D N (T/h)
2.2.2.4 Hoàn thiện phần mềm điều khiển
2.2.2.4.1. Yêu cầu chung đối với phần mềm điều khiển máy phân loại: đi kèm với một cấu hình phần cứng chất l−ợng cao-máy tính công nghiệp thế hệ mới nhất (hình 27), phần mềm (bao gồm hệ điều hành và phần mềm ứng dụng) phải đảm bảo một số chức năng, yêu cầu nghiêm ngặt d−ới đây:
- Đọc tín hiệu quang số từ card C-P, phân tích xử lý tín hiệu, nhận dạng hạt tốt xấu với tốc độ 5000ữ6000 hạt/s (hoặc t−ơng đ−ơng 5700 dòng/s ì 512 byte/dòng ì 3 khiển hệ van súng bắn hạt theo thời gian thực ( trong vùng 10-2 ữ10-1 ms ) đạt độ chính xác yêu cầu camera ≈ 8,5 MB/s !) cho máy năng suất 5 tấn/h theo chuẩn màu quy định, đồng thời điều.
- Điều khiển tự động toàn bộ hoạt động của máy, bao gồm các quá trình khởi động Hình 26. Các hiện t−ợng phản xạ xảy ra tuỳ theo tính chất bề mặt
phản xạ : a) Phản xạ g−ơng b) Phản xạ khuếch tán
Tia tới Tia phản xạ
a) b)
Tia tới
Chùm tia phản xạ
thái và hiệu chuẩn c−ờng độ (calibration) các cụm đèn chiếu và nền theo chu kỳ, tự động báo lỗi và dừng máy nếu cần.
- Giao diện ng−ời dùng thân thiện, hỗ trợ quá trình lắp đặt, căn chỉnh, tìm lỗi và nguyên nhân, sửa chữa thay thế linh kiện thiết bị...
- Đảm bảo khả năng chạy máy 7/24, tần suất sự cố thấp nhất có thể. 2.2.2.4.2. Mô đun thu nhận dữ liệu từ camera về.
- Đ−ợc xây dựng trên cơ sở các hàm th− viện đ−ợc cung cấp kèm theo card C-P và camera. Với máy OPSOTEC 5.01A dùng card C-P Horizon 4LC, bao gồm th− viện hàm hệ thống, điều khiển/cấu hình camera và các cổng vào/ra liên quan HORZ4LC.LIB / HORZ4LC.DLL, th− viện hàm thu thập dữ liệu ảnh HZ4LCGRAB.LIB / HZ4LCGRAB.DLL, th− viện hàm hiển thị HZ4LCDISP.LIB / HZ4LCDISP.DLL, th− viện hàm điều khiển các mô đun mở rộng DSP hoặc hiệu chỉnh sáng nền HZ4LCEXTM.LIB / HZ4LCEXTM.DLL, HZ4LCLCM.LIB / HZ4LCLCM.DLL...
- Cho phép ch−ơng trình đọc liên tục dữ liệu ảnh theo từng dòng quét đ−ợc từ các camera trực tiếp từ bộ nhớ đệm ảnh 1-4 Mbit nhờ bộ điều khiển DMA (Direct Memory Access) đa kênh trên card C-P. Do cơ chế này, kết hợp với giao diện PCI và cơ chế Master-Bus PCI trên card, CPU hệ thống không phải can thiệp vào quá trình
Hình 27. Sơ đồ khối phần cứng hệ điều khiển máy OPSOTEC 5.0xx
Chỉ với hệ máy Opsotec 5.01A
Camera Card thu thập Card công suất trễ và duy trì bắn MicroController 89C51 Car d I/O Chổi quét Bộ rung cấp liệu PLC Biến tần
đọc trong khi tốc độ đọc lên tới 132 MB/s. Với công nghệ này, quá trình đọc hỗ trợ tối đa cho xử lý thời gian thực (hình 28, 29).
- Quá trình đọc dữ liệu ảnh đ−ợc kiểm soát liên tục, khi xảy ra tràn bộ đệm, một cờ ngắt báo lỗi sẽ đ−ợc bật để hệ thống xử lý (tự động reset hoặc dừng máy).
2.2.2.4.3. Mô đun phân tích, xử lý ảnh và điều khiển cơ cấu chấp hành cho quá trình phân loại.
- Thực hiện trên công nghệ lập trình xử lý đa luồng (multithread processing) của Microsoft Visual C++ nhằm đảm bảo tốc độ phân tích, xử lý và điều khiển cao nhất có thể.
- Quá trình phân tích xử lý ảnh bao gồm các phân đoạn: + Xử lý nền
+ Đánh dấu và tách lọc hạt nghi ngờ + Kiểm tra và xác định hạt xấu thực sự + Quyết định xử lý phân loại.
- Quá trình điều khiển phân loại đ−ợc thực hiện nhờ các hàm th− viện DLPORTIO.DLL/DLPORTIO.LIB điều khiển giao diện I/O centronic (cổng song song của PC), trực tiếp tác động tới dãy các van thổi qua một card ghép nối LPT với các
Giao tiếp điều khiển Camera Cổng I/O Đồng bộ (Synch) Ghép kênh (Mux) Data Buffers 1 to 4
DMA Engine & PCI interface
PCI bus
Giao tiếp DSP
-
2.2.2.4.4. Mô đun điều khiển chung toàn bộ máy.
- Hoạt động nh− một phần mềm xử lý logic với các tín hiệu đầu vào, ra binary đ−ợc tích hợp trên các cổng song song, nối tiếp sẵn có của PC và card mở rộng.
- Mô đun thực hiện điều khiển các quá trình:
Bắt đầu
Đợi tín hiệu ngắt bắt đầu thu thập dữ liệu từ Camera?
N
Y
Đợi & xử lí tín hiệu ngắt trong hàng đợi?
N
Y
If bank =1 then bank: =0 Else if bank =0 then bank: =1
Tiếp tục? Kết thúc N Y Thu thập dữ liệu từ camera vào vùng nhớ FIFO[bank] Xử lí nhận dạng vùng đệm FIFO[(bank +1)%2] Y
Hình 29. L−u đồ thuật toán thu thập dữ liệu và xử lý thời gian thực trên máy OPSOTEC 5.0xx
Khởi tạo các tham số thu thập DMA khởi tạo hai vùng đệm
+ Quá trình khởi động (POST: Power-On Self-Test): ngay sau khi kích hoạt nút “RUN” trên menu chính của ch−ơng trình phân loại, máy tự động thực hiện các thao tác sau đây theo trình tự đ−ợc lập trình tr−ớc: khởi động và kiểm tra trạng thái card C-P và camera, làm sạch các buồng quang, hiệu chuẩn nguồn sáng (lighting calibration), kiểm tra và khởi động bộ cấp liệu rung, bắt đầu quá trình phân loại cà phê. Bất cứ một trục trặc, bất th−ờng nào trong quá trình khởi động đều hoặc đ−ợc máy tự xử lý (nh− calib lại nếu ch−a đạt) hoặc thông báo trên màn hình cho ng−ời vận hành xử lý...
+ Liên tục kiểm tra trạng thái máy trong quá trình đọc, phân tích xử lý dữ liệu, phân loại. Tự động báo lỗi và dừng phân loại nếu cần.
+ Hiệu chuẩn c−ờng độ sáng (lighting calibration) các cụm đèn chiếu và nền theo chu kỳ đ−ợc đặt tr−ớc bời ng−ời vận hành.
2.2.2.4.5. Mô đun giao diện ng−ời-máy (hình 30, 31).
- Cấu trúc menu gọn, dễ sử dụng, đồng thời đảm bảo tính bảo mật với password truy nhập ch−ơng trình hoặc truy nhập một số submenu dành cho cán bộ kỹ thuật và ng−ời có trách nhiệm hiệu chỉnh, sửa chữa máy.
- Hỗ trợ quá trình lắp đặt, căn chỉnh, tìm lỗi và nguyên nhân, sửa chữa thay thế linh kiện thiết bị...
- Bao gồm ba nhóm thao tác chính trên ch−ơng trình:
+ Nhóm các thao tác vận hành máy: đặt năng suất, ng−ỡng phân loại, khởi động/dừng máy
+ Nhóm các thao tác cài đặt thông số máy: thông số camera, card C-P, thông số quá trình khác (thời gian calib, tắt/bật mô đun phân loại..)
+ Nhóm các thao tác hỗ trợ kiểm tra, hiệu chỉnh máy: xem/kiểm tra đ−ờng phổ tín hiệu trên từng camera, kiểm tra các van thổi, kiểm tra bộ rung cấp liệu...
2.2.2.4.6. Hệ điều hành:
- Nh− mọi ứng dụng điều khiển PC-Based, phần mềm máy phân loại OPSOTEC 5.0xx cũng đ−ợc cài đặt trên hệ điều hành tiêu chuẩn WINDOWS NT hoặc công nghệ NT (WINDOWS 2000), với những −u điểm v−ợt trội so với các hệ điều hành khác về độ ổn định theo thời gian, tính bảo mật dữ liệu, hỗ trợ cao nhất cho quản lý phần cứng và phần cứng mở rộng, cho phép hỗ trợ thời gian thực khi Windows Kernel, Device Drivers và HAL (Hardware Abstraction Layer) đ−ợc mở rộng cho chức năng này...
Hình 30. Giao diện ng−ời dùng ch−ơng trình điều khiển OPSOTEC 5.00B Màn hình ở trạng thái sẵn sàng vận hành với các thông số ng−ỡng phân loại, năng suất đã đ−ợc đặt tr−ớc.
Hình 31. Giao diện ng−ời dùng ch−ơng trình điều khiển OPSOTEC 5.00B Màn hình ở menu kiểm tra đ−ờng phổ từng camera, phục vụ thao tác hiệu chỉnh, kiểm tra các camera.
điều hành đ−ợc lựa chọn, sau khi gói phần mềm ứng dụng đ−ợc chuẩn hoá trên cơ sở phần cứng IPC thế hệ mới.