(Đồ án hcmute) hệ thống phân loại bưu kiện ứng dụng công nghệ xử lý ảnh 3d

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 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 3D GVHD: TS BÙI HÀ ĐỨC SVTH: LÊ VŨ PHƯỚC TRẦN BỬU MINH ĐỨC NGUYỄN ĐẠT THÀNH SKL010672 Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY □ □ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 3D” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Khóa: TS BÙI HÀ ĐỨC LÊ VŨ PHƯỚC TRẦN BỬU MINH ĐỨC NGUYỄN ĐẠT THÀNH 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2023 1914606 1914632 1914639 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: “HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 3D” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Khóa: TS BÙI HÀ ĐỨC LÊ VŨ PHƯỚC TRẦN BỬU MINH ĐỨC NGUYỄN ĐẠT THÀNH 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2023 19146063 19146323 19146390 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ o0o -Tp HCM, ngày 28 tháng 07 năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Hà Đức Họ tên sinh viên 1: Trần Bửu Minh Đức MSSV: 19146323 Họ tên sinh viên 2: Lê Vũ Phước MSSV: 19146063 Họ tên sinh viên 3: Nguyễn Đạt Thành MSSV: 19146390 Mã số đề tài: – Tên đề tài: Hệ thống phân loại bưu kiện ứng dụng công nghệ xử lý ảnh 3D Các số liệu, tài liệu ban đầu: Mơ hình báo cáo đồ án điện tử Nội dung đồ án: Thiết kế điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm có khả phân loại sản phẩm theo sản phẩm Các sản phẩm dự kiến Mơ hình báo cáo đồ án 5.Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngôn ngữ trình bày: Ngày nộp đồ án: 18/07/2023 Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt  TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ o0o -Tp HCM, ngày 28 tháng 07 năm 2023 LỜI CAM KẾT TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 3D GVHD: TS Bùi Hà Đức Họ tên sinh viên 1: Trần Bửu Minh Đức MSSV: 19146323 Địa chỉ: 76 đường số Cư Xá Đài Ra Đa P.13 Q.6, TP Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 0776776100 Email: minhductran1407@gmail.com Họ tên sinh viên 2: Lê Vũ Phước MSSV: 19146063 Địa chỉ: 119 Linh Trung, đường Linh Trung, TP Thủ Đức, Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 0899754416 Email:phuocle17061@gmai.com Họ tên sinh viên 3: Nguyễn Đạt Thành MSSV:19146390 Địa chỉ: Chung cư Đức Khải Phú Mỹ quận 7, TP.Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 0766278126 Email: datthanh.work@gmail.coms Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ Điện Tử Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2019 Lớp: 191462 Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 18/07/2023 Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình chúng tơi nghiên cứu tự thực Tôi không chép từ viết công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 07 năm 2023 Lê Vũ Phước Nguyễn Đạt Thành Trần Bửu Minh Đức ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm tác giả xin kính gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Đặc biệt, nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn – TS Bùi Hà Đức, người đồng hành ln nhiệt tình hỗ trợ, giúp đỡ nhóm chặng đường chinh phục tri thức Trong khoảng thời gian thực đồ án tốt nghiệp này, nhóm nhiều lần gặp khơng khó khăn từ bước bắt đầu lên ý tưởng hồn thành đồ án Chính nhờ tận tâm, nhiệt tình thầy khoa Cơ khí Chế tạo máy, đặc biệt thầy Đức, tiếp thêm cho nhóm chúng em nguồn động lực, thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm để hoàn thành thật tốt đồ án nhóm Trong q trình nghiên cứu thực đồ án, nhóm nhận nhiều thiếu sót, lỗ hổng kiến thức cần cải thiện, kinh nghiệm quý báu sống, từ tìm nhiều hướng để giải vấn đề tốt Được đặt chân vào trường Sư phạm Kĩ thuật bước ngoặc, mang đến cho nhóm trải nghiệm khó tìm, tích lũy nhiều kiến thức, giúp nhóm chúng em có nhiều hội để tiến xa hành trình phát triển người Kinh nghiệm kiến thức hai thứ khơng có giới hạn Vì kiến thức tích lũy nhóm chắn không đủ, việc vận dụng kiến thức học vào đời sống cịn gặp nhiều khó khăn thực chưa có nhiều