Hệ thống phân loại sản phẩm bằng màu sắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÀU SẮC Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử Chuyên ngành: Điện công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Nghiêm Hoàng Hải Lớp: Sinh viên thực hiện: MSSV: Hoàng Văn Trọng 1811022227 18DDCA2 Nguyễn Thanh Kỳ 1811021041 18DDCA2 TP Hồ Chí Minh, 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 202… (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CÁM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Viện Kỹ Thuật Trong thời gian học trường, thầy tận tình dạy bảo, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm động lực trình học tập Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nghiêm Hoàng Hải trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài Trong trình thực đồ án, thầy ln tạo điều kiện có hướng dẫn giúp chúng em làm việc khoa học hiệu quả, giúp chúng em hồn thành tốt đồ án mà cịn có trải nghiệm, hình thành dần tác phong nghề nghiệp cho sau Chúng em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! ii TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Kỳ 18DDCA2 MSSV: 1811021041 Hồng Văn Trọng Tóm tắt đồ án tốt nghiệp: 18DDCA2 MSSV: 1811022227 Giới thiệu đề tài: Ngày nay, với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Hiện đất nước ta phát triển hội nhập, mặt hàng sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng mà đòi hỏi phải có độ xác cao hình dáng, kích thước, trọng lượng, màu sắc, Hiểu biết vấn đề trên, chúng em cân nhắc để đưa định thực đề tài “ Phân loại sản phẩm theo màu sắc ” nhằm giảm chi phí nhân công rút ngắn tối đa thời gian đem lại suất cao cho người trồng táo giai đoạn thu hoạch Nội dung thực - Bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp - Mơ hình: mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm Kết - Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm hồn chỉnh - Hệ thống hoạt động xác ổn định - Dễ dàng vận hành sử dụng iii ABSTRACT Title of the project: Design and manufacture of a product classification system by color Student: Nguyen Thanh Ky 18DDCA2 MSSV: 1811021041 Hoang Van Trong 18DDCA2 MSSV: 1811022227 Summary of the graduation project: Introduction on topic: Today, along with the development of science and technology, electronic engineering in which automatic control plays a very important role in all fields of science and technology, management, industrial automation, providing information Therefore, we must grasp and apply it effectively in order to contribute to the development of world science and technology in general and to the development of automatic control techniques in particular Currently, our country is in the development and integration, so the products produced not only meet the quality standards but also require high accuracy in shape, size, weight Quality, color, Understanding the above issues, we have considered to make the decision to implement the topic "Classifying products by color" in order to reduce labor costs as well as shorten the minimum time Multiseason brings high yield to apple growers during the harvest period Content of implementation - Explanation of graduation project - Model: model of product classification system Results - Design a complete product classification system - The system works accurately and stably - Easy to operate and use iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT .iv MỤC LỤC v DANH SÁCH HÌNH ẢNH vii DANH SÁCH CÁC BẢNG .ix LỜI MỞ ĐẦU 1.1 Xu sử dụng dây chuyền phân loại sản phẩm sản xuất 1.2 Ứng dụng xu toán thực tế 1.3 Mục tiêu mơ hình 10 1.4 Nội dung nghiên cứu 10 2.1 Cấu trúc chung hệ thống phân loại sản phẩm 12 2.2 Băng tải 14 2.3 Khối xi lanh khí nén 17 2.3.1 Xi lanh khí nén 18 2.3.2 Van điện từ (Van khí nén) 20 2.3.3 Máy nén khí bình trích chứa khí nén 22 2.3.4 Ống dẫn khí & Van tiết lưu 23 2.4 Cảm biến màu sắc TCS230-Chống nhiễu 24 2.5 ADRUINO UNO R3 28 2.6 Bộ điều khiển logic khả trình PLC 31 v 2.7 Cảm biến quang 38 2.8 RELAY (Rơle) 41 Chương III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH 43 3.1 Cấu trúc hệ thống 43 3.2 Lựa chọn thiết bị 44 3.3 Xây dựng khối băng tải cấu chấp hành 45 3.4 Lập trình hệ thống nhận dạng màu sắc 46 3.5 Lập trình điều khiển PLC 52 3.6 Bản vẽ kỹ thuật mạch điện 54 Chương IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 60 Code lấy mẫu giá trị màu sắc sản phẩm nhận dạng: 60 Code PLC 67 vi DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1.1: Dây chuyền phân loại hoa qua theo màu sắc Hình 1.1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng GHN Hình 1.2.1: Các q trình thuộc cơng đoạn tiền xử lý vải nhuộm Hình 1.2.2: Quá trình nhuộm/in vải Hình 1.2.3: Quá trình hoát tất vải nhuộm Hình 1.2.4: Vải nhuộm đem sử dụng sau giai đoạn hoàn tất vải Hình 1.2.5: Vải đưa vào máy đếm 10 Hình 1.2.6: Vải lưu trữ kho 10 Hình 2.1: Cấu trúc tổng quát hệ thống phân loại sản phẩm 12 Hình 2.2.1: Băng tải 14 Hình 2.2.2: Cấu tạo băng tải 15 Hình 2.3.1: Cấu tạo xi lanh khí nén 19 Hình 2.3.2.1: Van khí nén 5/2 Airtac 21 Hình 2.3.2.2: Kí hiệu van khí nén 5/2 21 Hình 2.3.3: Máy nén khí bình trích khí nén 23 Hình 2.3.4: Ống dẫn van (Internet) 24 Hình 2.4.1: Cảm biến màu sắc TCS230 V2-Chống nhiễu 25 Hình 2.4.2: Cấu trúc TCS230 V2 26 Hình 2.4.3: Cấu trúc khối photodie TCS230 27 Hình 2.5.1: Arduino Uno R3 29 Hình 2.5.2: Các chân nguồn Arduino 30 vii Hình 2.6.1: PLC MITSUBISHI FX1S 14MR 32 Hình 2.6.2: Cấu tạo PLC 34 Hình 2.6.3: Cấu trúc khối CPU PLC 36 Hình 2.6.4: Sơ đồ vịng quét thực PLC 38 Hình 2.7.1: Cấu tạo cảm biến quang 39 Hình 2.7.2: Cảm biến E3F-DS30C4 40 Hình 2.8: Module Relay 41 Hình 3.1: Cấu trúc hệ thống mơ hình 43 Hình 3.3: Vị trí lắp đặt thiết bị băng tải 46 Hình 3.4.1: Lưu đồ thuật tốn q trình lấy mẫu sản phẩm 47 Hình 3.4.2: Sơ đồ đầu nối TCS230 vs Adruino Uno 48 Hình 3.4.3: Lưu đồ thuật tốn nhận dạng gửi tín hiệu Adruino 49 Hình 3.4.4: Giao diện lập trình Adruino 51 Hình 3.5.1: Lưu đồ thuật tốn lập trình PLC 52 Hình 3.4.5: Các giá trị tần số hiển thi qua cửa sổ Serial Monitor Adruino IDE 51 Hình 3.5.2: Giao diện lập trình PLC hãng Mitsubishi thực phần mềm GX- Work2 53 Hình 3.6.1: Bản vẽ kỹ thuật 54 Hình 3.6.2:Mạch động lực 54 Hình 3.6.4: Hình ảnh sản phẩm 55 Hình 4.1: Tủ điện 56 Hình 4.2: Mơ hình phân loại thực tế 57 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1.2 Phân loại băng tải 15 Bảng 2.3 Phân loại xi lanh 17 Bảng 2.3.1 Sơ đồ chân TCS230 25 Bảng 2.3.2 Mode lọc chân S2, S3 TCS230 27 Bảng 2.3.3 Bảng chọn tỉ lệ chuyển đồi tần số TCS230 27 Bảng 2.7 Thông số cảm biến E3F-DS30C4 40 Bảng 2.6.2a Thông số kỹ thuật Module Relay 42 Bảng 2.6.2b Bảng chức chân Module Relay 42 Bảng 3.1 Thống kê thiết bị 45 Bảng 3.4 Bảng đấu nối chân TCS230 vs Adruino 48 Bảng đấu nối 50 ix 3.6 Bản vẽ kỹ thuật mạch điện Hình 3.6.1: Bản vẽ kỹ thuật Hình 3.6.2:Mạch động lực 54 Hình 3.6.3: Mạch điều khiển Hình 3.6.4: Hình ảnh sản phẩm 55 Chương IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: Sau trình tìm hiểu lí thuyết thiết bị, xây dựng ý tưởng Em thiết kế thành cơng mơ hình thực tế phân loại sản phẩm vải nhuộm theo màu sắc Tủ điện: Hình 4.1: Tủ điện Dây chuyền phân loại: 56 Hình 4.2: Mơ hình phân loại thực tế Ưu điểm: -Xác suất cập nhật xác liệu -Hoạt động ổn định thời gian dài -Kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt -Sản phẩm có tính thẩm mỹ cao, phân loại xác -Tính an tồn cao, thân thiện với người dùng -Kinh phí mức phù hợp thương mại hóa sản phẩm -Dễ dàng nghiên cứu mở rộng thêm Hạn chế: -Hệ thống cấp phôi thực tay nên hệ thống phân loại chưa tự động hoàn toàn 57 -Việc định nghĩa phát gặp nhiều khó khăn với màu sắc gần giống trả giá trị R,G,B tương tự Dẫn đến việc khó định nghĩa màu khoảng giá trị -Xi lanh đẩy lực mạnh nên dẫn đến việc rủi ro ảnh hưởng đến chất lượng hình dạng sản phẩm phân loại Hướng phát triển đề tài: -Dựa vào hạn chế nêu trên, đồ án cải tiến hoàn thiện với việc bổ sung phần cấp sản phẩm, mở rộng nhận dạng phân loại thêm nhiều màu sắc -Xây dựng hệ thống hoạt động xác, gặp lỗi -Bổ sung thêm phần giỏ đựng sản phẩm -Xây dựng thêm hệ thống phát sản phẩm lỗi, băng tải lỗi cảm biến 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu giáo trình: Tăng Văn Mùi (2003), Điều khiển LOGIC LẬP TRÌNH PLC, nhà xuất Thống kê Phan Quốc Phơ – Nguyễn Đức Chiến (2008), Giáo trình cảm biến, nhà xuất khoa học kỹ thuật  Tài liệu website: Các loại băng tải thông dụng Tham khảo link: https://www.bangtaihang.com/tu-van-ky-thuat/top-8-loai-bang-tai-cong- nghiepthong-dung/ Van điện từ khí nén 5/2 Tham khảo link: https://vankhinen.vn/van-5-2-la-gi-van-dien-tu-khi-nen-5-2-solenoid-valve-5-2bid92.html Cảm biến màu TCS3200 Tham khảo link : https://123doc.net/document/4121183-cam-bien-mau-tcs3200.htm Nghiên cứu tổng quan hệ thống băng chuyền Tham khảo link: https://lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/123456789/32148/Vu-Quang-HuyDC1802.pdf?sequence=1 Thiết kế chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC CS7 1200 Tham khảo link : https://123doc.net/document/6174107-1514120515141167-thietkevachetaohethongphanloaisanphamtheochieucaosudungplcs71200vacanhtayrobotkhinen-tran-ngoc-luan.htm Sử dụng cảm biến màu TCS3200 để phân biệt màu sắc Tham khảo link : https://xemtailieu.com/tai-lieu/su-dung-cam-bien-mau-tcs3200-de-phan-biet-mausac-1334994.html Relay ứng dụng Tham khảo link : https://linhkienthanhcong.vn/relay-va-cac-ung-dung-trong-cuoc-song 59 PHỤ LỤC Code lấy mẫu giá trị màu sắc sản phẩm nhận dạng: #define S0 #define S1 #define S2 #define S3 #define sensorOut 10 const int ledRed = 11; const int ledGreen = 12; const int ledBlue = 13; // Các tần số đọc màu int redFrequency = 0; int greenFrequency = 0; int blueFrequency = 0; void setup() { // Cấu hình chân pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); 60 pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(ledRed, OUTPUT); pinMode(ledGreen, OUTPUT);pinMode(ledBlue, OUTPUT); digitalWrite(ledRed,HIGH); digitalWrite(ledGreen,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); // sensorOut input pinMode(sensorOut, INPUT); //20% digitalWrite(S0,LOW); digitalWrite(S1,HIGH); // Begins serial communication Serial.begin(9600); } void loop() { 61 // Chọn đọc photodiodes đỏ (RED) digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW); // Đọc tần số redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); // Ghi Serial Serial.print("R = "); Serial.print(redFrequency); delay(10); // // Chọn đọc photodiodes xanh (GREEN) digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH); // Đọc tần số greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); // In giá trị BLUE (B) Serial.print(" B = "); Serial.println(blueFrequency) 62 ; delay(10); // bool isRed(); bool isGreen(); bool isBlue(); bool isNoColor() if (isRed()) { digitalWrite(ledRed,LOW); delay(100); } if (isBlue()) { digitalWrite(ledBlue,LOW); delay(100); } if (isGreen()) { digitalWrite(ledGreen,LOW); delay(100); 63 } if (isNoColor()) { digitalWrite(ledRed,HIGH); digitalWrite(ledGreen,HIGH); digitalWrite(ledBlue,HIGH); delay(100); } delay(100); } bool isRed() { if((redFrequency = 400) && (greenFrequency = 1485) && (blueFrequency= 1230)) { return true; } Else { return false; } 64 } bool isGreen() { if((redFrequency = 1640) && (greenFrequency = 950) && (blueFrequency =900)) { return true; } else { return false; } } bool isBlue() { if((redFrequency = 1800) && (greenFrequency = 850) && (blueFrequency = 430)) { return true; } 65 Else { return false; } } bool isNoColor() { if((redFrequency >=1620) && (greenFrequency >= 2150) &&(blueFrequency >= 1700)) { return true; } else { return false; } } 66 Code PLC 67 68 ...  Phân loại sản phẩm theo kích thước (cao-thấp, dài ngắn)  Phân loại sản phẩm theo khối lượng  Phân loại sản phẩm theo hình ảnh  Phân loại sản phẩm theo màu sắc  Phân loại sản phẩm dựa mã... TRÚC VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 2.1 Cấu trúc chung hệ thống phân loại sản phẩm Hình 2.1: Cấu trúc tổng quát hệ thống phân loại sản phẩm Một hệ thống phân loại sản phẩm chia làm khối Khối nguồn:... chung phân thành loại tùy theo yêu cầu (các sản phẩm phân loại có màu sắc, kích thước, khối lượng,…) Tùy theo yêu cầu sản xuất thực tế mà người ta phân hình thức phân loại sản phẩm như:  Phân loại