Nghiên cứu thiết kế thi công hệ thống phân loại sản phẩm bằng 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, THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG XỬ LÝ ẢNH NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : THS PHẠM QUỐC PHƯƠNG Sinh viên thực hiện : MSSV : Lớp : Đoàn Minh Vũ 1711050082 17DTDA1 Phan Thế Nhân 1711050018 17DTDA1 Nguyễn Hữu Cảnh 1711050049 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG XỬ LÝ ẢNH NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : THS PHẠM QUỐC PHƯƠNG Sinh viên thực hiện : MSSV : Lớp : Đoàn Minh Vũ 1711050082 17DTDA1 Phan Thế Nhân 1711050018 17DTDA1 Nguyễn Hữu Cảnh 1711050049 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2021 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ:………………………… (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/nhóm sinh viên đăng ký đề tài ( sĩ số nhóm : ): (1) Đoàn Minh Vũ MSSV: 1711050082 Điện thoại: 0779631088 Email: vudoan0619@gmail.com (2) Nguyễn Hữu Cảnh MSSV: 1711050049 Điện thoại: 0338754385 Email: canhmau2468@gmail.com (3) Phan Thế Nhân MSSV: 1711050018 Điện thoại: 0353714094 Email: thenhan1230zz@gmail.com Lớp: 17DTDA1 Lớp: 17DTDA1 Lớp: 17DTDA1 Ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Tên đề tài đăng ký : Nghiên cứu, thiết kế, thi công hệ thống phân loại sản phẩm xử lý ảnh Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài và cam kết thực đề tài theo tiến độ và hoàn thành thời hạn TP HCM, ngày 13 tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Sinh viên đăng ký (Ký và ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 210 Viện Kỹ thuật Hutech 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 hiện đề tài Họ tên : Đoàn Minh Vũ MSSV: 1711050082 Điện thoại : 0779631088 Email: vudoan0619@gmail.com Ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Lớp: 17DTDA1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, thi công hệ thống phân loại sản phẩm xử lý ảnh Nhiệm vụ thực hiện đề tài: Nghiên cứu, lập trình (xử lý ảnh) TP HCM, ngày 12 tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 210 Viện Kỹ thuật Hutech 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 hiện đề tài Họ tên : Phan Thế Nhân MSSV: 1711050018 Điện thoại : 0353714094 Email: thenhan1230zz@gmail.com Ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Lớp: 17DTDA1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, thi công hệ thống phân loại sản phẩm xử lý ảnh Nhiệm vụ thực hiện đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, thi công (điện) TP HCM, ngày 12 tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 210 Viện Kỹ thuật Hutech 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 hiện đề tài Họ tên : Nguyễn Hữu Cảnh MSSV: 1711050049 Điện thoại : 0338754385 Email: canhmau2468@gmail.com Ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Lớp: 17DTDA1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, thi công hệ thống phân loại sản phẩm xử lý ảnh Nhiệm vụ thực hiện đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, thi công (cơ khí) TP HCM, ngày 12 tháng năm 2021 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Chúng em, Đoàn Minh Vũ, Nguyễn Hữu Cảnh và Phan Thế Nhân xin cam đoan: - Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ nghiên cứu hoàn toàn thực tế và thực theo hướng dẫn giáo viên hướng dẫn: Th.S Phạm Quốc Phương - Đồ án thực hoàn toàn mới, là thành quả chúng em, không chép theo đồ án tương tự nào - Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn các nguồn tài liệu báo cáo và danh mục tài liệu tham khảo - Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 09 năm 2021 (Kí và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong quãng thời gian ngồi học tập giảng đường Đại học Công nghệ TP.HCM, dạy bảo quý thầy, cô và giúp đỡ các bạn Viện Kỹ Thuật Hutech, đặc biệt là các thầy, cô chuyên nghành bảo cho chúng em giúp chúng em tích lũy nhiều kiến thức quý giá để đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học Thầy Phạm Quốc Phương, người thầy hướng dẫn và giúp tận tình chúng em thời gian nghiên cứu và thực đồ án này,thầy hỗ trợ nhiều quá trình tìm tịi và nghiên cứu đồ án mặt lỹ thuyết cũng việc thực nghiệm Một lần cuối, xin cám ơn thầy Phạm Quốc Phương hết lịng dạy với vai trò người thầy hướng dẫn để chúng em hoàn thành nên đờ án ngày hôm Mặc dù chuẩn bị và cố gắng thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế nên đờ án chúng em khơng tránh khỏi sai sót, chúng em kính mong nhận bảo thầy, cô ! Cuối chúng em xin chúc thầy, cô toàn thể các bạn lớp nhiều sức khỏe và thành công việc MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG 14 LỜI MỞ ĐẦU 15 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 18 1.1 Đặt vấn đề 18 1.2 Phạm vi giới hạn của đề tài 19 1.3 Giới thiệu phần mềm hỗ trợ thiết kế, mô 19 1.3.1 Phần mềm GX Works 19 1.3.2 Phần mềm Labview 20 1.3.3 Phần mềm MX OPC 21 1.3.4 Phần mềm Factory IO 22 1.3.5 Phầm mềm Solidworks 23 CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 25 Tìm hiều đề tài, tham khảo tài liệu, cơng trình, sản phẩm hiện tại 25 2.1.1 Giới thiệu dây chuyền sản phẩm 25 2.1.2 Ưu điểm của dây chuyền phân loại sản phẩm tự động 26 2.1.3 Một số dây chuyền phân loại sản phẩm hiện 27 2.1.3.1 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch: 27 2.1.3.2 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo khối lượng 28 2.1.3.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc 29 2.1.3.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước 30 2.1.4 Các nhà máy sử dụng dây chuyền phân loại sản phẩm hiện 31 2.2 Xử lí ảnh vấn đề xử lí ảnh 33 2.2.1 Xử lí ảnh trình phát triển 33 2.2.2 Những vấn đề hệ thống xử lý ảnh 39 2.2.2.1 Điểm ảnh (Picture Element) 39 2.2.2.2 Ảnh số 39 2.2.2.3 Độ phân giải ảnh 40 2.2.2.4 Mức xám ảnh 41 2.2.2.5 Quan hệ điểm ảnh 41 2.2.2.6 Lọc nhiễu 42 2.2.2.7 Phương pháp phát biên 43 2.2.3 Các mơ hình màu 44 2.2.3.1 Mô hình màu RGB 45 2.2.3.2 Mơ hình màu CMY 45 2.2.3.3 Mơ hình màu HSV 45 2.2.3.4 Mơ hình ánh sáng 46 2.2.3.5 Mơ hình màu YIQ 46 2.2.3.6 Mơ hình màu YCbCr 47 CHƯƠNG 3.1 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 48 Yêu cầu hệ thống 48 3.1.1 Thiết kế khung khí 48 3.1.2 Hệ thống vận hành 48 3.1.3 Độ hiệu sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 48 - Bước 4: chọn Mitsubishi.MXOPC.6 rồi nhấn Browse Hình 5.5: Chọn Mitsubishi.MXOPC.6 – Browse - Bước 5: Kéo các mục từ SENSORS và ACTUATORS gắn vào các Tag tạo hình Lúc này hoàn thành xong việc liên kết PLC với Factory IO Hình 5.6: Kéo các mục từ SENSORS và ACTUATORS kéo và gắn vào các Tag tạo 116 5.1.2.2 - Tiến hành chạy mơ Chạy chương trình PLC Hình 5.7: Chạy chương trình PLC 117 - Chạy chương trình xử lý ảnh Labview Đăng nhập “tên đăng nhập” và “ mật khẩu” để vào bảng điều khiển và giám sát Hình 5.8: Chạy chương trình xử lý ảnh 118 - Chạy mô Factory IO Khi nhấn nút Start, các băng tải hoạt động Hình 5.9: Nhấn nút Start, các băng tải hoạt động 119 - Khi camera nhận diện là trái ớt đỏ, và trái ớt đụng cảm biến xi lanh xi lanh đẩy trái ớt sang băng tải đối diện Hình 5.10: Phân loại ớt đỏ 120 - Khi camera nhận diện là trái ớt xanh, và trái ớt đụng cảm biến xi lanh xi lanh đẩy trái ớt sang băng tải đối diện Hình 5.11: Phân loại ớt xanh 121 - Và camera nhận diện là trái ớt vàng qua các cảm biến xi lanh, xi lanh không hoạt và tới băng tải cịn lại Hình 5.12: Phân loại ớt vàng 122 - Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động Hình 5.13: Nhấn Stop, hệ thống dừng hoạt động 123 - Nhấn Reset số lượng đếm ớt trở trạng thái Hình 5.14: Nhấn Reset số lượng đếm ớt trở 124 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết Trong thời gian qua, với nổ lực thành viên nhóm với hướng dẫn tận tình thầy Th.s Phạm Quốc Phương và các thầy cô giáo Viện Kỹ Thuật nhôm em hoàn thành đồ án này Đồ án đạt các kết quả cụ thể sau: - Về lý thuyết • Hiểu quy trình hệ thống phân loại sản phẩm theo nhiều dạng khác phổ biến • Hiểu nguyên lý hoạt động các thiết bị sử dụng mơ hình, tính toán và lựa chọn những thiết bị phù hợp với mơ hình - Về phần cứng • Hiểu rõ và biết sử dụng các phần mềm thiết kế 2D, 3D để thiết kế khí ổn định phù hợp với mô hình • Mặc dù tình hình dịch bệnh nên mơ hình vật lý chưa hoàn thành cách hoàn chỉnh - Về chương trình điều khiển • Hiểu khái niệm xử lý ảnh, nắm rõ phần mềm và cách thực chương trình xử lý ảnh • Chương trình xử lý ảnh hoạt động ổn định, nhận diện màu sắc sản phẩm chính xác • Nắm rõ phần mềm và cách thực chương trình điều khiển PLC • Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, sản phẩm phân loại có độ chính xác cao 125 • Tìm hiểu và thiết kế giao diện SCADA giám sát toàn hệ thống, thu thập các số liệu sản phẩm đưa máy tính trung tâm • Nắm rõ các quy trình các bước thực giao tiếp giữa PLC với Labview thông qua phần mềm MXOPC Server - Về mơ • Mặc dù khơng thể thực mơ hình vật lý theo mong muốn nhờ vào nhóm em tìm hiểu, tích lũy kinh nghiệm cách sử dụng phần mềm Factory IO và thiết kế mô cách trực quan • Ngoài cịn nắm rõ quy trình các bước thực giao tiếp giữa các PLC, Labveiw với phần mềm mô Factory IO thông qua phần mềm MXOPC Server 6.2 Hướng phát triển đề tài Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật và nước ta chuyển sang sản xuất nơng sản Do đề tài lần này phát triển với mơ hình lớn với chất lượng camera nhận diện chính xác, có độ phân giải cao, đạt suất đủ để cung cấp sản phẩm số lượng lớn và mong muốn hoàn thiện dây chuyền sản xuất gồm tất cả các khâu sản xuất, đóng gói và nhán dãn 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO “Xử lý ảnh dùng phần mềm labview”, “ http://www.khcn.vimaru.edu.vn/bai-baokhoa-hoc/thu-thap-va-xu-ly-anh-dung-phan-mem-labview-phan-tiep-theo-imageacquisition-and-0”, ngày truy cập 28/07/2021 “ Ứng dụng xử lý ảnh dùng labview”, “https://khcn.haui.edu.vn/media/29/uffileupload-no-title29882.pdf”, ngày truy cập 31/07/2021 “Các phương pháp xử lý ảnh dùng labview”, “https://norbar.com.vn/tin-tuc-congnghe/phat-trien-ung-dung-thu-thap-va-xu-li-hinh-anh-tu-webcam-boi-labview/”, ngày truy cập 05/08/2021 “Phần mềm GX Works 3”, “https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/elearning/pdf/vie/1-GX_Wks3_Ladder_na_vie.pdf”, ngày truy cập 10/08/202 “Tổng quan phần mềm Solidworks”, “ https://vihoth.com/phan-mem-thiet-ke-2d3d/solidworks/tong-quan-phan-mem-solidworks-solidworks-la-gi ”, ngày truy cập 11/08/2021 “Programmable Controller MELSEC iQ-R”, “https://eu3a.mitsubishielectric.com/fa/en/dl/12399/A4_pl01.pdf” ngày truy cập 13/08/2021 127 PHỤ LỤC Phụ Lục : Chương trình điều khiển PLC 128 Hình phụ lục : Chương trình điều khiển PLC 129 Phụ Lục : Chương trình xử lý ảnh Labview Hình phụ lục : Chương trình xử lý ảnh 130