Thiết kế và chế tạo hệ thống đánh dấu lỗi vải trên dây chuyền kiểm tra lỗi vải tự động

Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tôi, hướng dẫn trực tiếp GS.TS Phạm Thị Ngọc Yến – Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Học viên Phạm Ngọc Hải Lời cảm ơn Trong khoảng năm học cao học làm luận văn cao học nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, qua xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người ủng hộ hoàn thành tốt khóa học Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội tâm huyết đào tạo để kiến thức làm luận văn mà nhiều kiến thức chuyên ngành khác Tôi xin gửi lời cảm ơn đến nhóm khí công ty Polico tư vấn cho để hoàn thành sản phẩm khí hệ thống đánh dấu lỗi vải Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa cho bảo tận tình tạo điều kiện suốt thời gian công tác giúp hoàn thành điều khiển hệ thống đánh dấu lỗi vải Tôi xin gửi lời cảm ơn đến nhóm thực đề tài dệt may thuộc trung tâm MICA – Đại học Bách Khoa Hà Nội công ty Norfolk Hatexco phối hợp chặt chẽ giúp đỡ tận tình để thiết kế sản phẩm phù hợp với thực tế thị trường Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Phạm Thị Ngọc Yến, người đưa ý tưởng tâm thực đề tài Với định hướng đắn, hướng dẫn bảo tận tình cô, hoàn thành tốt luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn ủng hộ, quan tâm gia đình bạn bè suốt trình làm luận văn Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Mục lục Lời cam đoan .1 Lời cảm ơn .2 Mục lục .3 Danh mục hình vẽ Mở đầu .7 CHƯƠNG DÂY CHUYỀN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VÀ ĐÁNH DẤU LỖI VẢI TỰ ĐỘNG 1.1 Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 1.2 Hệ thống tự động nhận dạng lỗi vải 10 1.2.1 Phương pháp nhận dạng lỗi vải 10 1.2.2 Tự động hóa trình nhận dạng lỗi vải dệt 14 1.3 CHƯƠNG Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải 15 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 18 2.1 Thiết kế sơ bộ điều khiển 18 2.1.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 18 2.1.2 Thiết kế modul vào 19 2.2 Lựa chọn thiết bị phần cứng .21 2.2.1 Thiết kế thiết bị thành phần điều khiển 21 2.2.2 Lựa chọn vi điều khiển 22 2.2.3 Lựa chọn giải pháp điều khiển đánh dấu 24 2.3 CHƯƠNG Thiết kế mạch in điều khiển 27 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 32 3.1 Tổng quan chức phần mềm .32 CÁC DANH MỤC Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 3.1.1 Nhận thông tin 32 3.1.2 Phân tích xử lý 33 3.1.3 Hiển thị điều khiển 34 3.2 Thuật toán điều khiển .34 3.2.1 Thuật toán phối hợp LCD phím bấm .34 3.2.2 Thuật toán giao tiếp máy tính trung tâm .35 3.2.3 Thuật toán xử lý chung 36 3.3 Giao thức truyền thông với máy tính trung tâm 37 3.3.1 Các thông tin cần truyền từ máy tính đến điều khiển .37 3.3.2 Từ điều khiển đến máy tính 39 3.3.3 Cấu trúc gói tin 41 CHƯƠNG 4.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ HỆ THỐNG ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 43 Thiết kế khí khung máy .43 4.1.1 Thiết kế mô hình phần mềm Solid Work 43 4.1.2 Thiết kế với số đo cụ thể 45 4.2 Thiết kế cấu đánh dấu lỗi vải .52 4.2.1 Cơ cấu sử dụng xi lanh khí nén 52 4.2.2 Cơ cấu sử dụng kim phun đánh dấu 53 4.2.3 Cơ cấu đóng dấu 54 4.2.4 Cơ cấu khởi động từ 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ SẢN PHẨM HOÀN THÀNH 61 5.1 Bộ điều khiển đánh dấu lỗi vải 61 5.2 Cơ cấu khí khung máy 64 5.3 Cơ cấu đánh dấu lỗi vải 65 KẾT LUẬN .66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC .68 CÁC DANH MỤC Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Danh mục hình vẽ Hình 1-1: Tóm lược quy trình dệt từ nguyên liệu tự nhiên đến lúc thành phẩm Hình 1-2: Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 10 Hình 1-3: Các bước xử lý quy trình phát lỗi ảnh dệt .11 Hình 1-4: Các ảnh mẫu vải bị lỗi, ảnh lọc sau sử dụng lọc Gabor 12 Hình 1-5: Sơ đồ giải thuật sử dụng mạng neuron phản hồi 13 Hình 1-6: Sơ đồ giải thuật phát lỗi sử dụng mạng neuron tuyến tính 13 Hình 1-7: Tự động hóa việc phát lỗi vải dệt 14 Hình 1-8: Dây chuyền đánh dấu lỗi vải phương pháp in phun .15 Hình 1-9: Đánh dấu lỗi vải Việt Nam 15 Hình 1-10: Máy tời vải công ty Norfolk Hatexco 16 Hình 1-11: Toàn máy đánh dấu lỗi vải 17 Hình 2-1: Sơ đồ khối modul điều khiển 20 Hình 2-2: Các thiết bị phần cứng thiết lập cho điều khiển 22 Hình 2-3: Sơ đồ chân kiến trúc ATmega128 .23 Hình 2-4: Chip 74HC595 loại DIP16 25 Hình 2-5: Giản đồ hoạt động theo sườn lên tín hiệu đồng 26 Hình 2-6: Cấu tạo MOC3020 26 Hình 2-7: Cấu tạo BTA12 27 Hình 2-8: Mạch nguyên lý phần điều khiển 29 Hình 2-9: Mạch nguyên lý phần giao tiếp người sử dụng .30 Hình 2-10: Mạch nguyên lý phần công suất 31 Hình 3-1: Thuật toán phối hợp bàn phím LCD 35 Hình 3-2: Thuật toán giao tiếp máy tính trung tâm .35 Hình 3-3: Thuật toán điều khiển đánh dấu lỗi vải .36 Hình 4-1: Kết cấu chân đế .43 Hình 4-2: Giá chống thẳng đứng 44 Hình 4-3: Ghép nối giá đứng giá ngang 44 CÁC DANH MỤC Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Hình 4-4: Giá ngang khung máy .44 Hình 4-5: Thanh trượt với lăn chống ma sát 45 Hình 4-6: Phối cảnh cụ thể máy đánh dấu lỗi vải 45 Hình 4-7: Bản vẽ chi tiết toàn máy 46 Hình 4-8: Bản lắp giá đỡ .47 Hình 4-9: Chi tiết 48 Hình 4-10: Chi tiết 49 Hình 4-11: Chi tiết 50 Hình 4-12: Chi tiết 51 Hình 4-13: Cơ cấu đánh dấu sử dụng xi lanh khí nén 53 Hình 4-14: Cấu tạo kim phun lò xo 54 Hình 4-15: Cơ cấu dấu 55 Hình 4-16: Khởi động từ thị trường 56 Hình 4-17: Thành phần thiết bị khởi động từ 57 Hình 4-18: Khởi động từ chưa có vỏ bọc 60 Hình 5-1: Mạch hiển thị điều khiển đánh dấu 61 Hình 5-2: Mạch điều khiển đánh dấu .62 Hình 5-3: Mạch công suất điều khiển đánh dấu .62 Hình 5-4: Bộ điều khiển đánh dấu 63 Hình 5-5: Hiển thị chế độ chạy bình thường 63 Hình 5-6: Hiển thị truy cập mật 63 Hình 5-7: Toàn kết cấu khí khung máy 64 Hình 5-8: Cơ cấu di chuyển theo phương thẳng đứng 64 Hình 5-9: Cơ cấu ghép nối phương đứng phương ngang 65 Hình 5-10: Cơ cấu đánh dấu lỗi bóc tách thành phần .65 Hình 5-11: Cơ cấu đánh dấu gá lắp 65 CÁC DANH MỤC Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Mở đầu Dệt may coi ngành trọng điểm công nghiệp Việt Nam Trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa đại hóa đất nước, dệt may xem ngành sản xuất mũi nhọn có tiềm lực phát triển mạnh Từ năm 2001, Việt Nam có 1000 nhà máy dệt may, thu hút 50 vạn lao động, chiếm đến 22% tổng số lao động toàn ngành công nghiệp Cho đến năm 2007, ngành dệt may đem lại việc làm cho hàng triệu người lao động Với lợi riêng biệt vốn đầu tư không lớn, thời gian thu hồi vốn nhanh, ngành dệt may thu hút nhiều lao động có nhiều điều kiện mở rộng thị trường nước với tham gia nhiều thành phần kinh tế khác Tuy vậy, xu hội nhập kinh tế khu vực quốc tế, ngành dệt may phải đối mặt với nhiều thách thức lớn, phải cạnh tranh ngang với cường quốc xuất lớn Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Pakixtan, Hàn Quốc Thách thức ngành dệt may Việt nam lớn Để vượt qua thách thức này, phải giải khó khăn việc đảm bảo chất lượng sản phẩm dệt sản phẩm may hai yếu tố hàng đầu định thành công ngành dệt may Việt Nam Tại Việt Nam, qua trao đổi với cán công ty dệt may, biết áp dụng quy trình kiểm tra chất lượng vải dệt mắt thường, chưa có hệ thống phát đánh dấu tự động lỗi vải dệt Với điều kiện kiểm tra ảnh hưởng lớn đến chất lượng suất sản phẩm Từ mạnh dạn đưa đề tài nghiên cứu, chế tạo đưa vào ứng dụng thực tế cho hệ thống tự động nhận dạng đánh dấu lỗi vải Luận văn nằm khuôn khổ đề tài tập trung vào “Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động” Hệ thống nhận thông tin lỗi vải từ hệ thống nhận dạng lỗi vải tự động Phần điều khiển hệ thống thiết kế để hệ thống có độ tin cậy cao, tiện lợi với người sử dụng Nội dung luận văn chia làm chương với nội dung sau: MỞ ĐẦU Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Chương 1- Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động: Giới thiệu dây chuyền kiểm tra chất lượng vải giới thực tế Việt Nam, tìm hiều tổng quan hệ thống nhận dạng lỗi vải tự