(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho hộp cơm tự động Người hướng dẫn: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH Người duyệt: TS VÕ NHƯ THÀNH Sinh viên thực hiện: BÙI TRUNG HUY CAO ANH TUẤN Số thẻ sinh viên : 101150169 101150193 Lớp: 15CDT1 Đà Nẵng, 12/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Số thẻ SV: 101150169 Cao Anh Tuấn Số thẻ SV: 101150193 Lớp: 15CDT1 Giảng viên hướng dẫn : TS Đặng Phước Vinh Giảng viên duyệt : TS Võ Như Thành Nhu cầu thực tế đề tài Trong sống tại, kinh tế phát triển kèm theo áp lực công việc lớn, nhằm tiết kiệm thời gian, nhu cầu sử dụng thức ǎn chế biến sẵn người ngày tǎng cao Ðể làm cơm hộp thông thường người công nhân phải đưa loại thức ǎn khác vào hộp cách thủ công, gây tốn nhiều thời gian, nhân lực không gian làm việc dẫn đến nǎng suất thấp Dưới yêu cầu tài trợ công ty Sunfield – Nhật Bản, nhóm định chọn đề tài “thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động” Đây đề tài có tính thực tiễn cao hồn thiện giúp ích nhiều cho doanh nghiệp sản xuất Phạm vi nghiên cứu đề tài ✓ Đề tài nghiên cứu chế tạo phần gắp thức ăn tự động đặt vào hộp cơm để vị trí cho trước: • Yêu cầu đặt đề tài: Gắp mẫu thức ăn (gà rán, trứng chiên, cà chua, xúc xích) vào hộp đựng thức ăn với vị trí quy định trước • Đề tài yêu cầu khâu đưa thức ăn vào vị trí hộp cơm, khâu đặt thức ăn để gắp đặt tự vị trí mà tay gắp gắp khơng dùng khí nén để hút thức ăn • Tốc độ gắp đặt hoàn thành chu trình gắp khơng q 24 giây ✓ Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC xử lý hình ảnh ứng dụng vào đề tài ✓ Nghiên cứu ứng dụng phần mềm thiết kế khí điện ứng dụng vào việc thiết kế chế tạo mơ hình có khả ứng dụng thực tế ✓ Xây dựng hệ thống cho phép lựa chọn thông số theo yêu cầu thực tiễn với độ xác cho phép ✓ Ứng dụng kiến thức học tìm hiểu bên ngồi vào việc thiết kế chế tạo hệ thống ✓ Thiết kế chế tạo mạch điều khiển, mạch cách ly ứng dụng vào hệ thống Nội dung đề tài thực ✓ Số trang thuyết minh: 60-70 trang ✓ Số vẽ: vẽ A0 ✓ Mơ hình: Kết đạt • Phần lý thuyết ✓ Nghiên cứu, ứng dụng lập trình điều khiển cấu gắp với chế độ dạy học xử lý hình ảnh thức ăn yêu cầu ✓ Thiết kế hệ thống phần mềm Solidwork, nghiên cứu mô lực gắp phần mềm Abaqus ✓ Lý thuyết loại xi lanh kẹp, van điều khiển đấu nối dây PLC với hệ thống gắp • Phần tính tốn, thiết kế ✓ Thiết kế chế tạo phần khí ✓ Thiết kế, mơ lực chế tạo ngón tay gắp mềm ✓ Đã thiết kế chế tạo thành công mô hình, mơ hình hoạt động tương đối ổn định ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Bùi Trung Huy Số thẻ sinh viên: 101150169 Lớp: 15CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Họ tên sinh viên: Cao Anh Tuấn Số thẻ sinh viên: 101150193 Lớp: 15CDT1 Khoa: Cơ khí Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Đề tài thuộc diện: Không kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: • Các số liệu yêu cầu phạm vi hoạt động, tốc độ, chu kỳ hệ thống theo yêu cầu cơng ty Sunfield – Nhật Bản • Thơng số kỹ thuật hệ thống công ty Sunfield – Nhật Bản cung cấp • Các vật liệu: Nhơm định hình, inox, thép, nhựa Nội dung phần thuyết minh thiết kế: • Chương 1: Tổng quan • Chương 2: Thiết kế hệ thống tay gắp thức ăn • Chương 3: Thiết kế hệ thống truyền động • Chương 4: Xử lý ảnh điều khiển • Chương 5: Kết luận Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): • Bản vẽ sơ đồ đấu nối mạch điện : 1A0 • Bản vẽ sơ đồ tổng quát hệ thống : 1A0 • Bản vẽ lưu đồ thuật tốn lập trình : 1A0 • Bản vẽ tổng qt hệ thống : 1A0 • Bản vẽ tay gắp đồ gá tay gắp : 1A0 Họ tên người hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/08/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 02/12/2019 Đà Nẵng, ngày 26 tháng năm 2019 Trưởng môn Người hướng dẫn TS Đặng Phước Vinh LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước đà phát triển mạnh mẽ, ngành công nghiệp ngày tự động hóa sản xuất, địi hỏi trình độ khoa học kỹ thuật cao Nhu cầu nhà sản xuất nhà tiêu dùng tăng không ngừng Đây hội thách thức cho ngành điện tử, với việc ứng dụng thành tựu nhân loại để phục vụ nhu cầu xã hội Robot ứng dụng thiết thực nhất, từ cỗ máy đơn giản đến phức tạp nhất, góp mặt vào lĩnh vực đời sống sản xuất người Các robot trở thành công cụ lao động thông minh, bước thay người hoạt động sản xuất Nhờ có robot mà suất chất lượng lao động ngày cải thiện tiệm cận hoàn hảo Trong học phần này, chúng em thực đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Với mục tiêu tạo sản phẩm hoạt động linh hoạt có khả ứng dụng thực tế mang lại hiệu kinh tế cao Các nhiệm vụ cần thực đề tài bao gồm: • Xác định phương án thiết kế thiết kế tay gắp • Nghiên cứu điều khiển hệ thống • Xử lý ảnh xác định vật thể kết hợp với lập trình PLC Để đồ án đạt kết tốt đẹp, nhóm nhận hổ trợ, giúp đỡ nhiều quan, cá nhân Với tình cảm sâu sắc trước hết chúng tơi gửi tới thầy Khoa Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy truyền đạt kiến thức để chúng tơi hồn thành đề tài Đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo – TS Đặng Phước Vinh quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn hoàn thành tốt đề tài thời gian qua Không thể không nhắc tới hổ trợ truyền đạt kinh nghiệm anh lớp 14CDT bạn tập thể lớp 15CDT Tuy nhiên kiến thức kinh nghiệm cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên để đồ án hoàn chỉnh Xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 17 tháng 12 năm 2019 Người thực đề tài Cao Anh Tuấn i Bùi Trung Huy CAM ĐOAN Kính gửi khoa Cơ Khí – Trường đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt quy định liêm học thuật: - - Khơng sử dụng hình thức gian dối việc trình bày thể hoạt động học thuật kết từ trình học thuật Khơng bịa đặt, đưa thơng tin sai lệch so với nguồn gốc trích dẫn Khơng ngụy tạo số liệu q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoạt động học thuật khác Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách trích dẫn, diễn đạt người khác thể mình, trình bày, chép, dịch đoạn, nêu ý tưởng người khác mà khơng có trích dẫn Không tự đạo văn, sử dụng lại thông tin nghiên cứu mà khơng có trích dẫn phân mảnh thông tin kết nghiên