Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI GÓI SẢN PHẨM DÙNG ROBOT DELTA TP HỒ CHÍ MINH – 08[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI GÓI SẢN PHẨM DÙNG ROBOT DELTA SVTH1: LÊ THÀNH TRUNG MSSV: 18151137 SVTH2: TRẦN HỒNG DŨNG MSSV: 18151060 Khố: 2018-2022 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hoá GVHD: TS TRẦN VI ĐƠ TP HỒ CHÍ MINH – 08/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Thành Trung Trần Hoàng Dũng MSSV: 18151137 MSSV: 18151060 I TÊN ĐỀ TÀI : Điều khiển giám sát hệ thống phân loại gói sản phẩm dùng Robot Delta II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu PLC S7-1200, Module mở rộng SM 1222, camera 1080p, động băng tải, động bước, bơm hút chân khơng, cơng tắc hành trình Nội dụng thực - Tìm hiểu động học Robot Delta - Tìm hiểu cơng nghệ xử lý ảnh giúp phát sản phẩm - Tìm hiểu, nghiên cứu lập trình xử lý ảnh C# liên kết liệu với TIA Portal - Thiết kế, thi công lập trình phần mềm điều khiển Robot Delta phân loại sản phẩm - Chạy thử nghiệm hiệu chỉnh mơ hình - Đánh giá kết thực viết luận văn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN VI ĐƠ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lê Thành Trung MSSV: 18151137 Trần Hồng Dũng MSSV: 18151060 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Điều khiển giám sát hệ thống phân loại gói sản phẩm dùng Robot Delta Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Vi Đô NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ……………………………………………………………………………………………… Đánh giá loại: … .………………………….………………………………… Điểm: ……… (Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Lê Thành Trung MSSV: 18151137 Trần Hồng Dũng MSSV: 18151060 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Điều khiển giám sát hệ thống phân loại gói sản phẩm dùng Robot Delta Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ……………………………………………………………………………………………… Đánh giá loại: … Điểm: ……… (Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2022 Giảng viên phản biện TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Thành Trung Lớp: 18151CL3A MSSV: 18151137 Họ tên sinh viên 2: Trần Hoàng Dũng Lớp: 18151CL1B MSSV: 18151060 Tên đề tài: Điều khiển giám sát hệ thống phân loại gói sản phẩm dùng Robot Delta Tuần 1-2 3-6 7-9 10-11 Nội dung Xác nhận GVHD Nhận đề tài, tìm hiểu tổng quan nguyên lý hoạt động Robot Delta Tìm hiểu cơng nghệ xử lý ảnh, động học thuận/nghịch Robot Delta Lập trình C# điều khiển robot gắp sản phẩm đến vị trí xác định từ trước Lập trình PLC liên kết với C# qua OPC 12-13 Chỉnh sửa cải tiến phần cứng 14-15 Chạy thử nghiệm hiệu chỉnh 16 Viết báo cáo GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o LỜI CAM ĐOAN Nhóm chúng em xin cam kết đề tài nhóm tự nghiên cứu thực dựa vào kham khảo số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay mơ hình có trước Sinh Viên thực đề tài Lê Thành Trung Trần Hồng Dũng LỜI CẢM ƠN Lời nhóm chúng em chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nói chung, thầy cô khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Tiếng Việt nói riêng xuyên suốt năm học vừa qua truyền đạt trang bị cho nhóm chúng em kiến thức chuyên môn, chuyên ngành mà kinh nghiệm kĩ cần thiết để nhóm chúng em hồn thành đề tài đồ án tốt nghiệp Đặc biệt nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Trần Vi Đô, người dành thời gian để tận tình giúp đỡ, hướng dẫn theo sát nhóm chúng em suốt trình thực đề tài thời gian qua Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô phản biện thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn dành thời gian để nhận xét giúp đỡ chúng em trình bảo vệ luận văn Một lần xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể bạn trong khóa 18151CLC giúp đỡ cho góp ý q trình làm đồ đồ án tốt nghiệp Cuối lời, nhóm chúng em xin gửi đến thầy cô, bạn sinh viên, cán nhân viên Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM lời chúc sức khỏe, kính chúc tồn thể Nhà trường đạt nhiều ngày phát triển gặt hái nhiều thành tựu to lớn Một lần nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Lê Thành Trung Trần Hoàng Dũng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH i DANH MỤC CÁC BẢNG .iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài .4 1.5 Giới thiệu nội dung CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Yêu cầu hệ thống 2.1.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc 2.1.2 Tìm toạ độ vật tiến hành phân loại .6 2.2 Phương trình động lực học Robot Delta 2.2.1 Cấu tạo tổng quan Robot Delta 2.2.2 Động học thuận Robot Delta 2.2.3 Động học nghịch Robot Delta 10 2.3 Tổng quan lý thuyết công nghệ xử lý ảnh 13 2.3.1 Các khái niệm xử lý ảnh 13 2.3.2 Xử lý hình thái học xử lý ảnh 18 2.3.3 Đường bao ứng dụng (Contours) 21 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 24 3.1 Yêu cầu hệ thống 24 3.1.1 Nhận diện sản phẩm .24 3.1.2 Tìm toạ độ xác vật tiến hành gắp sản phẩm 24 3.2 Yêu cầu thiết kế .25 3.2.1 Xác định mục tiêu thiết kế .25 3.2.2 Lập phương án thiết kế 25 3.3 Lựa chọn thiết bị 26 3.3.1 Lựa chọn thiết bị tiến hành thi cơng mơ hình 26 3.3.2 Lựa chọn điều khiển 33 3.3.3 Các thiết bị linh kiện khác 34 3.4 Sơ đồ kết nối phần cứng 37 CHƯƠNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 40 4.1 Thuật toán điều khiển PLC 40 4.2 Thuật toán xử lý ảnh 40 4.3 Thuật toán điều khiển robot Delta gắp vật 42 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ 45 5.1 Phần cứng 45 5.2 Phần mềm 46 5.2.1 Phần mềm điều khiển giám sát robot Delta .46 5.2.2 Robot hoạt động chế độ auto .52 5.2.3 Robot hoạt động chế độ manual 54 5.3 Nhận xét kết đạt .55 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 6.1 Kết luận 56 6.2 Hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Robot Delta dây chuyền sản xuất công nghiệp Hình 1.2 Ứng dụng Robot Delta y học .3 Hình 2.1 Cấu tạo Robot Delta Hình 2.2 Mơ hình động học nghịch robot Delta Hình 2.3 Minh họa động học cánh tay đòn 11 Hình 2.4 Mặt phẳng YZ mơ hình động học nghịch robot Delta 12 Hình 2.5 Quy đổi hệ toạ độ robot Delta 13 Hình 2.6 Minh họa thay đổi mức xám 14 Hình 2.7 Không gian màu RGB .15 Hình 2.8 Các dạng ảnh số: (a) Ảnh màu; (b) Ảnh xám; (c) Ảnh nhị phân .16 Hình 2.9 Không gian màu HSV .16 Hình 2.10 Không gian màu HSV 17 Hình 2.11 Minh họa phép giãn nở ảnh 19 Hình 2.12 Phép co ảnh .20 Hình 2.13 Minh họa phép co ảnh 21 Hình 2.14 Phép đóng ảnh (Closing) 22 Hình 2.15 Minh hoạ tìm vẽ đường bao vật 23 Hình 2.16 Minh hoạ thuật toán xấp xỉ đường bao 23 Hình 2.17 Minh hoạ xác định tâm vật hàm Moments .26 Hình 3.1 Hình dạng sản phẩm 26 Hình 3.2 Kết cấu robot Delta bậc tự 26 Hình 3.3 Bản vẽ robot Delta 26 Hình 3.4 Động bước điều khiển cánh tay robot 27 Hình 3.5 Driver điều khiển động bước TB6600 27 Hình 3.6 Rotary encoder 400 28 Hình 3.7 Cơng tắc hành trình KW11 28 Hình 3.8 Bơm hút chân không Micro 24V .28 Hình 3.9 Động giảm tốc ZGB37R-530 24V .28 i