Thiết kế hệ thống kiểm tra sản phẩm ứng dụng xử lý ảnh trong labview

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN-ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW GVHD: VŨ VĂN PHONG SVTH: THIỀU QUANG NGHĨA MSSV: 15142079 SVTH: NGUYỄN VĂN MINH MSSV: 15142073 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW GVHD: TS VŨ VĂN PHONG SVTH: THIỀU QUANG NGHĨA MSSV: 15142079 NGUYỄN VĂN MINH MSSV: 15142073 Tp Hồ Chí Minh – 7/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW GVHD: TS VŨ VĂN PHONG SVTH: THIỀU QUANG NGHĨA MSSV: 15142079 NGUYỄN VĂN MINH MSSV: 15142073 Tp Hồ Chí Minh – 7/2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o -Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin sinh viên Họ tên: Thiều Quang Nghĩa Tel.: 0368978037 MSSV:15142079 Email:15142079@student.hcmute.edu.vn Họ tên: Nguyễn Văn Minh Tel.: 0908120803 MSSV:15142073 Email15142073@student.hcmute.edu.vn Thông tin đề tài Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW Mục đích đề tài: Xây dựng mơ hình nhận dạng kiểm tra phân loại sản phẩm lỗi với độ xác cao Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: Từ ngày 25/02/2019 đến 16/06/2015 Các nhiệm vụ cụ thể đề tài - Tìm hiểu PLC phần mềm TIA Portal V14 - Phương pháp truyền thông PLC phần mềm LabVIEW - Thu thập xử lý hình ảnh LabVIEW (theo số lượng, theo mã vạch, theo Logo) - Nhập xuất liệu hoạt động hệ thống iii - Thiết kế thi công mơ hình nhận dạng phân loại sản phẩm cơng suất nhỏ - Điều khiển giám sát hệ thống PLC giao diện LabVIEW - Viết sách luận văn báo cáo đề tài tốt nghiệp Lời cam đoan sinh viên Chúng Thiều Quang Nghĩa Nguyễn Văn Minh cam đoan ĐATN cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn TS Vũ Văn Phong Các kết công bố ĐATN trung thực không chép từ cơng trình khác Tp.HCM, ngày 18 tháng 05 năm 2019 SV thực đồ án (Ký ghi rõ họ tên) Thiều Quang Nghĩa Nguyễn Văn Minh iv CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o -Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Thiều Quang Nghĩa Tel.: 0368978037 Email: 15142079@student.hcmute.edu.vn Họ tên: Nguyễn Văn Minh Tel.: 0908120803 MSSV:15142079 MSSV:15142073 Email: 15142073@student.hcmute.edu.vn Thông tin đề tài Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW Tuần Ngày Nội dung 25/2 – 3/3 Gặp GVHD phổ biến đề tài 4/3 – 10/3 Viết đề cương ĐATN 11/3 – 17/3 Tìm hiểu qui trình phân loại sản phẩm 18/3 – 24/3 Tìm hiểu PLC S7-1200 phần mềm TIA Portal V14 25/3 – 31/3 Tìm hiểu phần mềm LabVIEW 1/4 – 7/4 Tìm hiểu xử lý ảnh để phân loại sản phẩm lỗi 8/4 – 14/4 Tìm hiểu xử lý ảnh để phân loại sản phẩm lỗi 15/4 – 21/4 Thiết kế thi cơng mơ hình phân loại 22/4 – 28/4 10 29/4 – 5/5 Thiết kế thi công mô hình phân loại Lắp ráp mơ hình Lập trình PLC cho toàn hệ thống v 11 6/5 – 12/5 12 13/5 – 19/5 13 20/5 – 26/5 14 27/5 – 2/6 15 3/6 – 9/6 16 10/6 – 16/6 Lắp ráp hồn thiện mơ hình Lập trình PLC cho tồn hệ thống Chạy thử demo chương trình Cân chỉnh lại tồn hệ thống chương trình Chạy thử demo chương trình Cân chỉnh lại tồn hệ thống chương trình Chạy thử demo chương trình Cân chỉnh lại tồn hệ thống chương trình Viết báo cáo Viết Slide báo cáo Quay Video cho mơ hình vi LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo đồ án tốt nghiệp chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung quý thầy cô khoa đào tạo chất lượng cao trang bị cho chúng em kiến thức giúp đỡ chúng em giải khó khăn q trình làm đồ án Đặt biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Vũ Văn Phong tận tình giúp đỡ trình lựa chọn đề tài hỗ trợ chúng em trình thực Trong thời gian làm việc với Thầy, nhóm chúng em khơng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần, thái độ tác phong làm việc khoa học, nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho chung em q trình học tập cơng tác sau Vì kiến thức thân cịn hạn chế q trình học tập, chúng em tránh khỏi sai lầm, thiếu sót khơng mong muốn, nên nhóm mong nhận ý kiến phản hồi, đóng góp từ quý thầy để hồn thiện thêm kiến thức cho thân Nhóm thực xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Thiều Quang Nghĩa vii Nguyễn Văn Minh TÓM TẮT Trong nhà máy, doanh nghiệp với sản lượng sản phẩm lớn khâu phân loại phát lỗi sản phẩm khâu quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng suất sản xuất Trước kia, việc phân loại phát sản phẩm lỗi thực chủ yếu dựa vào sức người, cơng việc địi hỏi tập trung cao lặp lặp lại khoảng thời gian dài khiến cơng nhân khó đảm bảo tính xác suất cơng việc khơng cao Ứng dụng băng chuyền kỹ thuật phân loại sản phẩm tự động giảm chi phí lao động, tăng suất hiệu sản xuất Trong năm gần đây, công nghệ xử lý ảnh phát triển ứng dụng rộng rãi Với độ xác tương đối cao, phạm vi nhận dạng rộng, tốc độ xử lý nhanh nên việc áp dụng công nghệ xử lý ảnh vào dây chuyền nhận dạng phân loại sản xuất ngày phổ biến phát triển Do đó, nhóm lựa chọn đề tài : “THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW” Trong đề tài này, sử dụng Camera Logitech C270 (HD) để thu ảnh xử lý phần mềm LabVIEW (nhận diện sản phẩm theo lỗi số lượng, Logo mã vạch ), liệu sau xử lý liên kết với PLC, PLC điều khiển cấu chấp hành mơ hình viii ABSTRACT In many factories with massive production, product classification and defected product detection play an important role which directly affect the quality and productivity Previously, the product classification and defected product detection mainly based on human in which workers were required the high concentration and repetition for long time However, under working of human, it hardly guarantees not only accuracy but also productivity in factories In order to overcome these drawbacks, the automatic conveyor and sorting systems are employed to reduce labor costs, increase both productivity and efficiency in production In recent years, image processing technology has been widely developed and applied With relatively high accuracy, wide range of identification, and fast processing, the applications of image processing technology for the identification and classification lines is increasingly popular and developed With above-mentioned analyses, it is inspired us to study the final project with topic “PRODUCT CHECKING SYSTEM DESIGN: APPLICATION IMAGE PROCESSING OF LABVIEW” In this topic, two Logitech C270 camera (HD) are used to capture and process the image with Labview software to identify the quantity, barcode, logo After processing, the data will be transferred to PLC to control actuators of the model ix Hình 3: Tủ điện 74 5.1.3 Kết thi công phần mềm Hình 4: Giao diện giám sát điều khiển LabVIEW Hình 5: Giao diện giám sát điều khiển WebSever 75 Hình 6: Xuất liệu hoạt động hệ thống 5.1.4 Kết thực nghiệm a) b) c) Hình 7: Trường hợp thiếu sản phảm: a) Khay thiếu SP; b) Hiển thị lỗi; c) Vị trí khay thiếu SP 76 a) b) c) Hình 8: Trường hợp sai Barcode: a) Khay sai Barcode; b) Hiển thị lỗi; c) Vị trí khay sai Barcode a) b) c) Hình 9: Trường hợp sai Logo: a) Khay sai Logo; b) Hiển thị lỗi; c)Vị trí khay sai Logo 77 Hình 10: Cập nhật liệu Websever Bảng 1: Bảng thống kê hệ thống STT Loại khay Thiếu sản phẩm Sai Barcode Sai Logo Không bị lỗi Số lần 50 50 48 48 Số lần sai 0 2 Tỉ lệ 100% 100% 96% 96% Công suất phân loại hệ thống khoảng 450 – 500 sản phẩm/giờ 5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Mặc dù đề tài hoàn thành đạt yêu cầu để việc đáp ứng hệ thống chưa hoàn toàn ổn định Hệ thống chạy thiếu tính liên tục tốc độ đọc camera chưa phù hợp với tốc độ băng tải Hệ thống hoạt động chưa đạt tốc độ nhịp nhàng cấu mắc nhiều lỗi phần cứng Chưa biết cách tối ưu chương trình xử