Hệ thống bãi giữ xe tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG GVHD: TS Ngô Thanh Quyền SVTH: Lê Thanh Phúc 15034391 Phạm Hoàng Nam 15049631 Nguyễn Quang Minh 15056311 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số: ………………………… Điểm chữ:……………………… TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký tên) TS Ngô Thanh Quyền i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019 Giáo viên phản biện (Ký ghi họ tên) ii MỤC LỤC Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix CHƯƠNG LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI CHƯƠNG GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG 2.1 Cảm biến 2.2 Bộ nguồn DC 24 V 2.3 Giới thiệu chung cấu Servo 2.3.1 Giới thiệu chung 2.3.2 Ứng dụng 2.4 Động Servo 2.4.1 Cấu tạo 2.4.2 Đặc tính động Servo 2.4.3 Nguyên lý hoạt động động Servo 2.4.4 Nguyên lý hoạt động Encoder 2.5 Bộ Drivers Delta ASD-A2-0421-M 2.6 Động Servo ECMA-C10604RS 2.7 Động Servo ECMA-C10604FS 10 2.8 Động Servo ECMA-C10401ES 11 2.9 Bộ điều khiển (Controller) 12 2.9.1 PLC gì? 12 2.9.2 Sự đời phát triển PLC 12 2.9.3 Bộ điều khiển trung tâm (PLC Delta DVP28SV) 14 2.10 Modul truyền thông Ethernet Delta DVPEN01-SL 17 2.11 HMI - DOP-B10E615 18 2.11.1 Giới thiệu 18 2.11.2 Quy trình xây dựng hệ thống HMI 19 CHƯƠNG CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG 20 3.1 Phần mềm WPLSoft 2.47 20 3.1.1 Giới thiệu phần mềm 20 iii 3.1.2 Giao diện phần mềm 21 3.1.3 Các lệnh lập trình 22 3.1.4 Nhóm lệnh điều khiển lưu trình 24 3.1.5 Nhóm lệnh toán học 26 3.1.6 Nhóm lệnh điều khiển vị trí 28 3.1.7 Một số cờ nhớ, ghi đặt biệt 28 3.2 Phần mềm DOPSoft 2.00.07 29 3.2.1 Giới thiệu 29 3.2.2 Giao diện phần mềm 29 3.3 Phần mềm Visual Basic 30 3.3.1 Tổng quan Visual Basic 30 3.3.2 Kiểu liệu visual basic 6.0 31 3.3.3 Cấu trúc lệnh thông dụng visual basic 6.0 32 3.4 Phần mềm Python 34 3.4.1 Tổng quan ngôn ngữ Python 34 3.4.2 Kiểu liệu hàm thông dụng python 35 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 37 4.1 Cấu tạo phần cứng mơ hình bãi giữ xe tự động 37 4.2 Kích thước phần cứng hệ thống 38 4.2.1 Mặt trước 38 4.2.2 Mặt bên 38 4.3 Sơ đồ kết nối 38 4.3.1 Sơ đồ động lực tủ 39 4.3.2 Sơ đồ cửa tủ 39 4.3.3 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị 40 4.3.4 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 40 4.4 Lưu đồ hoạt động 41 4.4.1 Lưu đồ gửi xe 41 4.4.2 Lưu đồ lấy xe 42 4.5 Giao thức mạng mơ hình đồ án 43 4.5.1 Giao thức Modbus TCP/IP 43 4.5.2 Giao tiếp địa thiết bị dòng PLC DVP 44 4.6 Tạo project giao diện cho hình HMI 47 4.6.1 Tạo project cho hình HMI 47 iv 4.6.2 Thiết kế giao diện hình HMI 48 4.6.3 Giao diện hình HMI mơ hình bãi giữ xe tự động 52 4.7 Sử dụng Visual Basic kết nối sở liệu MySQL kết nối với PLC thông qua giao thức Modbus TCP/IP 54 4.7.1 Kết nối Mysql sử dụng visual basic 6.0 thông qua mysql connector 5.1 54 4.7.2 Lập trình visual basic kết nối mysql 57 4.7.3 Visual basic kết nối với plc sử dụng phương pháp Modbus TCP/IP 59 4.8 Xử lý ảnh nhận diện biển số xe ngôn ngữ Python thư viện OpenCV 62 4.8.1 Giới thiệu hệ thống xử lý ảnh 62 4.8.2 Quy trình xử lý ảnh 62 4.8.3 Những khái niệm hệ thống xử lý ảnh 63 4.8.4 Xử lý nâng cao chất lượng hình ảnh 64 4.8.5 Phương pháp lựa chọn lọc thích hợp cho loại nhiễu 65 4.8.6 Quy trình nhận dạng biển số xe 65 4.8.7 Mơ hình hóa kết thực nghiệm 67 4.8.8 Giao thức truyền thông Modbus Python Modul Ethernet Delta DVPEN0170 CHƯƠNG TỔNG KẾT 73 5.1 Những việc đạt dược 73 5.2 Những khó khăn 77 5.3 Cách khắc phục hướng phát triển 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 LỜI CẢM ƠN 79 v DANH SÁCH HÌNH ẢNH Trang Hình 1: Cảm Biến quang tiệm cận Hình 2: Cấu trúc cảm biến quang Hình 3: Bộ nguồn DC 24 V hãng Delta Hình 4: Cấu tạo động Servo Hình 5: Động Servo Hình 6: Driver Delta ASD-A2-0421-M Hình 7: Sơ đồ đấu nối Driver Delta ASD-A2-0421-M Hình 8: Động Servo ECMA-C10604RS Hình 9: Động Servo ECMA-C10604FS 10 Hình 10: Động Servo ECMA-C10401ES 11 Hình 11: PLC Delta DVP28SV 14 Hình 12: Sơ đồ đấu nối PLC Delta DVP28SV 15 Hình 13: Ngõ vào PLC chế độ Sink 15 Hình 14: Ngõ vào PLC chế độ Source 16 Hình 15: Ngõ Relay 16 Hình 16: Ngõ Transistor 16 Hình 17: Modul truyền thơng Ethernet Delta DVPEN01-SL 17 Hình 18: Màn hình HMI Delta DOP-B10E615 18 Hình 1: Phần mềm lập trình PLC Delta WPLSoft 2.47 20 Hình 2: Giao diện lập trình phần mềm WPLSoft 2.47 21 Hình 3: Giao diện phần mềm DOPSoft 2.00.07 29 Hình 4: Phần Mềm Visual Basic 6.0 30 Hình 5: Giao diện lập trình ngơn ngữ Python 35 Hình 1: Cấu tạo phần cứng hệ thống bãi giữ tự động 37 Hình 2: Mặt trước mơ hình bãi giữ xe 38 Hình 3:Mặt bên mơ hình bãi giữ xe 38 Hình 4: Sơ đồ động lực 39 Hình 5: Sơ đồ đèn cửa tủ 39 Hình 6: Sơ đồ kết nối PLC với cảm biến Drivers 40 Hình 7: Sơ đồ cấu trúc điều khiển 40 Hình 8: Lưu đồ lấy xe 41 Hình 9: Lưu đồ lấy xe 42 Hình 10: Giao thức mạng mơ hình đồ án 43 Hình 11: Địa giao tiếp thiết bị dòng PLC DVP 45 vi Hình 12: : Địa giao tiếp thiết bị dòng PLC DVP 46 Hình 13: Tạo Project cho hình HMI 47 Hình 14: Tạo Project cho hình HMI 48 Hình 15: Thêm cửa sổ Screen cho hình HMI 48 Hình 16: Thiết lập hiển thị (Display) 50 Hình 17: Thiết lập ngõ vào (Input) 51 Hình 18: Giao diện hình HMI 52 Hình 19: Giao diện giữ xe hình HMI 52 Hình 20: Giao diện lấy xe hình HMI 53 Hình 21: Giao diện điều khiển tay hình HMI 53 Hình 22: Tạo sở liệu với MySQL 54 Hình 23: Tạo sở liệu với MySQL 55 Hình 24: Thiết lập kết nối kiệu máy tính 55 Hình 25: Thiết lập kết nối kiệu máy tính 56 Hình 26: Thiết lập thông số MySQL Connector/ODBC 56 Hình 27: Thiết lập thơng số MySQL Connector/ODBC 57 Hình 28: Tạo New Project Visual Basic 6.0 58 Hình 29: Chọn thư viện kết nối sở liệu Visual Basic 58 Hình 30: Thiết lập giao thức modbus Visual Basic 59 Hình 31: biểu tượng MBAXP Visual Basic 60 Hình 32: Các thơng số cài đặt MBAXP 60 Hình 33: Chương trình kết nối với plc đọc liệu từ ghi d0 61 Hình 34:Kết chương trình kết nối với plc 62 Hình 35: Quy trình xử lý ảnh 62 Hình 36: Quy trình nhận dạng biển số xe 65 Hình 37: Quy trình tách khung chứa biển số xe từ ảnh gốc 65 Hình 38: Quy trình tách kí tự khung nhận dạng kí tự 66 Hình 39: Xử lý ảnh hệ thống bãi giữ xe tự động 67 Hình 40: Giao diện xử lý hình ảnh bãi giữ xe 68 Hình 41: Ảnh từ Camera gốc 68 Hình 42: Ảnh nhị phân 69 Hình 43: Ảnh xám 69 Hình 44: Ảnh sau lọc nhiễu 69 Hình 45: Ảnh biển số xe từ ảnh gốc 70 Hình 46: Ảnh biển số sau nhị phân 70 Hình 47: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta 70 Hình 48: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta 70 Hình 49: Khai báo thư viện kết nối Modbus TCP/IP thư viện Delay hệ thống 71 Hình 1: Mơ hình hệ thống bãi giữ xe 73 Hình 2: Tủ điện hệ thống bãi giữ xe tự động 74 vii Hình 3: Giao diện hệ thống bãi giữ xe 75 Hình 4: Trang Web hệ thống bãi giữ xe tự động 75 Hình 5: Giao diện đặt chỗ trang Web 76 Hình 6: Giao diện Visual Basic xử lý liệu có người đặt chỗ trang Web 76 viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU Trang Bảng 1: Các phiên ngôn ngữ Python 34 Bảng 1: Các loại nút nhấn hình HMI 49 ix Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP • Bộ lọc phi tuyến ( lọc trung vị, giả trung vị đồng hình ) Trên thực tế tồn nhiều loại nhiễu Ta tập trung loại nhiễu nhiễu cộng, nhiễu nhân nhiễu xung 4.8.5 Phương pháp lựa chọn lọc thích hợp cho loại nhiễu Đối với nhiễu cộng nhiễu nhân, ta dùng lọc thơng thấp, lọc trung bình lọc đồng hình Đối với nhiễu xung, ta dùng lọc trung vị, giả trung vị lọc Các phương pháp phát biên • Phương pháp gradient • Phương pháp Laplace • Phương pháp dò biên cục 4.8.6 Quy trình nhận dạng biển số xe Ảnh gốc ( thu nhận từ camera) Tách lấy kí tự khung Tách lấy khung chứa biển số xe Dùng thuật tốn Machine Learning để nhận dạng kí tự Hình 36: Quy trình nhận dạng biển số xe Kĩ thuật tách khung chứa biển số xe từ ảnh gốc Ảnh gốc Tạo ảnh xám ( Gray image ) Xử lý ảnh nhiễu Tạo ảnh nhị phân Phát biên dựa theo kích thước ROI ảnh Hình 37: Quy trình tách khung chứa biển số xe từ ảnh gốc 65 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Kĩ thuật tách kí tự khung nhận dạng kí tự Ảnh khung biển số ( trích từ ảnh gốc ) Tạo ảnh nhị phân Nhận dạng kí tự dựa vào kích thước gốc Vẽ khung hình chữ nhật cho kí tự Dùng thuật tốn Machine Learning để nhận dạng kí tự Hình 38: Quy trình tách kí tự khung nhận dạng kí tự 66 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 4.8.7 Mơ hình hóa kết thực nghiệm Hình ảnh mơ hình thực tế Hình 39: Xử lý ảnh hệ thống bãi giữ xe tự động 67 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Giao diện chương trình xử lý ảnh ngơn ngữ Python Hình 40: Giao diện xử lý hình ảnh bãi giữ xe Quy trình xử lý ảnh nhận dạng biển số xe ngôn ngữ Python Hình 41: Ảnh từ Camera gốc 68 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 43: Ảnh xám Hình 42: Ảnh nhị phân Hình 44: Ảnh sau lọc nhiễu 69 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 45: Ảnh biển số xe từ ảnh gốc Hình 46: Ảnh biển số sau nhị phân 4.8.8 Giao thức truyền thông Modbus Python Modul Ethernet Delta DVPEN01 Thiết lập cài đặt - Mở phần mềm COMMGR để tạo kết nối PC Modul Ethernet Delta - Bước 1: Chọn Add để cài đặt Hình 