Nghiên cứu, chế tạo delta robot dùng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO DELTA ROBOT DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GVHD: ThS LÊ TẤN CƯỜNG SVTH: BÙI NHẬT TẤN TRẦN ANH TÚ SKL010913 Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO DELTA ROBOT DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ” Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ TẤN CƯỜNG Nhóm sinh viên thực hiện: BÙI NHẬT TẤN - MSSV: 19146385 TRẦN ANH TÚ - MSSV: 19146416 Lớp: 191462A Khóa: 2019-2023 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO DELTA ROBOT DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ” Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ TẤN CƯỜNG Sinh viên thực hiện: BÙI NHẬT TẤN - MSSV: 19146385 TRẦN ANH TÚ Lớp: 191462A Khóa: 2019-2023 - MSSV: 19146416 TP.Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ mơn Cơ điện tử CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II/ năm học 2022-2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Tấn Cường Nhóm sinh viên thực hiện: Bùi Nhật Tấn MSSV: 19146385 Điện thoại: 0333207798 Trần Anh Tú MSSV: 19146416 Điện thoại: 0788544374 Mã số đề tài: 22223DT126 Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo Delta Robot dùng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Delta robot bậc tự có trục xoay đầu cơng tác - Điều khiển Delta robot dựa lý thuyết động học robot Nội dung đồ án: - Hồn thiện phần thiết kế chế tạo hoàn chỉnh hệ thống khí - Hồn thiện thiết kế dây cho hệ thống tủ điện điều khiển - Đồng điều khiển Delta robot, hệ thống băng tải hệ thống xử lý ảnh - Chạy thử nghiệm đánh giá kết hệ thống so với yêu cầu đề ban đầu Các sản phẩm dự kiến: - Mơ hình hồn chỉnh Delta robot với hệ thống băng tải - Tập vẽ khí, sơ đồ mạch điện, lưu đồ chương trình điều khiển hệ thống Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 15/07/2023 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt TRƯỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, gi rõ họ tên) i GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo Delta Robot dùng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm - GVHD: ThS Lê Tấn Cường - Nhóm sinh viên thực hiện: Bùi Nhật Tấn MSSV: 19146385 Lớp: 191462A Địa chỉ: TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0333207798 Email: tanbui798@gmail.com Trần Anh Tú MSSV: 19146416 Lớp: 191462A Địa chỉ: TP Hồ Chí Minh Điện thoại: 0788544374 Email: anhtuex1025@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 15/07/2023 - Lời cam kết: “Chúng tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.” TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2023 Ký tên Nhóm sinh viên thực ii LỜI CẢM ƠN Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tấn Cường tận tình hướng dẫn, định hướng mục tiêu nghiên cứu cho nhóm thời gian tìm hiều, nghiên cứu đồ án cảm ơn thầy hỗ trợ thiết bị, vật tư khơng gian nghiên cứu để nhóm thực đề tài đạt kết Nhóm đồ án xin cảm ơn đến thầy khoa Cơ khí chế tạo máy tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên ngành, kinh nghiệm quý báu thực tiễn để nhóm vận dụng thực đồ án Ngồi ra, nhóm xin cảm ơn chia sẻ, hỗ trợ từ anh chị khóa trước hướng dẫn giới thiệu tài liệu để nhóm tham khảo thêm việc thực đồ án Xin chân thành cảm ơn! Trân trọng Nhóm sinh viên thực iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO DELTA ROBOT DÙNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Hiện nay, việc sử dụng robot thay cho người trình sản xuất ngày phát triển nhanh chóng Một số robot nối tiếp không đáp ứng nhu cầu tốc độ độ xác việc phân loại sản phẩm có kích thước nhỏ, số lượng lớn Nhóm đề tài nghiên cứu chế tạo Delta robot dùng để phân loại sản phẩm với tốc độ nhanh xác Delta robot trì định hướng đầu cơng tác nhờ vào khớp hình bình hành, điều giúp robot di chuyển linh hoạt Ngoài ra, việc ứng dụng xử lý ảnh giúp robot xác định xác vị trí sản phẩm từ tiến hành di chuyển gắp nhả sản phẩm vào vị trí phân loại Hiện tại, nhóm hồn thiện mơ hình Delta robot phân loại sản phẩm xử lý ảnh theo màu sắc hình dạng vật thể với tốc độ nhanh Tuy nhiên, mơ hình nhận diện, phân loại số sản phẩm đơn sắc định phân loại gây rung động nhẹ Trong tương lai, nhóm hy vọng ứng dụng AI vào hệ thống để nhận dạng xác nâng cấp mơ hình để phân loại với tốc độ nhanh ABSTRACT RESEARCH, DESIGN AND MANUFACTURE DELTA ROBOT THAT USES THE IMAGE PROCESSING SYSTEM TO CLASSIFY PRODUCTS Nowaday, the use of robots instead of humans in the production process is developing rapidly Some of today’s serial robots didn’t meet the need about speed and accuracy in small and bulk products classification Our team researched and manufactured a Delta robot to classify products faster and more accurately Delta robot can keep the direction of the working part based on the parallelogram joints, which helps the robot to move more flexibly In addition, the use of the image processing system helps the robot to accurately determine the position of the product and conduct production classification in the correct position Now, our team completed a model of Delta robot that classifies products by the use of the image processing accoding to color and shape of the objects at the fairly fast speed However, the current model can only recognize, classify some of mono color products and the system vibrates slightly when classification In the future, we hope to apply AI to the system for more accurate recognization and upgrade the Delta robot model for faster classification iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu ĐATN CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan Robot gắp thả 2.2 Giới thiệu Delta Robot 2.3 Cấu trúc Delta robot 2.4 Các đặc tính Delta robot 2.5 Ứng dụng Delta robot 2.6 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.6.1 Nghiên cứu nước 2.6.2 Nghiên cứu nước 10 2.7 Tổng quan thị giác máy tính ứng dụng robot 11 2.8 Xác định vấn đề cần nghiên cứu đề tài 12 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 v 3.1 Cơ sở lý thuyết Delta robot 13 3.1.1 Phương trình động học Delta robot 13 3.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ chiều dài liên kết đến không gian làm việc 18 3.2 Cơ sở lý thuyết khí 20 3.3 Cơ sở lý thuyết điện tử 20 3.4 Cơ sở lý thuyết lập trình 20 3.4.1 Các giao thức điều khiển 20 3.4.2 Lý thuyết xử lý ảnh 22 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 25 4.1 Yêu cầu thiết kế khí robot 25 4.2 Sơ đồ khối hệ thống khí 25 4.3 Truyền động robot 26 4.3.1 Truyền động cánh tay quay cánh tay truyền động 26 4.3.2 Truyền động động điều khiển vị trí cánh tay quay 30 4.3.3 Truyền động cấu xoay đầu công tác 35 4.4 Các khớp nối robot 37 4.4.1 Khớp nối bệ cố định cánh tay quay 37 4.4.2 Khớp nối cánh tay quay cánh tay truyền động 37 4.4.3 Khớp nối cánh tay truyền động đĩa làm việc 38 4.5 Mô chuyển động Delta Robot không gian làm việc 39 4.6 Kết thiết kế thi công 41 4.6.1 Kết thiết kế 41 4.6.2 Kết thi công 43 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 44 5.