BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN LOẠI VÀ IN SẢN PHẨM ỨNG DỤNG MACHINE VISION (Có code cuối bài)

Thiết kế mô in sản phẩm sử dụng PLC Siemens s71200 (sử dụng Driver step motor) điều khiển động cơ bước.Tìm hiểu cách xác định vị trí vật, góc lệch của vật và vật lỗi thông qua xử lý ảnh LabViewTìm hiểu các thiết bị và lựa chọn thiết bị phù hợp cho mô hình ứng dụng. Thiết kế sơ bộ kết cấu phần cơ khí.Tiến hành lập trình chương trình điều khiển động cơ bước trên PLC sử dụng ngõ ra xung của PLC S7 1212 DCDCDCThiết kế giao diện giám sát SCADA trên WinCC RT StartThiết kế Web server để giám sát các thông số.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH PHÂN LOẠI VÀ IN SẢN PHẨM ỨNG DỤNG MACHINE VISION GVHD: TS Vũ Văn Phong SVTH: Điểu Văn Hậu Nguyễn Đăng Nghĩa Tp Hồ Chí Minh tháng năm 2019 15151139 15151185 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH PHÂN LOẠI VÀ IN SẢN PHẨM ỨNG DỤNG MACHINE VISION GVHD: TS Vũ Văn Phong SVTH: Điểu Văn Hậu Nguyễn Đăng Nghĩa 15151139 15151185 Tp Hồ Chí Minh tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Điểu Văn Hậu MSSV: 15151139 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Đăng Nghĩa MSSV: 15151185 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: K15 Lớp: 151512A I TÊN ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH IN SẢN PHẨM ỨNG DỤNG MACHINE VISION II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Nghiên cứu thiết kế khung CNC điều khiển step motor - Nghiên cứu xử lý ảnh Labview - Tìm hiểu cách giao tiếp Labview TIA - Tìm hiểu Driver stepmotor Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động khung CNC - Lập trình cho xử lý ảnh - Thiết kế thi cơng mơ hình - Viết chương trình điều khiển cho PLC - Kiểm tra điều chỉnh thông số để phù hợp với khung CNC - Thiết kế, lập trình hình Scada với điều khiển - Nhận xét kết luận Sản phẩm: Mô hình in sản phẩm ứng dụng Machine Vision III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 1/3/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 1/7/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:TS Vũ Văn Phong CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Điểu Văn Hậu MSSV: 15151139 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Đăng Nghĩa MSSV: 15151185 Tên đề tài: Mơ hình in sản phẩm ứng dụng Machine Vision Tuần/ngày 1/3/2019 – 8/3/2019 9/3/2019 – 16/3/2019 17/3/2019 – 2/4/2019 3/4/2019 – 10/4/2019 11/4/2019 – 25/4/2019 26/4/2019 – 10/5/2019 11/5/2019 – 18/5/2019 19/5/2019 – 3/6/2019 4/6/2019 – 18/6/2019 19/6/2019 – 1/7/2019 Xác nhận GVHD Nội dung Định hình đề tài, bước đầu tham khảo nguồn có liên quan đến đề tài làm, đặt mục tiêu cho đồ án thực Thu thập tài liệu, tham quan mơ hình thực tế, tham khảo vấn đề thực tế Tham khảo tài liệu, nghiên cứu lập trình xử lý ảnh xác định sản phẩm lỗi góc vật Nghiên cứu chuyển liệu từ Labview sang vi điều khiển PLC Nghiên cứu lập trình PLC điều khiển step motor qua driver Mua, kiểm tra, xây dựng phần cứng, hoàn thiện phần kết nối đồ án Lập trình kết nối phần kiểm tra mơ hình lần Lập trình kiểm tra mơ hình lần 2, kiểm tra ổn định hệ thống đáp ứng so với mục tiêu đề ban đầu Chỉnh sửa mơ hình lần cuối Viết báo cáo đồ án Hồn thành mơ hình đồ án, hoàn thành báo cáo đồ án GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN o0o -Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài LỜI CẢM ƠN  Đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy Vũ Văn Phong, Khoa Điện-Điện Tử Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Trong suốt thời gian thực đồ án thầy giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn chúng em Thầy cung cấp cho chúng em nhiều kiến thức kinh nghiệm thực tế chúng em thực đồ án Trong trình thực đồ án thầy ln định hướng, góp ý sửa chữa chỗ sai giúp chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Điện-Điện Tử, thầy cô trường giảng dạy, giúp đỡ chúng em năm học qua Chính thầy cô xây dựng cho chúng em kiến thức tảng kiến thức chuyên môn để chúng em hồn thành đồ án cơng việc sau Cuối chúng em gởi lời cảm ơn đến anh chị trước, bạn bè, người thân trao đổi, truyền đạt kinh nghiệm ủng hộ, động viên chúng em suốt trình thực đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài MỤC LỤC LIỆT KÊ HÌNH LIỆT KÊ BẢNG TĨM TẮT Hiện nay, nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa ngày phát triển mạnh mẽ, tiến khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điều khiển tự động góp phần lớn tạo điều kiện để nâng cao hiệu trình sản xuất Vì tự động hóa q trình cơng nghệ thực phát triển ứng dụng mãnh mẽ công nghiệp, lựa chọn tối ưu lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm chất lượng cao, tiết kiệm chi phí sản xuất tạo khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Trong ngành công nghiệp việc điều khiển động bước phổ biến Nhằm đáp ứng độ xác để phục vụ tình sản xuất đạt hiệu tốt hơn, đảm bảo q trình sản xuất khơng bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị Động bước với tốc độ quay nhanh, mơ men sản sinh lớn, độ xác tương đối, thực thiết bị mang lại hiệu cao máy móc Song song với thiết bị khơng thể thiếu xu hướng thị giác máy tính, xử lý ảnh cơng nghiệp từ lâu trở thành thành phần dần thay cảm biến đắt tiền cơng nghiệp, độ xác tương đối cao, xử lý lúc tính hiệu khác để giao tiếp với điều khiển Xử lý ảnh lĩnh vực mang tính khoa học cơng nghệ Nó ngành khoa học mẻ so với nhiều ngành khoa học khác tốc độ phát triển nhanh, kích thích trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt máy tính chun dụng riêng cho Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 5.10 Kết xử lý giao diện điều khiển lần Đánh giá độ xác: • Correct Object: Phát vật – Kết cho xác • Corner : Góc lệch phát -2.2 độ, lệch 2.2 độ • Position : Vị trí vật 52mm lệch 2mm • Đầu in chạy nhanh so với băng tải nên kết in khơng xác 5.1.6 Chạy thực nghiệm lần Đặt trường hợp: Cho vật kích thước với mẫu cho trước, màu trắng, vị trí 50mm cách vị trí ban đầu( biên trái băng tải), góc lệch đo trước độ Tốc độ 70mm/s với điều kiện sáng thuận lợi (a) BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG (b) 79 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 5.11 Mẫu đo thực tế (a) sản phẩm in (b) lần Hình 5.12 Kết xử lý giao diện điều khiển lần Đánh giá độ xác: • Correct Object: Phát vật – Kết cho xác • Corner : Góc lệch phát -2.2 độ, lệch 2.2 độ • Position : Vị trí vật 52mm lệch 2mm • Đầu in chạy nhanh so với băng tải nên kết in không xác 5.1.7 Chạy thực nghiệm lần Đặt trường hợp: Cho vật kích thước với mẫu cho trước, màu trắng, vị trí 70mm