Hệ thống tay máy song song sắp ruột bút chì tự động ứng dụng xử lý ảnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG TAY MÁY SONG SONG SẮP RUỘT BÚT CHÌ TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH GVHD: ThS NGUYỄN MINH TRIẾT SVTH: PHẠM QUỐC THẮNG VƯƠNG ĐÌNH TÚ TRẦN TẤN PHÁT S K L Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2023 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: HỆ THỐNG TAY MÁY SONG SONG SẮP RUỘT BÚT CHÌ TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH Sinh viên thực hiện: PHẠM QUỐC THẮNG MSSV: 19146393 VƯƠNG ĐÌNH TÚ MSSV: 19146417 TRẦN TẤN PHÁT MSSV: 19146371 Giảng viên hướng dẫn: THS NGUYỄN MINH TRIẾT Khóa: 2019 - 2023 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II / năm học 2023 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Minh Triết Sinh viên thực hiện: Trần Tấn Phát MSSV: 19146371 Điện thoại: 0869373885 Sinh viên thực hiện: Vương Đình Tú MSSV: 19146417 Điện thoại: 0967151624 Sinh viên thực hiện: Phạm Quốc Thắng MSSV: 19146373 Điện thoại: 0357641714 Đề tài tốt nghiệp: - Mã số đề tài: 22223DT141 - Tên đề tài: Hệ thống tay máy song song ruột bút chì tự động ứng dụng xử lý ảnh Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Ruột bút chì mẫu cơng ty Thiên Long - Sản lượng tối thiếu 1500 ruột/ Nội dung đồ án: - Thiết kế hệ khí tay máy song song - Thiết kế thi công mạch điện - Lập trình xử lý ảnh điều khiển tay máy song song Các sản phẩm dự kiến - Tập thuyết minh, vẽ khí ,điện - Mơ hình Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt  Ngơn ngữ trình bày: TRƯỞNG BỘ MƠN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) i  Được phép bảo vệ …………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ii LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Hệ thống tay máy song song ruột bút chì tự động ứng dụng xử lý ảnh Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Minh Triết Sinh viên thực hiện: Phạm Quốc Thắng MSSV: 19146393 – SĐT: 0357641714 Email: quocthang22032001@gmail.com Sinh viên thực hiện: Vương Đình Tú MSSV: 19146417 – SĐT: 0967151624 Email: vuongdinhtu2000@gmail.com Sinh viên thực hiện: Trần Tấn Phát MSSV: 19146371 – SĐT: 0869373885 Email: phattt332001@gmail.com Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Chúng tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nhóm chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, nhóm nghiên cứu chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023 Ký tên iii LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài này, chúng tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình từ thầy cô bạn bè Chúng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thạc sĩ Nguyễn Minh Triết, giảng viên Bộ môn Cơ Điện Tử - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, người tận tình hướng dẫn bảo chúng tơi suốt q trình thực đề tài Chúng xin chân thành cảm ơn đến thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, đặc biệt thầy cô Khoa Cơ khí chế tạo máy Bộ mơn Cơ Điện Tử, truyền đạt giảng dạy cho kiến thức môn học sở chun ngành, giúp chúng tơi có tảng lý thuyết vững hỗ trợ trình học tập thực đề tài Chúng tơi nhận thức kiến thức chúng tơi cịn hạn chế, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Do đó, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy bạn iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TAY MÁY SONG SONG SẮP RUỘT BÚT CHÌ TỰ ĐỘNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH “Hệ thống tay máy song song ruột bút chì tự động ứng dụng xử lý ảnh” đề tài nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng lĩnh vực tự động hóa xử lý ảnh Mục tiêu đề tài phát triển hệ thống tay máy song song, có khả tự động xếp phân loại sản phẩm dựa cơng nghệ xử lý ảnh Hệ thống mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng cường hiệu suất, giảm thời gian công sức lao động, đồng thời đảm bảo tính xác Cấu trúc đề tài đảm bảo chặt chẽ có hệ thống suốt trình tiến hành nghiên cứu phát triển Từ giới thiệu, tìm hiểu, lựa chọn phương án tối ưu đến phân tích tính tốn động học robot, tiến hành thiết kế, mơ phỏng, kiểm tra phần mềm Matlab, chế tạo mô hình thực nghiệm, xây dựng hệ thống điện, điều khiển động cơ, xử lý ảnh kiểm nghiệm mô hình thực tế Trong trình thực hiện, thách thức quan trọng đảm bảo tính xác ổn định hệ thống điều khiển động Đồng thời, thiết kế thành phần khí điện tử địi hỏi cẩn thận kỹ lưỡng Tổng kết, báo cáo trình bày trình nghiên cứu phát triển hệ thống tay máy song song ruột bút chì tự động ứng dụng xử lý ảnh dựa mô hình thực tế Các kết đạt chứng minh khả tiềm hệ thống việc tự động xếp ruột bút chì Tuy vậy, để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế, cần tiến hành công việc hiệu chỉnh cải thiện thành phần khí điều khiển để đảm bảo tính xác hiệu suất cao v ABSTRACT THE AUTOMATED PARALLEL ROBOTIC PENCIL CORE SORTING SYSTEM UTILIZING IMAGE PROCESSING "The automated parallel robotic pencil core sorting system utilizing image processing" is a research topic of significant importance in the fields of automation and image processing The objective of this research is to develop a parallel robotic system capable of automatically arranging and classifying products based on image processing technology This system can bring numerous benefits, including enhanced productivity, reduced labor time and effort, while ensuring accuracy The research project's structure ensured a rigorous and systematic approach throughout the process of investigation and development It encompassed various stages, starting from introduction, exploration, and identification of the optimal solution, to the analysis and kinematic calculation of the robot, design, simulation, testing on Matlab software, fabrication of an experimental model, establishment of electrical systems, motor control, image processing, and testing on a real-world model During the implementation, one of the crucial challenges is ensuring accuracy and stability in motor control Furthermore, meticulous attention is required in designing mechanical and electronic components In conclusion, this scientific report has presented the research and development process of the automated parallel robotic pencil core sorting system utilizing image processing, based on a real-world model The achieved results have demonstrated the system's capability and potential in automatically sorting pencil cores However, to apply the system in practical applications, tasks such as calibration and improvement of mechanical and control components need to be carried out to ensure accuracy and high performance vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT .iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xv CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tượng nghiên cứu 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6.3 Khách thể nghiên cứu 1.7 Phương pháp nghiên cứu 1.7.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.7.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1.8 Kết cấu ĐATN CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Giới thiệu robot song song 2.1.1 Giới thiệu chung robot song song 2.1.2 Đặc tính tối ưu robot song song so với robot nối tiếp 2.1.3 Ứng dụng robot song song vii 2.1.4 2.2 Kết cấu hệ robot song song 11 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 12 2.2.1 Nghiên cứu quốc tế 12 2.2.2 Nghiên cứu quốc gia 14 2.3 Các tồn 15 2.4 Các phương án thiết kế robot song song 16 2.4.1 Phương án 17 2.4.2 Phương án 17 2.4.3 Phương án 18 2.4.4 Đánh giá phương án 18 2.4.5 Lựa chọn phương án 19 2.5 Các phần mềm hỗ trợ 19 2.5.1 Phần mềm Solidworks Inventor 19 2.5.2 Python 20 2.5.3 MATLAB Simulink 20 2.5.4 STM32CubeMx KeilC 20 2.5.5 LAMP Server 20 CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM 21 3.1 Giả thiết nghiên cứu 21 3.2 Tính tốn thơng số hình học vùng làm việc robot 21 3.3 Thiết kế chi tiết kiểm nghiệm phần mềm 26 3.3.1 Thiết kế 26 3.3.2 Kiểm nghiệm chuyển vị phần mềm 28 CHƯƠNG ĐỘNG HỌC ROBOT 30 4.1 Sơ đồ động học robot Delta 30 4.2 Mơ hình động học robot Delta 30 4.2.1 Động học nghịch 30 4.2.2 Động học thuận 33 4.1 Kiểm nghiệm động học Matlab Simulink 36 4.1.1 Khối động học nghịch 36 4.1.2 Khối động học thuận 37 viii