Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình bãi giữ xe tự động sử dụng công nghệ xử lý ảnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Quốc Phương Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Đoàn Quốc Huy 1711050065 17DTDA1 Bùi Trương Chí 1711050089 17DTDA1 Mai Thanh Việt 1711050127 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Chính quy…………… (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm…3…): (1) ĐỒN QUỐC HUY………………… MSSV: 1711050065…… Lớp: 17DTDA1 Điện thoại: 0582909433…………………Email: doanquochuy13091999@gmail.com (2) BÙI TRƯƠNG CHÍ………………… MSSV: 1711050089…… Lớp: 17DTDA1 Điện thoại: 0901992170 Email: truongchi270899@gmail.com (3) MAI THANH VIỆT………………… MSSV: 1711050127…… Lớp: 17DTDA1 Điện thoại: 0888253023 Email: maithanhviet040199@gmail.com Ngành : kỹ thuật điều khiển tự động hoá Chuyên ngành: điều khiển tự động hoá Tên đề tài đăng ký : Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng công nghệ xử lý ảnh Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn TP HCM, ngày … tháng … năm … Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) i PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : ĐOÀN QUỐC HUY Điện thoại:0582909433 MSSV: 1711050065 Lớp :17DTDA1 Email:doanquochuy13091999@gmail.com Ngành : kỹ thuật điều khiển tự động hoá Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình bãi giữ xe tự động sử dụng cơng nghệ xử lý ảnh Nhiệm vụ thực đề tài: Nghiên cứu khảo sát loại mơ hình bãi giữ xe có Thiết kế hệ thống điện Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý, cấu tạo Tìm hiểu hệ thống mạch điện TP HCM, ngày … tháng … năm 20… Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) ii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : BÙI TRƯƠNG CHÍ MSSV: 1711050089 Lớp :17DTDA1 Điện thoại:0901992170 Ngành Email:truongchi270899@gmail.com : kỹ thuật điều khiển tự động hoá Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng công nghệ xử lý ảnh Nhiệm vụ thực đề tài: Đo đạc thiết kế khung dựng mơ hình Bố trí lắp ráp mơ hình Nghiên cứu, tham khảo hệ thống giữ xe tự động khác Thiết kế thi công mô hình TP HCM, ngày … tháng … năm 20… Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) iii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : MAI THANH VIỆT MSSV : 1711050127 Lớp :17DTDA1 Điện thoại: 0888253023………….Email : maithanhviet040199@gmail.com Ngành : kỹ thuật điều khiển tự động hoá 10 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng cơng nghệ xử lý ảnh 11 Nhiệm vụ thực đề tài: Tìm hiểu xử lý ảnh, cơng nghệ xử lý ảnh có Tìm hiểu sơ đồ giải thuật Nghiên cứu loại hình gửi xe máy oto Giám sát, ghi nhận tồn q trình làm đồ án để tiến hành làm báo cáo TP HCM, ngày … tháng … năm 20… Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) iv Lời cam đoan Đề tài nhóm tự thực dựa vào kiến thực học, nghiên cứu tìm hiểu số đề tài phương án trước, không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước TP Hồ Chí Minh, ngày tháng Sinh viên thực Sinh viên thực v