cứu để cơng bố nhiều ấn phẩm Sinh viên thực Bùi Trung Huy ii Cao Anh Tuấn MỤC LỤC Lời nói đầu .i Cam đoan ii Mục lục iii Danh sách hình vẽ v Danh sách bảng biểu sơ đồ vii Danh sánh chữ viết tắt ký hiệu viii Chương 1: Tổng quan 1.1 Tổng quan robot 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 1.3 1.4 Đặt vấn đề Yêu cầu đồ án Cấu trúc đồ án 10 Chương 2: 2.1 2.2 2.3 2.4 Giá đỡ trục dọc 16 Giá đỡ cấu gắp 16 Cơ cấu gắp nhả thức ăn 17 2.5.1 2.5.2 2.5.3 Chương 3: 3.1 3.2 3.3 Thiết kế hệ thống tay gắp thức ăn 11 Tổng quan hệ thống 11 Tính tốn động học cho cánh tay 12 Cơ cấu truyền động 14 Giá đỡ 16 2.4.1 2.4.2 2.5 Giới thiệu chung robot Phân loại robot Ứng dụng Hệ thống găp thức ăn tự động Khớp xoay cấu 17 Cơ cấu gắp, thả vật 19 Ngón gắp mềm 21 Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động 28 Sơ đồ khối hệ thống 28 Hệ thống truyền động 29 Hệ thống điều khiển 29 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 Bộ điều khiển công suất 30 Bộ điều khiển lập trình PLC 33 Module CC-Link FX3U-16CCL-M 37 Bộ điều khiển Arduino 41 Module điều khiển động bước TB660 42 iii 3.3.6 3.3.7 3.4 Thiết kế hệ thống điện 46 Chương 4: 4.1 Điểm ảnh 48 Độ phân giải ảnh 48 Mức xám ảnh 48 Cấu trúc lưu liệu 48 Quy trình xử lý ảnh 49 Lập trình điều khiển hệ thống truyền động 56 Chương 5: 5.1 5.2 5.3 Điều khiển xử lý ảnh 48 Các khái niệm chung liên quan đến xử lý ảnh 48 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2 4.3 Van Solenoid 5/3 43 Camera xử lý ảnh 44 Kết luận 66 Kết đạt 66 Hạn chế 66 Hướng phát triển 66 Tài liệu tham khảo 67 Phụ lục iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1.1 Robot xếp bao Kuka 1.2 Robot kiểu tọa độ Descarte 1.3 Robot kiểu hệ tọa độ 1.4 Robot kiểu tọa độ cầu 1.5 Robot kiểu Scar 1.6 Robot kiểu tay người 1.7 Robot đầu bếp 1.8 Robot đưa vào thu hoạch nông nghiệp 1.9 Công nhân làm cơm hộp Yamagata, Nhật Bản 1.10 Tay gắp thức ăn phiên (ĐATN lớp 14CDT) 1.11 Hộp thức ăn mẫu phía cơng ty Sunfield cung cấp 10 2.1 Tổng quan hệ thống tay gắp 11 2.2 Hệ tọa độ gắn lên khâu cánh tay 12 2.3 Cấu tạo cấu truyền động 14 2.4 Các thơng số hình học cấu chuyển động 15 2.5 Giá đỡ trục dọc 16 2.6 Giá đỡ cấu gắp 17 2.7 Tổng quan khớp quay cấu 18 2.8 Động Nema 23 18 2.9 Cơ cấu gắp phiên 19 2.10 Cơ cấu gắp xi lanh 20 2.11 Xi lanh kẹp MHF2-16D2 20 2.12 Kích thước chi tiết xi lanh MHF2-12D2 21 2.13 Ngón tay gắp thiết kế 21 2.14 Ngón tay chưa tác dụng sau tác dụng lực 22 2.15 Nhựa nhiệt dẻo TPU 23 2.16 Các mặt phẳng tác động lực 24 2.17 Kết sau mô lực mặt phẳng 24 2.18 Kết sau tác dụng 1/3 ngón gắp phiên 25 2.19 Kết tác dụng lực lên ngón gắp phiên 25 2.20 Máy in 3D 26 2.21 Các mẫu ngón gắp sau in 3D 26 2.22 Ảnh chụp hệ thống thực tế 27 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 28 3.2 Các phần hệ thống truyền động 29 3.3 Hệ thống điều khiển 29 3.4 Cấu trúc PCON – CB/CFB 30 3.5 Sơ đồ đấu nối phận truyền động 31 v Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Buffer Memory lưu liệu vào; H0001 địa ghi chứa liệu PLC; K1(thứ hai) thể số điểm liệu muốn ghi vào Ở chương trình này, nhóm tác giả sử dụng chế độ cụ thể Simplified Direct Value Modr để lập trình PLC điều khiển Actuator này,khi ta thay đổi vị trí đích vị trí cách linh hoạt tiếp nhận vị trí thức ăn sau q trình sử lí ảnh, cần thiết phải thực theo thứ tự sau: 1) Thiết lập giá trị vị trí đích vào ghi vị trí (position register) 2) Thiết lập thứ tự vị trí muốn đến vào ghi thứ tự (No register) 3) Với điều kiện: động hoàn thành chuyển động (PEND signal is turned “ON”), bit trạng thái di chuyển tắt (MOVE is turned “OFF”) Bật “ON” tín hiệu CSTR 4) Sau tím hiệu CSTR bật (CSTR is turned “ON”), tín PEND tắt “OFF” 5) Sau xác nhận PEND tắt “OFF”, tín hiệu MOVE bật “ON”, tín hiệu CSTR tắt “OFF” Không thay đổi giá trị ghi vị trí tín hiệu CSRT tắt “OFF” 6) Trong khoảng thời gian tín hiệu PEND tắt “OFF” tín hiệu MOVE bật “ON” 7) Giá trị vị trí cập nhật liên tục, khoảng cách di chuyển lại nhỏ giá trị positioning with thiết lập từ trước với tín hiệt CSTR tắt “OFF”, PEND bật “ON” Thì xuất tín hiệt hồn thành chuyển động 8) Giá trị vị trí đích thay đổi lúc động chuyển động Để thực bật “ON” tín hiệu CSTR sau khoảng thời gian quét PLC Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 60 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Hình 4.10 Chu trình PLC điều khiển Servo Sau ví dụ thành phần chương trình PLC để điều khiển hai cấu chấp hành di chuyển tới vị trí Hình 4.11 Khối khởi động PLC Ở khối này, Bit M8000 bit hoạt động PLC, PLC hoạt động M8000 tích cực mức “1” Sau đọc trạng thái hoạt động CC-Link ghi vào 16 bit Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 61 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động từ M20 đến M35 Khi M20 tích cực “1” CC-link lỗi M35 tích cực “1” Nếu CC-link hoạt động Nếu đáp ứng điều kiện hoạt động bật M0 để hoạt động chương trình Ở khối này, ta xác định vị trí ban đầu cho cánh tay gắp việc xuất xung có tần số 2500Hz đến chấn Y1 PLC thống qua hàm PLSY Khi cánh tay vị trí ban đầu chạm vào cơng tắc hành tình lấy tín hiệu vào chân X04 PLC dừng động bước thiết lập vị trí ban đầu Tiếp tục truyền tham số cho động cho chế độ dạy học vào tương ứng ghi là: • D61, D63, D65, D67 tham số vị trí để gắp xúc xích, gà rán, trứng cà chua • D71, D73, D75, D77 tham số góc để gắp xúc xích, gà rán, trứng cà chua Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 62 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động • D72, D74, D76, D78 tham số góc để thả xúc xích, gà rán, trứng cà chua Hình 4.12 Bật servo Để bật servo ta truyền số 2064 (tức bật bit SON b4 bit chuyển trạng thái sang chế độ simpified direct value mode b11)vào ghi điều khiển (control signal) Khi bấm nút start nhận vào chân X0 PLC: • Set bit M1 bit hoạt động cho hai servo • RST Y02, M50, M4 chiều quay động bước, bit bật động bước, bit điều khiển servo • Set Y11 để bật đếm thời gian • Gán giá trị ghi D10 để servo chạy vị trí ban đầu Hình** kiểm tra trạng thai bit di chuyển MOVE Nếu Bit MOVE tắt “OFF” điền giá trị vị trí muốn tới vào ghi vị trí góc quay, Nếu hệ thống hoạt động chế độ dạy