động Chương 2- Thiết kế phần cứng điều khiển hệ thống đánh dấu lỗi vải: Tìm hiểu yêu cầu hệ thống phần kết nối với hệ thống từ đưa phương án lựa chọn phần cứng phát triển điều khiển cho hệ thống Chương 3- Thiết kế phần mềm điều khiển hệ thống đánh dấu lỗi vải: Từ thành phần phần cứng chọn yêu cầu hiệu phần mềm hệ thống đưa phương pháp thuật toán điều khiển Chương 4- Thiết kế khí hệ thống đánh dấu lỗi vải: Qua trình tìm hiểu máy móc sẵn có sở sản xuất đưa thiết kế khí để gá lắp phù hợp, với cần thiết kế cấu đánh dấu lỗi vải phù hợp Chương 5- Kết sản phẩm hoàn thành: Các sản phẩm hoàn thành luận văn đối sánh với tiêu chí đề phần thiết kế Trong trình nghiên cứu, tác giả luận văn cố gắng tiếp cận giải vấn đề cách triệt để Tuy vậy, thời gian có hạn trình độ chuyên môn nhiều điểm chưa hoàn thiện, chắn không tránh khỏi sai sót định Kính mong nhận đóng góp bảo thầy cô MỞ ĐẦU Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động CHƯƠNG DÂY CHUYỀN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VÀ ĐÁNH DẤU LỖI VẢI TỰ ĐỘNG Tầm quan trọng ngành công nghiệp dệt may giới Việt Nam khẳng định nhiều năm qua Chất lượng sản phẩm dệt may ngày nâng cao rõ rệt, số lượng lớn công nhân làm việc phải kể đến hệ thống tự động hóa góp phần không nhỏ vào phát triển Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải đời từ thực tế sản xuất nhằm nâng cao chất lượng suất sản phẩm Vải trước đưa vào cắt may có lỗi, đưa vải vào dây chuyền cắt may làm giảm giá thành vải dệt từ 45% đến 65% Để nâng cao chất lượng sản phẩm doanh nghiệp cần kiểm tra vải trước đưa vào cắt may, hệ thống tự động nhận dạng đánh dấu lỗi vải nhận nhiệm vụ Trong phần nhận dạng quét mặt vải định vị lỗi mặt vải, sau truyền tin xuống để phần đánh dấu lỗi thực thi 1.1 Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Dệt trình gồm nhiều công đoạn Hình 1-1 mô tả tóm lược quy trình dệt vải từ nguyên liệu tự nhiên/hóa học đến lúc thành phẩm Hình 1-1: Tóm lược quy trình dệt từ nguyên liệu tự nhiên đến lúc thành phẩm Chương 1: Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Có loại vải chính:  Vải không qua khâu dệt;  Vải dệt trơn;  Vải có in họa tiết nhuộm màu Trong khuôn khổ luận văn, tập trung vào việc tự động đánh dấu lỗi vải qua xử lý Các thành phần hệ thống phối hợp với chặt chẽ phức tạp hình 1-2 Hình 1-2: Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động bao gồm:  Máy tời vải  Hệ thống nhận dạng lỗi vải  Hệ thống đánh dấu lỗi vải 1.2 Hệ thống tự động nhận dạng lỗi vải 1.2.1 Phương pháp nhận dạng lỗi vải Phát lỗi sản phẩm dệt thông qua camera nhận quan tâm nhiều nhà nghiên cứu doanh nghiệp Nhiều hệ thống giám sát thương Chương 1: Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 10 Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động PHỤ LỤC /***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.04.4a Advanced Automatic Program Generator © Copyright 1998-2009 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l http://www.hpinfotech.com Project : Making Textile Version : 1.0 Date : 29/12/2010 Author : Pham Ngoc Hai Company : Comments: Chip type : ATmega128L Program type : Application AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 1024 *****************************************************/ #include #include #include // I2C Bus functions #asm equ i2c_port=0x12 ;PORTD equ sda_bit=1 equ scl_bit=0 #endasm #include // DS1307 Real Time Clock functions #include // Alphanumeric LCD Module functions #asm equ lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include /****************************************************/ #define HMI_1 PINA.0 #define HMI_2 PINA.1 #define HMI_3 PINA.2 PHỤ LỤC Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động #define HMI_4 PINA.3 #define HMI_5 PINA.4 #define HMI_6 PINA.5 #define DS_PW PORTB.5 #define LATCH_PW PORTB.6 #define CLK_PW PORTB.7 #define HIGH #define LOW /****************************************************/ #define WDR() #asm( "WDR" ) //reset watchdog #define SET_BIT(reg,pos) reg|=(1