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống điện điều khiển 44 5.2 Hệ thống điện điều khiển robot 44 5.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điện điều khiển robot 44 5.2.2 Bộ điều khiển cho robot 45 5.2.3 Động truyền động 48 5.2.4 Cơ cấu chấp hành 50 5.2.5 Hệ thống cung cấp nguồn 52 5.2.6 Cảm biến robot 54 vi 5.3 Hệ thống xử lý ảnh 55 5.4 Kết thiết kế lắp đặt hệ thống điện điều khiển 58 CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG PHẦN MỀM 59 6.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống phần mềm 59 6.2 Phần mềm điều khiển bo mạch phụ 59 6.2.1 Yêu cầu điều khiển 59 6.2.2 Sơ đồ khối 59 6.2.3 Chương trình điều khiển 60 6.3 Phần mềm điều khiển máy tính (Bộ điều khiển trung tâm) 63 6.3.1 Yêu cầu điều khiển 63 6.3.2 Sơ đồ khối 64 6.3.3 Chương trình điều khiển 64 6.4 Phần mềm xử lý ảnh máy tính 68 6.4.1 Yêu cầu điều khiển 68 6.4.2 Sơ đồ khối 68 6.4.3 Chương trình điều khiển 73 6.5 Phần mềm tương tác người dùng 74 6.5.1 Yêu cầu điều khiển 74 6.5.2 Sơ đồ khối 74 6.5.3 Chương trình điều khiển 74 6.6 Phương pháp điều khiển 81 6.6.1 Phương pháp điều khiển đồng động 81 6.6.2 Phương pháp điều khiển quỹ đạo 82 6.6.3 Phương pháp điều khiển phân loại sản phẩm với hệ thống Delta Robot 83 6.7 Một số giải pháp tối ưu hóa hệ thống điều khiển 83 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84 7.1 Kết đề tài 84 7.1.1 Kết hệ thống thực tế phần mềm điều khiển 84 7.1.2 Kết phân loại sản phẩm 85 7.2 Kết luận 87 7.3 Hướng phát triển 87 TÀI LỆU THAM KHẢO 88 vii CHƯƠNG Hình 6.11: Giao diện điều khiển máy tính Delta robot Giao diện điều khiển máy tính gồm thành phần chính: Phần thơng tin, phần kết nối, phần điều khiển thủ công, phần điều khiển tự động phần xử lý ảnh Mỗi phần có chức khác có vai trị định giao diện điều khiển - Phần thông tin: Chức phần để hiển thị thơng tin góc quay điều khiển vị trí Delta robot Bao gồm trượt, nhập hiển thị giá trị góc, nút nhấn, ô nhập hiển thị giá trị tọa độ + Người dùng nhập giá trị góc mong muốn vào nhập giá trị góc điều khiển trượt nhấn nút mũi tên sang phải để điều khiển Robot đến vị trí có giá trị góc tương ứng, đồng thời hiển thị tọa độ cập nhật lại vị trí robot + Người dùng nhập tọa độ vị trí mong muốn vào nhập giá trị tọa độ nhấn nút mũi tên sang trái để điều khiển Robot đến vị trí có tọa độ tương ứng, đồng thời cập nhật lại giá trị góc theta robot 75 CHƯƠNG Hình 6.12: Hình ảnh mơ tả phần thơng tin robot - Phần kết nối: Chức phần thực kết nối đến vi điều khiển điều khiển số thiết bị liên kết với vi điều khiển Bao gồm ô nhập cổng kết nối, ô thiết lập Baudrate, nút nhấn kết nối, nút điều khiển bơm, nút điều khiển đèn nút nhấn trở mặt định Người dùng nhập thông tin cổng kết nối tốc độ baudrate, sau nhấn nút “Connect” để kết nối đến vi điều khiển Ngoài ra, người dùng điều khiển bơm, đèn, chương trình trở mặt định với nút nhấn Hình 6.13: Hình ảnh mơ tả phần kết nối - Phần điều khiển thủ cơng: Chức điều khiển robot chuyển động theo mong muốn thao tác nút nhấn Bao gồm ô nhập bước tiến, vận tốc, góc xoay, nút nhấn tịnh tiến theo phương x,y,z, trượt điều khiển độ cao Người dùng nhập vận tốc bước tiến mong muốn sau điều khiển tịnh tiến robot theo hướng không gian nút nhấn tịnh tiến Để đưa robot vị trí trung tâm nhấn nút “Center” Ngồi ra, người dùng nhập góc xoay mong muốn đầu công tác nhấn nút xoay để xoay đầu cơng tác 76 CHƯƠNG Hình 6.14: Hình ảnh mô tả phần điều khiển thủ công - Phần điều khiển tự động: Chức thiết lập cho robot thực di chuyển cách tự động để thực chức Phần bao gồm vùng chứa tập hợp điểm để robot di chuyển, nút nhấn chức năng, mục đổi chế độ, nhập thời gian trì hỗn số vịng lặp Hình 6.15: Hình ảnh mơ tả phần điều khiển tự động 77 CHƯƠNG + Ở chế độ “Test”: Được sử dụng muốn robot di chuyển theo tập hợp điểm cho trước người dùng nhập số vịng lặp mong muốn thời gian trì hỗn sau điểm di chuyển Người dùng sử dụng nút chức “Add” để thêm điểm, “Remove” để xóa điểm cuối danh sách, “Reset” để xóa tồn vùng chứa, “Default” để tải tập hợp điểm mặt định vào vùng chứa Nhấn nút “Auto” để robot tiến hành chạy theo tập hợp điểm vùng chứa, nhấn “Stop” để dừng + Ở chế độ “Classify”: Bao gồm “Classify_Color” “Classify_Shape” (phân loại theo màu phân loại theo hình dạng) Được sử dụng cho việc phân loại sản phẩm, robot di chuyển theo quỹ đạo phân loại hướng dẫn tiến hành thêm điểm vào vùng chứa Ở chế độ người dùng điều chỉnh thời gian chờ để gắp sản phẩm cách nhập giá trị vào ô “Time delay” (ô “Loop number” tác dụng chế độ này) Người dùng sử dụng nút chức tương tự chế độ “Test” phải theo hướng dân vùng chứa thêm điểm Nhấn nút “Auto” robot chạy theo quỹ đạo phân loại lập trình dựa vào tập hợp điểm vùng chứa, nhấn “Auto” để dừng * Tính điều khiển từ xa giao diện Web Ngoài ra, phần điều khiển tự động cịn có nút nhấn “Web on/off” dùng để bật/tắt chức điều khiển giao diện web Chức cho phép người dùng điều khiển robot giao diện web cách sử dụng thiết bị kết nối mạng truy cập vào trình duyệt web Người dùng kết nối vào mạng mà máy tính dùng, mở trình duyệt web nhập địa “Local Host” máy tính để truy cập vào trang web điều khiển Lưu ý, tính tính mở rộng thêm nên nhiều hạn chế, người dùng không nên điều khiển giao diện web giao diện máy tính thời điểm Vì điều gây xung đột lúc điều khiển phát sinh lỗi Tính điều khiển web trình bày cụ thể mục 6.5.3b phía Hình 6.16: Hình ảnh mơ tả nút bật/tắt tính điều khiển Web 78 CHƯƠNG - Phần xử lý ảnh: Chức hiển thị hình ảnh thu từ Camera, xử lý ảnh nhận dạng sản phẩm để phân loại Bao gồm phần hiển thị hình ảnh, phần điều chỉnh ngưỡng màu phân loại nút nhấn chức + Người dùng thao tác với nút nhấn chức theo ý muốn Nhấn nút “Camera on/off” để bật/tắt camera, nút “Trigger” để chụp ảnh từ camera cập nhật ảnh vùng hiển thị hình ảnh, nút “Detect on/off” để bật/tắt chế độ nhận dạng sản phẩm, nút “Set HSV” để thiết lập ngưỡng màu cho sản phẩm phân loại Tính “Detect” phải bật robot phân loại + Người dùng thao tác với phần điều chỉnh ngưỡng màu cách điều chỉnh trượt tra mã màu HSV tương ứng với sản phẩm muốn phân loại, nhập giá trị HSV vào ô nhập hiển thị Hình ảnh vùng ảnh hiển thị dạng nhị phân thực thao tác thiết lập ngưỡng màu, tìm đến giá trị phù hợp để phân biệt sản phẩm Khi tìm giá