cách vị trí ban đầu( biên trái băng tải), góc lệch đo trước độ Tốc độ 50mm/s với điều kiện bị nhiễu ánh sáng bên ngồi Hình 5.13 Mẫu đo thực tế điều kiện nhiễu ánh sáng bên ngồi lần BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 80 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 5.14 Kết xử lý giao diện điều khiển lần Đánh giá độ xác: • Correct Object: Phát vật – Kết cho xác • Corner : Góc lệch phát 0.17 độ lệch 0.17 độ • Position : Vị trí vật 73mm, lệch 3mm • Đầu in chạy nhanh so với băng tải nên kết in khơng xác 5.1.8 Chạy thực nghiệm lần Đặt trường hợp: Cho vật kích thước với mẫu cho trước, màu đen Tốc độ 40mm/s với điều kiện thuận lợi Hình 5.15 Mẫu khơng kích thước lần BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 81 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN Hình 5.16 Kết xử lý giao diện điều khiển lần Đánh giá độ xác: • Hệ thống không nhận vật mẫu giữ nguyên giá trị vật mẫu trước 5.2 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG Mơ hình ban đầu áp dụng cách nhận dạng đối tượng băng tải tìm góc lệch, vị trí đối tượng, từ đưa thơng tin liệu vi điều khiển để thực trình in sản phẩm Mơ hình ứng dụng kỹ thuật in không dừng cách điều khiển đồng tốc động băng tải động trục x Thêm vào mơ hình phân loại để loại bỏ đối tượng khơng chuẩn kích thước không nguyên vẹn a Ưu điểm  Kết phân loại vật lên đến 90%  Giao diện hệ thống dễ sử dụng, hiển thị đầy đủ thông số cần thiết cho người giám sát BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 82 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN  Các thông sô trạng thái in hoàn thành, lỗi sản phẩm toàn sản phẩm đánh số rõ ràng webserver giúp người quản lí dễ dàng nằm bắt liệu  Hệ thống hoạt động linh hoạt ổn định, có khắc phục cố điện  Có thể điều khiển tốc độ băng tải tốc độ in b Hạn chế  Tốc độ đọc liệu từ xử lý ảnh chậm( delay khoảng 500ms)  Mơ hình chạy tốc độ cao motor băng tải có tượng xung làm in bị lệch, có tượng đầu in chạy nhanh so với băng tải  Năng xuất chưa cao, xử lý lần sản phẩm, với tốc độ in sản phẩm nhanh khoảng 6s với tốc độ 70mm/s 15s – 17s tốc độ in ổn định 45mm/s  Mơ hình dừng lại in mô chưa cho kết trực quan, hệ thống khơng có tín hiệu hồi tiếp để so sánh với kết xử lý phần mềm c Cách khắc phục  Tối ưu hóa phần lập trình LABView  Sử dụng động servo thay cho động bước giúp tránh tình trạng xung chạy tốc độ cao, đồng thời có encoder giúp giám sát xung servo  Cần lập trình lại phần PLC để sản phẩm nhận liên tiếp vào buồng xử lý, gắn thêm camera phía sau khung in để giám sát trả kết hệ thống  Cần thêm vào hệ thống khây mực để in đóng dấu BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 83 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu đề tài, thi cơng hồn thành đề tài, nhóm học hỏi nhiều kiến thức củng cố thêm kiến thức học Đề tài “Mơ hình in sản phẩm ứng dụng xử lý ảnh” phần giải vấn đề thực tế công nghiệp nay, tìm vị trí vật tọa độ XY, tìm góc lệch vật so với trục ban đầu, cuối phân loại sản phẩm theo kích thước, bề mặt sản phẩm mà cảm biến đáp ứng được, qua góp phần đẩy mạnh tự động hóa sản xuất giúp tăng suất hoạt động, tiết kiệm chi phí sản xuất Hệ thống có khả giúp người dùng điều khiển giám sát hệ thống dễ dàng, vân hành đơn giản, vận hành ổn định thời gian dài