Đang tải... (xem toàn văn)
Phân loại sản phẩm (có code) .................................................................. Phân loại sản phẩm (có code) .................................................................. Phân loại sản phẩm (có code) .................................................................. Phân loại sản phẩm (có code) ..................................................................
Trang 1/26 Phân loại sản phẩm Phân Loại Sản Phẩm Trang 2/26 MỤC LỤC Phân Loại Sản Phẩm Trang 3/26 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Phân Loại Sản Phẩm Trang 4/26 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Phân Loại Sản Phẩm Trang 5/26 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC Direct Current IC Integrated circuit CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor PWM Pulse-width modulation OE Output Enable GND Ground Phân Loại Sản Phẩm Trang 6/26 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu Trong trình sản xuất, việc phân loại sản phẩm đóng vai trò thiết yếu Có nhiều hướng để phân biệt nhiều dòng sản phẩm khác tùy vào mục đích sử dụng Đề tài hướng vào việc nghiên cứu phân loại sản phẩm theo màu sắc định trước 1.1.1 Yêu cầu đặt Phân loại sản phẩm dựa màu sắc thông qua hai màu là: “Đỏ” “Xanh” - 1.1.2 Hướng giải Sử dụng cảm biến để phát vật phẩm phân biệt màu sắc, sử dụng động để phân loại sản phẩm - Vẽ lưu đồ giải thuật lập trình Dùng trình biên dịch Arduino IDE thi công phần cứng mô tả hệ thống - 1.2 Nguyên lý chung Sản phẩm chạy băng tải vận hành Cảm biến phát có vật phẩm kiểm tra màu sắc Nếu sản phẩm có màu “Đỏ” động đẩy vào kho sản phẩm “Đỏ”, ngược lại phát màu “Xanh” động đẩy - vào kho sản phẩm “Xanh ” Để giảm sai sót q trình phân loại sản phẩm màu “Đỏ” “Xanh”, trường hợp lại không thuộc màu qua cảnh báo thông qua đèn led Phân Loại Sản Phẩm Trang 7/26 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN 2.1 Mạch nguồn 5V DC Mạch nguồn 5V DC sử dụng linh kiện IC LM7805 IC có nhiệm vụ ổn áp 5V DC ngõ Hình 2-1: LM7805 [6] - Sơ đồ chân: • Input(1): Điện áp ngõ vào IC yêu cầu lớn 5v • GND(2): Chân nối mass • Output(3): Điện áp ngõ mức 5V DC 2.2 ATmega328P Hình 2-2: ATmega328P [5] Vi điều khiển ATmega328P vi điều khiển CMOS 8-bit công suất th ấp, hiệu cao dựa kiến trúc cải tiến AVR®, gồm có 28 chân Bảng sau mơ tả đặc tính vi điều khiển Phân Loại Sản Phẩm Trang 8/26 Bảng 3-1: Thông số kĩ thuật ATmega328P [5] - 2.3 Cảm biến siêu âm HC-SR04 Cảm biến siêu âm dùng để phát có khơng có sản phẩm thơng qua sóng siêu âm phát cảm biến Hình 2-3: Cảm biến siêu âm HC-SR04 [4] - - Sơ đồ chân: • VCC: Chân cấp nguồn • Trig: Chân ngõ vào phát xung tín hiệu • Echo: Chân ngõ nhận xung tín hiệu trả • GND: Chân nối đất 2.4 Cảm biến màu TCS3200 Cảm biến màu dùng để phát màu sắc sản phẩm Phân Loại Sản Phẩm Trang 9/26 Hình 2-4: Sơ đồ chân TCS3200 [3] - Sơ đồ chân: Cảm biến màu gồm có chân • VCC GND: Chân cấp nguồn nối mass cảm biến Điện áp hoạt động khoảng 2.7V đến 5.5V Dòng hoạt động từ 1.4 đến - 2mA • OE: Chân cho phép cảm biến hoạt động • S0, S1: Chân lựa chọn tỉ lệ tần số ngõ • S2, S3: Chân lựa chọn loại màu sắc photodiode • Out: Chân xuất giá trị tần số Mô tả cảm biến: • TCS3200 lập trình để chuyển đổi màu sắc sang tần số việc phối hợp photodiode chuyển đổi tần số mạch tích hợp đơn cực CMOS Ngõ xung vuông (duty 50%) tần số tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng • Tần số ngõ điều chỉnh ba giá trị đặt trước thông qua hai chân điều khiển S0, S1 Các chân I/O cho phép kết nối trực tiếp với vi điều khiển • Trong TCS3200 chuyển đổi ánh sáng sang tần số ghi nhận giá trị từ dãy 8x8 photodiode bố trí xen kẽ với 16 photdiodes lọc xanh, 16 photodiodes lọc màu lục, 16 photodiodes lọc mảu đỏ 16 photodiodes lại khơng có lọc dùng để xóa Phân Loại Sản Phẩm Trang 10/26 Hình 2-5: Nguyên lý hoạt động TCS3200 [3] - 2.5 Động Servo SG90 Động sử dụng làm công cụ để phân loại sản phẩm đưa vào kho sản phẩm Hình 2-6: Servo SG90 [1] - Sơ đồ chân • Vcc GND: Chân cấp nguồn nối mass Điện áp hoạt động từ 4.8V đến 5V Dòng hoạt động xấp xỉ 1A • PWM: Chân băm xung có nhiệm vụ điều chỉnh góc quay động (từ đến 180 độ) Phân Loại Sản Phẩm Trang 12/26 Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật - 3.3 Nguyên lý hoạt động Mạch nguồn: • Mạch nguồn sử dụng cấp điện áp cho vi điều khiển, cảm biến - động Cảm biến siêu âm HC-SR04: • Vi điều khiển gủi xung kích đến chân trigger cảm biến siêu âm khoảng thời gian ngắn xác định để cảm biến hoạt động • Sau cảm biến phát khoảng thời gian xung để phát vật cản Khi gặp vật cản chân echo nhận xung trả về, vi điều khiển đọc khoảng thời gian từ xung gửi • Khoảng cách tính thời gian nhận, gửi tín hiệu tốc độ âm = 340m/s = 0.034 cm/us, với công thức: Phân Loại Sản Phẩm Trang 13/26 Với x thời gian xung nhận gửi tín hiệu cảm biến phát vật cản • Cảm biến phát vật phẩm khoảng cách từ đến 5cm Đến phát có vật phẩm, cảm biến màu - cho phép hoạt động Cảm biến màu TCS3200: cảm biến gồm có ba ngõ vào ngõ Bảng 3-1: Lựa chọn thơng số [3] • Cảm biến có chân Input gồm S0, S1, S2, S3 để lựa chọn tỉ lệ cần sử dụng với L mức thấp (LOW) H mức cao (HIGH) • Chân điều khiển S0 S1 ta chọn ba giá trị điều chỉnh tỉ lệ tần số định trước thông qua mức logic gồm: 2% tương ứng 10 – 12 KHZ 20% tương ứng 100 – 120KHZ 100% tưng ứng 500 – 600KHZ • Ngõ vi điều khiển đưa hai chân S0, S1 lên mức cao (HIGH) để ngõ cho ta tỉ lệ tần số lớn nhất, nhằm tránh sai số vận hành hệ thống phân loại sản phẩm • Với chân điều khiển S2, S3 ta chọn mức logic phép lọc photodiodes hoạt động Hệ thống phân loại màu gồm “Đỏ” “Xanh” nên ngõ vi điều khiển đẩy hai chân ngõ vào S2, S3 lên mức LOW-LOW LOW-HIGH • Ngõ OUT trả thời gian với chu kì ứng với tỉ lệ tần số điều khiển hai chân S0 S1 phía trên, khoảng thời gian tương ứng với màu sắc vật phẩm Ta lập trình vi điều - khiển đọc thời gian trả để so sánh Động Servo SG90: • Dựa vào so sánh từ vi điều khiển, động hoạt động để phân loại Phân Loại Sản Phẩm Trang 14/26 • Động quay góc tương ướng thời gian đọc xung lọc “Đỏ” thấp • Động quay góc tương ướng thời gian đọc xung lọc “Xanh” thấp Phân Loại Sản Phẩm Trang 15/26 CHƯƠNG THI CÔNG PHẦN CỨNG 4.1 Layout mạch nguồn 5VDC Hình 4-1: Layout mạch nguồn 5V DC 4.2 Layout mạch xử lý Atmega328P Phân Loại Sản Phẩm Trang 16/26 Hình 4-2: Layout Mạch Atmega328P 4.3 Mơ hình băng tải phân loại sản phẩm Phân Loại Sản Phẩm Trang 17/26 Hình 4-3: Mơ hình phân loại sản phẩm Phân Loại Sản Phẩm Trang 18/26 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN - 5.1 Đánh giá Cảm biến siêu âm cảm biến màu phát phân loại sản - phẩm với hai màu định trước Công suất hoạt động cho phép phân loại từ đến 10 sản phẩm phút Tốc độ băng chuyền sử dụng mức công suất thấp nên chậm 5.2 Nhận xét Hệ thống hoạt động với công suất chưa lớn, với hệ thống có tốc độ băng tải nhanh dẫn đến cảm biến không phát phân loại màu kịp - 5.3 Hướng phát triển Sử dụng cảm biến tiệm cận để giảm khả sai lệch hệ thống băng - tải chạy tốc độ cao Tối ưu hóa phương pháp lập trình để hệ thống khơng phụ thuộc vào tốc độ - băng tải Sử dụng thêm nhiều cảm biến màu để tăng thêm độ xác nâng cao khả nhận biết màu sắc cho hệ thống có nhiều loại sản phẩm cần phân biệt Phân Loại Sản Phẩm Trang 19/26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Internet: [1] http://arduino.vn [2] http://arduino.cc [3] http://html.alldatasheet.com/html-pdf/454462/TAOS/TCS3200/96/1/TCS3200.html [4] http://www.micropik.com/PDF/HCSR04.pdf [5] http://www.atmel.com/Images/Atmel-42735-8-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328328P_Datasheet.pdf [6] http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/82833/FAIRCHILD/LM7805.html Tiếng Anh: [1] Arduino Workshop - A Hands – On Introduction with 65 Projects by John Boxall Phân Loại Sản Phẩm Trang 20/26 PHỤ LỤC A #include Servo myservo; #define timer 500 //Khai báo biến int red = 0; int blue = 0; int green = 0; int a = 0; int b = 0; //Khai báo động servo int gocquaysv; const int servo = 10; //Khai báo TCS3200 const int S0 = 5; const int S1 = 6; Phân Loại Sản Phẩm Trang 21/26 const int S2 = 7; const int S3 = 8; const int Out = 9; //Khai báo HC-SR04 const int trig = 11; const int echo = 12; void setup() { pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(Out, INPUT); pinMode(trig, OUTPUT); pinMode(echo, INPUT); Phân Loại Sản Phẩm Trang 22/26 //Tỉ lệ tần số output 100% digitalWrite(S0, HIGH); digitalWrite(S1, HIGH); myservo.attach(servo); Serial.begin(9600); pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); } void loop() { detect_distance(); } void detect_distance() { Phân Loại Sản Phẩm Trang 23/26 unsigned long x; int kc; //biến đọc chu kì xung từ cảm biến đến vật cản //biến tính khoảng cách digitalWrite(trig, 0); delayMicroseconds(5); digitalWrite(trig, 1); delayMicroseconds(5); digitalWrite(trig, 0); x = pulseIn(echo, HIGH); kc = int(x * 0.034 / 2); Serial.print(kc); Serial.println("cm"); delay(timer); if (kc >= && kc