tiểu luận đề tài thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

Trong suốt quá trình nghiên cứu và th c hiự ện đề tài, nhóm em đã gặp rất nhiều khó khăn, thử thách và đã nhận được nhiều s ự giúp đỡ và quan tâm nhiệt tình của Thầy.. Để hoàn thành được

KHOA CƠ KHÍ -

TÓM T ẮT ĐỒ ÁN

Hệ thống ân lo i s n ph m ph ạ ả ẩ ra đời trong quá trình phát triển qui trình ả s n xu t c a ấ ủcác nhà máy xí nghi p Hệ ệ thống có thể phân lo i s n ph m d a v cạ ả ẩ ự ào ác đặ ínc t h nh ưphân lo i s n ph m không t ạ ả ẩ đạ chấ lượt ng, theo m s c, kh i àu ắ ố lượng, hình ạng…để d có thể s p x p c s n ph m có cùng c t h l i v i nhau H ắ ế ác ả ẩ đặ ín ạ ớ ệ thống này giúp cho s n xu t ả ấ

trở n linh hoên ạt h n, tiết kiệm ời gian và ngu n nhân l c Vi c nghiên c u và c i ơ th ồ ự ệ ứ ảthiện hi u ệ suất, t h ín ổn định và độ chính x c a h ác ủ ệ thống ang là v n đ ấ đề được quan tâ m

Đồ án này, chúng em t p trung v vi c ậ ào ệ thiế ết k và chế t o mạ ột mô hình phân lo i s n ạ ảphẩm theo m sàu ắc Đồ án được chia làm 2 ph n ính là phân thi t k cầ ch ế ế ơ khí và ph n ầ

điểu khiển tự động c a mô hủ ình Phần Thi t kế cơ khí là m t hệ th ng băng tải dùng để ế ộ ố

di chuy n s n ph m và phân c c u ể ả ẩ ơ ấ chấp hành có nhi m vệ ụ thực hi n phân lo i ph m ệ ạ ẩkhi có t hi u t h ín ệ ừ ệ thống điều khi n Ph n ể ầ điều khiển có nhi m v ệ ụ nhận bi t, phân tế ích,

hiện thị s n ph m và ra l nh ả ẩ ệ để đ ểu khi n ci ể ơ c u ấ chấp hành

Đề ài ày t n nhóm em s d ng vi ử ụ điều khi n PIC 16F877A, c m bi n m TCS3200, ể ả ế àucác cảm biến h ng ngo i, cồ ạ ác servo và ng c gi m t c dùng độ ơ ả ố để điểu khiển mô hình phân lo i s n ph m v i hi u ạ ả ẩ ớ ệ suấ nhỏt và á c phù h p gi ả ợ

LỜI C ẢM ƠN

Qua một khoảng thời gian nghiên c u và th c hiứ ự ện, đến nay nhóm em đã hoàn thành xong đồ án môn học vi điều khiển với đề tài: “ H th ng phân lo i s n ph m theo màu

s do gi ng viên ả Ths Tr n Quang Khầ ải hướng dẫn Trong suốt quá trình nghiên

cứu và th c hiự ện đề tài, nhóm em đã gặp rất nhiều khó khăn, thử thách và đã nhận được nhiều s ự giúp đỡ và quan tâm nhiệt tình của Thầy

Để hoàn thành được đồ án vi điều khi n cho phép nhóm em g i l i cể ử ờ ảm ơn đến các Thầy trong khoa Cơ Khí đã giảng dạy và truyền thụ những kiến thức quý báo, bổ ích thông qua các môn học ở trường Giúp chúng em có m t ki n thộ ế ức cơ bản và m t cách ộnhìn tổng quát hơn để hoàn thành tố ồt đ án này

Nhóm em xin chân thành cảm ơn đến Thầy Ths Tr n Quang Khầ ải đã luôn luôn tận

tình giúp đỡ, chỉ báo và tạo mọi điều kiện cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ

án

Đà Nẵng, Ngày 12 tháng 12 năm 2020 Nhóm sinh viên thực hiện

Trần Bá Hoàng

Cao Văn Đông

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: Ths Trần Quang Khải

Mục lục

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 1

LỜI CẢM ƠN 2

Mục lục 3

Chương 1: Giới thiệu chung về đề tài 4

1.1 Lý do chọn đề tài 4

1.2 ng d ng cỨ ụ ủa đề tài 4

1.3 Hướng thực hiện đề tài……… ….5

Chương 2: Giới thiệu về vi điều khiển và các loại cảm biến sử dụng……… 6

2.1 Vi điều khiển……….6

2.2 Các loại c m biả ến s dử ụng……… ………8

2.2.1 C m bi n ả ế màu TCS3200……… 8

2.2.2 C m bi n h ng ngo i E18 ả ế ồ ạ – D80NK……….10

2.2.3 Động cơ servo MG90S……….11

Chương 3 :Hoạt ng c a mô hđộ ủ ình đồ án……… 12

3.1 Nguy lí ho t ng c a mô hên ạ độ ủ ình……… 12

3.2 Sơ đồ thu t ậ toán……….12

3.3 K t qu ế ả thự ế……… 17c t Chương 4: Kết luận……… 17

4.1 C ki n ác ế thứ đã ức ng dụ ………17ng 4.2 Phươn án ảg c i thiện……… 17

Phụ lục: Code c a ủ toàn ộ ch b ương trình……… 18

Tài liệu tham Khảo………26

your phone? Save

to read later on your computer

Save to a Studylist

Chương 1: Giới thiệu chung về đề tài

1.1 Lý do ch n tài ọ đề

Trong b i c nh t ố ả đấ nước ngày càng ph tri n trong nhi u l nh vát ể ề ĩ ực, đặc bi t là trong ệsản xu t Khi ấ đất nước ang ti n hành đ ế đổi m i úng ta t ng ớ ch ừ bước p c n vtiế ậ ới những công ngh hi n i, trong có ệ ệ đạ đó điều khi n và tể ự động hóa B c nh , s phên ạ đó ự át triển của ngành s n xu t ngả ấ ày càng ớ l n và ngày càng có nhi u nhà mề áy xí nghi p ệ được xây lên làm cho vi c c nh tranh cệ ạ àng trở ên n gay g t hắ ơn Để đáp ứng cho nhu c u c a ầ ủ con người, c sác ản phẩm đư c sản xuợ ất đòi hỏi phải m bảo chất lư ng nhưng giá cả phải đả ợphù h p Yêu c u c à mợ ầ ác nh áy ph i ôn luôả lu n cả áchi c quy trình s n xu t t o ả ấ để ạ ra sản phẩm phù hợp với nhu c u c a ầ ủ thị trường

Những công vi c trong s n xu t ệ ả ấ thường có t h tu n ho và òi h i ph i t p trung ín ầ àn đ ỏ ả ậcao độ n dên ẫn đến công nh hay bân ị mệt mỏi, ch nán ản và không th ểtránh kh i nh ng ỏ ữsai xót

Nhằ phụm c v cho nhi m v hi n i hóa quy trụ ệ ụ ệ đạ ình ả s n xu t, hấ ệ thống phân lo i s n ạ ảphẩm ra đờ Đâi y là m t công cộ ụ gi thay th cho con ng i gi i úp ế ườ ả quyế ác ấ đề ơt c v n c bản trong s n xu t T o ra m t h ả ấ ạ ộ ệ thống ph ân loại s n ho ả àn chỉnh h , có ơn độ tin c y cao, ậhoạt động liên t c, gi m ụ ả thời gian trì ho hãn ệ thống và giả được chi phí nhân công, m

tăng n g suăn ấ , đem lại lợi t ích kinh tế cao và hiệu quả

Ngoài ệ vi c gi i quy t c v n trong quy trả ế ác ấ đề ình ả xuấ đồ án s n t, là m t c h i ộ ơ ộ đểchúng em có thể ủ c ng c l i ki n ố ạ ế thức lý thuy t h c trêế đã ọ n trường và thấ đượy c kh ảnăng ng dứ ụng trong th c ự tiễn

Vì v y, nhậ óm em đã chọ đề ài: n t th ng phân lo i s n ph m theo màu s c ” đểnghiên c u và ứ thực hi n nh m gi i quy t m t v n nh trong s n ệ ằ ả ế ộ ấ đề ỏ ả xuất, giúp c i ả thiện chất lượng s n ph m ả ẩ

- T hi u v nguyên lí ho t ng và c u t o c a m t quy trìm ể ề ạ độ ấ ạ ủ ộ ình phân lo i s n ạ ả phẩm

- L p sậ ơ đồ kh i v mô hố ề ình phân lo i s n ph m theo m s c ạ ả ẩ àu ắ

- L p danh sậ ách ác ả c c m bi n, linh ki n ế ệ điện t , vi ử điều khi n, c b ph n c khíể ác ộ ậ ơ …cần

áp d ng vàụ o trong đề ài t

- T hi u v nguyên lí ho t ng, thông s kìm ể ề ạ độ ố ỹ thuậ ủt c a c linh ki n ác ệ đượ ử ục s d ng

- Tiến hành ẽ ơ đồ v s nguyên lí ho t ng c a mạ độ ủ ạch điều khi n ên protus và mô hình ể tr

mô ph ng nguyên lí ho t ng c a hỏ ạ độ ủ ệ thống

- B t u in mắ đầ ạch ắ, l p linh ki n và ki m tra mệ ể ạch điều khi n Bên c nh ể ạ đó c ng n ũ tiếhành làm mô hình thự ế ủc t c a m t h ộ ệ thống phân lo i s n ph m theo m s c ạ ả ẩ àu ắ

- L p sậ ơ đồ thuậ toánt ho t ạ động để tiến hành l p ậ trình điều khi n mô hể ình

- Cuối cùng tiến hành ki m tra, th nghi m và s a l i ể ử ệ ử ỗ để ho àn thành được đề t nghiêài n cứu

Chươ ng 2: Gi i thiệu v vi điều khiển và c ớ ề ác loại cảm biến

Cấu trức tổng quát của PIC 16F877A như sau:

- 8K Flash Rom

- 368 bytes Ram

- 256 bytes RFPROM

- 5 port vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập

- 2 bộ định thời Timer0 và Timer2 8bit

- 1 bộ định thời Timer1 16bit có thể hoạt động ở cả chế độ tiết kiệm năng lượng với nguồn xung clock ngoài

- 2 bộ Capture/Compare/PWM

-1 bộ biến đổi Analog -> Digital 10 bit, 8 ngõ vào

- 2 bộ so sánh tương tự

- 1 vộ định thời giám sát (Watch Dog Timer).

- 1 cổng song song 8 bit với các tín hiệu điều khiển

- Tích hợp s n nhi u b giao ti p ngoẵ ề ộ ế ại vi ADC,PWM,…

- S dử ụng được nhi u loề ại ngôn ngữ để ập trình cho PIC như ngôn ngữ C, lAssembly,

d Ngôn ngữ l p trình cho PIC và cách th c nậ ứ ạp chương trình cho PIC

Ngôn ngữ l p trình cho PIC rậ ất đa dạng, có hai lo ại:

- Ngôn ngữ l p trình c p th p h p ngậ ấ ấ – ợ ữ: MPLAP ( được cung c p mi n phí bấ ễ ởi nhà s n xuả ất Microchip)

- Ngôn ngữ l p trình b c cao: có nhi u loậ ậ ề ại, được hát triển trên ngôn ng ữ C: CCS, HTPIC, PICBasic,…

Ưu điểm của hợp ngũ là giúp người học và lập trình hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong c a vi ủ điều khiển PIC, cũng như khả năng tối ưu hóa bộ nhớ chương trình Tuy nhiên, ti p c n h p ng cà kh ế ậ ợ ữ ả năng phát triển là h n ch , m t thạ ế ấ ời gian Do đó, trong nội dung của đồ án em s d ng ngôn ng l p trình bử ụ ữ ậ ậc cao CCS để ử ụng và phát s dtriển

- Khả năng phát triển, nâng c p ng d ng là d dàng ấ ứ ụ ễ

- Ngày càng được cập nhật với nhiều tính năng ưu việt và hiệu quả hơn

Mạch nạp cho PIC

- Đây cũng là một dòng sản phẩm rất đa dạng cho vi điều khiển PIC Có thể

sử d ng các mụ ạch nạp được cung cấp bởi nhà s n xu t là hãng Microchip ả ấnhư: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II Có thể dùng các s n phả ẩm này để ạp cho vi điề n u khi n khể ác thông qua chương trình MPLAB Dòng sản ph m chính thẩ ống này có ưu thế là nạp được cho

tất cả các vi điều khiển PIC, tuy nhiên giá thành rất cao và thường gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình mua sản phẩm

- Ngoài ra do tính năng cho phép nhiều ch n p khác nhau, còn có rế độ ạ ất nhiều m ch nạ ạp được thiết kế dành cho vi điều khi n PIC Có th ể ể sơ lược một số m ch nạ ạp cho PIC như PIC kit2, PICkit3, brune,…

2.2 Các l i c ạ ảm biến s d ử ụng

2.2.1 C m bi n màu TCS3200 ả ế

a Thông s ố cơ bả n

- Điện áp cung c p t 2,7V~ 5,5V ấ ừ

- Chuyển đổi từ cường độ ánh sáng sang t n s vầ ố ới độ phân giải cao

- L p trình l a ch n b l c màu s c kh c nhau và d ng t n s xuậ ự ọ ộ ọ ắ ắ ạ ầ ố ất ra

- Điện năng tiêu thụ thấp Giao ti p trế ực tiếp với vi điều khi n ể

b Nguyên lý ho ạt động

- C u t o cấ ạ ảm biến TCS3200 gồm 2 khối như hình vẽ phía dưới:

- Khối đầu tiên là m ng ma tr n 8x8 g m các photodiode Bao g m 16 photodiode có ả ậ ồ ồthể l c màu sọ ắc xanh dương(Blue), 16 photodiode có thể ọc màu đỏ l (Red),16 photodiode màu xanh lá (Green) và 16 photodiode tr n không l c (Clear) T t c ắ ọ ấ ảphotodiode cùng màu đều được kết nối song song nhau, và được đặt xen kẽ nhau nhằm mục đích chống nhi u ễ

- Bản ch t 4 loấ ại photodiode trên như là các bộ l c ánh sáng có màu s c khác nhau Có ọ ắnghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại photodiode tương ứng và không ti p nh n các ánh sáng có màu s c khác ế ậ ắ

- Tần số đầu ra c a linh kiủ ện điệ ửn t TCS3200 trong kho ng 2Hz ~ 500KHz T n s ả ầ ố

đầu ra có dạng xung vuông v i tần s khác nhau khi mà màu sắc khớ ố ác nhau và cường

- OUT: Đầu ra là t n sầ ố thây đổi ph ụ thuộc vào cường độ và màu sắc.

d ng d ng Ứ ụ

- Phân bi t các màu khác nhau ệ

- Đố ới đồi v án này c m biả ến màu TCS3200 dùng để phân biệt 3 màu đỏ, xanh dương, tím

2.2.2 C m bi n h ng ngo i E18 D80N ả ế ồ ạ –

a Thông s ố cơ bản:

- Dạng đóng ngắt : Thường mở (NO – Normally Open)

