Đang tải... (xem toàn văn)
Khi hệ thống hoạt động, đặt vật lên băng tải, camera bắt đầu xử lý ảnh phân loại màu trên Labview. Sau đó, khi đã xác định được màu, sản phẩm sẽ được băng tải đưa đi, được cảm biến hồng ngoại và pittong khí nén đẩy ra khỏi băng tải vào khu vực chứa, tùy vào từng màu mà đã phân loại trước đó. Màu vàng sẽ được cảm biến hồng ngoại 1 và pittong 2 phát hiện đẩy vào khu vực màu vàng. Màu đỏ sẽ được cảm biến hồng ngoại 2 và pittong 2 phát hiện đẩy vào khu vực màu đỏ. Còn lại màu xanh dương sẽ đi hết băng tải.
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC DÙNG XỬ LÝ ẢNH KẾT HỢP PLC GVHD : Trần Thị Như Ha SVTH : Phan Quốc Bảo Lớp : 07DHDT4 MSSV : 2002160165 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 08 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC DÙNG XỬ LÝ ẢNH KẾT HỢP PLC GVHD: Trần Thị Như Ha SVTH : Phan Quốc Bảo Lớp : 07DHDT4 MSSV: 2002160165 TP HỜ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 Giảng viên hướng dẫn Trần Thị Như Ha NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020 Giảng viên phản biện Trần Hoan LỜI CÁM ƠN Trong thời gian học tập vừa qua, tận tình dẫn, dìu dắt thầy cô trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm, em tiếp thu nhiều kiến thức bổ ích, kinh nghiệm buổi học ngày em đến trường Đó quà lớn mà thầy cô dành tặng cho em em cảm ơn thầy cô Nhà trường tạo điều kiện để em có nhiều trải nghiệm thú vị có nhiều điều học hỏi để phục vụ cho công việc sau em Em xin chân thành cám ơn đến tất thầy cô khoa Điện – Điện tử, đặc biệt em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến cô Trần Thị Thu Hà, cảm ơn cô không ngại bỏ thời gian để hướng dẫn em hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, dẫn trực tiếp để em thực hiện tốt báo cáo hiểu biết thêm kiến thức chuyên sâu giúp em tự tin công việc sau Cuối em xin kính chúc Q Thầy Cơ khoa Cơng nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử nói riêng Q Thầy Cơ tồn trường lời chúc sức khỏe thành cơng TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020 Tác giả Phan Quốc Bảo TÓM TẮT ĐỀ TÀI Xử lý ảnh lĩnh vực mà ngày phát triển ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhờ vào phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống máy tính, thuật tốn trí ṭ nhân tạo phát triển nhà khoa học giới Ở Việt Nam, ứng dụng xử ảnh bước đầu triển khai số lĩnh vực lắp đặt hệ thống nhận dạng biển biển số xe bãi đổ xe, hệ thống giám sát nhận dạng vi phạm giao thông, hệ thống kiểm tra sản phẩm số nhà máy … môn học xử lý ảnh trường đại học xem môn học bắt buộc số ngành công nghệ thông tin, điện tử viễn thông …Tuy nhiên nhìn cách khách quan số lượng ứng dụng triển khai thực tế ỏi, lĩnh vực phát triển mạnh mẽ tương lai quan tâm cách nghiêm túc Phân loại sản phẩm vấn đề cần giải cho việc phân loại ngày nhanh chóng chuẩn xác Để đạt điều đó, việc phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh phương pháp ngày phổ biến Hệ thống bao gồm thiết bị chuyên dụng phân loại sản phẩm, PLC S71200 1214 AC/DC/Rly ,camera chuyên dụng labview chạy máy vi tính Trong camera thu nhận hình ảnh xử lý phân màu labview máy vi tính, gửi tín hiệu cho PLC dựa sở để điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm Đề tài “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng xử lý ảnh kết hợp PLC” Đề tài trình bày khái niệm chung xử lý ảnh khai thác thư viện hỗ trợ labview, xây dựng giải toán phát hiện màu, phân loại sản phẩm Khóa luận bao gồm chương: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Các phương pháp điều khiển Chương : Kết biện luận Chương 5: Kết luận đề nghị MỤC LỤ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT ĐỀ TÀI iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU .viii Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu khóa luận tốt nghiệp 1.3 Phạm vi khóa luận tốt nghiệp .2 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Thu thập xử lý ảnh dùng phần mềm Labview .3 2.1.1 Tóm tắt .3 2.1.2 Giới thiệu 2.1.3 Thu thập hình ảnh 2.1.4 Xử lý ảnh 2.1.4.1 Thư viện cơng cụ hình ảnh Labview .5 2.1.4.2 Phân tích màu sắc 2.1.4.3 Nhận dạng vật mẫu (pattern matching) 2.2 Sơ lược OPC 2.3 Giao thức OPC UA .9 2.4 Linh kiện sử dụng .9 2.4.1 Bộ điều khiển khả trình PLC S7-1200 1214 AC/DC/RLY 2.4.1.1 Thông tin 2.4.1.2 Chuẩn truyền dẫn 10 2.4.1.3 Các công cụ điều khiển tích hợp 10 2.4.1.4 Phần mềm TIA portal lập trình cho PLC S7-1200 11 2.5.1 Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON DS30C4 .11 2.5.4 Camera 14 2.5.5 Đèn Báo 24V 14 2.5.6 Nguồn tổ ong 24VDC-5A 15 2.5.7 Bình chứa khí nén 15 2.6 Giới thiệu phần mềm Labview .16 2.6.1 Đôi nét Labview 16 2.6.2 Các điểm mạnh Laview 17 2.6.3 Thiết kế giao diện giám sát mơ hình xử lý ảnh phân loại sản phẩm Labview .17 Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 19 3.1 Giải thuật điều khiển 19 3.1.1 Hoạt động hệ thống 19 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 19 3.1.3 Quy ước ngõ vào PLC 19 3.2 Sơ đồ kết nối 22 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 23 4.1 Giới thiệu mơ hình 23 4.2 Kết đạt .24 4.2.1 Thơng số mơ hình 24 4.2.2 Kết sau chạy 25 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 26 5.1 Kết đạt .26 5.2 Đề nghị 27 Hướng phát triển đề tài tương lai: 27 PHỤ LỤC 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO .35 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 VI dùng để thu thập ảnh Hình 2.2 Sử dụng chức thu thập hình ảnh từ camera sử dụng khối Vision Acquisiton .5 Hình 2.3 Thuộc tính khối Vision Acquisitio Hình 2.4 Khối chức hệ thống tự động nhận dạng màu sắc kết nhận diện màu đỏ .6 Hình 2.5 VI dùng để theo dõi vật mẫu .7 Hình 2.6 Hình ảnh mơ tả OPC server Hình 2.7 Hình ảnh mơ tả OPC server UA Hình 2.8 Hình ảnh thực tế PLC S7-1200 AC/DC/RLY 10 Hình 2.9 Giao diện khởi động phần mềm TIA Portal v14 .11 Hình 2.10 Hình ảnh thực tế cảm biến vật cản OMDHON DS30C4 12 Hình 2.11 Hình ảnh thực tế động ZYTD520 .12 Hình 2.12 Băng chuyền 50cm 13 Hình 2.13 Hình ảnh thực tế van pittong khí nén .13 Hình 2.14 Hình ảnh thực tế camera .14 Hình 2.15 Hình ảnh thực tế đèn báo 24V .14 Hình 2.16 Hình ảnh thực tế nguồn 24VDC-5A .15 Hình 2.17 Hình ảnh thực tế bình chứa khí nén 16 Hình 2.18 Hình ảnh phần mêm Labview 16 Hình 2.19 Hình ảnh thực tế giao diện giám sát mơ hình mơ hình xử lý ảnh phân loại sản phẩm thiết kế Labview 18 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối hệ thống 22 Hình 4.1 Hình ảnh thực tế hệ thống hoàn thiện 23 Hình 4.2 Giao diện Labview theo dõi hệ thống .23 Hình 4.3 Hình ảnh thực tế hệ thống hoạt động 24 Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 3.1 Giải thuật va điều khiển 3.1.1 Hoạt động hệ thống Khi hệ thống hoạt động, đặt vật lên băng tải, camera bắt đầu xử lý ảnh phân loại màu Labview Sau đó, xác định màu, sản phẩm băng tải đưa đi, cảm biến hồng ngoại pittong khí nén đẩy khỏi băng tải vào khu vực chứa, tùy vào màu mà phân loại trước Màu vàng cảm biến hồng ngoại pittong phát hiện đẩy vào khu vực màu vàng Màu đỏ cảm biến hồng ngoại pittong phát hiện đẩy vào khu vực màu đỏ Còn lại màu xanh dương hết băng tải 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn Cơ cấu chấp camera PLC Máy tính hành 3.1.3 Quy ước ngõ vao PLC Bảng Output 3.1 Bảng danh sách quy ước ngõ vao, raGhi trênchú PLC Q0.0 Van để đẩy sản phẩm vàng Q0.1 Băng tải Q0.2 Van để đẩy sản phẩm đỏ Q0.3 Đèn báo hết khí nén Q0.4 Đèn báo băng tải chạy Input Ghi 19 I0.0 Nút nhấn Start I0.1 Nút nhấn stop I0.2 Cảm biến phát hiện sản phẩm I0.3 vàng Cảm biến phát hiện sản phẩm đỏ I0.4 Cảm biến từ pittong sản phẩm I0.5 Cảm biến từđỏ pittong sản phẩm Cảm biếnvàng phát hiện sản phẩm I0.6 xanh 3.3.4 Lưu đồ giải thuật Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Bắt đầu 20 Camera kiểm tra màu S S Sản phẩm màu vàng Sản phẩm màu đỏ Đ Đ S Sản phẩm màu xanh Đ Chạy băng tải Chạy băng tải Chạy băng tải Cảm biến pittong Cảm biến pittong Cảm biến cuối băng tải Đ Đ Dừng băng tải Đẩy pittong Đẩy pittong 21 Đ Dừng băng tải S 3.2 Sơ đồ kết nối Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN Hình 3.1 Sơ đồ kết nối hệ thống 4.1 Giới thiệu mơ hình 22 Hình 4.1 Hình ảnh thực tế hệ thống hoan thiện Hình 4.2 Giao diện Labview theo dõi hệ thống 23 Hình 4.3 Hình ảnh thực tế hệ thống hoạt động Chú thích hình ảnh: - (1) : Khối cấu chấp hành (2) : PLC (3) : Khối nguồn (4) : Camera (5) : Giao diện theo dõi hệ thống ( máy tính ) 4.2 Kết đạt Kết đạt thông qua q trình thi cơng thực nghiệm với dự kiến ban đầu 4.2.1 Thơng số mơ hình - Kích thước: 60cm x 60cm Thể tích bình khí nén mơ hình: 3.1L Nguồn cấp vào cho tồn mơ hình: 220VAC Nguồn thiết bị sử dụng mơ hình 24VDC Nguồn PLC sử dụng 220VAC Nặng: 7kg Thời gian sử dụng mơ hình: Mơ hình chạy liên tục cường độ cao 4.2.2 Kết sau chạy Sau chạy hệ thống, camera phát hiện màu sản phẩm đặt băng tải Sau đó, sản phẩm màu vàng băng tải đưa đến cảm biến hồng ngoại 1, cảm biến phát hiện vật cho dừng băng tải pittong khí nén đẩy sản phẩm