trị phù hợp, nhấn nút “Set HSV” để tiến hành thiết lập cho sản phẩm Sau điều chỉnh giá trị ngưỡng màu, nhấn nút “Detect” để xem kết nhận dạng, robot dựa vào kết nhận dạng để phân loại Nếu người dùng khơng điều chỉnh ngưỡng màu ngưỡng màu đặt mặt định hệ thống nhấn nút “Default” phần “Auto Control” Hình 6.17: Hình ảnh mơ tả phần xử lý ảnh b) Giao diện điều khiển Web Ngồi giao diện máy tính cơng nghiệp, nhóm thực có thiết kế thêm giao diện Web để hổ trợ tính điều khiển từ xa cho hệ thống Tính khởi động thơng qua giao diện điều khiển máy tính (được nói mục 6.5.3.a phía trên) Giao diện web thiết kế HTML kết hợp với CSS JavaScrip Sử dụng code PHP để truy xuất liệu từ database Sử dụng JavaScrip để tính tốn động học, vẽ đồ thị gửi liệu xuống database Về giao diện web giống với giao diện máy tính (mục 6.5.3) mục đích sử dụng giao diện web để tương tác với hệ thống từ xa qua điện thoại laptop cá nhân 79 CHƯƠNG Giao diện web gồm chức thao tác chính: Điều khiển thủ cơng (Manual control), điều khiển tự động (Auto control), vẽ quỹ đạo (Trajectory) thông tin đề tài (About) Phần điều khiển thủ công điều khiển tự động chức thao tác giống giao diện điều khiển máy tính Phần vẽ quỹ đạo chức điều khiển robot chuyển động theo quỹ đạo cho trước đường thẳng, đường tròn, đường trái tim, cánh hoa, …, đồng thời hiển thị quỹ đạo lên giao diện để quan sát Phần thông tin đề tài hiển thị nội dung đề tài tên đề tài, giáo viên hướng dẫn, nhóm sinh viên thực hiện, tóm tắt, thơng số kỹ thuật, … Hình 6.18: Giao diện Web điều khiển chức 80 CHƯƠNG 6.6 Phương pháp điều khiển 6.6.1 Phương pháp điều khiển đồng động Điều khiển đồng động việc quan trọng lập trình điều khiển robot Yếu tố ảnh hưởng đến việc đồng động vận tốc Nếu ta xét động điều khiển vị trí vận tốc, robot di chuyển từ vị trí đến vị trí khơng gian làm việc giá trị góc quay điều khiển động khác Khi đó, động quay với giá trị góc nhỏ hồn thành chu trình trước, động quay với giá trị góc lớn hồn thành chu trình sau Điều gây khơng đồng q trình di chuyển robot, khiến robot di chuyển loạn choạng Để giải vấn này, nhóm thực có đề xuất phương án sau Hình 6.19: Hình ảnh mơ tả thuật toán điều khiển đồng động Giả sử robot di chuyển từ điểm A(xA, yA, zA) đến điểm B(xB, yB, zB) với tốc độ đầu công tác v (mm/s) Ta có: - Độ dài quảng đường đầu công tác di chuyển là: S =√(xB – xA )2 +(yB – yA )2 +(zB – zA )2 (mm) S - Thời gian di chuyển đầu công tác là: t = (s) v - Từ tọa độ điểm A B cách sử dụng phương trình động học nghịch ta có giá trị góc quay điều khiển động tương ứng (1A, 2A, 3A) (1B, 2B, 3B) - Vận tốc động tương ứng là: 𝜔𝑖 = 𝜃𝑖𝐵 −𝜃𝑖𝐴 𝑡 (rad/s) Theo thuật toán này, động di chuyển với vận tốc khác thời gian hồn thành chu trình Điều giúp cho đầu công tác robot di chuyển đến vị trí cách mượt mà người dùng điều chỉnh tốc độ đầu công tác robot, giúp cho việc điều khiển dễ dàng 81 CHƯƠNG 6.6.2 Phương pháp điều khiển quỹ đạo - Tìm phương trình tham số quỹ đạo đường thẳng, đường trịn, cánh hoa, trái tim, - Chia nhỏ điểm quỹ đạo, độ chia nhỏ quỹ đạo di chuyển đầu công tác liên tục Tuy nhiên chia nhỏ thời gian hồn thành quỹ đạo lớn, phải lựa chọn độ chia quỹ đạo cho phù hợp - Sau quỹ đạo chia nhỏ thành tập hợp điểm, ta đưa tọa độ điểm vào phương trình động học ngược để tính góc quay điều khiển động tương ứng với tọa độ điểm - Sử dụng góc quay tương ứng với tọa độ điểm để điều khiển động quay từ điểm đến điểm điểm cuối quỹ đạo - Lựa chọn vận tốc mong muốn cho đầu cơng tác tính thời gian di chuyển từ điểm đến điểm - Kết thực di chuyển theo điểm trên, ta thấy đầu công tác robot di chuyển theo quỹ đạo mà mong muốn - Ví dụ mô tả cách điều khiển delta robot theo quỹ đạo đường trịn có phương trình x = 100cos(2πt) tham số là: { với t tăng dần từ đến 1s với độ chia 0.02s y = 100sin(2πt) (Hình ảnh mơ từ Matlab) Hình 6.20: Điều khiển di chuyển theo quỹ đạo đường tròn 82 CHƯƠNG 6.6.3 Phương pháp điều khiển phân loại sản phẩm với hệ thống Delta Robot - Khi sản phẩm qua cảm biến buồng xử lý ảnh, vi điều khiển kích hoạt đèn trợ sáng đồng thời máy tính điều khiển camera chụp lại hình ảnh sản phẩm thời điểm - Hình ảnh sau xử lý trả tọa độ vị trí, góc xoay loại sản phẩm Các giá trị lưu mảng gồm mảng vị trí, mảng góc xoay mảng loại sản phẩm Việc lưu vào mảng giúp cho hệ thống phân loại theo thứ tự sản phẩm qua buồng xử lý ảnh - Chế độ phân loại tự động hệ thống cần phải thiết lập vị trí cố định bao gồm vị trí chờ, vị trí gắp, vị trí nhả sản phẩm 1, vị trí nhả sản phẩm Ngoài ra, cần phải thiết lập thông số khác tốc độ đầu công tác, thời gian chờ phát vật, tốc độ băng tải, … - Khi sản phẩm qua cảm biến gần đầu cơng tác, máy tính dựa vào giá trị mảng thu từ chương trình xử lý ảnh để điều khiển Delta robot từ vị trí chờ tiến hành gắp, xoay nhả sản phẩm vào vị trí phân loại Sau hoàn thành phân loại sản phẩm vào vị trí giá trị mảng bị loại bỏ khỏi mảng Lúc giá trị thứ mảng đẩy lên thành giá trị tiếp tục thực quy trình phân loại 6.7 Một số giải pháp tối ưu hóa hệ thống điều khiển - Lập trình điều khiển đa luồng để chương trình xử lý đồng thời nhiều chức đọc liệu từ cảm biến, đọc liệu người dùng tương tác qua giao diện, xử lý ảnh, điều khiển cấu chấp hành, … - Sử dụng phương án chụp ảnh phát vật thay dùng chế độ quay video camera để đảm bảo hiệu suất sử dụng cho camera đèn trợ sáng, giúp hệ thống sử dụng lâu Vì chế độ quay video khiến cho camera hoạt động thời gian dài làm cho hiệu suất camera giảm theo thời gian - Điều khiển vận tốc theo đồ thị hình thang để giảm qn tính gây trình chuyển động cách thiết lập thời gian đáp ứng Driver Việc giúp điều khiển vận tốc từ giá trị đến giá trị khác cách mượt mà hơn, tránh tượng đột ngột thay đổi vận tốc làm cho gia tốc tăng gây qn tính q trình chuyển động 83 CHƯƠNG CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 Kết đề tài 7.1.1 Kết hệ thống thực tế phần mềm điều khiển Hình 7.1: Kết hệ thống thực tế Hình 7.2: Kết phần mềm điều khiển 84 CHƯƠNG 7.1.2 Kết phân loại sản phẩm - Kết hình ảnh: Hình 7.3: Kết phân loại sản phẩm theo màu Hình 7.4: Kết phân loại sản phẩm theo hình dạng 85 CHƯƠNG - Bảng kết thử nghiệm phân loại sản phầm theo màu biên dạng: Bảng 7.1: Kết phân loại theo màu STT Số lượng sản phẩm phân loại Số lần gắp trúng Số lần gắp trượt Số lần phân loại vị trí Số lần phân loại sai vị trí 4 2 6 6 6 3 6 6 6 Bảng 7.2: Kết phân loại theo biên dạng Số lượng sản Số lần gắp Số lần gắp Số lần phân Số lần phân phẩm phân loại trúng trượt loại vị trí loại sai vị trí 3 4 6 6 6 5 6 STT * Nhận xét: + Nội dung thực nghiệm phân loại sản phẩm theo màu hình dạng tốt Robot gắp sản phẩm, xoay hướng mong muốn thả vật vị trí phân loại