Kết quả đầu ra thường là một ảnh tốt hơn hình ảnh được nâng cao chất lượng theo một tiêu chí nào đó theo cảm nhận của con người hoặc phân tích ảnh để thu được các thông tin đặc trưng nhằ
TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Việt Nam có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm rất thuận lợi cho quá trình sinh trưởng và phát triển của nhiều loại cây trồng Vì lợi thế đó, ngành nông nghiệp từ lâu đã đóng một vai trò quan trọng và không thể phủ nhận trong nền kinh tế và xã hội của Việt Nam Trong những năm gần đây, với sự đầu tư của nhà nước, nông sản việt dần có chỗ đứng trên thị trường quốc tế Nông sản Việt Nam có thị trường tiêu thụ rộng lớn trên toàn thế giới Việt Nam không chỉ tập trung vào các thị trường truyền thống như châu Á và châu Âu, mà còn mở rộng sang các thị trường mới như châu Mỹ Latinh và châu Phi
Trong đó, xuất khẩu cam là một phần quan trọng của ngành nông nghiệp và xuất khẩu nông sản của Việt Nam Với sản lượng đáng kể từ các vùng trồng cam như Miền Trung và Đồng bằng sông Cửu Long, cam Việt Nam được đánh giá cao về chất lượng và hương vị tự nhiên Thế nhưng mặc dù cam Việt Nam có nhiều điểm mạnh và tiềm năng để cạnh tranh, nhưng cũng đối diện với một số điểm yếu như chưa kết hợp được lợi thế của các ngành kỹ thuật- tự động hoá vào việc sản xuất để nâng cao tối ưu năng suất
Quả cam sau khi thu hoạch sẽ được phân loại dựa theo màu sắc và kích thước để bán ra thị trường Trong quá trình này, quả cam được phân loại dựa trên các tiêu chí như màu sắc, kích thước, v.v Hiện nay trên thị trường người ta có thể phân loại bằng tay hoặc sử dụng khuôn Nhưng 2 phương pháp này vẫn có một số hạn chế như:
Phân loại cam thủ công bằng tay:
‒ Công việc tuy không khó nhưng lại đòi hỏi rất nhiều nhân công và công sức
‒ Thị giác của con người thường có những hạn chế như tính khách quan trong phân loại
‒ Khó quản lý và thống kê số lượng cam
Phân loại cam bằng khuôn:
‒ Cần phải gia công lại khuôn khi muốn thay đổi kích thước quả cam phân loại Dẫn đến tốn kém nhiều chi phí và thời gian
– Chưa tích hợp được vừa phân loại màu sắc vừa phân loại kích thước
-2- Nắm được tính cấp thiết của vấn đề trên, nhóm đã chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống phân loại cam dựa trên màu sắc và kích thước bằng phương pháp xử lý ảnh”.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu, thiết kế và thi công thành công hệ thống phân loại cam dựa trên tiêu chí màu sắc và kích thước Cập nhật số lượng cam để người dùng có thể quan sát trên Web Server.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:
– Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Giới hạn đề tài
Do thời gian có hạn nên đề tài của nhóm còn những giới hạn như sau:
– Chỉ có thể nhận diện màu sắc từ một mặt của quả cam
– Chỉ có thể thực hiện phân loại quả cam tuần tự theo chu kỳ
– Hệ thống ở dạng nhỏ, chưa phù hợp trong các môi trường lớn và đa nhiệm vụ.
Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
– Tìm hiểu, tham khảo các bài báo khoa học, tài liệu có liên quan đến cách truyền dữ liệu giữa Python và PLC
– Nghiên cứu tổng quan phương thức truyền dữ liệu tìm được là Modbus TCP/IP
– Nghiên cứu các bài báo khoa học, tài liệu có liên quan đến cách thức giao tiếp, cách truyền dữ liệu của giao thức kết nối Modbus TCP/IP
– Thử nghiệm giao tiếp truyền một số dữ liệu đơn giản từ Python sang PLC bằng Modbus TCP/IP
– Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp xử lý ảnh và nhận diện ảnh
– Thực hiện nghiên cứu lập trình nhận diện viền, màu sắc, kích thước từ hình ảnh quả cam chụp được từ camera
-3- – Tìm hiểu, tính toán để chọ lựa các thiết bị phần cứng phù hợp cho hệ thống – Tiến hành lắp ráp phần cứng và thực hiện truyền dữ liệu thực tế từ hình ảnh quả cam đã được xử lý ảnh xử lý từ Python về PLC
– Hiệu chỉnh, sửa lỗi, tối ưu phần cứng và phần mềm.
Bố cục báo cáo
Chương này giới thiệu về đề tài sẽ nghiên cứu, bao gồm lý do chọn đề tài, phương pháp nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu và những giới hạn trong phạm vi của đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Phần cơ sở lý thuyết đề cập đến các nội dung lý thuyết, kiến thức, tổng quan về xử lý ảnh và các khái niệm cơ bản cần quan tâm trong xử lý ảnh, ngôn ngữ lập trình Python và thư viện OpenCV, PLC Giới thiệu về các phần mềm được sử dụng trong đề tài
Chương 3: Thiết kế hệ thống
Trình bày chi tiết về yêu cầu của hệ thống Thiết kế phần cứng, sơ đồ nguyên lý mạch phần cứng, sơ đồ trình tự thiết kế phần mềm Ngoài ra, nhóm thể hiện và giải thích lưu đồ giải thuật của phần mềm
Chương này cho thấy các kết quả đạt được của đề tài
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
Trong chương này, nhóm rút ra kết luận từ những kết quả đạt được và đưa ra các hướng phát triển tiếp theo trong tương lai
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về xử lý ảnh
Xử lý ảnh được coi là một trong những ngành quan trọng trong lĩnh vực khoa học máy tính và kỹ thuật điện tử, có sức ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều khía cạnh của cuộc sống Trong thời đại hiện nay, khi mà công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ, việc quan tâm và đầu tư vào lĩnh vực xử lý ảnh cũng được thể hiện rõ qua sự chú ý của con người với tầm ảnh hưởng to lớn của nó
Lịch sử xử lý ảnh bắt nguồn từ hai ứng dụng: nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lý dữ liệu máy tính Lần sử dụng đầu tiên của nó là vào năm 1920 để truyền thông tin hình ảnh giữa London và New York qua Cáp Burt Lane Vào những năm 1950, sự phát triển về chất lượng hình ảnh được cải thiện bắt đầu, đồng thời các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu số hóa hình ảnh Trong thời gian này, các kỹ thuật số hóa hình ảnh cơ bản đầu tiên đã được phát triển Tuy nhiên, vào thời điểm đó, khái niệm xử lý ảnh vẫn chưa được dư luận quan tâm, do máy tính thời đó chưa có khả năng thực hiện nhiệm vụ này Từ năm 1964, công nghệ vi tính đã phát triển và có khả năng xử lý ảnh mặt trăng khi trở về trái đất bởi các thiết bị quay của tàu vũ trụ Ranger 7 của Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, California) như: làm nổi bề mặt và lưu trữ ảnh Đây là một trong những thành tựu tiêu biểu nhất của xử lý ảnh Đây là một trong những thành tựu tiêu biểu nhất trong lĩnh vực xử lý ảnh Song song với việc sử dụng nó trong khám phá không gian, các ứng dụng xử lý ảnh như thiên văn học, giám sát tài nguyên trái đất và thiên văn học cũng xuất hiện vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 Cho đến nay, xử lý ảnh đã có những bước tiến vượt bậc trong nhiều lĩnh vực khoa học, từ ứng dụng đơn giản đến nâng cao.
2.1.1 Khái niệm về quá trình xử lý ảnh
Xử lý ảnh là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn nào đó Kết quả đầu ra thường là một ảnh tốt hơn (hình ảnh được nâng cao chất lượng theo một tiêu chí nào đó theo cảm nhận của con người) hoặc phân tích ảnh để thu được các thông tin đặc trưng nhằm đưa ra kết luận cho việc phân loại, nhận biết ảnh,…
Hình 2 1 Quá trình xử lý ảnh 2.1.2 Các bước cần thiết trong quá trình xử lý ảnh a Thu thập ảnh:
Trong hệ thống xử lý ảnh số số, camera là thiết bị rất quan trọng có nhiệm vụ quan sát và thu nhận hình ảnh đầu vào của hệ thống Nó thường được xem như một hộp đen trải qua quá trình chuyển đổi để chuyển đổi hình ảnh sang định dạng có thể lưu trên máy tính Các bước xử lý này bao gồm phát xạ ánh sáng, thấu kính, cảm biến, thành phần quang điện và bộ số hóa, tất cả đều được phối hợp để tạo ra hình ảnh kỹ thuật số cuối cùng Điều đặc biệt quan trọng trong nhận dạng ảnh là đặc tính thời gian của camera, do đó quá trình xử lý ảnh đóng vai trò như một máy quét trong hệ thống nhận dạng ảnh Hình ảnh kỹ thuật số được chụp bởi một cảm biến hình ảnh có thể chuyển đổi thông tin về cường độ ánh sáng và mức xám của hình ảnh thực tế thành tín hiệu điện áp ở dạng tương tự Tín hiệu này được số hóa để trở thành tín hiệu số Cảm biến thường bao gồm hai thành phần chính Thành phần đầu tiên tạo ra tín hiệu điện ở đầu ra tỷ lệ thuận với lượng năng lượng nhận được Thành phần thứ hai là bộ số hóa, một phần tử chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số Tùy thuộc vào thành phần số hóa (về cơ bản là bộ chuyển đổi ADC), có các tín hiệu có số bit khác nhau: 4 bit, 8 bit, 10 bit, 12 bit hoặc bạn sẽ có được một hình ảnh có 16.256 mức xám khác nhau b Tiền xử lý ảnh
Sau khi ảnh số được thu thập dưới dạng tín hiệu số, cần phải trải qua giai đoạn tiền xử lý Chức năng chủ yếu của tiền xử lý là cải thiện ảnh, nâng cao các tính chất của ảnh giúp cho các quá trình xử lý về sau được thuận tiện hơn Các bước tiền xử lý cơ bản bao gồm tăng cường độ tương phản, lọc nhiễu,
Bước xử lý tiếp theo là phân đoạn hình ảnh Khi hình ảnh được cải thiện, chúng trở nên phù hợp hơn cho việc xác định ngưỡng và phân đoạn Nhiệm vụ chính của việc phân ngưỡng và phân đoạn ảnh là chia ảnh đầu vào thành các đối tượng và đối tượng riêng biệt Kết quả của quá trình phân đoạn ảnh là một chuỗi các điểm ảnh được đánh số riêng lẻ được liên kết với các đối tượng Điều này rất hữu ích cho việc xử lý tiếp theo Đầu ra của quá trình phân đoạn hình ảnh là các điểm ảnh chưa được lọc có chứa vùng hoặc khả năng kết nối của tất cả các pixel trong vùng đó Dữ liệu này phải được chuyển đổi sang định dạng phù hợp để máy tính xử lý Đây là phần phức tạp, khó khăn nhất trong quá trình xử lý ảnh và dễ xảy ra lỗi, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của ảnh Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào bước này d Biểu diễn và mô tả
Sau khi một hình ảnh được phân đoạn thành các vùng của các đối tượng riêng biệt, mỗi vùng được đại diện và mô tả ở dạng phù hợp cho quá trình xử lý tiếp theo như: xác định các đặc trưng hình học của đối tượng: dựa trên cơ sở đối tượng đã được xác định và phân biệt, ta có thể thực hiện xác định các đặc trưng hình học của mỗi đối tượng đấy, như: vị trí, kích thước, hướng, và số đối tượng hay mật độ đối tượng trong ảnh Phần trình bày liên quan đến đặc điểm của hình ảnh và thuộc tính vùng Mô tả đề cập đến việc trích xuất thông tin định lượng giúp phân biệt một lớp đối tượng với lớp khác e Nhận dạng và nội suy
Sau khi hình ảnh được phân đoạn thành các vùng của các đối tượng riêng biệt, mỗi vùng được biểu diễn và mô tả theo định dạng phù hợp để xử lý tiếp Ví dụ: Xác định thuộc tính hình học của đối tượng: Dựa trên các đối tượng đã xác định và phân biệt, bạn có thể xác định các thuộc tính hình học của từng đối tượng như vị trí, kích thước, hướng số lượng đối tượng hay mật độ đối tượng trong ảnh Phần trình bày này mô tả các thuộc tính hình ảnh và thuộc tính vùng Mô tả đề cập đến việc trích xuất thông tin định lượng để phân biệt một loại đối tượng này với một loại đối tượng khác.Một số đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng trong khoa học và công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người…)
-7- f Cơ sở tri thức (Knowledge Base)
Như đã đề cập trước đó, hình ảnh là những đối tượng rất phức tạp về đường nét, độ sáng và dung lượng điểm ảnh và môi trường phong phú mà chúng được chụp sẽ gây ra nhiễu Ở nhiều giai đoạn xử lý và phân tích hình ảnh, ngoài việc đơn giản hóa các kỹ thuật toán học để thuận tiện cho việc xử lý, người ta muốn mô phỏng quá trình tiếp nhận và xử lý hình ảnh theo cách của con người Nhiều bước xử lý này hiện được xử lý bằng phương pháp trí tuệ của con người Đây là nơi nền tảng kiến thức phát huy tác dụng
2.1.3 Những vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh a Ảnh
Thông tin về vật thể hay quang cảnh được chiếu sáng mà con người quan sát và cảm nhận được bằng mắt và hệ thống thần kinh thị giác Biểu diễn ảnh về mặt toán học có dạng: F(x, y) với x, y là tọa độ không gian 2 chiều và F là độ lớn của độ chói (ảnh đơn sắc), màu (đối với ảnh màu) Vì x và y biến thiên liên tục nên F cũng sẽ biến thiên liên tục b Điểm ảnh( Picture Element)
Hình ảnh trong tự nhiên là những tín hiệu liên tục về giá trị không gian và độ sáng Để máy tính lưu trữ và hiển thị hình ảnh, con người phải chuyển đổi các tín hiệu liên tục này thành một số hữu hạn tín hiệu rời rạc thông qua quá trình lượng tử hóa và lấy mẫu các thành phần giá trị Điều này đã dẫn đến khái niệm về điểm ảnh (pixel) Điểm ảnh là đơn vị cơ bản nhất để tạo ra những bức ảnh kỹ thuật số Địa chỉ của điểm ảnh được biểu thị dưới dạng tọa độ (x, y) cụ thể Điểm ảnh được biểu diễn dưới dạng I(x,y) trong đó I là mức xám của điểm ảnh và (x, y) là tọa độ của điểm ảnh này Ảnh kỹ thuật số được tạo bằng cách chụp hoặc xử lý đồ họa khác được tạo thành từ hàng triệu điểm ảnh riêng lẻ Mật độ điểm ảnh của ảnh càng cao thì ảnh sẽ càng có nhiều chi tiết
-8- c Ảnh số Ảnh số là một tập hợp các điểm ảnh hữu hạn với mức xám thích hợp được sử dụng để mô tả hình ảnh gần nhất có thể với hình ảnh thật Mật độ điểm ảnh được chỉ định khi hiển thị ảnh số được gọi là độ phân giải hình ảnh Do đó, khoảng cách giữa các ảnh được chọn sao cho mắt người có thể cảm nhận được tính liên tục của hình ảnh Việc chọn khoảng cách thích hợp sẽ tạo ra mật độ phân bố đại diện cho độ phân giải và được phân bổ theo trục x và y trong không gian hai chiều Hình ảnh được biểu diễn dưới dạng ma trận điểm ảnh được gọi là hình ảnh Bitmap Một cách khác để thể hiện hình ảnh kỹ thuật số là ở định dạng vector (hình ảnh Vector)
Mô hình Vectơ: Hình ảnh được biểu thị trong mô hình vectơ giúp tiết kiệm không gian lưu trữ, dễ xem và in hơn, đồng thời có thêm lợi ích là dễ chọn, sao chép, di chuyển và tìm kiếm hơn Theo những yêu cầu này, kỹ thuật biểu diễn vector tỏ ra ưu việt hơn.Mô hình này mã hóa và tái tạo lại hình ảnh gốc bằng cách sử dụng hướng vectơ của các điểm ảnh lân cận Hình ảnh vector được chụp trực tiếp bằng thiết bị số hóa như Digitalize hoặc được chuyển đổi từ hình ảnh bitmap bằng chương trình vector hóa
Mô hình Bitmap: Hiện nay là mô hình biểu diễn ảnh phổ biến nhất Hình ảnh được hiển thị dưới dạng ma trận điểm ảnh Tùy theo nhu cầu thực tế, mỗi điểm ảnh có thể được biểu diễn bằng một hoặc nhiều bit Các mô hình Bitmap phù hợp để chụp, hiển thị và in Khi xử lý ảnh Bitmap, bạn có thể quan tâm đến các mối quan hệ xung quanh các điểm ảnh Các điểm ảnh có thể được sắp xếp theo lưới vuông, lưới lục giác hoặc hoàn toàn ngẫu nhiên đối với nhau d Quan hệ giữa các điểm ảnh
Mỗi frame ảnh thu về được biểu diễn dưới dạng I(x,y) trong đó x,y là tọa độ của điểm ảnh trên frame và I là mức xám tương ứng của điểm ảnh đó Như vậy 1 frame ảnh thu được sẽ được biểu diễn dưới dạng một ma trận 2 chiều n x m với n là số điểm ảnh trên 1 hàng, m là số hàng trong 1 frame
Giới thiệu chuẩn giao tiếp ModbusTCP/IP
2.3.1 Chuẩn giao tiếp Modbus a Giới thiệu chung
Giao thức Modbus là một tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp phổ biến được thiết kế để hỗ trợ truyền thông giữa các thiết bị trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển công nghiệp Modbus do Modicon phát triển năm 1979, hiện nay thuộc công ty Schneider Electric Giao thức này cho phép giao tiếp giữa nhiều thiết bị thông qua một cặp dây xoắn đơn Ban đầu, ngành công nghiệp sử dụng các chuẩn RS232, RS485 để truyền thông Tuy nhiên, với RS485, Modbus đạt được tốc độ cao hơn và khoảng cách truyền xa hơn, do đó nhanh chóng được sử dụng rộng rãi trong ngành tự động hóa Một điểm đặc biệt là Modbus được cung cấp hoàn toàn miễn phí b Hoạt động
Hình 2 9 Mô hình giao thức Modbus
-17- Modbus hoạt động theo nguyên tắc “Master – Slave” hay còn gọi là “Chủ – Tớ” Mỗi thiết bị trong mạng Modbus được gán một địa chỉ duy nhất Trong gói tin truyền từ Master đến các Slave, chúng ta có ID định danh của thiết bị Slave Một Master có thể kết nối được với một hay nhiều “Slave” “Master” thường là PLC, PC, DCS, RTU hay SCADA “Slave” thường là các thiết bị cấp hiện trường Nói một cách dễ hiểu, nó là một phương pháp được sử dụng để truyền thông tin qua đường dây nối tiếp giữa các thiết bị điện tử Thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master và thiết bị cung cấp thông tin là Modbus Slaves Trong mạng Modbus tiêu chuẩn, có một Master và tối đa 247 Slave, mỗi Slave có một địa chỉ Slave duy nhất từ 1 đến 247 Master cũng có thể ghi thông tin vào các Slave
Hiện nay, có 03 chuẩn Modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp - tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP Các chuẩn Modbus được phân loại dựa trên đường truyền vật lý c Ưu điểm
– Modbus có cấu trúc đơn giản, dễ hiểu và dễ triển khai Điều này giúp giảm thời gian và chi phí phát triển và duy trì hệ thống
– Di chuyển các bits và words mà không đặt nhiều hạn chế với các nhà cung cấp – Là giao thức công khai, miễn phí để tải xuống và không có bản quyền
– Cho phép liên lạc nhanh chóng và hiệu quả giữa các thiết bị trong mạng
– Kết nối một hệ thống giám sát với các thiết bị đầu cuối từ xa trong một hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu
– Do tính phổ biến, có một cộng đồng lớn các kỹ sư và nhà phát triển có kinh nghiệm với Modbus, giúp dễ dàng tìm kiếm sự hỗ trợ và tài liệu khi cần thiết
– Modbus hỗ trợ nhiều phương thức truyền thông như RS-232, RS-485 và Ethernet (Modbus TCP/IP), cho phép linh hoạt trong việc lựa chọn phương thức truyền thông phù hợp với yêu cầu cụ thể
– Modbus hỗ trợ nhiều phương thức truyền thông như RS-232, RS-485 và Ethernet (Modbus TCP/IP), cho phép linh hoạt trong việc lựa chọn phương thức truyền thông phù hợp với yêu cầu cụ thể
– Modbus không có cơ chế mã hóa dữ liệu, do đó dữ liệu truyền tải dễ bị tấn công và đánh cắp Không có cơ chế xác thực, khiến hệ thống dễ bị tấn công bởi các tin nhắn giả mạo
– Modbus RTU và ASCII có thể hỗ trợ tối đa 247 thiết bị trên một mạng, nhưng số lượng này vẫn hạn chế cho các hệ thống lớn
– Modbus không hỗ trợ truyền dữ liệu phức tạp hay đa dạng, chẳng hạn như dữ liệu đa phương tiện hay các cấu trúc dữ liệu phức tạp
– Modbus là giao thức master-slave, nghĩa là các thiết bị slave phải chờ lệnh từ thiết bị master mới có thể truyền dữ liệu Điều này gây ra sự phụ thuộc và có thể tạo điểm yếu nếu thiết bị master gặp sự cố
– Khi số lượng thiết bị tăng lên, độ trễ trong việc truyền dữ liệu cũng tăng theo do bản chất tuần tự của giao thức
2.3.2 Chuẩn giao tiếp Modbus TCP/IP a Giới thiệu chung:
Giao tiếp Modbus TCP/IP là một phiên bản của giao thức Modbus được thiết kế để hoạt động qua mạng Ethernet Đây là một sự mở rộng của giao thức Modbus truyền thống (RTU và ASCII), tận dụng lợi thế của công nghệ mạng IP để cung cấp các kết nối nhanh hơn, linh hoạt hơn và dễ dàng hơn trong việc tích hợp vào các hệ thống mạng hiện đại Modbus TCP/IP được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp, bao gồm:
– Tự động hóa công nghiệp: Kết nối các PLC, HMI, cảm biến và thiết bị điều khiển
– Giám sát và điều khiển từ xa: Quản lý và giám sát các trạm biến áp, nhà máy sản xuất và các hệ thống hạ tầng khác từ xa
– Hệ thống SCADA: Thu thập dữ liệu và điều khiển các quy trình công nghiệp qua mạng Ethernet
– Hệ thống quản lý năng lượng: Giám sát và điều khiển hệ thống phân phối điện và tiêu thụ năng lượng
Hình 2 10 Mô hình giao thức Modbus TCP/IP
Dữ liệu TCP/IP: Modbus TCP/IP sử dụng các gói dữ liệu TCP/IP để truyền thông điệp Modbus giữa các thiết bị Các thông điệp Modbus được đóng gói trong các gói TCP/IP để truyền qua mạng Ethernet
Khung dữ liệu: Một khung dữ liệu Modbus TCP/IP bao gồm địa chỉ thiết bị, mã chức năng, dữ liệu và CRC (kiểm tra lỗi) Khung này được đóng gói vào trong một gói TCP/IP để gửi qua mạng
Port: Modbus TCP/IP thường sử dụng cổng 502 cho giao tiếp Đây là cổng chuẩn cho Modbus TCP/IP c Ưu điểm
– Tốc độ cao: Ethernet cung cấp băng thông lớn hơn và tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với RS-232 và RS-485
– Khoảng cách truyền dẫn không giới hạn: Khác với các kết nối nối tiếp (serial) bị giới hạn về khoảng cách, Modbus TCP/IP có thể hoạt động trên các mạng IP toàn cầu, không giới hạn khoảng cách
– Đơn giản hóa việc kết nối: Với Ethernet, việc kết nối và mở rộng hệ thống trở nên dễ dàng hơn Các thiết bị có thể được kết nối qua các switch và router
– Khả năng tích hợp: Modbus TCP/IP dễ dàng tích hợp với các hệ thống mạng hiện đại và các ứng dụng phần mềm như SCADA, hệ thống điều khiển, và các ứng dụng giám sát từ xa
Các phần mềm sử dụng trong đề tài
2.4.1 Tia Portal(Totaly Intergrated Automation Portal)
Tia Portal - Totaly Intergrated Automation Portal, là một phần mềm lập trình hay nói cách khác là một platform, hỗ trợ hầu hết các dòng PLC phổ biến của Siemens từ những ứng dụng vừa và nhỏ của S7-1200, S7-300 đến các ứng dụng phức tạp với quy mô lớn của S7-1500, S7-400 Tia Portal có những ưu điểm và hạn chế sau:
– Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn
– Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lập truyền thông giữa các thiết bị Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào
-21- – Hạn chế: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng
Hình 2 11 Logo Tia Portal 2.4.2 Visual Studio Code
Visual Studio Code chính là ứng dụng cho phép biên tập, soạn thảo hỗ trợ viết code cho nhiều nền tảng lập trình khác nhau Với việc tích hợp Git trên Visual Studio Code giúp cho việc trao đổi, chỉnh sửa, viết code cho các ứng dụng lớn trở nên dễ dàng hơn, ngoài ra ứng dụng còn hỗ trợ gợi ý từ, các hàm function, sửa lỗi cú pháp và có cộng đồng người sử dụng nhiều
Hình 2 12 Logo Visual Studio Code 2.4.3 Visual Studio
Visual studio là một phần mềm hỗ trợ đắc lực hỗ trợ công việc lập trình website Công cụ này được tạo lên và thuộc quyền sở hữu của ông lớn công nghệ Microsoft Năm
1997, phần mềm lập trình nay có tên mã Project Boston Nhưng sau đó, Microsoft đã kết hợp các công cụ phát triển, đóng gói thành sản phẩm duy nhất
Visual Studio là hệ thống tập hợp tất cả những gì liên quan tới phát triển ứng dụng, bao gồm trình chỉnh sửa mã, trình thiết kế, gỡ lỗi các thiết kế, ứng dụng dựa trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C++, C#, Visual Basic, Python, JavaScript,… Có thể nói đây là một phần mềm hỗ trợ đắc lực đối với dân lập trình trong việc lập trình website
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Yêu cầu hệ thống
Về phần cứng, hệ thống được yêu cầu về kích thước và thiết bị như sau:
– Mô hình giới hạn kích thước trong diện tích 60x100 (cm)
– Sử dụng buồng kín để hạn chế nhiễu khi nhận dạng
– Có tủ điện chứa thiết bị điều khiển
– Có đèn hiển thị chế độ đang hoạt động
– Dây điện gọn gàng và an toàn, dễ dàng sửa chữa khi gặp sự cố
Các khối trong mô hình bao gồm:
– Khối cơ cấu chấp hành
Hình 3 1 Sơ đồ khối phần cứng của hệ thống 3.1.2 Về phần mềm
Về phần mềm, hệ thống được yêu cầu các chức năng như sau:
– Hệ thống nhận dạng được màu sắc (độ chín) và kích thước (loại 1 và loại 2) quả cam thông qua hình ảnh dựa trên mẫu đã cung cấp.
Lựa chọn thiết bị
– Có giao diện WinCC để giám sát và điều khiển hệ thống
– Có web cục bộ có thể truy suất và quản lý số lượng quả các loại
Với yêu cầu các khối đã nêu ở phần yêu cầu về phần cứng, nhóm chúng em lựa chọn các thiết bị như sau:
3.2.1 Khối nguồn Để cung cấp nguồn cho các khối còn lại của hệ thống và an toàn cho người dùng hơn cũng như ổn định và linh hoạt hơn, nhóm lựa chọn nguồn điện 1 chiều 24V Trong khối nguồn này, nhóm sử dụng bộ chuyển đổi điện áp xoay chiều 220V dân dụng sang điện áp 1 chiều 24V Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi điện áp:
Bảng 3 1 Bảng thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi điện áp Điện áp đầu vào 220VAC Điện áp đầu ra 24 VDC 5A
Công suất 120W Điện áp điều chỉnh +/-10%
Khả năng chống sốc Từ 10 đến khoảng 500Hz, 2G 10 min Nhiệt độ họat động Từ -10 độ C đến 60 độ C
Hình 3 4 Bộ chuyển đổ điện áp 3.2.2 Khối nhận dạng a Webcam Để thu thập hình ảnh quả cam, nhóm sử dụng Webcam để lấy hình ảnh Thông số kỹ thuật của Webcam:
Bảng 3 2 Bảng thông số kỹ thuật của Webcam
Kích thước 79mm*31mm*38.5mm Độ phân giải quay video 1080p Độ phân giải chụp 10mp
Tốc độ khung hình quay 60Fps
Màu sắc Đen Độ phân giải HD 1080p
Hình 3 5 Webcam b Cảm biến Để phát hiện tín hiệu khi quả cam đi qua, nhóm lựa chọn cảm biến hồng ngoại
Bảng 3 3 Bảng thông số kỹ thuật của cảm biến
Tên sản phẩm Cảm biến vật cản hồng ngoại NPN E3F-
Nguồn điện cung cấp 6 ~ 36VDC
Khoảng cách phát hiện 5 ~ 30cm
Dòng kích ngõ ra 300mA
Chất liệu sản phẩm Nhựa
Led hiển thị ngõ ra Có
Hình 3 6 Cảm biến vật cản hồng ngoại NPN E3F-DS30C4
3.2.3 Khối điều khiển a Bộ điều khiển Để nhận tín hiệu từ khối nhận dạng và từ đó điều khiển các cơ cấu chấp hành, nhóm xử dụng bộ điều khiển PLC
Hiện nay trên thị trường có nhiều dòng PLC của nhiều hãng khác nhau như Siemens, ABB, Rockwell; Schneider; Mitsubishi, Omron,… Với nhiều mẫu mã kích thước để đáp ứng các hệ thống từ lớn đến nhỏ Nhưng trong đề tài này nhóm lựa chọn PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC của Siemens vì PLC Siemens là một trong những dòng PLC phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay do có độ tin cậy cao, hiệu suất mạnh mẽ, tính linh hoạt và mở rộng, phần mềm lập trình TIA-PORTAL thân thiện, khả năng truyền thông mạnh mẽ, khả năng phân tán và điều khiển từ xa, bảo mật tốt, và hỗ trợ kỹ thuật toàn diện, dễ tìm, dễ mua, cộng đồng hỗ trợ lớn
Hình 3 7 Các dòng PLC của hãng Siemens
Trong các dòng PLC của Seimens, dòng S7-1200 của là một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng tự động hóa công nghiệp tầm trung S7-1200 có thiết kế module, cho phép dễ dàng mở rộng bằng cách thêm các module I/O, module truyền thông và các module chức năng khác Điều này giúp nó linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống khi cần thiết Tất cả các CPU S7-1200 đều tích hợp sẵn cổng Ethernet, hỗ trợ kết nối mạng dễ dàng và truyền thông với các thiết bị khác Cho phép giám sát và điều khiển từ xa thông qua trình duyệt web, rất hữu ích cho việc bảo trì và quản lý hệ thống từ xa So với các dòng PLC khác của Seimens, dòng s7-1200 có các ưu điểm như:
– So với LOGO!: S7-1200 cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ và khả năng mở rộng hơn so với dòng LOGO!, thích hợp cho các ứng dụng phức tạp và quy mô lớn hơn
-28- – So với S7-1500: S7-1500 có hiệu suất và tính năng cao cấp hơn, nhưng S7-1200 lại có giá cả hợp lý hơn và đủ đáp ứng các ứng dụng tầm trung, không đòi hỏi quá nhiều về hiệu suất
– So với S7-300 và S7-400: S7-300 và S7-400 là các dòng cũ hơn và dần bị thay thế bởi S7-1200 và S7-1500 S7-1200 có thiết kế hiện đại hơn, phần mềm lập trình tiện dụng hơn và khả năng tích hợp tốt hơn
– So với ET 200: ET 200 là dòng PLC phân tán, phù hợp cho các hệ thống phân tán và điều khiển từ xa S7-1200 lại phù hợp cho các ứng dụng tập trung và tầm trung, với thiết kế module linh hoạt
Dòng PLC S7-1200 trên thị trường hiện nay có các loại model như: CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C Nhóm lựa chọn dòng CPU 1214C vì đây là dòng phù hợp với dự án tầm trung nhất Dòng CPU 1214C hiện nay có 3 version DC/DC/DC, DC/DC/Relay, CPU 1214 AC/DC/Relay Nhóm sử dụng bản DC/DC/DC vì
– Nguồn DC thường ổn định hơn trong môi trường công nghiệp so với nguồn AC Điều này giúp giảm nguy cơ của sự cố và giúp tăng độ tin cậy của hệ thống
– Nguồn DC thường ít gây ra nhiễu điện từ so với nguồn AC, giúp giảm nguy cơ của các sự cố và lỗi trong hệ thống điều khiển
– Đối với nhiều ứng dụng công nghiệp, nguồn DC có thể được coi là an toàn hơn đối với con người so với nguồn AC Nó giảm nguy cơ của các tai nạn điện và chấn thương do điện giật
– Việc nguồn nuôi của PLC, ngõ vào, ngõ ra đều dùng nguồn DC sẽ dễ dàng hơn trong việc sử dụng và lắp đặt
Bảng 3 4 Bảng thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
Số I/O tích hợp trên CPU 14 kênh DI 24 VDC
Bộ nhớ: 100KB work memory, 4MB Load memory Hỗ trợ SD card lên đến 32GB
Hỗ trợ giao thức Profinet
Frofibus (qua module CM 1243-5) OPC UA, AS-i (qua module CM1243- 2), Web server
Ngôn ngữ lập trình LAD
Các tính năng khác Counter
Hình 3 8 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC b Module mở rộng
Vì hệ thống có 16 DI những dòng PLC S7-1200 CPU 1412C DC/DC/DC chỉ có 14DI nên nhóm sẽ sử dụng thêm module mở rộng ngõ vào Thông số kỹ thuật của module mở rộng:
Bảng 3 5 Bảng thông số kỹ thuật của module mở rộng
Mã sản phẩm 6ES7221-1BH32-0XB0
Thông số SIMATIC S7-1200, Digital input SM
Hình 3 9 Module mở rộng ngõ vào SM 1221 DC c Nút nhấn
Vì nhóm thiết kế phân cứng mỗi nút nhấn có 1 chức năng, nhóm lựa chọn nút nhấn cơ có tích hợp sẵn đèn báo 24VDC để đồng bộ với điện áp ngõ vào của PLC
Bảng 3 6 Bảng thông số kỹ thuật của nút nhấn
Tên sản phẩm Nút nhấn nhả LA38-11D
Kích thước lỗ lắp đặt 22mm
Công suất tiếp điểm Ui: AC 660V; Ith: 10A Điện áp đèn 24VDC
Hình 3 10 Nút nhấn nhả LA38-11D
3.2.4 Khối cơ cấu chấp hành a Băng tải
Hệ thống nhóm thực hiện ở phạm vi nhỏ, băng tải chỉ có chức năng vận chuyển quả cam nên nhóm lựa chọn băng tải mini với chất liệu PU khung nhôm Vì đây là chất liệu phổ biến, dễ tìm, dễ thay thế Nguồn động cơ nhóm lựa chọn loại 24VDC để dễ dàng đồng bộ với PLC
Bảng 3 7 Bảng thông số kỹ thuật của băng tải
Chiều dài băng tải 60cm
Chiều rộng băng tải 15cm
Chịu được tải trọng Dưới 10kg
Chất liệu đồ gá các chi tiết Sắt CNC
Chất liệu khung Nhôm định hình 2020 Động cơ Giảm tốc 24VDC
Hình 3 11 Băng tải kích thước 60x15mm b Relay trung gian
Thiết kế phần cứng
3.3.1 Sơ đồ nguyên lý a Sơ đồ nguyên lý điện
Sơ đồ mạch điều khiển:
Hình 3 16 Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống (1)
Hình 3 17 Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống (2)
Hình 3 18 Sơ đồ mạch động lực của hệ thống
-36- b Sơ đồ nguyên lý khí nén
Hình 3 19 Sơ đồ nguyên lý khí nén
Dựa trên sơ đồ nguyên lý và các thiết bọ đã lựa chọn chúng em đã thiết kế mô hình như sau:
-37- a Thiết kế mô hình tủ điện:
Hình 3 20 Bản vẽ bố trí thiết bị trong tủ điện
-38- b Thiết kế mô hình hệ thống:
Hình 3 21 Bản vẽ bố trí thiết bị của hệ thống
Sau khi thiết kế mô hình chúng em tiến hành lắp ráp các thiết bị và đi dây hệ thống.