kinh nghiệm, chưa cọ sát với nhiều sản phẩm thực tế Do đó, đồ án nhóm khơng thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Nhóm chúng em mong quý thầy cô nhận xét đánh giá sản phẩm cách xác cơng tâm Vì lời nhận xét điều quý báu, hành trang để chúng em phát triển thân sau Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh! Trân trọng cám ơn! Trân trọng Nhóm thực đồ án iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 3D Trong thời đại ngày này, giới nói chung Việt Nam nói riêng bước chuyển mình, đưa cơng nghệ vào thực tiễn sống nhiều để giúp cho thứ sống tiện lợi thông minh Đã từ lâu, robot dần vào hoạt động lĩnh vực công nghiệp, hỗ trợ người đạt nhiều mục tiêu suất cho doanh nghiệp Có nhiều loại robot tham gia vào lĩnh vực công nghiệp chẳng hạn robot lắp ráp xe, cánh tay robot sử dụng cho việc sơn xe, hàn mạch, gắp sản phẩm… Nhận thấy nhu cầu phát triển Logistics việc ứng dụng cơng nghệ tự động hóa thời điểm tại, nhóm định chọn đề tài “Hệ thống phân loại bưu kiện ứng dụng công nghệ xử lý ảnh 3D” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp Từ yêu cầu đặt ra, nhóm tìm giải pháp từ đơn giản đến phức tạp để thiết kế hệ thống phân loại có giá thành thấp đảm bảo tính xác hiệu Trong q trình tìm hiểu, nhóm đưa phương án thiết kế hệ thống bao gồm hệ robot bậc tự với chuyển động tịnh tiến, sử dụng giác hút để gắp đa dạng vật thể, đầu vào băng tải cấp hàng, đẩu thùng phân loại bưu kiện khác 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 viii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .xi CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.3 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.6 BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 CÁC LOẠI HỆ THỐNG PHÂN LOẠI PHỔ BIẾN HIỆN NAY .7 2.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÁC HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 12 2.3 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO HÌNH DẠNG .13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 3.1 HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN HIỆN NAY .15 3.2 GIỚI THIỆU XỬ LÝ ẢNH 17 3.3 NHỮNG VẤN ĐỀ TRONG XỬ LÝ ẢNH 19 3.3.1 Điểm ảnh 19 3.3.2 Độ phân giải 19 3.3.3 Mức xám 19 3.3.4 Ảnh số 20 3.3.5 Quan hệ điểm ảnh 20 3.3.6 Lọc nhiễu 21 3.3.7 Phương pháp phát biên .22 3.4 TỔNG QUAN VỀ THỊ GIÁC MÁY TÍNH .25 3.4.1 Giới thiệu thị giác máy tính 2D 25 v 3.4.1.1 Một số phương pháp Deep Learning – toán Object Detection 25 3.3.1.2 Thuật toán Tracking .36 3.3.2 Giới thiệu thị giác máy tính 3D 37 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 39 4.1 YÊU CẦU KĨ THUẬT .39 4.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 39 4.3 THIẾT KẾ 3D HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN 43 4.4 XÂY DỰNG PHẦN KHUNG NHÔM 45 4.5 XÂY DỰNG PHẦN CẤP BƯU KIỆN 46 4.6 XÂY DỰNG PHẦN TAY GẮP .53 4.6.1 Trục Z 56 4.6.1.1 Lựa chọn trục vít me 56 4.6.1.2 Lựa chọn động 57 4.6.2 Trục X 60 4.6.2.1 Lựa chọn trục vít me 60 4.6.2.2 Lựa chọn động 61 4.6.3 Lựa chọn thiết bị khí nén 63 4.7 XÂY DỰNG PHẦN CHỨA BƯU KIỆN 66 4.8 THI CƠNG CƠ KHÍ 68 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 69 5.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 69 5.2 KHỐI NGUỒN 69 5.3 KHỐI CẢM BIẾN, CAMERA 70 5.3.1 Cảm biến hồng ngoại 70 5.3.2 Camera Realsense D435 .71 5.4 KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH 73 5.4.1 Động bước driver động bước .73 5.4.2 Van điện từ 75 5.4.3 Relay 77 5.5 KHỐI ĐIỀU KHIỂN 78 5.6 KHỐI XỬ LÝ DỮ LIỆU 80 5.7 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁC 81 5.7.1 Aptomat 81 vi 5.7.2 Opto cách ly 83 5.8 THI CÔNG TỦ ĐIỆN 84 5.9 XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN .85 5.9.1 Quy trình hoạt động 85 5.9.2 Lưu đồ giải thuật 86 CHƯƠNG XÂY DỰNG THUẬT TOÁN XỬ LÝ ẢNH .89 6.1 NHIỆM VỤ THUẬT TOÁN 89 6.2 THIẾT LẬP NODE “XỬ LÝ NHẬN DIỆN BƯU KIỆN TRONG KHÔNG GIAN 2D” .91 6.3 THIẾT LẬP NODE “XỬ LÝ VỊ TRÍ CỦA BƯU KIỆN TRONG KHƠNG GIAN 3D” 96 6.4 THIẾT LẬP NODE “TRACKING BƯU KIỆN” .99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 vii