày phát triển, có sức cạnh tranh cao thị trường Khảo sát dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc: 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong nội dung đề tài, sản phẩm phân loại theo màu màu sắc khối lượng Màu sắc chia làm loại là: xanh đỏ Trong màu sắc chia thành loại là: đạt chuẩn không đạt chuẩn dựa vào khối lượng Số lượng sản phẩm loại đưa hiển thị webserver.Với hạn chế thời gian kiến thức chuyên môn, chưa thể nắm vững hết tồn ARDUINO để Chương 1: Dẫn nhập an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH 4.4.1 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CHÍNH u cầu: Q trình chia nhỏ thành giai đoạn, giai đoạn thực nhiệm vụ riêng, chương trình xử lí giai đoạn Hình 4.2: Lưu đồ chương trình Giải thích: Chương 4: Thiết kế phần mềm 43 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương trình chia thành giai đoạn, từ hoạt động sản phẩm xác định vị trí qua cảm biến hồng ngoại, vật tới giai đoạn thực chương trình giai đoạn 4.4.2 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON ĐƢA SẢN PHẨM VÀO BÀN CÂN Hình 4.3: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào bàn cân Chương 4: Thiết kế phần mềm 44 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.3 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON CÂN VÀ ĐỌC MÀU Hình 4.4: Lưu đồ chương trình cân đọc màu Chương 4: Thiết kế phần mềm 45 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.4 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON ĐƢA SẢN PHẨM VÀO BĂNG TẢI Hình 4.5: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào băng tải Chương 4: Thiết kế phần mềm 46 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.5 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON ĐƢA SẢN PHẨM VÀO THÙNG Hình 4.6: Lưu đồ chương trình đưa sản phẩm vào thùng Chương 4: Thiết kế phần mềm 47 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.6 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON GẠT SẢN PHẨM VÀO THÙNG MÀU XANH Hình 4.7: Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu xanh Chương 4: Thiết kế phần mềm 48 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.4.7 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CON GẠT SẢN PHẨM VÀO THÙNG MÀU ĐỎ Hình 4.8: Lưu đồ chương trình gạt sản phẩm vào thùng màu đỏ Chương 4: Thiết kế phần mềm 49 an Chƣơng 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 5.1 KẾT QUẢ 1: Sau thực đề tài “Giám sát phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng kit arduino” đề tài hồn thành nội dung sau: Về arduino 2560:  Tìm hiểu sơ lược arduino 2560  Tìm hiểu phân tích ứng dụng arduino 2560  Viết chương trình phần riêng biệt Về websever:  Giám sát thông qua webserver 5.1 KẾT QUẢ 2: Về thiết kế mô hình:  Tìm hiểu đặc tính linh kiện sử dụng  Thiết kế module như: module khếch đại tín hiệu analog dùng loadcell, mạch đảo chiều động  Thiết kế mơ hình dây chuyền sản xuất Chương 5: Kết nghiên cứu 50 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Đề tài thực chạy theo bước bản, điều khiển chạy phần Nhưng mắc số lỗi trình vận hành sai số thiết bị nhiễu Nhóm hồn thành mục tiêu tiến độ đề 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Có thể phát triển thêm chức thơng báo số lượng sản phẩm trình chạy bị lỗi giọng nói Phát triển thêm theo hướng phân loại nhiều sản phẩm lúc liên tục để tăng suất trình phân loại Chương 6: Kết luận hướng phát triển an 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO SÁCH THAM KHẢO: [I] Thầy Lê Chí Kiên, “Giáo trình Đo lường cảm biến”, ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM [II] Loadcell technical information [III] Datasheet L298 [IV] Datasheet IRF 540 TRANG WEB THAM KHẢO: [1] http://canchatluong.com/loadcell-mavin/.html [2] http://www.stdio.vn/articles/read/320/dieu-khien-dong-co-servo-voi-adruino [3] http://dientu4u.blogspot.com/.html [4] https://www.arduino.cc/ [5] https://startingelectronics.org/.html [6]http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/56681/BURRBROWN/INA125.html [7] http://www.giacandientu.com/ PHỤ LỤC CHƢƠNG TRÌNH CON:  Webserver: void giaodien() { EthernetClient client = server.available(); if(client = true) { while(client.connected()) { if(client.available()) Tài liệu tham khảo phụ lục 52 an { char c=client.read(); //Đọc char yêu cầu HTTP if(readString.length()KHOA:DIEN-DIEN TU

"); client.println("****************************** ******************************"); client.println("

DIEU KHIEN THIET BI

"); //============================================================ client.println(" ON "); client.println(" OFF "); //============================================================ client.println("

SO SAN PHAM

"); client.println("

MAU DO:"); client.println(maudo); client.println("

"); client.println("

MAU XANH LA:"); client.println(xanhla); client.println("

"); client.println(""); client.println(""); client.println(""); client.println(""); client.println(""); delay(1); //Stop Client: Tài liệu tham khảo phụ lục 54 an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP client.stop(); Serial.println("client disconnected"); //================================================= //DIEU KHIEN QUA NHAN LENH DIEU KHIEN: if(readString.indexOf("button1on")>0) { digitalWrite(22, HIGH); } //================================================= if(readString.indexOf("button1off")>0) { digitalWrite(22 ,LOW); } //================================================= readString=""; } //================================================= } } } } Màu sắc: int color() { digitalWrite(s2,LOW); digitalWrite(s3,LOW); red = pulseIn( out,digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); digitalWrite(s3,HIGH); blue = pulseIn( out,digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); digitalWrite(s2,HIGH); green = pulseIn( out,digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH); Tài liệu tham khảo phụ lục 55 an /* Serial.print("R Intensity:"); Serial.print(red, DEC); Serial.print("G Intensity:"); Serial.print(green,DEC); Serial.print("B Intensity:"); Serial.print(blue, DEC); */ if ( red > 10 && red < 40) { Serial.println(" - (red Color) "); xuatmau = 1;//red maudo++; delay (1000); } else if ( green >40) { Serial.println(" - (green Color) "); xuatmau = 2; xanhla++; delay (1000); } else { xuatmau = 3; } return xuatmau; } Tài liệu tham khảo phụ lục 56 an S an K L 0 ... hình phân loại sản phẩm theo màu sắc khối lượng dùng board Arduino giám sát điều khiển thông qua web server Sản phẩm phân loại theo màu màu sắc khối lượng Màu sắc nhận dạng module cảm biến màu. .. đạt chuẩn sản phẩm đỏ không đạt chuẩn loại sản phẩm phân theo đường  Sản phẩm màu xanh có loại sản phẩm xanh đạt chuẩn sản phẩm xanh không đạt chuẩn loại sản phẩm phân theo đường  Sản phẩm nhận... Khảo sát dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc: 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong nội dung đề tài, sản phẩm phân loại theo màu màu sắc khối lượng Màu sắc chia làm loại là: xanh đỏ Trong màu sắc