Khi sản phẩm vào phạm vi thu nhận của Camera, hình ảnh sản phẩm được Camera thu nhận và truyền tín hiệu hình ảnh về máy tính xử lý.
Chọn khung sắt phù hợp Tiến hành đo và cắt khung đúng kích thước hợp Ghép thanh sắt lại với nhau và gắn vào băng tải Cân chỉnh và
hoàn thiện
54
Sau khi đã hoàn thành bộ khung cho buồng, tiến hành gắn Camera vào khung. Camera thứ nhất được gắn vào thanh ngang phía trên để thu nhận số lượng sản phẩm, Camera thứ hai được gắn vào thanh dọc để thu nhận mã Barcode và hình ảnh Logo.
Bảng 4. 1: Danh sách các linh kiện sử dụng tại buồng thu
STT Tên linh kiện Số lượng
1 Nhôm định hình 3
2 Camera Webcam Logitech C270 2
Hình 4. 2: Buồng thu nhận hình ảnh 4.2.2. Thi công bộ phận truyền động cơ khí
Băng tải:
Hệ thống băng tải, băng chuyền là dòng sản phẩm được ứng dụng vận chuyển hàng hóa, mang lại hiệu quả cao trong quá trình sản xuất. Sử dụng băng tải góp phần giải phóng sức lao động, nâng cao chất lượng công việc và tăng doanh thu cho các công ty.
Bảng 4. 2: Các loại băng tải hiện có trên thị trường
STT Loại băng tải Phạm vi ứng dụng
1 Băng tải con lăn Sử dụng trong vận chuyển hàng hóa, sản phẩm với bề mặt đáy cứng
2 Băng tải xích Sử dụng trong các ngành công nghiệp, vận chuyển linh kiện điện tử.
55
3 Băng tải PVC Dòng sản phẩm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất.
4 Băng tải cấp liệu
Sử dụng trong ngành công nhiệp thực phẩm, giúp vận chuyển các sản phẩm dạng hạt, nhỏ không bị rơi ra bên ngoài.
5 Băng tải sấy Được dùng để sấy kho các loại sản phẩm trong ngành thực phẩm, nông nghiệp.
6 Băng tải PU Sản phẩm được dùng vận chuyển sản phẩm trong ngành thực phẩm.
Xi lanh:
Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu tự động vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động. Xi lanh khí nén còn được gọi là pen khí nén bao gồm các thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động, và được cung cấp bởi khí nén (lấy từ máy nén khí thông thường).
Cảm biến:
Cảm biến quang (tiếng anh gọi là Photoelectric Sensor) được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy xí nghiệp để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng,… Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất.
Thông thường, cảm biến quang được chia làm 3 loại: - Cảm biến quang thu phát (Through-beam sensor).
- Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – reflection sensor). - Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse reflection sensor).
Động cơ kéo tải hoạt động, sản phẩm được đưa lên di chuyển trên băng tải, đi qua cảm biến, khi cảm biến phát hiện sản phẩm sẽ truyền tín hiệu về PLC, PLC kích xylanh sẽ đẩy ra đưa sản phẩm xuống rãnh phân loại. Khi sản phẩm được đưa xuống rãnh, xylanh tự động thu về.
56
Hình 4. 3: Sơ đồ lắp ráp phần cơ khí Bảng 4. 3: Danh sách các linh kiện sử dụng trong phần cơ khí
STT Tên linh kiện Số lượng
1 Xi lanh 3 2 Cảm biến 4 3 Băng tải 1 4 Động cơ 1 Hình 4. 4: Băng tải Chọn loại băng tải phù hợp với sản phẩm cần Gắn động cơ và đai truyền vào băng tải
Hàn các thiết bị vào khung sắt
của băng tải Tính toán đo đạc khoảng cách giữa các xi lanh Căn chỉnh và hoàn thiện mô hình
57
Hình 4. 5: Xi lanh và cảm biến 4.2.3. Thi công tủ điện
Tủ điện là nơi dùng để chứa/ đựng các thiết bị/ bảng thiết bị điện: công tắc, cầu giao, biến thế, biến áp,… ở các công trình, nhà cửa, nhà máy,… thường có hình chữ nhật hoặc vuông, tùy theo vị trí và mục đích sử dụng.
Dựa vào sơ đồ nối dây của mạch điều kiển và động lực để đi dây cho tủ điện. Ta tiến hành tính toán kích thước của các thiết bị trong tủ điện, sắp xếp các thiết bị trong tủ để cho việc đi dây thuận tiện và dễ dàng nhất. Các đường dây đi làm sao để cho đi gần nhất và nhìn thẩm mỹ. Các dây đâu nối phải được bấm đầu cốp để thuận tiện cho việc đi dây.