năm 2021 Sinh viên thực Lời cảm ơn Trong q trình thực đề tài này, nhóm em nhận nhiều hỗ trợ, góp ý hướng dẫn nhiều người Đầu tiên, nhóm em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Phạm Quốc Phương, giảng viên Viện Kỹ Thuật Trường Đại học Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn, giúp đỡ tận tình suốt trình làm đề tài Ngồi ra, nhóm em muốn cảm ơn thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực đồ án tốt nghiệp Xin cảm ơn tất bạn thành viên lớp 17DTDA1, người đồng hành gắn bó với nhóm suốt năm học, có góp ý giúp đỡ tụi thời điểm khó khăn làm đề tài Mặc dù cố gắng, nỗ lực tìm hiểu, thực hồn thành đề tài cách tốt kiến thức thân cịn hạn hẹp, chưa có kinh nghiệm thực tế nhiều, cộng thêm tình hình dịch Covid – 19 diễn biến phức tạp dẫn đến gặp nhiều khó khăn q trình thực hiện, hồn thành đồ án Nhóm kính mong nhận cảm thơng, đóng góp ý kiến, nhận xét đánh giá quý báu từ Thầy Th.S Phạm Quốc Phương, Quý thầy bạn bè để nhóm hồn thiện báo cáo tốt Cuối cùng, nhóm em xin cảm ơn giáo viên phản biện thầy cô hội đồng bảo vệ luận văn dành thời gian nhận xét, đánh giá giúp đỡ nhóm em trình bảo vệ luận văn Đồ án khơng hồn thành tốt đẹp khơng có giúp đỡ tất người Một lần nhóm em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2021 Nhóm sinh viên thực Đồn Quốc Huy - Bùi Trương Chí – Mai Thanh Việt vi Mục lục PHIẾU ĐĂNG KÝ i PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ .ii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ iii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ iv Lời cam đoan v Lời cảm ơn vi Mục lục vii DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH BẢNG xvi Lời mở đầu xvii Chương Giới thiệu đề tài Đặt vấn đề Mục tiêu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nội dung đề tài Chương Tổng quan giải pháp Phân tích giải pháp bãi giữ xe ôtô tự động phổ biến thị trường Bãi đỗ dạng xếp hình Bãi đỗ xe dạng khách hàng tự lái quanh tòa nhà vii Bãi đỗ xe tơ tự động dạng tịa nhà hình trụ trịn Bãi đỗ xe tơ dạng xoay vịng Bãi đỗ xe tơ tự động dạng tịa nhà hình vuông Ưu điểm hệ thống bãi xe tự động Nhược điểm hệ thống bãi xe tự động 10 Tổng quan cấu tạo ngun lý hoạt động mơ hình 11 Cấu tạo 11 Nguyên lý hoạt động 11 Xử lý ảnh vấn đề xử lý ảnh 11 Xử lý ảnh trình phát triển 11 Xử lý ảnh mã QR 13 Chương Phướng pháp giải 15 Yêu cầu hệ thống 15 Thiết kế khung mô 15 Hệ thống vận hành 15 Độ hiệu áp dụng hệ thống bãi giữ xe tự động dạng xếp hình 16 Cấu hình, tính năng, thơng số kỹ thuật mơ hình 16 Cấu hình 16 Tính 16 Thông số kỹ thuật 16 Lựa chọn cấu truyền động 17 Ròng rọc GT2 17 viii Dây đai GT2 18 Pulley GT2 20 2mm 18 Ray trượt vuông (Linear Guideways): 18 Chọn phương án truyền động tuyến tính 19 Tính tốn, thiết kế sức chứa chứa 19 Tính tốn thiết kế chứa sức chịu khung 19 Tính chọn cơng suất động 20 Lựa chọn phương án giải 22 Chương Quy trình thiết kế 24 Bản vẽ kỹ thuật mơ hình 24 Bản vẽ 2D chi tiết mô hình 26 Bản vẽ 3D mơ mơ hình 27 Bản vẽ 3D khung mơ hình 28 Bản vẽ 2D thiết kế khung