Thiết kế phần mềm
3.4.1 Thiết kế code nhận dạng quả cam
Dựa theo yêu mẫu cam loại 1 và cam loại 2 đã được cung cấp, chúng em tiến hành thực nghiệm để chọn ngưỡng:
– Đặt Webcam cách vật 100mm để thu ảnh
– Sử dụng code Python đọc ngưỡng màu sắc và kích thước của cam loại 1 và loại
Ta thu được các ngưỡng như sau:
❖ Cam loại 1: Ngưỡng màu sắc (BGR) = (90; 166; 209) ; Ngưỡng kích thước
Hình 3 22 Ngưỡng màu sắc cam loại 1
❖ Cam loại 2: Ngưỡng màu sắc (BGR) = (35; 223; 86) ; Ngưỡng kích thước
Hình 3 23 Ngưỡng màu sắc cam loại 2
Sau khi chọn được ngưỡng màu sắc và kích thước của cam loại 1 và cam loại 2 thông qua thực nghiệm, chúng em xây dựng sơ đồ giải thuật trên code Python cho hệ thống như sau:
Hình 3 24 Sơ đồ giải thuật trên code Python
3.4.2 Thiết kế code điều khiển cơ cấu chấp hành
Với các yêu cầu thực hiện phân loại sau khi nhận diện như đã nêu ở trên thì chúng em tiến hành xây dựng lưu đồ giải thuật cho code PLC như sau:
Hình 3 25 Sơ đồ giải thuật trên code PLC
Hình 3 26 Sơ đồ giải thuật trên code chế độ Auto
Hình 3 27 Sơ đồ giải thuật trên code chế độ Manual
3.4.3 Thiết kế giao diện WinCC:
Giao diện người dùng WinCC (Windows Control Center) là một phần mềm của Siemens, dùng để giám sát và điều khiển quá trình công nghiệp trong hệ thống tự động hóa WinCC là một hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) được thiết kế để cung cấp một giao diện thân thiện và hiệu quả cho người dùng, giúp họ dễ dàng quản lý và điều khiển các quy trình công nghiệp phức tạp
Các thành phần chính của giao diện người dùng WinCC bao gồm:
– Màn hình giám sát (HMI - Human Machine Interface): Cho phép người dùng xem các thông số và tình trạng của hệ thống trong thời gian thực Màn hình này thường hiển thị các biểu đồ, số liệu và trạng thái của các thiết bị trong hệ thống
– Công cụ lập trình và thiết kế: Cho phép các kỹ sư thiết kế và cấu hình các màn hình giám sát, các báo cáo và các kịch bản tự động hóa
– Quản lý báo động (Alarm Management): Hiển thị và quản lý các cảnh báo và báo động trong hệ thống, giúp người dùng kịp thời phát hiện và xử lý các sự cố
– Quản lý dữ liệu (Data Management): Thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu từ các cảm biến và thiết bị trong hệ thống, giúp người dùng theo dõi hiệu suất và chất lượng của quy trình
– Công cụ báo cáo (Reporting Tools): Tạo các báo cáo chi tiết về hoạt động và hiệu suất của hệ thống, hỗ trợ việc ra quyết định
– Giao diện người dùng tùy chỉnh: Cho phép tùy chỉnh giao diện để phù hợp với yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng và người dùng
Với yêu cầu phần mềm của hệ thống có giao diện người dùng để giám sát hệ thống, nhóm chúng em đã thực hiện thiết kế giao diện mô phỏng và giám sát hệ thống trên nền tảng WinCC RT Professional của Tia Portal Chi tiết các bước thiết kế chúng em mô tả ở phần phụ lục
3.4.4 Thiết kế web cục bộ truy xuất và quản lý số lượng a Quản lý dữ liệu hệ thống
❖ Giới thiệu về Microsoft SQL Server:
-45- Microsoft SQL Server là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) được phát triển bởi Microsoft SQL Server được thiết kế để quản lý và lưu trữ dữ liệu, cũng như cung cấp các dịch vụ và công cụ để thực hiện truy vấn, phân tích dữ liệu, và quản lý cơ sở dữ liệu
Một số tính năng chính của Microsoft SQL Server bao gồm:
– Quản lý Dữ liệu: SQL Server hỗ trợ lưu trữ và quản lý dữ liệu theo mô hình quan hệ Bạn có thể tạo bảng, quan hệ, và thực hiện các thao tác CRUD (Create, Read, Update, Delete) trên dữ liệu
– Ngôn ngữ SQL: SQL Server sử dụng ngôn ngữ truy vấn SQL để tương tác với cơ sở dữ liệu Ngôn ngữ này cho phép thực hiện các truy vấn phức tạp để trích xuất thông tin từ cơ sở dữ liệu
– Quản lý Bảo mật: SQL Server cung cấp các tính năng bảo mật như quản lý quyền truy cập, kiểm soát truy cập dữ liệu, và mã hóa dữ liệu để bảo vệ thông tin quan trọng
– Dịch vụ Phân tích và Báo cáo: SQL Server cung cấp các dịch vụ phân tích dữ liệu, bao gồm tích hợp với dịch vụ Reporting Services và Analysis Services để tạo báo cáo và phân tích dữ liệu
– Dự trữ Dữ liệu: SQL Server hỗ trợ các tính năng như dự trữ dữ liệu (data warehousing) để lưu trữ lượng lớn dữ liệu và hỗ trợ phân tích dữ liệu theo thời gian
– Tích hợp với Công nghệ Microsoft: SQL Server tích hợp tốt với các sản phẩm và công nghệ khác của Microsoft như NET Framework, Visual Studio, Azure, và các dịch vụ đám mây khác
KẾT QUẢ
Mô hình hệ thống
Sau khi tiến hành lắp ráp thiết bị và đi dây hệ thống chúng em thu được mô hình như sau:
– Buồng tối đầu băng tải chứa Webcam để thu hình ảnh quả cam cho Code Python xử lý
– Cơ cấu chấp hành nằm dọc theo băng tải gồm 2 Xilanh khí nén để đẩy phân loại cam và 3 cảm biến để nhận biết tín hiệu vật đến đếm số cam
– Tủ điện chứa các nút nhấn điều khiển và thiết bị điều khiển hệ thống bên trong
Hình 4 1 Toàn bộ hệ thống
Tủ điện điều khiển
Nắp tủ điện được lắp 4 hàng nút nhấn gồm:
– ON SYSTEM: Bật hệ thống
– OFF SYSTEM: Tắt hệ thống
– AUTO: Chọn chế độ tự động
– MAN: Chọn chế độ thủ công
Khi ở chế độ thủ công, các thiết bị sẽ được điều khiển bằng các nút nhấn sau:
-54- – ON CONVEYER: Bật băng tải
– OFF CONVEYER: Tắt băng tải
Bên trong tủ điện gồm các thiết bị:
– Nguồn 24VDC: Cấp nguồn cho hầu hết các thiết bị trong hệ thống
– CB: Đóng ngắt nguồn điện cấp cho hệ thống
– PLC Siemen S7-1200: Thiết bị điều khiển hệ thống
– Module Input: Module mở rộng, thêm các ngõ vào
– Relay trung gian: Điều khiển các thiết bị thống qua tín hiệu nhận được từ PLC Bảo về PLC khi tải quá dòng
– Máng nhựa: Chứa các đừng dây điện, tăng thẩm mĩ cho tủ điện
Hình 4 3 Bên trong tủ điện
Kết quả phần mềm
4.2.1 Chương trình nhận dạng và phân loại cam
Với thuật toán Code Python, chúng em thu được kết quả xử lý ảnh như sau: – Phân loại được cam loại 1, cam loại 2 và cam không đạt dựa trên mẫu đã được cung cấp
– In ra màn hình diện tích quả cam (diện tích theo ngưỡng code đã đọc), tổng diện tích vùng chín của quả cam và tín hiệu truyền cho PLC
– Tuyền được tín hiệu từ Python qua PLC thông qua ModbusTCP Tín hiệu bằng
1 tương ứng với cam loại 1, tín hiệu bằng 2 tương ứng với cam loại 2, tín hiệu bằng 0 là cam không đạt
Hình 4 4 Tín hiệu truyền từ Python sang PLC
4.2.2 Chương trình điều khiển hệ thống
Chương trình điều khiển hệ thống chạy theo 2 chế độ AUTO và MANUAL:
– Khi ở chế độ AUTO, hệ thống tự động chạy theo quy trình dựa trên tín hiệu nhận dạng, tín hiệu cảm biến và timer
– Khi ở chế độ MANUAL, các thiết bị được điều khiển rời rạc bằng nút nhấn Thiết bị chạy khi nhấn ON và tắt khi nhấn OFF, cảm biến S3 vẫn hoạt động ở chế độ này để đếm số cam không đạt
Ta có giao diện mô phỏng và điều khiển hệ thống có 3 trang gồm:
– Trang bìa giới thiệu tên hệ thống, sinh viên thực hiện và giáo viên hướng dẫn
– Trang đăng nhập để người dùng đăng nhập tài khoản tăng tính bảo mật cho hệ thống
– Trang mô phỏng thể hiện các thành phần trong hệ thống, bảng điều khiển và đèn trạng thái của hệ thống
4.2.4 Web giám sát và quản lý số lượng
Sau khi thực hiện thiết kế, chúng em thu được web với các trang: – Trang chủ
So sánh hệ thống và các cách phân loại khác
4.3.1 Về tốc độ Để thu được kết quả thống kê, nhóm chúng em đã tiến hành thực nghiệm trên hệ thống trong vòng 1 giờ
Tốc độ trung bình khi phân loại cam bằng tay có thể khác nhau tùy vào người làm việc, mức độ quen thuộc với công việc, cũng như yêu cầu về độ chính xác trong việc phân loại Tuy nhiên, một số ước lượng chung có thể như sau:
Bảng 4 1 Bảng so sánh tốc độ
Người lao động không chuyên
Người lao động chuyên nghiệp Hệ thống
30-50 kg/giờ 50-80 kg/giờ 50-55 kg/giờ
Kết luận: Theo thống kê có thể thấy hệ thống có tốc độ phân loại nhanh hơn người lao động không chuyên
4.3.2 Về độ chính xác Để thu được kết quả thống kê, nhóm chúng em đã tiến hành phân loại 250 trái cam Kết quả thu được 238 trái được phân loại đúng Độ chính xác khi phân loại cam bằng tay có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như kinh nghiệm của người lao động, điều kiện ánh sáng, và tình trạng của quả cam Dưới đây là một số thống kê chung về độ chính xác khi phân loại cam bằng tay dựa trên các nghiên cứu và thực tế:
Bảng 4 2 Bảng so sánh độ chính xác
Người lao động không chuyên
Người lao động chuyên nghiệp
Kết luận: Theo thống kê hệ thống có thể tối ưu được độ chính xác hơn so với người lao động chuyên nghiệp khi phân loại cam bằng tay và có thể tránh ảnh hưởng từ các yếu tố: Điều kiện ánh sáng và môi trường; Số lượng và áp lực công việc,…
4.3.3 Ưu điểm của hệ thống so với phân loại bằng khuôn
‒ Không cần phải gia công lại khuôn khi muốn thay đổi kích thước quả cam phân loại Hạn chế được việc tốn kém nhiều chi phí và thời gian
‒ Tích hợp được vừa phân loại màu sắc vừa phân loại kích thước