Các bước lắp ráp tủ điện: Hình 4. 6: Sơ đồ lắp ráp tủ điện Chọn kích thước tủ điện phù hợp Sắp xếp bố trí các thiết bị vào tủ điện
Đi dây cho thiết bị Gắn cố định các thiết bị vào tủ Căn chỉnh và hoàn thiện tủ
58
Bảng 4. 4: Danh sách các linh kiện sử dụng trong tủ điện
STT Tên linh kiện Số lượng
1 Khối nguồn 24VDC 1 2 CB tổng 1 3 Relay 7 4 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 1 5 Nút nhấn ON (thường mở) 1 6 Nút nhấn OFF (thường đóng) 1 6 Nút E-Stop 1 7 Đèn báo 3
8 Domino nối dây 2
59
Hình 4. 7: Linh kiện bên trong tủ 4.2.4. Thi công khung sắt
Khung sắt là nơi dùng để đặt mô hình cơ khí và tủ điện.
Dựa vào kích thước của mô hình và tủ điện ta tiến hành tính toán kích thước của khung, lựa chọn loại vật liệu thích hợp kiên có để đặt thiết bị chắc chắn.
60
Hình 4. 8: Sơ đồ lắp ráp khung sắt 4.3. THI CÔNG PHẦN MỀM
4.3.1. Truyền thông Modbus từ LabVIEW qua PLC
Bước 1: Mở LabVIEW → File → New → cửa sổ LabVIEW mở ra → Empty project → OK
Hình 4. 9: Cửa sổ tạo Project LabVIEW mới
Bước 2: Chọn file VI LabVIEW đã viết sẵn và Add vào Chọn loại sắt phù hợp Đo đạc và cắt theo đúng kích thước bản vẽ Căn chỉnh và đặt thiết bị vào. Lắp ráp các thanh sắt với nhau
61
Hình 4. 10: Cửa sổ tạo File VI mới
Bước 3: Tạo File I/O Server mới
Hình 4. 11: Cửa sổ tạo thêm file I/O Server mới
62
Hình 4. 12: Cửa sổ tạo phương thức truyền thông Modbus
Bước 5: Chọn Model Modbus Ethernet và nhập các thông số như hình → Nhấn OK
Hình 4. 13: Cửa sổ cấu hình truyền thông Modbus
63
Hình 4. 14: Cửa sổ tạo giá trị truyền Modbus
Bước 7: Chọn địa chỉ Modbus để truyền giá trị từ LabVIEW qua PLC → Add → OK
Hình 4. 15: Cửa sổ thêm giá trị Modbus
64
Hình 4. 16: Cửa sổ kéo giá trị Modbus vào file VI
Như vậy khi chạy chương trình LabVIEW giá trị vừa tạo sẽ được truyền vào PLC thông qua phần mềm TIA Portal.
4.3.2. THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEBSERVER 4.3.2.1. Giới thiệu Webserver 4.3.2.1. Giới thiệu Webserver
Một trong những tính năng đáng chú ý của dòng S7-1200 đó là Webserver. Với tính năng Webserver, chúng ta có thể điều khiển và giám sát hệ thống bằng các thiết bị di động có hỗ trợ kết nối mạng. Điều này cho phép chúng ta có thể truy cập vào hệ thống ở mọi lúc mọi nơi [9].
Webserver trên S7-1200 bao gồm 2 thành phần chính đó là HTML và AWP. Ngoài ra còn có các thành phần bổ trợ khác như CSS hay Javascript.
4.3.2.2. Các lệnh AWP
Webserver của S7-1200 cung cấp các lệnh AWP để liên kết trực tiếp với các Tag của PLC S7-1200
a. Đọc biến từ PLC
65
Bảng 4. 5: Các tham số của Varname để đọc biến từ PLC
<Varname>
Các biến được đọc là một Tag PLC, Tag khối dữ liệu, I/O, địa chỉ nhớ.
Đối với bộ nhớ, I/O, tên riêng không sử dụng "tên Tag". Đối với Tag khối dữ liệu thì dùng "tên Tag".
Tên thẻ nằm ở bên ngoài dấu ngoặc kép.