lý ảnh LabVIEW để cấu hoạt động xác 78 Chương trình điều khiển giao diện thiết kế cịn đơn giản Đồng thời thiếu cảnh báo mơ hình thiết bị hoạt động có cố xảy 79 CHƯƠNG 6.1 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN Sau tháng thực đề tài với nhiều cố gắng nỗ lực nhóm với tận tình hướng dẫn Thầy Vũ Văn Phong, đồ án hoàn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt Các nội dung mà nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm, dựa vào phương pháp xử lý ảnh LabVIEW Tuy nhiên nhóm chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót thiết bị chưa tốt Nhìn chung đề tài hoàn thành mức Trong trình làm đồ án, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, cách thức làm việc nhóm, tìm hiểu linh kiện thị trường, hiểu biết phần mềm lập trình,… Những khó khăn việc thực đề tài - 6.2 Chi phí mua linh kiện cao Trước chưa có kiên thức xử lý ảnh truyền thơng nên tìm hiểu lâu Thời gian thi cơng thiết kế phần cứng lâu phải tính tốn lựa chọn vật liệu kích thước phù hợp để đảm bảo hoạt động ổn định mà gọn nhẹ Lập trình gặp nhiều khó khăn chưa có kinh nghiệm, kiến thức hiểu biết hạn chế thiết bị phần mềm Thời gian thực đồ án tương đối ngắn công việc thực tương đối nhiều Một số linh kiện phải tự làm, điều chỉnh lại Cài đặt chương trình gặp nhiều khó khăn thời gian chương trình nặng mở lúc nhiều phần mềm HƯỚNG PHÁT TRIỂN Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Mở rộng thêm khâu khác hệ thống như: khâu xếp hàng, đóng hộp, xuất nhập kho,… Mở rộng hệ thống để phân loại thêm nhiều sản phẩm khác với nhiều lỗi Sử dụng loại Camera cơng nghiệp để tăng độ xác thời gian đọc sản phẩm Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống linh kiện tốt Thiết kế lại giao diện Web để dễ dàng điều khiển giám sát 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Abahan Sarkar, “Counting of Cigarettes in Cigarette Packets Using LabVIEW," 2014 International Conference on Communication and Signal Processing, Melmaruvathur, India, 3-5 April 2014, pp 1601-1614 [2] Abahan Sarkar, “Fault Identification on Cigarette Packets An Image Processing Approach," 2014 Annual IEEE India Conference (INDICON), Pune, India, 11-13 Dec 2014 [3] SIEMENS, Simatic S7-1200 System Manual, Modbus/TCP with "MB_CLIENT" and "MB_SERVER", 06/2017 [4] SIEMENS, Data sheet SIMATIC S7-1200, CPU 1214C compact CPU, AC/DC/relay, 6ES7214-1BG40-0XB0 [5] SMC, Catalogue Air Cylinder Tiếng Việt [6] TS Nguyễn Bá Hải, Lập trình LabVIEW, 2011 [7] PGS TS Nguyễn Quang Hoan, Xử lý ảnh, 2006 [8] PGS TS Đỗ Năng Toàn, Xử lý ảnh, 2013 [9] Trương Hồng Phúc, WebSever PLC S7-1200, 2017 [10] ThS Hồng Đình Khơi Lập trình PLC S7-1200, 2015 [11] PGS TS Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, Hà Nội, Việt Nam: Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội, 2008 [12] Bùi Đức Thắng, Nguyễn Khắc Doãn, Đề tài “Nhận dạng phân loại sản phẩm với Camera tốc độ cao”, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 2015 Nguồn Internet [13] https://plcvietnam.com.vn [14] https://www.hocdelam.org [15] http://www.ni.com 81 [16] https://siemens.com [17] https://thuylucducanh.vn/ 82 PHỤ LỤC Code chương trình LabVIEW 83 Code chương trình PLC 84 85 86 87 S K L 0 ... Thông tin đề tài Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW Mục đích đề tài: Xây dựng mơ hình nhận dạng kiểm tra phân loại sản phẩm lỗi với độ xác cao Đồ án... độ xử lý nhanh nên việc áp dụng công nghệ xử lý ảnh vào dây chuyền nhận dạng phân loại sản xuất ngày phổ biến phát triển Do đó, nhóm lựa chọn đề tài : “THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG... lanh, - Thiết kế buồng đặt camera nhận sản phẩm - Thiết kế tủ điện NỘI DUNG 3: - Thiết kế sơ đồ dây cho PLC thiết bị ngoại vi NỘI DUNG 4: - Thiết kế chương trình xử lý ảnh LabVIEW - Thiết kế lưu