48: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta Hình 47: Cài đặt giao thức Modbus PC Modul Ethernet Delta 70 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bước 2: Lựa chọn phương thức kết nối Các dạng kết nối trường hợp gồm: RS232/RS485 Ethernet Bước 3: Nhấn Search để tìm kiếm địa IP PLC Sau thời gian tìm kiếm, IP Port PLC hiển thị khung bên Bước 4: Nhấn OK để kết thúc quy trình cài đặt Lập trình - Mở phần mềm Python - Khai báo thư viện kết nối Modbus TCP/IP thư viện Delay hệ thống Hình 49: Khai báo thư viện kết nối Modbus TCP/IP thư viện Delay hệ thống • Cấu trúc chương trình kết nối PC PLC − Khai báo IP Port PLC cần kết nối: modbusClient = ModbusClient('192.168.1.5', 502) − Khai báo hàm kết nối: modbusClient.connect() − Khai báo hàm ngắt kết nối: modbusClient.close() Các hàm sử dụng thư viện: • Hàm đọc giá trị ghi PLC modbusClient.read_holdingregisters(address register, quantity) 71 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Giải thích: Address register địa Mobbus ghi.Quanlity số lượng ghi cần đọc ghi chọn Chú thích: Nếu địa ghi khơng phải địa Modbus PC khơng thể đọc giá trị ghi từ PLC • Hàm đọc giá trị nhớ trung gian read_discreteinputs(starting_address, quantity) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian quantity số lượng nhớ cần đọc • Hàm ghi giá trị lên nhớ trung gian PLC write_single_coil(starting_address, value) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian Value giá trị cài đặt gồm • Hàm ghi giá trị lên ghi PLC write_single_register(starting_address, value) Giải thích: starting_address địa modbus nhớ trung gian Value giá trị cài đặt 72 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TỔNG KẾT 5.1 Những việc đạt dược ✓ Lập trình PLC điều khiển Servo giao diện HMI ✓ Lập trình Python xử lý ảnh nhận dạng biển số xe ✓ Lập trình Website HTML, CSS, PHP ✓ Lập trình Visual Basic ✓ Kết nối PLC Delta Python theo giao thức Modbus TCP ✓ Kết nối Visual Basic sở liệu ✓ Hệ thống hoạt động ổn định ✓ Thao tác gửi,lấy xe nhanh chóng dễ dàng ✓ Chương trình xử lý ảnh đáp ứng độ xác giao tiếp ổn định với PLC Hình 1: Mơ hình hệ thống bãi giữ xe 73 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 2: Tủ điện hệ thống bãi giữ xe tự động 74 Lê Thanh Phúc Phạm Hoàng Nam Nguyễn Quang Minh KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Giao diện SCADA điều khiển giám sát hệ thống Hình 3: Giao diện hệ thống bãi giữ xe Trang web hệ thống bãi giữ xe Hình 4: Trang Web hệ thống bãi giữ xe tự động 75 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đặt chổ giữ xe trang Web Hình 5: Giao diện đặt chỗ trang Web Dữ liệu người đặt chổ trang Web hiển thị giao diện Visual Basic Hình 6: Giao diện Visual Basic xử lý liệu có người đặt chỗ trang Web 76 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 5.2 Những khó khăn • Camera chất lượng cịn nên cho hình ảnh khơng rõ nét • Xử lý ảnh phụ thuộc vào ánh sáng tốc độ di chuyển xe • Giao diện website thao tác chế độ local 5.3 Cách khắc phục hướng phát triển • Sử dụng Camera tiêu chuẩn cơng nghiệp chất lượng hình ảnh tốt • Cải thiện chương trình xử lý ảnh • Website tương tác online • Xây dựng ứng dụng tốn chi gửi xe thông qua quét mã QR 77 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Delta Electronics DVP-PLC Application Manual: Programming http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 301&typeID=1&downloadID=DVP-SV2+Series&title=DVP-SV2+Series&dataType=3;&check=1&hl=en-US [2] Delta Electronics ASDA-A2 http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 201&typeID=1&downloadID=ASDA-A2&title=ASDA-A2&dataType=1;2;&check=1&hl=en-US [3] Delta Electronics DOPSoft 2.00 Series http://www.deltaww.com/services/DownloadCenter2.aspx?secID=8&pid=2&tid=0&CID=06&itemID=060 302&typeID=1&downloadID=DOP-B&title=DOP-B&dataType=1;3;&check=1&hl=en-US [4] Diễn đàn Visual basic: http://www.vbforums.com [5] Nguyễn Sơn Hải Lập trình với Microsoft Visual Basic 6.0 Cục Công nghệ thông tin – Bộ Giáo dục Đào tạo [6] Huỳnh trọng Tánh, Lê Vĩnh Hội Hệ thống bãi giữ xe tự động Khóa luận tốt nghiệp đại học, Đại học Cơng Nghiệp TPHCM, 2018 [7] Tài liệu hướng dẫn lập trình thư viện nguồn mở OpenCV https://opencv-python-tutroals.readthedocs.io/en/latest/index.html [8] Trang web machine learning ( Trí tuệ nhân tạo ) https://machinelearningcoban.com/ [9] Trang web thị giác máy tính https://thigiacmaytinh.com/ [10] Trang web khoa học máy tính https://towardsdatascience.com/?gi=b0aa71c1da1c [11] Thư viện nguồn mở Modbus with Python https://pypi.org/ https://pymodbustcp.readthedocs.io/en/latest/ [12] Learning Python, Fifth Edition by Mark Lutz [13] Machine Learning for OpenCV by Michael Beyeler [14] Programming Computer Vision with Python by Jan Erik Solem [15] Mastering OpenCV with Practical Computer Vision Projects by 78 Lê Thanh Phúc Phạm Hồng Nam Nguyễn Quang Minh KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn chân thành nhất, chúng em xin gửi đến quý thầy cô khoa công nghệ Điện trường Đại học Công Nghiệp TPHCM dùng nguồn tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu kinh nghiệm thực tế cho chúng em thời gian qua Trong trình thực đề tài, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy Ngô Thanh Quyền người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài Chính bảo tận tình thầy giúp em kịp thời khắc phục sai lầm phát triển đề tài theo hướng đắn, hiểu rõ việc nên làm để hoàn thiện đề tài, điều vơ quan trọng chúng em, niềm tin to lớn để em kiên trì thực để góp phần hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô 79 ... hình bãi giữ xe tự động Hình 1: Cấu tạo phần cứng hệ thống bãi giữ tự động Phần cấu truyền động hệ thống bãi giữ xe gồm động AC Servo: + Động Servo 1: di chuyển cấu nâng xe sang trái phải + Động. .. Delay hệ thống 71 Hình 1: Mơ hình hệ thống bãi giữ xe 73 Hình 2: Tủ điện hệ thống bãi giữ xe tự động 74 vii Hình 3: Giao diện hệ thống bãi giữ xe 75 Hình 4: Trang Web hệ. .. Hình 1: Cấu tạo phần cứng hệ thống bãi giữ tự động 37 Hình 2: Mặt trước mơ hình bãi giữ xe 38 Hình 3:Mặt bên mơ hình bãi giữ xe 38 Hình 4: Sơ đồ động lực 39