học sử dụng tham số thiết lập ban đầu, hoạt động chế độ xử lí ảnh thống số truyền trực tiếp từ máy tính sau q trình xử lí ảnh Hình 4.13 Bật bit CSTR để servo hoạt động Để servo hoạt động ta vật bit b0 “ON”vào ghi control signal Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 63 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Để thực gắp thả bật ta điều khiển chân van điện từ 5/3 thông qua hai chân Y10 Y12 PLC Lúc gắp ta set M6 tức bật Y10, thả ngược lại Sau hồn thành gắp vật động dừng chờ tác động bắt đầu “start” để tiếp tục thực chu trình • Trong hoạt động hệ thống này, cấu chấp hành cuối robot hai bậc tự di chuyển tới vị trí trục X trục Y theo mô tả đây: Bảng 4.3 Tọa độ vị trí cấu chấp hành cuối Vị trí Tọa độ X Y 2 6 Hình 4.14 Lược đồ vị trí Như biết, vị trí mơ tả giá trị hai tọa độ X Y Các giá trị X Y ghi trực tiếp từ PLC Sau lưu đồ thuật toán thể trình lập trình điều khiển hoạt động robot lưu đồ thuật toán thể hoạt động robot kết hợp với xử lí ảnh: Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 64 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Bắt đầu s Kết nối Cclink? Đ Cánh tay xoay góc ban đầu Bật servo, chọn simplified direct value mode Truyền tham số cho robo cylinder chế độ xử lí ảnh Đ Xử lí ảnh Nhấn start? Đ M100==1? S S S chế độ dạy học Nhấn start? Đ S S Xử lí ảnh xong? Kẹp xy lanh để gắp vật Chạy quay vị trí gắp vật n Chạy quay vị trí thả vật n Nhả xy lanh thả vật, n++ Nhấn nút nguồn? Đ n==5? Đ S Đ Move ==0? Truyền tham số vật vào PLC n=1 S Đ Kết thúc Hình 4.15 Lưu đồ thuật tốn lập trình PLC chương trình Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 65 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết đạt - Trong trình thực nhóm tác giả ln nổ lực tâm hồn thiện đề tài Đề tài đạt số yêu cầu sau: + Thiết kế ngón tay gắp mềm linh hoạt gắp đa số loại thức ăn có hính dạng kích thước khác + Phân tích, nhận diện xác định loại thức ăn theo yêu cầu thông qua camera + Giao tiếp truyền nhận tín hiệu PLC Laptop + Giao tiếp truyền thông CC-Link + Thiết kế điều khiển cánh tay thực yêu cầu đề ban đầu + Thiết kế điều khiển cho cánh tay hệ thống + Điều khiển hệ thống gắp hoàn thành chu trình gắp sau 14 giây 5.2 Hạn chế - Do thời gian làm đề tài có hạn kiến thức chưa sâu nên đề tài số điểm hạn chế sau: + Chưa hoàn thiện điều khiển thông minh cho hệ thống + Việc nhận diện thức ăn cịn xảy sai sót việc xử lý ảnh phụ thuộc vào độ sáng ổn định môi trường + Cơ cấu thiết kế cịn thơ 5.3 Hướng phát triển - Nghiên cứu thuật tốn gắp thích hợp nhằm giảm thiểu thời gian gắp hệ thống cánh tay, tăng hiệu suất công việc Sử dụng camera có độ phân giải cao cấp cải tiến thuật toán xử lý ảnh để tăng tốc độ xác nhận diện loại thức ăn Tích hợp cảm biến strain gauge để xác định lực gắp cần thiết cho cánh tay Tối ưu hóa kết cấu tạo, thiết kế cánh tay để cánh tay hoạt động ổn định Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 66 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Địch, Đồ gá, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [2] Ðỗ Sanh, Cơ học