Khơng bị điều kiện bên ngồi ảnh hưởng đến kết xử lý ảnh Mơ hình áp dụng cơng nghiệp thay đổi linh hoạt với loại sản phẩm khác mà không cần thay đổi nhiều phần cứng 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài hoàn thành mục tiêu đề bên cạnh cần phát triển để hệ thống tối ưu hóa, đạt suất cao như: • Thay động bước động servo giúp tăng tính xác hệ thống • Phát triển mơ hình với quy mơ lớn • Lắp thêm camera phía cuối băng tải để kiểm tra kết quả, kết hợp với sử dụng mạng nơ-ron giúp kết cuối đạt độ xác cao • Thiết kế khâu xử lý lỗi vật giúp giảm thiểu sản phẩm khơng đạt u cầu BỘ MƠN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thị trường in ấn đóng gói bao bì, https://vnexpress.net/kinh-doanh/thi-truong-in-an-dong-goi-bao-bi-tai-viet-nam-phattrien-nhanh-3793324.html, 25/06/2019 [2] Tổng quan PLC S7-1200, https://elearning.tdmu.edu.vn/pluginfile.php/142035/course/overviewfiles/1.%20Tai %20lieu%20S7-1200.pdf?forcedownload=1, 25/06/2019 [3] Cấu trúc nguyên lí làm việc PLC, https://voer.edu.vn/m/cau-truc-va-nguyen-ly-lam-viec-cua-plc/5a968cb1, 26/06/2019 [4] Nguyễn Việt Khoa (2012) Thiết kế mơ hình thí nghiệm PLC S7-1200 SIEMENS, Đồ án điều khiển 3, Trường Cao Đẳng Công Thương TP.HCM [5] SIEMENS AG (9/2016), Manual STEP S7-1200 Motion Control V6.0 in TIA Portal V14 [6] Kye-Si Kwon and Steven Ready(2015), Practical Guide to Machine Vision Software, Deutsche Nationalbibliothek [7] Thuan Pham, Giới thiệu chung WinCC, https://123doc.org//document/2833705-gioi-thieu-chung-ve-wincc.html, 27/06/2019 [8] SQL gì? Đặc điểm SQL Server, https://longvan.net/sql-server-la-gi.html, 27/06/2019 [9] Visual Studio gì?, http://bugnetproject.com/visual-studio-la-gi/, 28/06/2019 [10] SIEMENS AG (2013), SIMATIC S7-1200 [11] Arduino Uno R3/Datasheet/ https://www.fecegypt.com/uploads/dataSheet/1522237550_arduino%20uno%20r3.pdf, 28/06/2019 [12] Cảm biến quang điện gì? Cơng dụng vai trò nó?, https://sieuthivattudien.com/cam-bien-quang-dien-la-gi-cong-dung-va-vai-tro-cua-no/,, 29/06/2019 [13] Logitech HD C270/Datasheet/, https://www.hanoicomputer.vn/webcam-logitech-hd-270/p17151.html, 29/06/2019 [14] TB6600 Stepper Motor Driver User Guide, https://forum.arduino.cc/index.php?action=dlattach;topic=558523.0;attach=266385, 30/06/2019 [15] Stepper Motors/ datasheet/ , http://www.dynetics.eu/media/2678/stepper-motors.pdf, 01/07/2019 [16] S3003 FUBATA SERVO/ datasheet/, https://www.es.co.th/schemetic/pdf/et-servo-s3003.pdf, 01/07/2019 [17] Lập trình điều khiển vị trí dùng s7-1200 motion control, https://www.academia.edu/7852376/L%E1%BA%ADp-tr%C3%ACnh-%C4%91i %E1%BB%81u-khi%E1%BB%83n-v%E1%BB%8B-tr%C3%AD-d%C3%B9ng-S71200-motion-control, 01/07/2019 PHỤ LỤC  Code chương trình TIA ... PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH PHÂN LOẠI VÀ IN SẢN PHẨM ỨNG DỤNG MACHINE VISION GVHD: TS Vũ Văn... bắt kịp sản xuất ngày phát triển Hiện nay, dây truyền in gia nhiệt sản phẩm đóng dấu sản phẩm vị trí cố định băng tải lớn, để sản phẩm in vị trí cần in, người cơng nhân phải đặt sản phẩm vị trí... số sản phẩm in tổng số sản phẩm lỗi webserver • Hoạt động linh hoạt với nhiều sản phẩm khác 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.2.1 Thiết kế phần khí 3.2.1.1 Thiết kế băng tải Đề tài “Mơ hình in sản phẩm ứng