mơ hình 29 Danh sách thao tác chấp hành mơ hình 31 Thông số kỹ thuật phần cứng 32 Module nguồn Mitsubishi: R62P 32 CPU Mitsubishi MELSEC iQ-R: R04ENCPU 33 Mô-đun đầu vào MITSUBISHI: RX42C4 34 Mô-đun Đầu Ra Transitor Mitsubishi PLC: RY42NT2P 35 Mô-đun mạng Mitsubishi MELSEC iQ-R: RJ71EN71 37 Main base unit: R38B 38 ix Tạo mã QR ứng với gửi xe Hình 4.26 Tạo mã QR Chạy mô Đăng nhập login để vào bảng điều khiển ( Tên đăng nhập : Hutech, Mật : 1234), nhập sai hình máy tính trung tâm hiển thị “ Error” Hình 4.27 Thao tác HMI - Nhấn START: Để khởi động hệ thống 68 - Nhấn STOP: Hệ thống dừng làm việc - Chuyển trạng thái hoạt động: xe – xe vào Hình 4.28 Thao tác bảng điều khiển giám sát  Xe vào - Quét mã Hình 4.29 Quét mã để đưa xe vào điểm đỗ 69 - Xe chuyển vào vị trí Hình 4.30 Băng tải chuyển xe vào vị trí cấu nâng, hạ - dịch chuyển ngang - Cơ cấu nâng,hạ - dịch chuyển ngang đưa xe vào vị trí tương ứng Hình 4.31 Cẩu hoạt động đưa xe vào đỗ xe 70  Xe ra: Gạt nút xe chuyển trạng thái hoạt động sang trả xe Hình 4.32 Gạt nút chuyển trạng thái hoạt động sang “xe ra” Qt mã thẻ để xác định vị trí Hình 4.33 Quét mã lấy xe 71 - Hệ thống cho xe tự động bên ngồi Hình 4.34 Xuất xe theo vị trí mã xác nhận - Xe chuyển ngồi vị trí chờ nhận xe Hình 35 Băng tải chuyển xe ngồi 72 Phân tích so sánh Về khoảng thời gian gửi lấy xe hệ thống bãi giữ xe thông minh nhóm em tốt Theo ghi nhận từ thực nghiệm nhóm em thấy vị trí gần nhất, hệ thống khoảng 15 giây cho việc gửi xe khoảng 20 giây cho việc lấy xe Đối với vị trí xa khoảng 23 giây cho việc gửi xe 21 giây cho việc lấy xe Theo thống kê trung bình, hệ thống tốn khoảng 20s cho lần gửi xe khoảng 22 giây cho lần lấy xe Trong đó, đồ án bãi giữ xe dạng hình trịn nhóm khác mà em tham khảo có thành tích tốt khoảng 13 giây cho lần lấy gửi xe vị trí gần khoảng 23 giây vị trí xa nhất, tính trung bình cộng khoảng 18 giây cho lần lấy gửi xe, nhanh hệ thống nhóm em chút Cịn nhiều mơ hình khác có khoảng thời gian vận hành lâu khoảng 20 giây trở lên cho vị trí gần khoảng 40 đến 60 giây cho vị trí xa Như mặt thời gian hệ thống nhóm em đạt tốt Nếu điều chỉnh lại cấu nâng hạ, tăng tốc độ quay động bước giảm thời gian chờ vị trí cải thiện đáng kể thời gian lấy xe cho hệ thống Vị trí Chế độ gửi xe Thời gian (giây) 15 18 18 20 18 22 22 Chế độ lấy xe Thời gian (giây) 20 22 22 20 23 25 25 Bảng 4.1 Thống kê thời gian vận hành hệ thống 73 23 21 Tổng kết  Ưu điểm: - Hệ thống gửi xe vào lấy xe vị trí u cầu - Khi quẹt thẻ hệ thống tự động lưu mã thẻ gửi tín hiệu cho PLC điều khiển xác - Xây dựng thuật tốn ưu tiên vị trí gửi xe giúp rút ngắn thời gian gửi xe cho khách hàng - Điều khiển giám sát hệ thống Labview - Điều khiển giám sát hệ thống Factory IO thành cơng  Nhược điểm: - Hệ thống đơi cịn xảy lỗi hoạt động - Đôi việc xử lý ảnh mã QR có sai sót tỷ lệ thấp - Thiết kế phần cấu di chuyển hệ thống chưa tối ưu nên chưa rút ngắn tối đa thời gian gửi/lấy xe cho khách cịn làm tăng diện tích khơng đáng có bãi giữ xe 74 Kết thống kê Sau hồn