1.1.2 Mục đích, ý nghĩa của đề tài Sau gần ba tháng làm việc, đội chúng em đã Nghiên cứu phát triển đưa côngnghệ xử lý ảnh vào việc kiểm tra ngoại quan mối hàn pcb nhắm mục đích thực hi
XỬ LÝ ẢNH TRÊN MÔI TRƯỜNG IN-SIGHT-EXPLORER 10
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
Là phần mềm được nghiên cứu và phát triển của hãng Cognex.Tính năng dễ sử dụng được tích hợp vào trung tâm của hệ thống thị giác In-Sight bắt đầu với các công cụ thị giác dễ sử dụng nhưng mạnh mẽ và giao diện phần mềm In-Sight Explorer
Chế độ xem bảng tính giúp trải nghiệm người dùng trở nên rất đơn giản để kiểm soát tối đa các ứng dụng kiểm tra quang học của bạn
Phần mềm In-Sight Explorer cũng bao gồm môi trường cấu hình EasyBuilder để triển khai các ứng dụng đáng tin cậy một cách nhanh chóng mà không cần lập trình.
Phần mềm cấu hình EasyBuilder giúp người dùng ở mọi cấp độ kinh nghiệm nhanh chóng thiết lập ứng dụng của họ — không yêu cầu kiến thức lập trình Giao diện dễ sử dụng này sẽ hướng dẫn bạn từng bước quá trình thiết lập ứng dụng thị giác của mình.Làm việc từ hình ảnh của bộ phận, bốn bước đơn giản hoàn tất quá trình thiết lập ứng dụng:
Bắt đầu - Tìm hệ thống tầm nhìn In-Sight trên mạng, sau đó được hướng dẫn cách kích hoạt hệ thống tầm nhìn và thiết lập hiệu chuẩn tỷ lệ và phi tuyến.
Thiết lập công cụ - Sau khi tìm thấy bộ phận, một thư viện gồm hơn 22 công cụ thị giác có sẵn để kiểm tra bộ phận đó. Định cấu hình - Thiết lập giao tiếp điểm và nhấp giúp dễ dàng lựa chọn dữ liệu để gửi và giao thức sử dụng để giao tiếp với PLC, rô bốt hoặc HMI để thu thập dữ liệu và lưu trữ kết quả.
Kết thúc - Trong chế độ triển khai, đồ họa công cụ đầy màu sắc, bảng kết quả và điều khiển cuộn phim để xem lại hình ảnh giúp đơn giản hóa việc khắc phục sự cố ứng dụng và xác định các phần bị lỗi.
Thiết lập các ứng dụng của riêng bạn để đảm bảo chi phí sở hữu thấp.
Chế độ xem bảng tính In-Sight Explorer cung cấp một cách mạnh mẽ, linh hoạt và hiệu quả để định cấu hình các công cụ tầm nhìn và xử lý dữ liệu được tạo từ ứng dụng tầm nhìn
Bảng tính In-Sight bao gồm các chức năng, tùy chọn và hoạt động chuyên biệt cho phép bạn giải quyết các ứng dụng phức tạp mà không cần viết một dòng mã.
Dễ sử dụng để triển khai nhanh chóng.Chế độ xem bảng tính của giao diện phần mềm In-Sight Explorer làm cho trải nghiệm người dùng rất hài lòng Kéo và thả các công cụ tầm nhìn và bảng màu đồ họa cùng với bảng thuộc tính công cụ điều khiển bằng menu giúp cấu hình công việc trở nên đơn giản
Phần mềm In-Sight Explorer cũng bao gồm một môi trường EasyBuilder Không cần lập trình, các ứng dụng được triển khai nhanh chóng.
Ngoài Easy Builder, In-Sight Explorer cung cấp một môi trường giống nhưMicrosoft Excel mạnh mẽ hơn để định cấu hình các ứng dụng nâng cao hơn Có thể tận dụng lợi thế của nền tảng cấu hình EasyBuilder cùng với sức mạnh của chế độ xem bảng tính với tính linh hoạt của việc xoay vòng qua lại.
ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH COMPUTER VISION
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM COMPUTER VISION
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH VÀO KHÂU KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG PCB Antenna.
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN MINH SƠN
Cấu trúc đồ án gồm 4 chương sau:
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
- CHƯƠNG 2 XỬ LÝ ẢNH TRÊN MÔI TRƯỜNG IN-SIGHT
- CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH COMPUTER VISION
ứng dụng và kết quả
MÔ HÌNH HÓA
Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-
1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác.
Giới thiệu một số tính năng bảo mật của PLC S7-1200, giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển.
Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.
SIMATIC S7-1200 thực hiện nhiệm vụ điều khiển cho các ứng dụng vòng hở và vòng kín trong các thiết bị sản xuất và hệ thống nhà máy Do thiết kế nhỏ gọn với khả năng kết hợp nhiều module cùng một lúc, S7-1200 có thể đa dạng hóa các tác vụ từ việc thay thế các rơle và contactor đến các tác vụ tự động hoàn toàn cho các mạng lưới có cấu trúc phân tán phức tạp.
