Đồ án thiết kế và thi công hệ thống phân loại sản phẩm chai lỗi tem nhãn

BỘ GIÁO DỤC VÀ 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 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CHAI LỖI TEM NHÃN GVHD: PGS TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Phạm Văn Nhựt MSSV: 17141215 Tp Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2023 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2023 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Văn Nhựt MSSV: 17141215 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2017 TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế thi công hệ thống phân loại sản phẩm chai tem nhãn lỗi II NHIỆM VỤ Các số liệu, tài liệu ban đầu: Sử dụng máy tính xử lý ảnh, thị đầu vào camera Arduino Uno R3 để thực điều khiển Cịn có thiết bị khác động băng tải, servo Sản phẩm phân loại bao gồm: nhãn nguyên nhãn lỗi [1] Trần Văn Tuấn, Phạm Văn Long, “Thiết kế thi cơng hệ thống phân loại sản phẩm bút chì theo màu sắc”, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019 I Nguyễn Hiền Minh, Phan Thanh Phong “Ứng dụng xử lý ảnh hệ thống phân loại sản phẩm” Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019 [2] [3] Lê Thanh Phong, Đặng Hoài Vũ “Ứng dụng xử lý ảnh hệ thống băng chuyền phân loại sản phẩm” Đồ án tốt nghiệp, Trường ĐHGTVT, Tp.HCM, 2020 Võ Thanh Duy, Trần Quốc Dưỡng, “Ứng dụng xử lý ảnh vào thiết kế thi cơng mơ hình phân loại trái cây” Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2020 [4] Đặng Minh Cảnh, Võ Thành Mỹ, “Thiết kế thi công mơ hình phân loại ba loại trái cây” Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2021 [5] Nguyễn Văn Tài, Nguyễn Minh Đức, “Thiết kế thi cơng mơ hình phân loại đai ốc dùng xử lý ảnh”, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019 [6] BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii Nội dung thực đề tài: - Tham khảo tài liệu, đọc tóm tắt tài liệu đưa hướng đề tài Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý Thiết kế, tính toán, kết nối board Arduino với động DC, Servo, Camera - Thiết kế, xây dựng phần cứng, thi công mạch, mơ hình cho sản phẩm Viết chương trình điều khiển cho mơ hình Chạy thử, kiểm tra, đánh giá, hiệu chỉnh Viết báo cáo thực Bảo vệ luận văn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/2/2023 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Nguyễn Thanh Hải CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC SINH o0o -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Văn Nhựt MSSV: 17141215 Lớp: 17141DTB Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CHAI LỖI TEM NHÃN Tuần/ngày Tuần Nội dung Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu 20/02-26/02 làm đồ án, tiến hành chọn đồ án Tuần 27/02- 05/03 GVHD tiến hành xét duyệt đề tài Tuần 6/3-12/3 Tuần 13/3- 19/3 Tuần 20/3- 26/3 Tuần 27/3- 2/4 Tuần Xác nhận GVHD Viết tóm tắt yêu cầu đề tài chọn: đề tài làm gì, nội dung thiết kế, thông số giới hạn đề tài Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức khối - Thiết kế sơ đồ mạch, giải thích nguyên lý hoạt động mạch - Mơ mạch - Tiến hành tính tốn để lựa chọn linh kiện, vẽ PCB - Tiến hành thi công mạch - Kiểm tra mạch BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv 3/4- 9/4 Tuần - Nghiên cứu huấn luyện ảnh qua 10/4- 16/4 mạng YoloV4 Tuần 9,10 17/4- 30/4 - Viết chương trình nhận diện Tuần 10,11 - Thực nghiệm nhận diện truyền 4/5-18/5 Tuần 12, 13 19/5- 2/6 Tuần 14, 15 3/6- 16/6 Tuần 16 17/6-24/6 liệu - Viết chương trình điều khiển Arduino - Viết báo cáo hoàn chỉnh in báo cáo - Làm slide báo cáo - Báo cáo với GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Thiết kế thi công hệ thống phân loại sản phẩm chai lỗi tem nhãn” chúng em nhóm em tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Phạm Văn Nhựt BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vi LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Thanh Hảigiảng viên môn Điện tử công nghiệp- Y sinh hướng dẫn tận tình giúp đỡ chúng em trình thực đề tài tốt nghiệp Nhờ chia sẻ thầy mà nhóm chúng em cải thiện hồn thành tốt đề tài Chúng em xin cảm ơn Thầy Cô khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em trình học tập Nhờ kiến thức học chúng em nghiên cứu thực đề tài hiệu Cuối cùng, nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân cận động viên tạo điều kiện giúp đỡ chúng em q trình hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn ! Người thực đề tài BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN .vii TÓM TẮT .xiii MỤC LỤC .viii PHỤ LỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ .x PHỤ LỤC BẢNG BIỂU xii Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu .1 1.2 Mục tiêu đề tài .2 1.3 Giới hạn đề tài .2 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Bố cục .2 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các mơ hình hệ thống băng chuyền 2.2 Phân loại sản phẩm 2.3 Mơ hình mạng huấn luyện ảnh 2.4 Giới thiệu phần cứng .6 2.4.1 Vi điều khiển 2.4.2 Động servo .7 2.4.3 Giao tiếp UART Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1 Giới thiệu 3.2 Tính tốn thiết kế phần cứng .8 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 3.2.2 Tính tốn thiết kế khối sơ đồ mạch 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 16 3.3 Huấn luyện mạng YoloV4 .17 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP viii 3.3.1 Các khai niệm mạng Yolo 17 3.4.1 Lưu đồ hệ thống 21 3.4.2 Lưu đồ chương trình gán liệu 23 3.4.3 Lưu đồ truyền liệu sang Arduino 24 3.4.4 lưu đồ nhận liệu 25 3.4.5 Lưu đồ chương trình phân loại 26 Chương 4: THI CÔNG MẠCH 27 4.1 Hoàn thiện kết nối phần cứng thiết bị 27 4.1.1 Thi công board mạch 27 4.1.2 Lắp ráp kiểm tra mạch 28 4.1.3 Thi cơng mơ hình 29 4.2 Hướng dẫn sử dụng thao tác 31 Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 33 5.1 KẾT QUẢ 33 5.1.1 Kết mơ hình 33 5.1.2 Kết huấn luyện ảnh 34 5.1.3 Kết nhận dạng 35 5.1.4 Vận hành hệ thống 36 5.2 Nhận xét đánh giá 38 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 39 6.1 Kết luận 39 6.2 Hướng phát triển 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ix PHỤ LỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Minh hoạ Bounding box Hình 3.1: Sơ đồ khối tồn hệ thống Hình 3.2: Webcam logitech C310 Hình 3.3: Sự tương tác máy tính, camera Arduino .10 Hình 3.4: Sơ đồ thành phần Arduino Uno R3 11 Hình 5: Động Servo giảm tốc RC 12 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối Arduino với động Servo 12 Hình 3.7: Khung băng tải 13 Hình 3.8: Cảm biến khoảng cách E18- D50NK 14 Hình 3.9: Module L298 điều khiển động DC 15 Hình 3.10: Sơ đồ kết nối Arduino L298 .15 Hình 3.11: Động kéo băng tải 16 Hình 3.12: Sơ đồ ngun lý tồn mạch 16 Hình 3.13: Kiến trúc mạng YoloV4 [L1] 18 Hình 3.14: Chai nhãn nguyên 19 Hình 3.15: Chai nhãn 19 Hình 3.16: Nhãn chai bị chữ 19 Hình 3.17: Nhãn chai hai chữ 19 Hình 3.18: Nhãn chai ba chữ 19 Hình 3.19: Nhãn chai bốn chữ 19 Hình 3.20: Gán nhãn lỗi cho phần nhãn chai 20 Hình 3.21: Hình ảnh nhãn sau gán nhãn 21 Hình 3.22: Các trọng số nhận sau huấn luyện 21 Hình 3.23: Lưu đồ hệ thống 22 Hình 3.24: Lưu đồ nhận diện ảnh 23 Hình 3.25: Lưu đồ truyền liệu nhận diện 24 Hình 3.26: Quá trình nhận liệu từ Python Arduino 25 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP x