tiểu luận phân loại sản phẩm theo màu sắc

Một trong những hệ thống rất hữu ích và hiệu quả đang được áp dụng và cải thiện là hệ thống phân loại sản phẩm tự động.. - Việc phân loại sản phẩm tự động giúp giảm sức lao động của con

TRƯỜNG Đ I HẠ ỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVI N CỆƠ KHÍ

-Tiểu luận:

Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Giáo viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Thành Hùng Sinh viên thực hiện:

Mã lớp: 141455

Mục Lục

I Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 3

1 Giới thiệu chung 3

2 Lý do chọn đề tài 3

II Cơ sở lý thuyết về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc. 3

1 Cảm biến 3

2 Xử lý tín hiệu 4

III Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc. 5

1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống: 5

I Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

1 Giới thiệu chung

- Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế thị trường, đòi hỏi khoa học kỹ thuật phải phát triển để áp dụng vào tất cả các lĩnh vực, ngành nghề Do đó việc cải

tiến, trang bị những hệ thống tự động vào các dây chuyền sản xuất để giảm thiểu công việc cho con người tất yếu và rất cần thiết Một trong những hệ thống rất hữu ích và hiệu quả đang được áp dụng và cải thiện là hệ thống phân loại sản phẩm tự động.

- Việc phân loại sản phẩm tự động giúp giảm sức lao động của con người cũng như tăng năng suất sản xuất, tăng hiệu quả sản xuất

- Một trong những hệ thống phân loại tự động được áp dụng rộng rãi trong sản xuất hiện nay là hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.

2 Lý do chọn đề tài

- Xét điều kiện cụ thể ở nước ta, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụngngày càng nhiều những hệ thống tự động trong quá trình sản xuất, gia công, chế biến sản phẩm, nhưng cũng cần sự bền vững, tiện lợi trong vận hành, sửa chữa - Từ những nhu cầu sản xuất thực tế và học tập, nhóm em đã quyết định chọn đề tài: “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”.

II Cơ sở lý thuyết về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.

1 Cảm biến

a, Khái niệm, phân loại.

- Khái niệm: Cảm biến là một trong những thiết bị điện tử có chức năng cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý, hóa học, sinh học trong môi trường cần khảo sát để biến đổi thành tín hiệu nhằm thu thập dữ liệu về trạng thái quá trình đó - Phân loại: có thể phân chia cảm biến thành 2 kiểu

+ Cảm biến vật lý: cảm biến sóng điện từ, cảm biến ánh sáng, cảm biến hồng ngoại, cảm biến tia X, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến âm thanh, cảm biến màu sắc

+ Cảm biến hóa học: cảm biến độ ẩm, độ PH, ion

- Ngoài ra, còn có thể phân chia theo cảm biến chủ động, cảm biến bị động: + Cảm biến chủ động: không sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện

+ Cảm biến bị động: sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện - Phân loại theo nguyên lý hoạt động:

+ Cảm biến điện trở + Cảm biến cảm ứng + Cảm biến điện trường

+ Các loại cảm biến khác như cảm biến quang, cảm biến huỳnh quang nhấp nháy, cảm biến nhiệt độ

b, Vai trò của cảm biến.

- Cảm biến giúp “cảm nhận” các tín hiệu điều khiển vào ra - Cảm biến giúp đo đạc các giá trị

- Cảm biến giới hạn cảm nhận với đại lượng vật lý cần đo

2 Xử lý tín hiệu

a, Định nghĩa

+ Xử lý tín hiệu là một trường con kỹ thuật điện tập trung vào phân tích, sửa đổi và tổng hợp các tín hiệu như âm thanh, hình ảnh và các phép đo khoa học + Kỹ thuật xử lý tín hiệu có thể được sử dụng để cải thiện truyền dẫn, hiệu quảlưu trữ và chất lượng chủ quan và cũng nhấn mạnh hoặc phát hiện các thành phần quan tâm trong tín hiệu đo lường.

b, Phân loại:

+ Xử lý tín hiệu tương tự: dành cho các tín hiệu chưa được số hóa.

+ Xử lý tín hiệu liên tục: dành cho các tín hiệu thay đổi theo sự thay đổi của miền liên tục (không xem xét một số điểm bị gián đoạn riêng lẻ).

+ Xử lý tín hiệu gián đoạn: dành cho các tín hiệu được lấy mẫu, chỉ được xác định tại các điểm riêng biệt theo thời gian.

+ Xử lý tín hiệu số: là xử lý các tín hiệu được lấy mẫu thời gian rời rạc số hóa + Xử lý tín hiệu phi tuyến: bao gồm việc phân tích và xử lý các tín hiệu được tạo ra từ các hệ thống phi tuyến và có thể thuộc các miền thời gian, tần số hoặc không gian thời gian.

+ Xử lý tín hiệu thống kê: là một cách tiếp cận coi tín hiệu là các quá trình ngẫu nhiên

III Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.

1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống:

: Đường điện : Đường tín hiệu

- Nguyên lý hoạt động: nguồn điện được cấp cho toàn bộ hệ thống, khi đưa sản phẩm lên băng chuyền đã được cấp nguồn, băng chuyền sẽ đưa sản phẩm qua khối cảm biến màu sắc, khối cảm biến màu sắc cảm biến được màu sau đó đưa tín hiệu về khối xử lý Khối xử lý nhận được tín hiệu sau đó sẽ đưa tín hiệu đến khối hiển thị, khối hiển thị sẽ hiện lên màn hình LCD, đồng thời tín hiệu cũng được đưa đến khối phân loại, khối phân loại làm nhiệm vụ phân loại sản phẩm.

2 Lựa chọn thiết bị

2.1 Arduino Uno

- Sử dụng arduino thế hệ 3 (arduino R3)

Cảm biến màusắc

Phân loạiHiển thịNguồn

Xử lýBăng chuyền

Arduino R3

- Các thông số của arduino R3:

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động 5V DC ( chỉ cấp qua cổng USB)Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ Khoảng 30mAĐiện áp vào khuyên dùng 7-12V DCĐiện áp vào giới hạn 6-20V DCSố chân Digital I/O 14Số chân Analog 6Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mADòng ra tối đa (5V) 500mADòng ra tối đa (3.3V) 50mA

như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lý tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị trên màn hình LCD

2.2 Cảm biến màu sắc TCS3200

- Module cảm biến màu sắc sử dụng chip TCS3200, Led trắng có thể điều khiển bât hoặc tắt Module có thể phát hiện màu sắc đối với vật không phát sáng, áp dụngđể Phân loại màu sắc, Cảm biến ánh sáng xung quanh và hiệu chỉnh, Kiểm tra dải đọc, Phối hợp màu sắc.

Cảm biến màu sắc TCS3200

- Thông số kỹ thuật:

+Sử dụng chip TCS3200 nhập khẩu PCB mạ vàng + Nguồn cấp : 3V ~ 5V

+ TCS3200 là phiên bản nâng cấp TCS230, Với khả năng chống nhiễu + Chuyển đổi từ cường độ ánh sáng sang tần số với độ phân giải cao + Lập trình lựa chọn bộ lọc màu sắc khác nhau và dạng tần số xuất ra + Điện năng tiêu thụ thấp Giao tiếp trực tiếp với vi điều khiển + Kích thước : 33.0mm * 25.0mm

- Cấu tạo: gồm 2 khối

+ Khối đầu tiên là mảng ma trận 8x8 gồm các photodiode.Bao gồm 16 photodiode có thể lọc màu sắc xanh dương (Blue),16 photodiode có thể lọc màu đỏ(Red),16 photodiode có thể lọc màu xanh lá(Green) và 16 photodiode trắng no filter (Clear) Bản chất của 4 loại photodiode trên như là các bộ lọc ánh sáng có màu sắc khác nhau Có nghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại photodiode tương ứng và không tiếp nhận các ánh sáng có màu sắc khác.

- Nguyên lý hoạt động: Cảm biến TCS3200 hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ ánh sáng Cảm biến có dãy 8x8 diode quang và bộ chuyển đổi dòng diện sang tần số Do trong cảm biến này, ánh snags được phản xạ trở lại và được cảm nhận bởi các diode quang Sau đó, đọc ánh sáng của diode quang nhận được bằng bộ chuyển đổi dòng điện sang tần số để chuyển đổi thành tín hiệu song xung vuông Tần số của song xung vuông này tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng và cuối cùng truyền tới bộ điều khiển như vi điều khiển hoặc arduino,v.v cho biết màu sắc tương ứng của vâth hoặc đối tượng cụ thể đó.

2.3 Động cơ servo

- Sử dụng động cơ SG90

- Thông số kỹ thuật:

+ Điện áp hoạt động: 4.8-5VDC + Tốc độ: 0.12 sec/ 60 deg (4.8VDC) + Lực kéo: 1.6 Kg.cm

+ Kích thước: 21x12x22mm + Trọng lượng: 9g.

2.4 Băng tải

a, Định nghĩa, phân loại.

- Định nghĩa: Băng tải (hay băng chuyền) là một hệ thống dùng di chuyển hàng hóa, vật tư từ điểm này đến điểm khác theo một đường dẫn hướng xác định.

- Phân loại: + Băng tải cao su + Băng tải dây blet + Băng tải xích + Băng tải con lăn + Băng tải đứng + Băng tải đứng + Băng tải linh hoạt + Băng tải xoắn ốc + Băng tải nâng hạ + Băng tải rung + Băng tải lưới + Băng tải nhiệt + Băng tải mini- Ứng dụng:

+ Vận chuyển sản phẩm và đóng gói trong ngành thực phẩm, chế biến thủy hảisản, nông sản.

+ Ứng dụng trong lắp ráp, chế tạo linh kiện ngành điện tử + Vận chuyển, lắp ráp sản phẩm trong ngành xe máy, tô tô…

+ Đóng gói vận chuyển hàng hóa trong các kho hàng, container, xe hàng… + Trong hệ thống phòng sạch, bệnh viện, sân bay,…

b, Băng tải mini

- Là băng tải có kích thước nhỏ gọn được dùng chủ yếu trong chế tạo máy Nó thường là một bộ phận của máy dùng để cấp chi tiết, sản phẩm cho từng công đoạnsản xuất

3 Sơ đồ mạch điện

a, Kết nối arduino với máy tính qua cổng USB

b, Sơ đồ kết nối arduino với cảm biến màu sắc

c, Sơ đồ kết nối động vơ servo với airduino

+ Tích cực:

 Hiểu được các chức năng cơ bản và cách vận hành

 Đối với phầm mềm biết sử dụng kiến thức môn Kỹ thuật Lập trình Cơ điện tử vào phân loại sản phẩm.

 Demo sản phẩm thành công + Hạn chế:

 Chất lượng sản sẩn còn hạn chế và sơ sài

 Tốc độ xử lí của hệ thống còn chưa nhanh, thuật toán chưa tối ưu. Cảm biến nhận diện còn tương đối chậm.