Hệ thống S7-1200 bao gồm các bộ phận sau:
- Bộ điều khiển CPU kết hợp với ba loại khác nhau như DC/DC/DC, AC/DC/RL, DC/DC/RL
- Signal board sử dụng cho việc mở rộng tín hiệu I/O hay giao tiếp truyền thống với chi phí thấp và tiết kiệm không gian do lắp trực tiếp trên CPU.
- Các môđun I/O tín hiệu số và tín hiệu analog khác nhau.
- Các module truyền thông khác nhau.
- Bộ chuyển đổi Ethernet với 4 cổng để thực hiện kết nối nhiều mô hình mạng khác nhau.
- Bộ phận đầu cuối cho hệ thống đo trọng lượng của SIWAREX.
- Bộ nguồn PS 1207 ổn định với điện áp đầu vào là 115/230 V AC, điện áp đầu ra là định mức 24 V DC.
(c) Các tính năng cơ học.
Dễ lắp đặt các mô đun trên một đường rail DIN tiêu chuẩn (rail 35mm) hoặc trong các panel điều khiển.
Vỏ bằng nhựa an toàn, chắc chắn.
Các bộ phận kết nối và kiểm soát có thể tiếp cận dễ dàng, được bảo vệ bởi các nắp trước.
Thiết bị đầu cuối và các module có thể dễ dàng lắp đặt và tháo rời.
Kích thước vật lý(mm)
Bộ nhớ làm việc 25kb 50kb
Bộ nhớ nạp 1mb 2mb
Bộ nhớ giữ lại 2kb 2kb
I/O kiểu số 6 input/4 output 8 input / 6 output 14 input / 10 output
I/O kiểu tương tự 2 output 2 output 2 output
Kích thước ảnh tiến trình
Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte
Mở rộng module tín hiệu
3 (mở rộng về bên trái)
Bộ đếm tốc độ 3 4 6 Đơn pha 3-100khz 3-100khz/1-30khz 3-100khz/30khz Vuông pha 3-80khz 3-80khz/1-20khz 3-80khz/3-20khz
Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC
RTC 10 ngày/ min 6 ngày tại 400C
PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet
Tốc độ thực thi tính toán thực
0.1us/lệnhBảng 4 1 Thông số kỹ thuật PLC S7-1200
(e) Giao tiếp với máy tính
Một mạng truyền thông được thiết lập bởi 2 thành phần truyền thông để ổn định mạng Một kết nối được định nghĩa gồm:
- Các thiết bị truyền thông.
- Kiểu kết nối (Ví dụ như 1 PLC, HMI hay các thiết bị kết nối mạng).
- Các thành phần của mạng.
Các thiết bị truyền thông thực hiện các cài đặt (instruction) để thiết lập kết nối truyền thông Ta có thể sử dụng các tham số để chỉ rõ các điểm cuối của mạng truyền thông Sau khi kết nối được thiết lập và ổn định, nó sẽ tự duy trì và giám sát bởi CPU Nếu kết nối bị ngắt (ví dụ như, đường truyền bị đứt) thì các thiết bị củ động của mạng (Active partner) sẽ thực hiện tái ổn định lại đường truyền Do đó, ta không cần phải thiết lập lại truyền thông cho mạng này
Một CPU S7-1200 có khả năng truyền thông với các thiết bị CPU khác,với các thiết bị lập trình, với màn hình công nghiệp HMI và với các thiết bị không phải của Siemens nhưng sử dụng giao thức truyền thông TCP Cổng Profinet trên các CPU 1211C, 1212C và 1214C không có thiết bị chuyển mạch Ethernet Switching Nếu ta chỉ thực hiện một kết nối trực tiếp giữa 1 thiết bị lập trình hay 1 HMI tới 1 CPU thì mạng không yêu cầu phải có thiết bị chuyển mạch Ethernet Switching Tuy nhiên, nếu trong mạng có nhiều hơn 2 CPU hay màn hình HMI thì cần phải có thêm các thiết bị chuyển mạch Ethernet Switching cho mạng này.
(f) Phần mềm lập trình PLC
TIA Portal V17 (Totally Integrated Automation) là một phần mềm lập trình PLC Siemen Và TIA Portal V17 cũng đánh dấu cột mốc 25 năm phát triển công nghiệp bền vững (25 years of TIA) Để sử dụng linh hoạt hơn nữa trong các dự án tự động hóa, TIA Portal Cloud sẽ được cung cấp cùng với TIA Portal V17 lần đầu tiên dưới dạng subscription model để sử dụng thương mại. Ưu điểm:
- Môi trường thử nghiệm giải pháp đám mây của TIA Portal.