thành sản phẩm, nhóm em có chạy thử lập bảng thống kê số lần thực xác để kiểm tra tính ổn định hệ thống sau: Kết thể bảng 4.2 STT SỐ LẦN SỐ LẦN THỬ NGHIỆM THỰC HIỆN XÁC SUẤT (%) ĐÚNG 5 95% 10 10 90% 20 19 85% Bảng 4.2 Kết thống kê 75 Chương Đánh giá kết quả, kết luận Những mặt tích cực Qua cố gắng nỗ lực nhóm giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn dẫn đến kết tốt đẹp đồ án “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình bãi giữ xe tô tự động sử dụng công nghệ xử lý ảnh” hoàn thành Đề tài số mục tiêu đặt từ đầu, cụ thể là: - Thiết kế thi cơng mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động tối ưu số lượng chỗ gửi xe diện tích định - Xây dựng giải pháp ưu tiên vị trí gửi xe cho hệ thống giúp rút ngắn thời gian gửi xe cho khách hàng  Ưu điểm: - Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, sản phẩm tạo xác với độ sai số thấp nhất, xử lý lỗi sảy - Hiểu đặc điểm phần cứng, phần mềm nắm rõ cách thực chương trình điều khiển PLC - Có thể tìm lấy xe cho khách hàng họ bị thẻ xe - Có giao diện điều khiển giám sát labview factory IO  Nhược điểm: - Do tình hình dịch bệnh covid – 19, thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót q trình tính tốn 76 thiết kế, mơ phỏng, chi phí có hạn nên máy làm mang tính chất mơ hình tham khảo - Mơ hình vật lý chưa hồn thành tình hình dịch bệnh thời gian gấp rút nên chất lượng sản phẩm hiệu suất tạo sản phẩm thực nghiệm chưa kiểm tra - Cơ cấu nâng, hạ - dịch chyển ngang hệ thống chưa thiết kế tối ưu nên chưa rút ngắn tối đa thời gian gửi/lấy xe cho khách làm tăng diện tích khơng đáng có bãi giữ xe Hướng phát triển Thiết kế lại cấu cánh tay hệ thống để hoạt động tối ưu dựa cánh tay cũ có Tăng số lượng chỗ gửi xe bãi để thực tối ưu ưu điểm việc sử dụng diện tích hệ thống bãi giữ xe tơ tự động Thiết kế website để đặt chỗ đồng thời tốn online Có thể áp dụng cơng nghệ nhận diện khn mặt để tăng tính bảo mật cho khách hàng Áp dụng trí tuệ nhân tạo cho hệ thống, thu thập lịch sử gửi/ trả xe khách hàng để tính tốn đưa xe vào vị trí gần theo thói quen gửi xe khách Áp dụng công nghệ blockchain để lưu trữ thông tin khách hàng lịch sử giao dịch khách hàng 77 Tài liệu tham khảo “Mitsubishi electric Programmable Controller MELSEC IQ-R Internet”, “https://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/plc/sh081263en g/sh081263engt.pdf”, ngày truy cập 12/8/2021, trang 32-41 “Mitsubishi electric Programmable Controller MELSEC IQ-R Internet”, “https://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/plc/sh081247en g/sh081247engi.pdf”, ngày truy cập 12/8/2021, trang 37-38, 72-73 “Mitsubishi electric Programmable Controller MELSEC IQ-R Internet”, “http://www.mitsubisih.com/pdfread/web/viewer.asp?file=/PDFManualE N/sh081262engi.pdf&productname=R38B%20Module%20Configuration %20Manual&brandid=2&DownloadID=0”, Ngày truy cập 12/8/2021, Trang 7881 78 Phụ Lục Bảng danh sách địa MX OPC server : 79 CODE chương trình điều khiển PLC : 80 81 Bảng kết nối chân Factory IO : 82