- S dây : 3 dây ( 2 dây ngu n và 1 dây tín hi u) ố ồ ệ

- Nguồn điện cung c p : 5VDC ấ

- Bánh răng: Kim loại

- Độ dài dây nối: 175mm

- Phù hợp cho nhi u ng d ng khác nhau: Robot cánh tay máy, robot nhề ứ ụ ện, cơ cấu

chuyển hướng, cơ cấu quay góc,

Chương 3: Ho t ng c a mô hình án ạ độ ủ đồ

3.1 Nguy lí ên hoạ động ủ t c a mô hình

Hệ thống có thể đếm và ân lo i c s n ph ạ ác ả phẩm theo m s c Khi nh n nút Start thì àu ắ ấbăng t i b t u ho t ng Bây gi s n ph m ả ắ đầ ạ độ ờ ả ẩ đượ đưc a vào băng t i và ả sau đó đi qua cảm biến màu TCS3200 Nh có c m bi n mờ ả ế àu ta c thể phân loại màu sắc c a có ủ ác s n ả

phẩm Khi đó TCS3200 s g i tín hi u ẽ ử ệ đến con vi đ ều khi n PIC 16F877A và vi i ể đ ều ikhiển s g i t hi u ẽ ử ín ệ đến s vo er để đẩy sản ph m xu ng ẩ ố thùng v i mớ àu tươn ứng g Đồng

thời, vi điều khiển cũng g i tín hi u n ử ệ đế khối hi n ệ thị LCD để hi n ệ thị số lượng s n ảphẩm đếm được

N u trong quá ế trình ho t ng x y ra l i ta có ạ độ ả ỗ thể nh n nút ấ Stop để ừ d ng b g t i và ăn ảtiến hành s a ử chữa N u trong m t kho n ế ộ ả thời gian nh t nh mà s n ấ đị ả phẩm h t hay chế ưa cấp cho băn ả thì ng c sg t i độ ơ ẽ d ng và kừ ết thúc quá trình làm vi c ệ

3.2 S thu t ơ đồ ậ toán

Chươn g 4: Kết lu n ậ

4.1 Nh ững kiế thứ đã áp ụng n c d

Để hoàn thành án vi điều khiển, nhóm em áp dụng những kiến thức học ở đồ đã đãtrên trường và học hỏi từ bên ngo ài

Lý thuy t c bế ơ ản từ ác c môn nh ư Thiế ế áy, truyền động c khít k m ơ …và ki n ế thức v ẽ

mô ph ng ên ph n m m ỏ tr ầ ề solidwords để thiế ết k ph n c khí ầ ơ

Thông qua môn c m bi n công nghi p giúp nhả ế ệ óm hi u rõ h v c c m bi n ể ơn ề ác ả ế đểthiết k mế ạch điều khi n ể

Môn kỹ thuật vi điều khi n giúp nhể óm biết cách ậ l p ình tr điều khi n c cể ác ảm biến trên pic 16f877a

4.2 Phương án cải thi n ệ

Trong quá ình ltr àm ệ vi c, hệ thống v n g p nhi u sai sót và h n ẫ ặ ề ạ chế trong khi x lí ửtín hi u do nh ệ ả hưởng b i ở ảnh s g xung quanh án Để khắc phục l i x lí t hi u ta có ỗ ử ín ệ thếthay vì dùng c m ả biến m TCS3200 phân bi t m s c b ng x lí nh àu để ệ àu ắ ằ ử ả

S d ng cử ụ ánh tay g p ho c xi lanh ắ ặ để thực hiện đưa sản phẩm đã phân lo i v ạ ào thùng

chứa thay vì dùng s vo giúp cho năng su t cao h , hi u qu h er ấ ơn ệ ả ơn

Phụ l c ụ

Tài li u tham kh o ệ ả[1] Đặng Phước Vinh, Võ Như Thành, Giáo trình ỹ thuật vi điều khiển PIC, Nhà xuất kbản xây d ng, 2019 ự

[2] alldatasheet.com

[3] howtomechatronics.com/tutorials/arduino/arduino-color-sensing-tutorial tcs230- tcs3200-color-sensor/

-[4] www.arduino.cc