Nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh để phân loại, lưu kho hàng hóa bằng mã qr code

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TrẦN HỮU CƯƠNG HOÀNG VĂN THÁI PHẠM QUANG DŨNG ĐA, KLTN ĐẠI HỌC/ CAO ĐẲNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI: ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI, LƯU KHO HÀNG HÓA BẰNG MÃ QR CODE CBHD: ThS Võ Thị Cẩm Thùy Sinh viên: Phạm Quang Dũng - 2018600570 NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Trần Hữu Cương - 2018600634 Hoàng Văn Thái - 2018600655 Hà Nội – Năm 2022 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nơi Khoa Điện – Khóa 13 LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đây, công nghiệp sản xuất Việt Nam giới phát triển mạnh mẽ nhanh chóng Với phát triển đó, lượng nguyên liệu sản xuất thành phẩm sinh có số lượng vơ lớn Điều gây khó khăn cho cơng tác quản lý lưu kho sản phẩm Cùng với phát triển công nghiệp, việc mua bán mạng Internet qua sàn thương mại điện tử phát triển nhanh chóng Việc ngày nhiều người sử dụng hình thức mua bán đó, lượng hàng hóa vận chuyển lớn, gây khó khăn cho nhà vận chuyển việc phân loại hàng để đưa tới tay người tiêu dùng Hiện nay, cịn nhiều cơng ty, doanh nghiệp cịn sử dụng phương pháp phân loại lưu kho hàng hóa theo cách thủ cơng, gây khó khăn trình làm việc suất làm việc không cao Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đặt cần tối ưu trình phân loại hàng hóa lưu kho hàng hóa, sau tìm hiểu, sâu vào khảo sát nghiên cứu, nhóm đồ án chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh để phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR code” cho đồ án tốt nghiệp lần Nội dung của báo cáo tốt nghiệp gồm có phần chính: Chương Một: tổng quan cơng nghệ xử lý ảnh Chương Hai: Tìm hiểu hệ thống phân loại lưu kho hàng hóa, sử dụng mã QR Code Chương Ba: Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển, giám sát hệ thống phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR Code Chương Bốn: Mơ hình điều khiển, giám sát hệ thống PLC phần mềm Labview Chương Năm: Kết luận hướng phát triển đề tài Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nơi Khoa Điện – Khóa 13 Với hướng dẫn dạy nhiệt tình ThS Võ Thị Cẩm Thùy với nỗ lực nhóm đồ án, chúng em hoàn thành đề tài mục tiêu đặt Tuy nhiên, cịn thiếu xót mặt kiến thức, kinh nghiệm làm việc thiếu thốn sở vật chất nên đồ án lần nhóm chúng em khơng thể tránh sai sót Nhóm chúng em mong nhận góp ý từ q thầy để chúng em rút học kinh nghiệm nhằm hồn thành tốt cơng việc sau Một lần nữa, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Ths Võ Thị Cẩm Thùy với tồn thể thầy giáo khoa Điện giúp đỡ, dạy chúng em kiến thức cung cấp tài liệu để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp lần Nhóm chúng em xin kinh chúc Ths Võ Thị Cẩm Thùy toàn thể thầy cô giáo khoa Điện lời chúc sức khỏe, chúc thầy cô giáo vững bước đường truyền dạy kiến thức cho sinh viên Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2022 Nhóm đồ án Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nơi Khoa Điện – Khóa 13 LỞI CAM ĐOAN Nhóm chúng tơi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh để phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR code” là cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn ThS Võ Thị Cẩm Thùy, ngồi khơng có chép người khác Nhóm chúng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước mơn, khoa nhà trường cam đoan Tác giả đồ án tốt nghiệp Nhóm đồ án Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nơi Khoa Điện – Khóa 13 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC .3 DANH MỤC HÌNH ẢNH .7 DANH MỤC BẢNG BIỂU .8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH .9 1.1 Tổng quan 1.1.1 Thu nhận ảnh ( Image Acquisition) 10 1.1.2 Tiền xử lý ( Image processing) 10 1.1.3 Phân đoạn hay phân vùng ảnh ( Segmentation) 10 1.1.4 Biểu diễn ảnh ( Image Representation) 10 1.1.5 Nhận dạng nội suy ảnh ( Image Recognition and Interpretation) 11 1.1.6 Cơ sở trí thức ( Knowledge Base) 11 1.1.7 Mô tả 11 1.2 Những vấn đề xử lý ảnh 12 1.2.1 Điểm ảnh( Picture Elemet) 12 1.2.2 Ảnh số 12 1.2.3 Phân loại ảnh 12 1.2.4 Quan hệ điểm ảnh 12 1.2.5 Lọc nhiễu 13 1.2.6 Phương pháp phát biên 14 1.2.7 Phân đoạn ảnh 14 1.3 Các phương pháp xử lý ảnh công nghiệp 15 1.3.1 Sử dụng cảm biến hình ảnh 15 1.3.2 Các hệ thống xử lý ảnh ứng dụng riêng .15 1.3.3 Ứng dụng Machine Vision .17 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI, LƯU KHO HÀNG HÓA SỬ DỤNG MÃ QR CODE .25 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nơi Khoa Điện – Khóa 13 2.1 Hệ thống tự động phân loại sản phẩm .25 2.1.1 Ưu điểm: .25 2.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động 25 2.1.3 Một số dây chuyền phân loại sản phẩm phổ biến 26 2.2 Tổng quan mã QR Code .27 2.2.1 Cấu tạo mã QR .27 2.2.2 Cách hoạt động mã QR gì? 29 2.2.3 Ưu nhược điểm mã QR .29 2.3 Phân loại hàng hóa mã QR Code 30 2.4 Quy trình quản lí hàng hóa kho mã QR Code .31 CHƯƠNG 3: Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển, giám sát hệ thống phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR code .32 3.1 Tổng quan đề tài 32 3.1.1 Các vấn đề xảy phân loại theo phương pháp thủ công: .32 3.1.2 Các vấn đề xảy lưu kho hàng hóa theo phương pháp thủ công: 33 3.2 Khắc phục 33 3.2.1 Lợi ích áp dụng khoa học kĩ thuật vào phân loại hàng hóa: 34 3.2.2 Lợi ích áp dụng khoa học kĩ thuật vào lưu trữ hàng hóa: 34 3.3 Quy trình cơng nghệ phân loại lưu kho hàng hóa 35 3.3.1 Cơng nghệ phân loại lưu kho hàng hóa 35 3.3.2 Quy trình phân loại lưu kho hàng hóa .36 3.3.3 Lưu đồ thuật toán 37 3.3.4 Khâu phân loại hàng hóa 38 3.3.5 Khâu cảnh báo 38 3.3.6 Nguyên lí làm việc: 39 3.4 Các phần cứng phần mềm sử dụng đồ án 40 3.4.1 Giới thiệu PLC 40 3.4.2 Phần mềm TIA Portal lập trình PLC S7-1200 .41 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nôi Khoa Điện – Khóa 13 3.4.3 Cảm biến màu sắc TCS3200 42 3.4.4 Cảm biến từ 43 3.4.5 Băng tải 44 3.4.6 Giới thiệu phần mềm LabView .45 3.4.7 Thiết kế giao diện 46 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT HỆ THỐNG BẰNG PLC VÀ LABVIEW 49 4.1 Mơ hình điều khiển 49 4.2 Giám sát hệ thống PLC Labview .51 4.2.1 Sơ đồ đấu nối 51 4.2.2 Bảng địa phần mềm TIA portal .51 4.2.3 Chương trình hệ thống 53 .67 67 4.2.4 Thiết kế giao diện 67 4.3 Thiết kế giao diện Labview .68 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HOÀN THIỆN ĐỒ ÁN .69 5.1 Những kết đạt 69 5.2 Định hướng phát triển .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nôi Khoa Điện – Khóa 13 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cảm biến hình ảnh 12 Hình 1.2: Hệ thống xử lý ảnh ứng dụng riêng .13 Hình 1.3: Hệ thống xử lý ảnh gồm phần mềm phần cứng 13 Hình 1.4: Kiểm tra dược phẩm Camera Cognex 15 Hình 1.5: Hình ảnh hệ thống sản xuất kiểm tra vải 16 Hình 1.6: Theo dõi chất lượng chai với Machine Vision 17 Hình 1.7: Kiểm tra thiết bị 3D .17 Hình 1.8: Ứng dụng xử lý ảnh vào cải thiện an tồn lao động 18 Hình 1.9: Tìm kiếm, theo dõi xe người .19 Hình 1.10: Giao diện phân tích văn 20 Hình 1.11: Phần cứng ứng dụng cho trí tuệ nhân tạo 21 Hình 2.1: Dây chuyền phân loại cam theo khối lượng 23 Hình 2.2: Dây chuyền phân loại trứng cà chua theo kích thước 23 Hình 2.3: Hệ thống phân loại sản phẩm mã QR Code 24 Hình 2.4: Mã QR Code 25 Hình 3.1: Quy trình phân loại lưu kho hàng hóa 33 Hình 3.2: Lưu đồ thuật tốn cơng nghệ phân loại lưu kho hàng hóa 34 Hình 3.3 Lưu đồ thuật tốn chương trình cảnh báo 36 Hình 3.4: PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC 38 Hình 3.5: Phần mềm TIA Portal 39 Hình 3.6: Cảm biến màu sắc TCS3200 40 Hình 3.7: Hình ảnh thực tế cảm biến từ 40 Hình 3.8: Hình ảnh thực tế băng tải 41 Hình 3.9: Phần mềm LabView 43 Hình 3.10: Hình ảnh chương trình LabView 43 Hình 3.11: Một số giao diện thiết kế phần mềm WinCC 45 Hình 4.1: Mơ hình phân loại sản phẩm theo mã QR Code 46 Hình 4.2: Mơ hình phân loại sản phẩm theo mã QR .47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nôi Khoa Điện – Khóa 13 Hình 4.3: Ghép nối PLC với cấu chấp hành cảm biến 48 Hình 4.4: Giao diện giám sát hệ thống WinCC .65 Hình 4.5: Giao diện thiết kế phần mềm Labview 66 Hình 4.6: Giao diện hệ thống phân loại Labview 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng địa phần mềm TIA portal 47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy Trường Đại học Công nghiệp Hà Nôi Khoa Điện – Khóa 13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH 1.1 Tổng quan Xử lý ảnh phần hệ thống xử lý tín hiệu với tín hiệu ảnh Một phân ngành kỹ thuật áp dụng rộng rãi, phát triển so với ngành khoa học khác Có tốc độ phát triển mạnh mẽ áp dụng vào lĩnh vực khoa học công nghệ : tự động hóa, cơng nghệ thơng tin, hệ thống IoTs, Xử lý ảnh gồm lĩnh vực chính: xử lý chất lượng ảnh , nhận dạng hình ảnh, nén ảnh truy vấn ảnh Hiện nay, dùng số máy móc, kỹ thuật máy ảnh, webcam, điện thoại,… Xử lý ảnh mang lại nhiều lợi ích ưu việt sử dụng nhiều lĩnh vực quan trọng, đem lại hiệu công việc phát triển hệ thống, theo dõi, phân loại,… như: Trong lĩnh vực quân sự: Thực nhận diện hình ảnh quân nhân khu vực bí mật Trong lĩnh vực giao tiếp người máy: chụp ảnh thực thao tác tìm kiếm nhận diện thân phận người, vật, … Tiếp thu âm thanh, xử lý âm kết hợp hình ảnh để giao tiếp Trong lĩnh vực an, bảo mật: Nhận diện hình ảnh khn mặt vào, mở loại tủ bí mật, nhận diện vân tay, nhận diện giọng nói, nhận diện ký tự đặc biệt Trong lĩnh vực giải trí: Xử lý hình ảnh trị chơi Trong lĩnh vực y tế: Xử lý ảnh nghiên cứu loại virus, vi sinh, X quang,… Mỗi hệ thống chia thành phương pháp xử lý ảnh khác tùy vào mục đích thiết kế để tới chất lượng hình ảnh mong muốn Các bước cần thiết trình xử lý ảnh phân tích sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Võ Thị Cẩm Thùy ... Đại học Công nghiệp Hà Nôi Khoa Điện – Khóa 13 LỞI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan đề tài: ? ?Nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh để phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR code? ?? là cơng trình nghiên cứu độc lập... cơng nghệ xử lý ảnh Chương Hai: Tìm hiểu hệ thống phân loại lưu kho hàng hóa, sử dụng mã QR Code Chương Ba: Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển, giám sát hệ thống phân loại, lưu kho hàng hóa mã. .. hàng hóa, sau tìm hiểu, sâu vào khảo sát nghiên cứu, nhóm đồ án chúng em chọn đề tài ? ?Nghiên cứu công nghệ xử lý ảnh để phân loại, lưu kho hàng hóa mã QR code? ?? cho đồ án tốt nghiệp lần Nội dung