Việc sử dụng cảm biến để xác định vật đến vị trí gắp giúp robot biết thời điểm thực trình gắp nhả sản phẩm vào vị trí phân loại + Tuy nhiên, phân loại hệ thống rung động nhẹ sai số gia công, lắp ráp tốc độ sản phẩm đến nhanh khiến cho robot gắp khơng xác sản phẩm Ngồi ra, việc sử dụng cảm biến để xác định vật đến vị trí gắp có nhượt điểm sản phẩm liền robot phát sản phẩm Nếu điều chỉnh tốc độ băng tải khoảng cách sản phẩm hợp lý hệ thống làm việc tốt 86 CHƯƠNG 7.2 Kết luận Qua trình nghiên cứu đặc tính học, mơ động học, nghiên cứu hệ thống điều khiển giao thức truyền nhận liệu Nhóm thực cuối hồn tất việc thi cơng, lắp ráp mơ hình xây dựng hệ thống điều khiển Delta Robot phân loại sản phầm xử lý ảnh Với mơ hình tại, nhóm ứng dụng vào hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm ngành cơng nghiệp sản xuất bánh kẹo Bằng việc phân loại sản phẩm hãng có màu sắc hình dạng khác ta xếp chúng sang vị trí để phân loại đóng gói Hiện tại, nhóm áp dụng sản phẩm có diện tích bề mặt đủ lớn có màu chủ đạo để phân loại nên hệ thống có nhiều hạn chế việc phân loại sản phẩm có màu sắc rực rở kích thước nhỏ 7.3 Hướng phát triển Hướng phát triển tương lai, áp dụng thuật toán AI vào hệ thống xử lý ảnh để nhận dạng sản phẩm có nhiều màu sắc, có kích thước nhỏ linh kiện điện tử, chi tiết khí nhỏ bulong, đai ốc, … Cải thiện phần khí để tăng giới hạn khơng gian làm việc, độ xác cho hệ thống di chuyển đến vị trí khơng gian Ngồi việc phân loại sản phẩm, hệ thống ứng dụng để xác định lỗi sản phẩm như: tìm vết nứt bề mặt chi tiết khí, kiểm tra nhãn dán sản phẩm khâu đóng gói, … 87 TÀI LỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Xuân Hoàng, Lê Hồi Nam, Bài tốn động học, động lực học phương pháp thiết kế hình học cho Robot Delta kiểu ba khớp quay, LVTN, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, 2018 (→ TLTK LVTN) [2] Nguyễn Văn Long, Ứng dụng xử lý ảnh thực tế với thư viện OpenCV C/C++, 2010 (→ TLTK SÁCH) Tiếng Anh [3] Vo Duy Cong, Le Hoai Phuong, Design and development of a delta robot system to classify objects using image processing, ISSN 2088-8708, Volume 13, Issue 3, International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 2022 (→ TLTK BÀI BÁO) [4] Tran Trung Nghia, Truong Xuan Phat, Delta Robot and Image processing, Graduation project, Ho Chi Minh city University of Technology and Education, 2020 (→ TLTK LVTN) [5] Fastech, Manual of Ezi-SERVOII Plus-E, 2021 (→ TLTK SÁCH) [6] Rafael C.Gonalez, Richard E Woods, Digital Image Processing, NXB Pearson Education, New Jersey, 2008 (→ TLTK SÁCH) [7] Robert L.Williams II, The Delta Parallel Robot: Kinematics Solutions, Ohio University, 2016 (→ TLTK BÀI BÁO) [8] Swapnil S.Jogal, K.Jayarajan, Aqleem Siddiqui , Effect of Link Length Ratio on the Workspace of a Delta Robot, ISSN 2249-8958, Volume 5, Issue 4, International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), 2016 (→ TLTK BÀI BÁO) Nguồn khác [9] Hypertriangle, Delta robot kinematics, link https://hypertriangle.com/~alex/delta-robottutorial/ , 7/2023 [10] Omron, Delta Robots Datasheet, link https://assets.omron.com/m/0179e167034b0355/ original/Delta-Robots-Datasheet.pdf, 7/2023 [11] Robotis, Manual Dynamixel, link https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/ax/ax-12a/ , 7/2023 88 S K L 0