- Không cần cài đặt phần mềm.
- Chia sẻ tệp trên đám mây.
- Hai trình chỉnh sửa chương trình điều khiển mới đã được thêm vào TIA Portal V17 để cấu hình đồ họa.
- Sử dụng ma trận, các nhà phát triển có thể cấu hình sự phụ thuộc giữa các mô-đun theo nguyên tắc nhân quả.
- Chất lượng phần mềm cao hơn với TIA Portal Test Suite.
- Các khái niệm báo cáo và chẩn đoán tập trung với các cảnh báo và điều kiện OPC UA
- Các chức năng mới để quản lý người dùng.
Là robot Arm được Ufactory nghiên cứu và sản xuất xArm được tạo ra để hỗ trợ các hệ thống sản xuất cho phép tạo ra những bước tiến nhảy vọt về hiệu suất năng suất lao động Với xArm, năng suất sẽ cải thiện hơn 95% và các khoản đầu tư đã bỏ ra sẽ nhanh chóng thu lại lợi nhuận nhờ giảm chi phí lao động và tăng sản lượng.
Với bộ servo được tích hợp bền bỉ có thể hoạt động 24/7 không ngừng nghỉ. Được chế tạo từ sợi Carbon, trọng lượng 15kg giúp cho việc thực hiện trở nên dễ dàng hơn.
An toàn dễ sử dụng, có thể điều khiển bằng tay thuận tiện hơn trong công việc ngay cả với người có có kỹ năng sâu về lập trình cánh tay robot.
Hình 4 7 Phạm vi hoạt động
Hình 4 8 Phạm vi hoạt động
(c) So sánh xArm 5 xArm 6 xArm 7
Phạm vi 700mm 700mm 700mm
Sai số ±0.1mm ±0.1mm ±0.1mm
Cân nặng 11.2kg 12.2kg 13.7kg
Tốc độ góc tối đa 180°/s 180°/s 180°/s
Bảng 4 2 So sánh các dòng sản phẩm xArm
Công suất Min 8.4 W, Typical 200 W, Max 400 W
Nguồn 24V DC，16.5A Đế cắm ỉ 126 mm
Vật liệu Aluminum, Carbon Fiber
Giao thức Modbus RTU(rs485)
End Effector I/O 2*DI/2*DO/2*AI/1*RS485
Bảng 4 3 Thông số kỹ thuật xArm
AC Control Box DC Control Box
IO 16*DI/16*DO/2*AI/2*AO 16*DI/16*DO/2*AI/2*AO Truyền thông
Ethernet, RS485 Master*1, RS485 Slaver*1 Bảng 4 4 So sánh giữa AC và DC
(a) Ngôn ngữ lập trình sử dụng
Ngôn ngữ lập trình sử dụng PYTHON
PyCharm được phát triển bởi Jet Brains và đây là môi trường phát triển tích hợp đa nền tảng (IDE) được thiết kế đặc biệt cho Python Đây là IDE được sử dụng rộng rãi nhất và có sẵn ở cả phiên bản trả phí và nguồn mở miễn phí.
PyCharm là một IDE Python hoàn hảo với một các tính năng phong phú như tự đồng hoàn thiện code, điều hướng project nhanh, test và debug nhanh, hỗ trợ phát triển từ xa, khả năng truy cập cơ sở dữ liệu, v.v.
Pycharm có thể chạy trên Windows, Linux, hoặc Mac OS Ngoài ra, nó cũng chứa các Mô đun và các gói giúp các lập trình viên phát triển phần mềm bằng Python trong thời gian ngắn với ít công sức hơn Hơn nữa, nó cũng có khả năng tùy chỉnh theo yêu cầu của nhà phát triển.
Khi cài đặt Pycharm, LTV có thể sử dụng một số tính năng sau:
Trình chỉnh sửa mã thông minh:
- Giúp các lập trình viên viết mã chất lượng cao
- Bao gồm các lược đồ màu cho các từ khóa, lớp và hàm Điều này giúp tăng khả năng đọc và hiểu mã
- Xác định lỗi một cách dễ dàng
- Cung cấp tính năng tự động hoàn thiện và hướng dẫn hoàn thiện mã.
Hình 4 13 Sơ đồ thuật toán
Thực hiện truyền thông thông qua Ethernet TCP/IP
Hình 4 14 Truyền thông XarmHộp điều khiển và máy tính được kết nối qua Ethernet Một đầu của cáp mạng được kết nối hộp điều khiển và đầu kia được kết nối với máy tính hoặc giao diện mạng LAN Nếu kết nối thành công, đèn báo cổng mạng sẽ nhấp nháy thường xuyên. giao tiếp với cánh tay robot, địa chỉ IP của máy tính phải nằm trong cùng một phân đoạn mạng với địa chỉ IP của hộp điều khiển.
Hình 4 15 Sơ đồ nối dây