Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI Tp Hồ Chí Minh – 8/2020 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ[.]
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Nghĩa SVTH: Trần Hoàng Minh MSSV: 14141196 SVTH: Lê Duy Ân MSSV: 13141008 Tp Hồ Chí Minh – 8/2020 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Nghĩa SVTH: Trần Hoàng Minh MSSV: 14141196 SVTH: Lê Duy Ân MSSV: 13141008 Tp Hồ Chí Minh - 8/20 LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm chúng em tự thực dựa vào số tài liệu cơng trình nghiên cứu, khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có chép nhóm đồ án hồn tồn chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Sinh viên thực đề tài 1: Trần Hoàng Minh Sinh viên thực đề tài 2: Lê Duy Ân LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Điện điện tử – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Chúng em xin chân thành cảm ơn Ths Nguyễn Thanh Nghĩa tận tâm hướng dẫn chúng em qua buổi gặp mặt, làm việc Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo Thầy em nghĩ đồ án tốt nghiệp chúng em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy Mặc dù cố gắng nhiều, nhóm khó tránh khỏi lúc làm Thầy Cơ, bạn phiền lịng Kính mong q Thầy Cơ, bạn lượng thứ bỏ qua Với vốn kiến thức hạn hẹp kinh nghiệm sống ỏi chắn báo cáo có sai lầm vỉ sót Nhóm nghiên cứu làm thứ lỗi mong nhận dạy, đóng góp vơ q báu q Thầy bạn để nhóm hoàn thiện tốt đề tài Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Trần Hoàng Minh Sinh viên thực Lê Duy Ân TÓM TẮT Ngày nay, việc dùng xử lý ảnh phổ biến công nghiệp sản xuất việc phân loại sản phẩm , nhận thấy tiềm ứng dụng công nghệ xử lý ảnh vào nơng nghiệp nói chung phân loại nơng sản nói riêng nhóm nghiên cứu thực đề tài “ Hệ thống phân loại cà chua dựa màu sắc khối lượng” Đề tài có khả phân nhận biết phân loại cà chua đỏ loại cà chua đỏ loại 2, cà chua xanh cà chua vàng cách sử dụng khác màu sắc khối lượng, cách tự động, giải phóng sức lao động, xuất lao động cao Kết thực đề tài nhận nhận biết phân loại cà chua đỏ loại cà chua đỏ loại 2, cà chua xanh cà chua vàng Đầu tiên cà chua đưa vào máng chờ, xy lanh máng chờ đẩy cà chua vào ô chụp ảnh cân khối lượng, máy tính xử lý màu sắc xy lanh bàn cân đẩy cà chua vào băng chuyền, tùy thuộc cà chua có phân loại mà tương ứng xylanh vị trí đẩy cà chua vào máng phân loại CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khoa học kỹ thuật phát triển lĩnh vực, ngành sản xuất, chúng đòi hỏi cải tiến nâng cấp hệ thống sản xuất ưu tiến hàng đầu Tự động hóa hệ thống phân loại sản phẩm cách cải tiến nâng cấp công đoạn sản xuất Hệ thống giúp cho việc sản xuất linh hoạt hơn, tiết kiệm thời gian, nhân lực, tăng suất đem lại hiểu kinh tế cao Trong q trình sản xuất địi hỏi phải ngày xác nhanh chóng để đáp ứng xu đại hóa Sự đời công nghệ xử lý ảnh ứng dụng cần thiết cho sống Một số ứng dụng xứ lý ảnh sống phát đám cháy tròng nhà kho hay xưởng sản xuất, giám sát an ninh khu vực, phát lỗi bề mặt vật thể, nhận dạng đường đi, biển báo cho ô tô tự hành Ngành cơng nghiệp đóng gói sản phẩm ngành cần xác cao kiểm tra đầu để thay người việc kiểm tra thành phẩm với tốc độ xác cao công nghệ xử lý ảnh đời ngày phát triển Thời gian vừa qua có nhiều nghiên cứu thực thông qua đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp (ĐATN) thực dựa nhu cầu thực năm 2019, Phan Thanh Phong, Nguyễn Hiền Minh, với đề tài “Ứng dụng xử lý ảnh hệ thống phân loại sản phẩm” , kết hợp hoàn hảo giửa kit raspberry Arduino nhận tính hiệu từ camera cảm biến, điều khển động DC hiển thị kết lên LCD 16x2 Một đề tài ĐATN tiêu biểu khác phải kể đến Trần Khánh Hưng, Hoàng Như Ý vào năm 2018 tên “Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc sử dụng PLC S7-1200” [2], nhắc đến đề tài nghiên cứu ứng dụng vào công nghiệp lựa chọn thường quan tâm đến PLC mạnh mẽ, đề tài PLC S7-1200 kết hợp với Arduino nhận tín hiệu từ loại cảm biến màu sắc, cảm biến hồng ngoại điều khiển cấu khí nén băng chuyền Nhận diện trạng thái màu sắc cà chua (đỏ, vàng, xanh) đạt hiểu kinh tế cao so với thực cảm quan người BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN Theo xử lý ảnh phân loại sản phẩm nghiên cứu phát triển Phân loại sản phẩm theo màu sắc có nhiều phương pháp khác dùng cảm biến màu, kính lọc màu,…cùng với nhiều phương pháp phân loại sản phẩm khác sử dụng PLC, Arduino, Raspbery, … Từ nhóm chúng em tìm hiểu đến định chọn đề tài: “ Hệ thống phân loại cà chua dựa màu sắc khối lượng” phương pháp xử lý ảnh phần mềm Matlab 1.2 MỤC TIÊU Với mục tiêu tìm hiểu sâu ứng dụng xử lý ảnh thực tế Từ thiết kế thi công hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc cân nặng, sử dụng webcam để thực thu nhận hình ảnh cà chua gửi liệu vào máy tính để tiến hành xử lý phân loại màu sắc Với xử lý trung tâm Arduino nano có chức cân khối lượng cà chua, đưa cà chua đến nơi phân loại dựa vào nhận liệu xử lý phân loại cà chua từ máy tính 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nội dung 1: Tìm hiểu Arduino, phần mềm Matlab, Webcam - Nội dung 2: Kết nối Arduino với Matlab, Webcam với Matlab, thiết bị ngoại vi với Arduino - Nội dung 3: Thiết kế buồng nhận biết màu sắc cân nặng - Nội dung 4: Thiết kế mơ hình tồn hệ thống - Nội dung 5: Xây dựng lưu đồ giải thuật viết chương trình điều khiển hệ thống - Nội dung 6: Thi cơng hồn chỉnh hệ thống điện, cho hệ thống chạy thử nghiệm tiến hành hiệu chỉnh - Nội dung 7: Viết báo cáo luận văn - Nội dung 8: Báo cáo đề tài tốt nghiệp GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.4 - Đề tài tập trung vào việc phân loại màu sắc khối lượng cà chua (đỏ, vàng, xanh), không đánh giá chất lượng, mức độ chin cà chua - Ảnh chụp điều kiện ánh sáng bình thường - Đề tài giới hạn mơ hình thu nhỏ - Tốc độ xử lý chậm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.5 BỐ CỤC Chương 1: Tổng Quan Đăt vấn đề liên quan đến đề tài, mục tiêu hoàn thành, nội dung nghiên cứu, giới hạn đề tài bố cục Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Giới thiệu xử lý ảnh, không gian màu ảnh, vấn đề xử lý ảnh Chương 3: Thiết Kế Hệ Thống Trình bày sơ đồ khối hệ thống, thiết kế khối Sơ đồ kết nối phần cứng, nguyên lý hoạt động Chương 4: Thi Công Hệ Thống Thi công lắp đặt mô hình hệ thống, trình bày lưu đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển hệ thống Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét Và Đánh Giá Trình bày kết đạt chưa làm được, đưa nhận xét đánh giá sản phẩm Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Kết luận chung đề tài hướng phát triển BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH 2.1 Xử lý ảnh (XLA) đối tượng nghiên cứu lĩnh vực thị giác máy, trình biến đổi từ ảnh ban đầu sang ảnh với đặc tính tuân theo ý muốn người sử dụng Xử lý ảnh gồm q trình phân tích, phân lớp đối tượng, làm tăng chất lượng, phân đoạn tách cạnh, gán nhãn cho vùng hay trình biên dịch thơng tin hình ảnh ảnh Cũng nhờ xử lý liệu đồ hoạ, xử lý ảnh số lĩnh vực tin học ứng dụng Xử lý liệu đồ họa đề cập đến ảnh nhân tạo, ảnh xem xét nhờ cấu trúc liệu tạo chương trình Xử lý ảnh số bao gồm phương pháp kỹ thuật biến đổi, để truyền tải mã hố ảnh tự nhiên Mục đích xử lý ảnh gồm: • Biến đổi ảnh làm tăng chất lượng ảnh • Tự động nhận dạng ảnh, đoán nhận ảnh, đánh giá nội dung ảnh Nhận biết đánh giá nội dung ảnh phân tích hình ảnh thành phần có ý nghĩa để phân biệt đối tương với đối tương khác, dựa vào ta mơ tả cấu trúc hình ảnh ban đầu Có thể liệt kê số phương pháp nhận dạng nhờ nhận dạng ảnh đối tương ảnh, tách cạnh, phân đoạn hình ảnh,… Kỹ thuật dùng nhiều y học (xử lý tế bào, nhiễm sắc thể), nhận dạng chữ văn 1.2 Các trình Xử lý ảnh lĩnh vực quan tâm trọng đầu tư, lượng kiến thức giúp cho kỹ sư kỹ thuật cử nhân công nghệ thông tin áp dụng vào làm việc thực tế Xử lý ảnh kỹ thuật áp dụng việc tăng cường xử lý ảnh thu nhận từ thiết bị camera, webcam… Do đó, xử lý ảnh ứng dụng phát triển nhiều lĩnh vực quan trọng như: - Trong lĩnh vực quân sự: xử lý nhận dạng ảnh quân - Trong lĩnh vực giao tiếp người máy: nhận dạng ảnh, xử lý âm thanh, đồ họa BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Trong lĩnh vực an ninh, bảo mật: nhận diện khuôn mặt người, nhận diện vân tay, mẫu mắt - Trong lĩnh vực giải trí: trị chơi điện tử - Trong lĩnh vực y tế: Xử lý ảnh y sinh, chụp X quang, MRI, công cụ hướng dẫn cho người mù phương tiện lại tự trị Hình 2.1: Các bước xử lý ảnh Thu nhận ảnh: Đây công đoạn mang tính định q trình XLA Ảnh đầu vào thu nhận qua thiết bị nhờ camera, sensor, máy scanner,v.v… sau tín hiệu số hóa Việc lựa chọn thiết bị thu nhận ảnh phụ thuộc vào đặc tính đối tượng cần xử lý Các thơng số quan trọng bước độ phân giải, chất lượng màu, dung lượng nhớ tốc độ thu nhận ảnh thiết bị Tiền xử lý: Ở bước này, ảnh cải thiện độ tương phản, khử nhiễu, khử bóng, khử độ lệch,v.v… với mục đích làm cho chất lượng ảnh trở lên tốt nữa, chuẩn bị cho bước xử lý phức tạp sau trình XLA Quá trình thường thực lọc Phân đoạn ảnh: phân đoạn ảnh bước then chốt XLA Giai đoạn phân tích ảnh thành thành phần có tính chất dựa theo biên hay vùng liên thông Tiêu chuẩn để xác định vùng liên thơng màu, BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH