Nội dung bài báo trình bày kết quả việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ và lập trình hệ thống điều khiển biển số xe điện tử có các chức năng gồm: hiển thị biển số bằng điện tử, cảnh báo va chạm khi lùi xe, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, phí đường bộ và tiến hành kiểm nghiệm thực tế trên xe Honda City.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BIỂN SỐ XE ĐIỆN TỬ TS Nguyễn Văn Nhanh, ThS Lê Văn Thoại Bộ môn công nghệ kỹ thuật ô tô, Viện Kỹ Thuật HUTECH, Trƣờng Đại học cơng nghệ TP.HCM TĨM TẮT Nội dung báo trình bày kết việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ lập trình hệ thống điều khiển biển số xe điện tử có chức gồm: hiển thị biển số điện tử, cảnh báo va chạm lùi xe, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, phí đƣờng tiến hành kiểm nghiệm thực tế xe Honda City Từ khóa: Biển số xe điện tử, đăng kiểm, cảnh báo va chạm lùi xe, phí đƣờng ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, hầu hết loại phƣơng tiện xe giới đƣờng phải gắn biển số xe khí Biển kiểm sốt xe giới (hay cịn gọi tắt biển số xe) Việt Nam biển gắn xe giới, đƣợc quan công an cấp nhằm dễ dàng quản lý phƣơng tiện giao thơng Biển số xe khí có ƣu điểm rẻ, dễ lắp đặt Tuy nhiên, xe gắn biển số xe khí có nhƣợc điểm dễ làm giả, khơng thể tích hợp chức tốt nhƣ hiển thị ngày tháng năm, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, hết hạn phí đƣờng bộ, thị ―Cảm ơn‖ đƣợc xe khác nhƣờng đƣờng, giúp cảnh sát định vị xe bị ăn trộm, theo dõi hành trình lái xe… Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 cách mạng cơng nghệ Mục đích cách mạng cơng nghiệp 4.0 chuyển hóa tồn giới thực thành giới số Các doanh nghiệp sử dụng tối đa công nghệ vào doanh nghiệp dễ dàng nhận thấy hoạt động doanh nghiệp trở nên logic hơn, thơng tin số liệu nắm bắt xác hết giúp cho doanh nghiệp khắc phục đƣợc nhiều rủi ro, tăng nhanh lợi nhuận, dễ dàng quản lý, an tồn… Các xe tơ đại chạy thành phố thông minh, hay xe doanh nghiệp dễ quản lý, an toàn, hiệu kinh tế cần thiết gắn biển số xe điện tử nhằm tích hợp nhiều tiện ích, tiện lợi Vì lí đó, nên thân tơi chọn đề tài ―Thiết kế hệ thống điều khiển biển số xe điện tử‖ nhằm nâng cao chất lƣợng quản lý, an toàn kỹ thuật hiệu kinh tế PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu – Phƣơng pháp quan sát khoa học: tìm hiểu nghiên cứu loại biển số có thị trƣờng – Phƣơng pháp thực nghiệm khoa học: quan sát hoạt động biển số sau hoàn thành để tối ƣu vận hành máy – Phƣơng pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm: nêu ƣu điểm nhƣợc điểm biển số sau hoàn thành 1503 – Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: phân tích nghiên cứu tài liệu, lý luận khác cách phân tích chúng thành phận để tìm hiểu sâu sắc đối tƣợng Tổng hợp liên kết mặt, phận thông tin đƣợc phân tích tạo hệ thơng lý thuyết đầy đủ sâu sắc đối tƣợng 2.2 Cấu tạo phận biển số điện tử Hệ thống điều khiển biển số xe điện tử bao gồm phận sau: – Khung biển số; – Cảm biến khoảng cách; – Bộ phát tín hiệu; – Bộ xử lý tín hiệu; – Bộ truyền lực Thiết kế phần khí biển số xe thơng minh: Biển số thơng minh đƣợc lập trình cho tài xế bắt đầu khởi động xe biển số chuyển sang biển số led đỗ xe dừng xe lúc tắt chìa khóa xe nhƣng có nguồn pin trữ để giúp chuyển ngƣợc lại biển số Điều quan trọng cần thiết phần khí khung biển số cho chuyển đổi cách tốt Hình Khung biển số Vỏ biển số có thông số kỹ thuật nhƣ sau: Làm mica 5mm; Kích thƣớc 210x370mm; Hoạt động cấu rịng rọc mơ tơ kéo 1504 Hình Thiết kế vỏ biển số Thiết kế phần điện: Module led ma trận P10 kích cỡ 16x32 Mỗi led pixel cách centimét Cấu tạo module bao gồm: – 16 IC ghi dịch bit 74hc595 – IC ghi đệm dòng 74hc245 – IC vào 74hc138 – FET kích 16 hàng (1 kéo hàng) – jump kết nối 2x8 đầu vào liệu, đầu ( để mắc nối tiếp với khác) Jump 2x8 nhƣng bạn cần ý tới chân thôi: – OE : Đây chân điều khiển IC 138 Nếu OE=0 IC 138 khơng hoạt động Tất hàng không sáng (cả biển LED tắt) Nhƣ vậy, chân có nhiệm vụ quét led, băm xung PWM điều khiển độ sáng bảng LED Hình Cấu tạo bảng LED ma trận 1505 Hình Hình dạng tổng thể biển số xe điện tử Bộ truyền lực cho cáp điều khiển khung biển số: – -Sử dụng mô tơ 775; – Điện áp định mức: 12VDC, (Max 24VDC); – Tải tốc độ: 10.000 rpm với điện áp 12V; – Chiều cao: 4.5mm; – Đƣờng kính: 42mm; – Chiều dài (trừ trục): 67mm; – Chiều dài trục: 17mm; – Đƣờng kính trục: 5mm; – Trọng lƣợng động cơ: 350g Hình Bộ truyền lực cho cáp điều khiển khung biển số 1506 Hình Bộ xử lý trung tâm nhận truyền liệu Thuật tốn điều khiển biển số xe thơng minh: Sau hồn thiện tính tốn thiết kế phần khí, lựa chọn chi tiết phận điện, xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống điều khiển biển số xe điện tử nhƣ sau: Hình Sơ đồ thuật toán điều khiển biển số xe điện tử Khi tay phát RF phát tính hiệu liên tục với tần số 315MHz đến modem thu sóng RF với tần số, xử lý hoạt động Nếu tín hiệu RF ON (Yes) đồng nghĩa dùng nguồn ắc quy cụm modem LED hoạt động, tín hiệu RF OFF (No) đồng nghĩa dùng nguồn PIN cụm modem LED khơng hoạt động Nếu tay phát RF gửi tín hiệu ON (Yes) đồng nghĩa dùng nguồn ắc quy relay cảm biến khoảng cách đóng mơ tơ quay với chiều từ trái sang phải khiến cho biển số chuyển sang biển số điện tử Nếu tay phát RF gửi tín hiệu OFF (No) đồng nghĩa dùng nguồn PIN relay cảm biến khoảng cách đóng mơ tơ quay với chiều từ phải sang trái khiến cho biển số điện tử chuyển sang biển số Nếu tay phát RF gửi tín hiệu ON (Yes) đồng nghĩa dùng nguồn ắc quy relay cảm biến khoảng cách khơng đóng mơ tơ khơng hoạt động biển số giữ nguyên trạng thái Nếu tay phát RF gửi tín hiệu OFF (No) đồng nghĩa dùng nguồn PIN relay cảm biến khoảng cách khơng đóng mơ tơ khơng hoạt động giữ ngun trạng thái 2.3 Lắp đặt xe Honda City Hệ thống điều khiển biển số xe điện tử bao gồm phận sau: – Khung biển số; – Cảm biến khoảng cách; – Bộ phát tín hiệu; – Bộ xử lý tín hiệu; – Bộ truyền lực Trình tự lăp đặt phận hệ thống nhƣ sau: Bƣớc 1: Lắp đặt khung biển số lên xe Honda City Bƣớc 2: Lắp đặt cảm biến khoảng cách lên khung biển số 1507 Bƣớc 3: Kết nối cảm biến với xử lý Bƣớc 4: Kết nối truyền lực với giắc khung biển số, đầu lại kết nối với xử lý Bƣớc 5: Kết nối cáp truyền liệu từ xử lý đến giác khung biển số Bƣớc 6: Kết nối phát tín hiệu Dƣới hình ảnh thực tế thiết bị đƣợc lắp xe thử nghiệm, phần board mạch nắp hộp kín, lấy nguồn đƣợc nối bên Nguồn cung cấp cho hệ thống đƣợc lấy từ nguồn acquy nguồn acquy xe sau qua module giảm áp để cung cấp cho tồn hệ thống Hình Biển số xe điện tử đƣợc lắp đặt xe ô tô Honda City động chƣa hoạt động: 1-Khung biển số; 2- Cảm biến khoảng cách; 3-Bộ phát tín hiệu; 4-Bộ xử lý tín hiệu; 5-Bộ truyền lực KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thực nghiệm Biển số xe điện tử đƣợc lắp đặt xe ô tô Honda City động chƣa hoạt động có giao diện nhƣ hình Sau lắp đặt phận hệ thống điều khiển biển số xe điện tử xe Honda City chƣa khởi động động đƣợc thể nhƣ hình sau: Hình Biển số xe điện tử lắp đặt xe ô tô Honda City chƣa khởi động động Sau bật chìa khóa, khởi động động hệ thống tự động chuyển từ biển số sang giao diện biển số xe điện tử đƣợc hiển thị nhƣ hình minh họa sau: 1508 Hình 10 Biển số xe điện tử đƣợc lắp đặt xe ô tô Honda City động hoạt động Khi xe hết hạn đăng kiểm hết hạng đăng ký phí bảo hiểm giao diện biển số xe điện tử đƣợc hiển thị nhƣ hình minh họa sau: Hình 11 Biển số xe điện tử đƣợc lắp đặt xe ô tô Honda City hết hạn đăng kiểm phí đƣờng bộ: 1-Khung biển số; 2- Cảm biến khoảng cách; 3-Bộ phát tín hiệu; 4-Bộ xử lý tín hiệu; 5-Bộ truyền lực Khi xe lùi gặp chƣớng ngại vật, ví dụ xe lùi xe vào nhà xe, cách tƣờng khoảng cách lập trình đặt ch ng hạn 30cm cảm biến khoảng cách nhận biết truyền tín hiệu xử lý phát tiếng còi báo để tài xế biết giảm tốc độ, phanh lại Hình ảnh tiến hành thực nghiệm kết nhƣ hình sau: Khi xe lùi gặp chƣớng ngại vật, ví dụ xe lùi xe vào nhà xe, cách tƣờng khoảng cách lập trình đặt ch ng hạn 30cm cảm biến khoảng cách nhận biết truyền tín hiệu xử lý phát tiếng còi báo để tài xế biết giảm tốc độ, phanh lại Hình ảnh tiến hành thực nghiệm kết nhƣ hình sau: Hình 12 Biển số xe điện tử cảnh báo va chạm lùi xe 1509 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Tính tốn thiết kế đƣợc phần khí khung biển số xe, cấu chuyển đổi từ biển số xe điện tử sang biển số xe ngƣợc lại Tính tốn, thiết kế đƣợc phần điện nguồn, điện điều khiển, mạch LED hiển thị, cảm biến khoảng cách, mô tơ điện, tín hiệu phát, tín hiệu xử lý Xây dựng đƣợc thuật tốn điều khiển, lập trình điều khiển biển số xe điện tử tự động Lắp đặt, tiến hành thực nghiệm đánh giá xe Honda City Sản ph m hệ thống điều khiển biển số xe điện tử có chức gồm: hiển thị biển số điện tử, cảnh báo va chạm lùi xe, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, phí đƣờng 4.2 Hƣớng phát triển Trong thời gian tới có điều kiện tác giả khắc phục để hoàn thiện sản ph m th m mỹ hoạt động nhiều ứng dụng tích hợp vào Do đó, đề tài phát triển thêm tích hợp nhiều tính tiện nghi, tiện ích, an tồn vào, gồm: – Nghiên cứu thuật tốn kết hợp xử lý ảnh, cảnh báo ăn trộm – Kết hợp nhận dạng quan sát phía sau mà khơng cần gƣơng chiếu hậu – Kết hợp hiển thị cảm ơn đƣợc phƣơng tiện khác nhƣờng đƣờng, góp phần nâng cao văn hóa giao thơng – Thiết kế lại bo mạch theo hƣớng tinh gọn giảm diện tích lắp đặt hệ thống vào xe TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Rafael C Gonzalez, Richard E Woods, ―Digital Image Processing‖, 2001 [2] Paul Viola and Michael Jones – Robusst Real-time Object Detection, July 13, 2001 [3] Giáo trình ―Xử lý ảnh, 2014‖, TS.Nguyễn Thanh Hải; [4] PGS-TS Nguyễn Quang Hoang, Hà Nội, ―Xử lý ảnh, 2006‖ [5] ―The OpenCV Tutorial, 2014‖, http://opencv.org; [6] Automotive electrical and electronic systems BOSCH Germany, 1998; [7] ―support vector machines (SVM)‖, http://docs.opencv.org/2.4.13/modules/ml/doc/support_vector_machines.html [8] Phạm Duy Tùng, ―An Introduce to Computer Vision and Video Surveillance System‖, Online: http://duytung88.appspot.com/home/AnIntroduce2CVandSurveillanceSys.html [9] Gary Bradski and Adrian Kaehler, ―Learning OpenCV: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library‖, 2nd edition, O‘Reilly, 2008 [10] Nguyễn Văn Long, ―Ứng dụng xử lý ảnh thực tế với OpenCV C/C++‖, 2012 1510 ... toán điều khiển, lập trình điều khiển biển số xe điện tử tự động Lắp đặt, tiến hành thực nghiệm đánh giá xe Honda City Sản ph m hệ thống điều khiển biển số xe điện tử có chức gồm: hiển thị biển số. .. dựng thuật toán điều khiển hệ thống điều khiển biển số xe điện tử nhƣ sau: Hình Sơ đồ thuật toán điều khiển biển số xe điện tử Khi tay phát RF phát tính hiệu liên tục với tần số 315MHz đến modem... KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thực nghiệm Biển số xe điện tử đƣợc lắp đặt xe ô tô Honda City động chƣa hoạt động có giao diện nhƣ hình Sau lắp đặt phận hệ thống điều khiển biển số xe điện tử xe