Chú ý: Sử dụng tên khối dữ liệu chứ không phải khối dữ liệu số Ví dụ:
:=Q0.0: :=MW100: :=”Motor”:
:=”Datablock1”.Sensor:
b. Ghi biến xuống PLC
Cú pháp: <!-- AWP_In_Variable Name=’<Varname>’ -->
Bảng 4. 6: Các tham số của Varname để ghi biến xuống PLC
<Varname> Thường là một tên Tag hoặc Tag khối dữ liệu Ví dụ:
<!-- AWP_In_Variable Name=’’’Target_Level’’’ --> <form method’’post’’>
<p>Input Target Level: <input name=’’’Target_Level’’’ type=’’text’’ /> </p> </form>
Hình 4. 17: Input Target Level c. Thay thế giá trị số bằng văn bản
Cú pháp:
<!-- AWP_Enum_Def Name=’<Enum type name>’ Values=’<Value>,<Value>,…’ -->
66
Bảng 4. 7: Các tham số của Varname để ghi biến xuống PLC
<Enum type name>
Tên của kiểu liệt kê, đặt trong dấu nháy đơn hoặc dấu nháy kép
<Value> <constant>:<name>
Constant : một dãy giá trị liên tục cho việc phân loại enum, dãy này không có giới hạn.
Name : giá trị được gán cho các phần tử enum. Ví dụ:
<!-- AWP_Enum_Def Name=’AlarmEnum’ Values=’0:’’No alarms’’, 1:’’Tank is full’’, 2:’’’Tank is empty’’’ -->
4.3.2.3. Lập trình Web
Bước 1: Mở trình duyệt Notepad++
Hình 4. 18: Biểu tượng Notepad++
Bước 2: Vào Language- H- HTML để chọn ngôn ngữ html
Hình 4. 19: Chọn ngôn ngữ HTML
67
Hình 4. 20: Chọn bộ mã hóa kí tự 8 bit
Bước 4: Dựa vào những kiến thức đã học về HTML, CSS, Javascript, AWP chúng ta tự tạo 1 trang web phù hợp với yêu cầu đề tài của mình
Hình 4. 21: Giao diện trang web 4.3.2.4. Truy cập Webserver
Bước 1: Viết chương trình PLC như mục 4.5 Bước 2: Gọi lệnh WWW và thiết lập các thông số
Hình 4. 22: Khối chức năng WWW trong TIA Portal Bảng 4. 8: Ý nghĩa và các thông số trong khối WWW
68
CTRL_DB DB_WWW Cho biết giá trị bắt đầu
của khối DB
RET_VAL INT Giá trị trả về
Bước 3: Vào Device Configuration để thiết lập giao diện chính trong Webserver
Hình 4. 23: Giao diện chính Device Configuration
Bước 4: Chuột phải vào PLC- Properties- Webserver- General- Check vào mục Active web server on this module
Hình 4. 24: Cho phép Web sever cho thiết bị
Bước 5: Vào phần User- defined pages
Trong HTML directory chọn thư mục chứa trang web đã tạo Trong Default HTML page chọn file trang web
69
Sau đó click vào Generate blocks. Status hiện chữ DB generated
Hình 4. 25: User- defined pages Webserver
Bước 6: Download chương trình xuống PLC
70 Bước 7: Vào trình duyệt Web gõ địa chỉ của PLC.
Hình 4. 27: Giao diện của SIMATIC S7-1200
Bước 8: Click vào Enter. Sau đó đăng nhập với Name: admin, Passwword: bỏ trống
71 Bước 9: Chọn User Pages để vào trang của mình
Hình 4. 29: Giao diện User Pages
Bước 10: Nhấp vào Homepage. Ta đã vào được trang web của mình
72
CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ
5.1. KẾT QUẢ
5.1.1. Kết quả nghiên cứu
Trong thời gian nhóm được nhận đồ án với đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH TRONG LABVIEW”, với khoảng thời gian 16 tuần làm việc và nghiên cứu, nhóm hoàn thành đề tài với yêu cầu đặt ra, bên cạnh việc có thêm nhiều kiến thức bổ ích về lý thuyết thì nhóm đã có được kinh nghiệm về việc thiết kế và thi công hệ thống phần cơ khí cũng như phần điện. Kết quả đạt được cụ thể như sau:
- Thu thập và xử lý hình ảnh trên LabVIEW (nhận dạng và xử lý sản phẩm theo ba lỗi thường gặp trong công nghiệp).
- Truyền nhận dữ liệu giữa PLC và LabVIEW và ngược lại thông qua giao thức truyền thông MODBUS TCP/IP.
- Xây dựng thuật toán và lập trình PLC cho hê thống chạy hoàn chỉnh.
- Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát. Xuất được dữ liệu hoạt động của hệ thống qua các file định dạng khác.
- Kết nối điều khiển được các thiết bị trong hệ thống một cách đồng bộ, hiệu quả. - Điều khiển và giám sát hệ thống thông qua Webserver.
73
5.1.2. Kết quả thi công phần cứng
Hình 5. 1: Khung sắt đặt thiết bị
74
75
5.1.3. Kết quả thi công phần mềm
Hình 5. 4: Giao diện giám sát và điều khiển trên LabVIEW
76
Hình 5. 6: Xuất dữ liệu hoạt động của hệ thống 5.1.4. Kết quả thực nghiệm
Hình 5. 7: Trường hợp thiếu sản phảm: a) Khay thiếu SP; b) Hiển thị lỗi; c) Vị trí
khay thiếu SP
77
Hình 5. 8: Trường hợp sai Barcode: a) Khay sai Barcode; b) Hiển thị lỗi; c) Vị trí
khay sai Barcode
Hình 5. 9: Trường hợp sai Logo: a) Khay sai Logo; b) Hiển thị lỗi; c)Vị trí khay sai
Logo
a) b) c)
78
Hình 5. 10: Cập nhật dữ liệu trên Websever Bảng 5. 1: Bảng thống kê hệ thống
STT Loại khay Số lần đúng Số lần sai Tỉ lệ đúng
1 Thiếu sản phẩm 50 0 100%
2 Sai Barcode 50 0 100%
3 Sai Logo 48 2 96%
4 Không bị lỗi 48 2 96%
Công suất phân loại của hệ thống khoảng 450 – 500 sản phẩm/giờ.
5.2. NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ
Mặc dù đề tài đã hoàn thành và đạt được những yêu cầu để ra nhưng việc đáp ứng của hệ thống vẫn chưa hoàn toàn ổn định.
Hệ thống chạy thiếu tính liên tục do tốc độ đọc camera chưa phù hợp với tốc độ băng tải.
Hệ thống hoạt động chưa đạt tốc độ nhịp nhàng giữa các cơ cấu do mắc nhiều lỗi về phần cứng.
Chưa biết cách tối ưu chương trình xử lý ảnh LabVIEW để cơ cấu hoạt động chính xác.
79
Chương trình điều khiển và giao diện thiết kế còn đơn giản. Đồng thời thiếu cảnh báo mô hình thiết bị hoạt động khi có sự cố xảy ra.
80
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1. KẾT LUẬN
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài với nhiều cố gắng và nỗ lực của nhóm cùng với sự tận tình hướng dẫn của Thầy Vũ Văn Phong, đồ án đã hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu đặt ra.
Các nội dung mà nhóm đã thực hiện được đó là thiết kế và thi công được một mô hình phân loại sản phẩm, dựa vào phương pháp xử lý ảnh trên LabVIEW. Tuy nhiên nhóm vẫn chưa thể tạo ra một hệ thống chính xác hoàn toàn do phần tính toán thiết kế còn nhiều sai sót và thiết bị chưa tốt. Nhìn chung đề tài chỉ mới hoàn thành ở mức khá. Trong quá trình làm đồ án, sinh viên đã rút ra được nhiều kinh nghiệm để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, cách thức làm việc nhóm, tìm hiểu linh kiện trên thị trường, hiểu biết về các phần mềm lập trình,…
Những khó khăn trong việc thực hiện đề tài - Chi phí mua linh kiện cao.
- Trước đó chưa có kiên thức về xử lý ảnh và truyền thông nên tìm hiểu lâu. - Thời gian thi công thiết kế phần cứng lâu vì phải tính toán lựa chọn vật liệu cũng
như kích thước phù hợp để đảm bảo hoạt động ổn định mà gọn nhẹ.
- Lập trình gặp nhiều khó khăn vì chưa có kinh nghiệm, kiến thức và hiểu biết hạn chế các thiết bị cũng như phần mềm.
- Thời gian thực hiện đồ án tương đối ngắn và công việc thực hiện tương đối nhiều. - Một số linh kiện phải tự làm, điều chỉnh lại.
- Cài đặt chương trình gặp nhiều khó khăn và mất thời gian do chương trình khá nặng và mở cùng lúc nhiều phần mềm.
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài:
- Mở rộng thêm các khâu khác trong hệ thống như: khâu xếp hàng, đóng hộp, xuất nhập kho,…