Tập 1: Tĩnh học Ðộng học, Nhà xuất Giáo dục, 2005 [3] Ðỗ Sanh, Cơ học Tập 2: Ðộng lực học, Nhà xuất Giáo dục, 2005 [4] Bùi Thanh Liêm, Nguyên lý máy, Nhà xuất Giao thông vận tai, Hà Nôi, 1981 [5] Ðặng Phước Vinh, Võ Như Thành, Giáo trình kỹ thuật Vi điều khiển PIC, Nhà xuất Xây Dựng, 2019 [6] Hoàng Minh Cơng, Giáo trình Cảm biến cơng nghiệp, Đà Nẵng, 2007 [7] Nguyễn Phước Hải, Giáo trình thiết kế khí SolidWorks 2018 [8] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội, 1999 [9] Trần Xuân Tùy, Giáo trình hệ thống điện tử 2, Lưu hành nội bộ, 2010 [10] Nguyễn Thị Phương Hà, Lý thuyết điều khiển tự động, Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [11] Website: http://cyu.hcmute.edu.vn/Resources/Docs/SubDomain/cyu/ Thiet %20ke%20dan%20dong%20co%20khi%20tap%201.pdf (tham khảo ngày 6/7/2019) [12] Website: https://tailieu.vn/tag/sach-co-so-thiet-ke-may.html (tham khảo ngày 8/8/2019) [13] Website: https://plcmitsubishi.com/tai-lieu-lap-trinh-plc-mitsubishi-tiengviet.html (tham khảo ngày 10/8/2019) [14] Website: https://sharecode.vn/source-code/code-chuong-trinh-xu-ly-anh-cbao-cao-284.htm(tham khảo ngày 15/8/2019) [15] Website: https://www.stdio.vn/articles/mot-so-thao-tac-xu-ly-anh-co-ban-voiemgucv-366 (tham khảo ngày 23/8/2019) [16] Website: https://plctech.com.vn/tai-lieu-lap-trinh-plc-mitsubishi-dong-fx/ (tham khảo ngày 26/8/2019) [17] Website: https://plc4me.com/forums/topic/pdf-full-tai-lieu-plc-mitsubishitieng-viet/ (tham khảo ngày 03/9/2019) [18] Website: https://www.academia.edu/7639747/t%C3%A0i_li%E1%BB% 87u_%C4% 91%E1%BB%8Dc_%E1%BA%A3nh_trong_c_(tham khảo ngày 12/9/2019) [19] Website: Iwamasa H, Hirai S “Bindling of food materials with a tensionsensitive elastic thread.” In: Proceedings of IEEE international conference on robotics and automation: 26–30 May 2015; Seattle, 2015 p 4298–4303 (tham khảo ngày 26/10/2019) [20] Website: Suzumori K, Iikura S, Tanaka H “Development of flexible microactuator and its applications to robotic mechanisms.” In: Proceedings of IEEE international conference on robotics and automation: 9–11 Apr 1991; Sacramento, 1991 p 1622–1627 (tham khảo ngày 12/11/2019) Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 67 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động Sinh viên thực hiện: Bùi Trung Huy Cao Anh Tuấn Hướng dẫn: TS Đặng Phước Vinh 68 Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm PHỤ LỤC ❖ Code Visual Studio using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; using ActUtlTypeLib; using Emgu.CV; using Emgu.CV.Util; using Emgu.CV.Structure; using Emgu.CV.CvEnum; namespace WindowsFormsApp1 { public partial class Form1 : Form { VideoCapture cap; // doi tuong camera int valuetoCapture; // gia tri tu nut nhan int plcReturn; ActUtlType plc = new ActUtlType(); imgFunction imgInstance = new imgFunction(); public Form1() { InitializeComponent(); plc.ActLogicalStationNumber = 30; plcReturn = plc.Open(); if(plcReturn != 0) { MessageBox.Show("cannot connect to PLC"); } run(); private void run() { Phụ lục Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm try { cap = new VideoCapture(); } catch(Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); return; } Application.Idle += frame; } private void frame(object sender, EventArgs e) { imageBox1.Image = cap.QuerySmallFrame(); // doc camera picbinary.Image = imgInstance.tuan(cap.QuerySmallFrame()); plc.GetDevice("X0",out valuetoCapture); // doc nut nhan if (valuetoCapture == 1) { plc.Close(); Mat l = imgInstance.toBinary(cap.QuerySmallFrame()); picbinary.Image = l; } } private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { int value; plc.ReadDeviceBlock(device.Text, 1, out value); valuede.Text = Convert.ToString(value); } private void connect_Click(object sender, EventArgs e) { Mat im; im = cap.QuerySmallFrame(); im.Save(@"E:\MyPic6.jpg"); } private void disconnect_Click(object sender, EventArgs e) { plc.Close(); } private void send_Click(object sender, EventArgs e) Phụ lục Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm { plc.WriteDeviceBlock(device.Text, 1, Convert.ToInt16(valuede.Text)); } private void pic_Click(object sender, EventArgs e) { } } public class connectToPLC { int PLCReturn; public ActUtlType plc = new ActUtlType(); public int PLCOpen() { plc.ActLogicalStationNumber = 30; PLCReturn = plc.Open(); return PLCReturn; } } public class imgFunction { int plcR; connectToPLC PLC = new connectToPLC(); public Mat preprocessing(Mat src) { CvInvoke.Blur(src, src, new Size(9, 9), new Point(-1, Emgu.CV.CvEnum.BorderType.Default);// blur thuong CvInvoke.GaussianBlur(src, src, new Size(9, 9), 0, 0, BorderType.Default); // return src; } public Mat toBinary(Mat src) { src = preprocessing(src); CvInvoke.Threshold(src, src, 65, 255, ThresholdType.Binary); Matrix mask = new Matrix(src.Height, src.Width); for (int h = 0; h < src.Height; h++) { for (int w = 0; w < src.Width; w++) { if (h > 160 || h < 60) { mask.Data[h, w] = 1; } Phụ lục -1), Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm if (w > 275 || w < 70) { mask.Data[h, w] = 1; } } } src.SetTo(new MCvScalar(0), mask); Image k = src.ToImage(); return src; } public Mat detectObj(Mat src) { plcR = PLC.PLCOpen(); src = toBinary(src); MCvScalar drawingColor = new Bgr(Color.Red).MCvScalar; VectorOfVectorOfPoint contours = new VectorOfVectorOfPoint(); CvInvoke.FindContours(src, contours, null, RetrType.List, ChainApproxMethod.ChainApproxSimple); Image k = src.ToImage(); CvInvoke.DrawContours(k, contours, -1, new MCvScalar(255, 0, 0)); Dictionary listCir = new Dictionary(); Dictionary listMinRect = new Dictionary(); if (contours.Size > 0) { for (int i = 0; i < contours.Size; i++) { double area = CvInvoke.ContourArea(contours[i]); if (area > 300) { CircleF minCir = CvInvoke.MinEnclosingCircle(contours[i]); // hinh tron nho nhat bao quanh vat listCir.Add(i, minCir.Radius); // dictionary de xac dinh xuc xich va ca chua // Point center = new Point(box.X + box.Width / 2, box.Y + box.Height / 2); // boundingRect RotatedRect minRect = CvInvoke.MinAreaRect(contours[i]); listMinRect.Add(i, area/(minRect.Size.Height * minRect.Size.Width)); } } } // var max = from x in listCir where x.Value == listCir.Max(v => v.Value) select x.Value; Phụ lục Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm var cachuaIndex = listCir.Aggregate((l, r) => l.Value < r.Value ? l : r).Key; // tim ca chua var xucxichIndex = listCir.Aggregate((l, r) => l.Value > r.Value ? l : r).Key; // tim xuc xich // tinh vi tri ca chua short Xca = caculPosition(CvInvoke.MinEnclosingCircle(contours[cachuaIndex]).Center.X); PLC.plc.WriteDeviceBlock2("D67", 1, Xca); // tinh goc cua xuc xich short angleOfXucXich caculAngleOfStepper(CvInvoke.FitEllipse(contours[xucxichIndex]).Angle); PLC.plc.WriteDeviceBlock("D71", 1, angleOfXucXich); // tinh vi tri cua xuc xich short Xxucxich caculPosition(CvInvoke.MinAreaRect(contours[xucxichIndex]).Center.X); PLC.plc.WriteDeviceBlock2("D61", 1, Xxucxich); //loai bo ca chua va xuc xich listMinRect.Remove(cachuaIndex); listMinRect.Remove(xucxichIndex); = = var khoatayIndex = listMinRect.Aggregate((l, r) => l.Value > r.Value ? l : r).Key; // tim khoai tay var garanIndex = listMinRect.Aggregate((l, r) => l.Value < r.Value ? l : r).Key; // tim ga ran // tinh vi tri cua khoai tay short Xkhoaitay = caculPosition(CvInvoke.MinAreaRect(contours[khoatayIndex]).Center.X); PLC.plc.WriteDeviceBlock2("D65", 1, Xkhoaitay); //tinh goc cua khoai tay short angleOfKhoaiTay = caculAngleOfStepper(CvInvoke.FitEllipse(contours[khoatayIndex]).Angle); PLC.plc.WriteDeviceBlock("D75", 1, angleOfKhoaiTay); // tinh vi tri cua ga ran short Xgaran = caculPosition(CvInvoke.MinAreaRect(contours[garanIndex]).Center.X); Phụ lục Thiết kế chế tạo robot gắp thức ăn sử dụng xử lý ảnh tay gắp mềm PLC.plc.WriteDeviceBlock2("D63", 1, Xgaran); // tinh goc cua ga ran short angleOfGaRan caculAngleOfStepper(CvInvoke.FitEllipse(contours[garanIndex]).Angle); PLC.plc.WriteDeviceBlock("D73", 1, angleOfGaRan); = PLC.plc.Close(); return src; } private short caculPosition(double positionOnCap) { short X; int WidthOfCap = 320; // chieu dai cua anh cameara double realWidth = 40; // chieu dai thuc double distanceToHome = 7.5; positionOnCap = ((WidthOfCap - positionOnCap) * realWidth / WidthOfCap distanceToHome) * 1000; X = (short)positionOnCap; return X; } private short caculAngleOfStepper(float angle) { short angleOfStepper; angle = (90 - angle) / 90 * 1200; angleOfStepper = (short)angle; return angleOfStepper; } } } Phụ lục ... 10 Thiết kế chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TAY GẮP THỨC ĂN 2.1 Tổng quan hệ thống Hệ thống thiết kế phằng phần mềm Solidworks Hình 2.1 Tổng quan hệ. .. chế tạo hệ thống gắp thức ăn cho cơm hộp tự động cần cấp nguồn 220VAC cho PLC, nguồn 24V cho module truyền thông điều khiển động 3.2 Hệ thống truyền động Hình 3.2 Các phần hệ thống truyền động Hệ. .. dây PLC với hệ thống gắp • Phần tính toán, thiết kế ✓ Thiết kế chế tạo phần khí ✓ Thiết kế, mơ lực chế tạo ngón tay gắp mềm ✓ Đã thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình, mơ hình hoạt động tương đối