vào khu vực chứa sản phẩm màu vàng Nếu sản phẩm màu đỏ băng tải đưa đến cảm biến hồng ngoại 2, cảm biến phát hiện vật cho dừng băng tải pittong khí nén đẩy sản phẩm vào khu vực chứa sản phẩm màu đỏ Cuối cùng, sản phẩm màu xanh, băng tải đưa cuối qua cảm biến hồng ngoại thứ để phát hiện vật, đếm sản phẩm màu xanh 24 25 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết đạt Sau thời gian nghiên cứu, xây dựng hệ thống viết chương trình đạt kết sau: - Lập trình PLC S7-1200 1214 AC/DC/Rly để điều khiển hệ thống phân loại - sản phẩm Lập trình Labview, sử dụng cơng cụ thư viện thêm - Labview để lập trình hệ thống phân màu sắc sản phẩm Sử dụng cảm biến hệ thống cấu khí để thực hiện mơ hình Kiểm sốt tốt khâu trung gian hệ thống đồng thời vận hành hệ thống dễ dàng quản lý bảo dưỡng hệ thống nhanh gọn - Từ kết tính tốn thiết kế, mơ hình hệ thống Phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng xử lý ảnh kết hợp PLC chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh 5.1.1 Ưu điểm - Hệ thống xử lý ảnh phân loại màu có độ xác cao ổn định với Labview - Có thể sử dụng chức mở rộng có sẵn labview để tăng khả phân biệt nhiều sản phẩm khác theo hình dạng, màu sắc theo mẫu có sẵn - Hoạt động ổn định, độ xác tương đối cao, phù hợp với nhiều mục đích sử dụng - Hệ thống xuất liệu Excel thơng qua Labview 5.1.2 Nhược điểm - Khó khăn kết hợp Labview với PLC Khó tìm thấy để tải thư viện xử lý ảnh số công cụ liên quan tới xử lý - ảnh Labview Hệ thống chưa có buồng cách li sản phẩm với ánh sáng mơi trường, nên cịn - phụ thuộc nhiều vào ánh sáng mơi trường bên ngồi Phần khí hệ thống cịn chưa chắn Chưa có giám sát sản phẩm di chuyển băng tải 26 5.2 Đề nghị Hướng phát triển đề tài tương lai: - Có thể phát triển để nhận dạng chi tiết máy dị tìm lỗi gia cơng chi tiết - máy có độ xác cao sử dụng camera độ phân giải cao Ứng dụng vào công nghiệp chế biến để phát triển hệ thống phân loại chất lượng - nơng sản dựa vào màu sắc hình dạng Phân loại sản phẩm gia cơng lỗi méo hình dạng Phát triển kiểm sốt phân phối hàng hóa bưu điện, chuyển phát, logictics… phát hiện đọc mã vạch in nhãn sản phẩm 27 PHỤ LỤC Coce chương trình PLC: 28 Code chương trình Labview: 29 Hướng dẫn sử dụng phần mềm TIA Portal V14 30 Hướng dẫn sử dụng phần mềm NI Labview 2020: 31 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình [1] Nguyễn Bá Hải, “Lập trình Labview,” NXB đại học Quốc Gia Tp.HCM năm 2013 [2] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương, “PLC lập trình ứng dụng cơng nghiệp” NXB Khoa học Kỹ thuật năm 2008 Trang web [3].https://viblo.asia/p/computer-vision-object-detection-nhan-dien-vat-the-chi-voi-10dong-code-su-dung-imageai-naQZRbdjZvx [4] http://www.apd.com.vn/clnews/plc-s7-1200.html [5] https://mtee.vn/gioi-thieu-bo-lap-trinh-plc-s7-1200-siemens-mtee-vn/ 33 ... SẮC DÙNG XỬ LÝ ẢNH KẾT HỢP PLC GVHD: Trần Thị Như Ha SVTH : Phan Quốc Bảo Lớp : 07DHDT4 MSSV: 2002160165 TP HỜ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN