3.2.3.1.Khối xử lý ảnh
1.Yêu cầu:
2.Lựa chọn thiết bị:
❖ Camera: Dựa vào yêu cầu ta chọn Camera Raspberry Pi V1 5MP.
Hình 3. 3 Camera Raspberry Pi V1 5MP
⚫ Camera được kết nối với Raspberry thông qua một bus dây. ⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.1).
❖ Nguồn sáng trắng: Để ổn định nguồn sáng trắng, hệ thống sử dụng 4 led hắt loại
5054 có 3 bóng ánh sáng trắng.
Hình 3. 4 Led hắt 5054
⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.2)
3.2.3.2.Khối nhận biết
1.Yêu cầu:
biết được cà chua tới nơi cần xử lí hay chưa ta chỉ cần sử dụng cảm biến tiệm cận hồng ngoại.
2.Lựa chọn thiết bị:
Dựa vào yêu cầu, ta chọn cảm biến tiệm cận E18-D80NK.
Hình 3. 5 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của E18-D80NK
⚫ Dây màu nâu: VCC.
⚫ Dây màu xanh dương: GND.
⚫ Dây màu đen: tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần trở treo để tạo mức cao. ⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.3).
3.2.3.3.Khối điều khiển
Khối điều khiển là nơi thực thi tất cả các nhiệm vụ từ tiếp nhận yêu cầu của người dùng, xử lý thông tin và trả kết quả.Với mục tiêu của đề tài tập trung vào ứng dụng của xử lý ảnh, chúng tôi xử dụng thiết bị xử lý trung tâm là Raspberry.
1.Yêu cầu:
Hệ thống yêu cầu một bộ điều khiển đủ mạnh để vừa xử lí hình ảnh và điều khiển các ngõ ra một cách chính xác. u cầu trên địi hỏi vi điều khiển phải có bộ nhớ lớn và tốc độ xử lí gần ngang ngửa với các dịng PC Laptop tầm trung hiện tại.
Hiện nay, trên thị trường Raspberry được khá ưa chuộng trong lĩnh vực điều khiển (giống một máy tính thu nhỏ) vì những ưu điểm sau:
❖ Raspberry Pi: Dựa vào yêu cầu trên, ta chọn bộ điều khiển Raspberry Pi 3 Model B với những tính năng vượt trội hơn so với dịng raspberry cũ:
➢ Tốc độ xử lí RAM nhanh gấp nhiều lần so với dịng cũ.
➢ Tích hợp các module mới như: Ethernet, Audio, USB, HDMI,…
➢ Hỗ trợ bộ nhớ cao giúp lưu trữ dữ liệu. ➢ Giá thành rẽ và nhỏ gọn.
➢ Tiêu thụ năng lượng thấp giúp tiết kiệm điện.
Hình 3. 6 Sơ đồ chân Raspberry Pi 3 model B
⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.4).
❖ Arduino Mega: Để hỗ trợ Raspberry trong việc điều khiển Servo, ta dùng thêm mạch điều khiển Arduino Mega 2560.
Hình 3. 8 Sơ đồ chân Arduino Mega2560
Hình 3. 9 Arduino Mega2560 thực tế
Arduino Mega 2560 là bộ điều khiển quen thuộc trong lĩnh vực nghiên cứu hoặc mới bắt đầu làm quen với học lập trình và điều khiển. Arduino là bo mạch có thể ứng
3.2.3.4.Khối băng tải
1.Yêu cầu:
Qua khảo sát cho thấy, trọng lượng của một quả cà chua không quá 200g nên gây ra tổn hao về lực khơng đáng kể. Vì thế động cơ DC chỉ hoạt động ở chế độ có tải duy nhất là trục quay của băng chuyền.
2.Lựa chọn thiêt bị:
❖ Động cơ: Có nhiều loại động cơ DC được bày bán rộng rãi trên thị trường, trong đó động cơ giảm tốc DC 12V có các thơng số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu vận hành của hệ thống.
Hình 3. 10 Sơ đồ chân động cơ JGB37-520 12V và hình thực tế
⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.6)
❖ Băng tải: Băng tải (băng chuyền) hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các đồ vật từ điểm này sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B. Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng cơng nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân cơng lại tạo ra mơi trường làm việc lộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó. Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năng suất lao động.
Khối nguồn
Khối hiển thị LAN Khối điều
khiển Khối cảm biến
Hình 3. 11 Băng tải
⚫ Cấu tạo:
➢ Khung băng tải được làm bằng sắt hộp vuông 15mmx15mm dày 1,4mm. ➢ Dây băng tải: là dây băng PVC dày 1.5 mm độ dài 120cm.
3.2.3.5. Khối điều khiển
Để vận hành toàn bộ hệ thống cân một hệ thống điều khiển nhận lệnh, xử lý thơng tin và truyền gửi tín hệu đến các cơ cấu chấp hành hoặc hiển thị. Với mục tiêu của để tài hệ thống điều khiển được xây dựng theo sơ đồ sau:
3.2.3.6.Khối phân loại
1.Yêu cầu:
Để đẩy quả cà chua, ta cần động cơ với kích thước nhỏ, dễ đáp ứng điều khiển góc quay phù hợp với hệ thống.
2.Lựa chọn thiết bị:
Dựa vào yêu cầu trên, động cơ Servo MG995.
Hình 3. 12 Sơ đồ kết nối Servo MG995 và hình ảnh thực tế
⚫ Dây màu đỏ: VCC. ⚫ Dây màu cam: PWM. ⚫ Dây màu nâu: GND.
⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.7).
3.2.3.7.Khối hiển thị
1.Yêu cầu:
Đối với khối hiển thị, công việc nghiên cứu cần dễ dàng giao tiếp và lập trình với Raspberry, khối hiển thị màn hình đã tích hợp sẵn trong Raspberry.
2.Lựa chọn thiết bị:
Raspberry có sẵn nhiều dịng màn hình khác nhau, nhưng màn hình cảm ứng Raspberry Pi 7 inch nhỏ gọn và tiện lợi. Raspberry Pi LCD – 7″ Touchscreen là một màn hình cảm ứng kích thước 7 inch có độ phân giải 800 x 480.
Màn hình kết nối với Raspberry qua một board adapter để cấp nguồn cho panel LCD và chuyển đổi tín hiệu từ cổng DSI trên main Raspberry.
⚫ Thông số kỹ thuật (phụ lục bảng 1.8).
3.2.3.8.Khối nguồn
1.Yêu cầu:
Hệ thống bao gồm các thiết bị sử hoạt động với 2 điện thế khác nhau là 12V (động cơ) và 5V (Raspberry, Arduino, Servo và Sensors). Khối nguồn cần hoạt động ổn định để việc xử lí của các thiết bị được hoạt động chính xác, tránh sai sót khơng đáng có.
Bảng 3. 1 Thiết bị sử dụng 12v và 5V
Thiết bị Dòng tiêu thụ Số
lượng Ghi chú
Raspberry Pi 3 900mA 1 Khi kit hoạt động độc lập
Camera 23mA 1
Bàn phím và chuột
100 – 1000mA 1
GPIO 25mA 17
Arduino I/O pin 20mA 13
Servo 1.5A 7 Khi tải 3.5kg
Cảm biến 300mA 7
Đèn led 90mA 4 12V
2.Lựa chọn thiết bị:
Để đáp ứng yêu cầu trên, ta chọn 2 bộ nguồn: ❖ Nguồn 12V 5A:
Hình 3. 14 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của nguồn 12V 5A
❖ Nguồn 5V 60A:
Hình 3. 15 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của nguồn 5V 60A
3.2.3.9.Công tắc
1.Yêu cầu:
➢ Dùng cho các cơng tắc Start, Màn hình hiển thị, Băng tải, máy bơm khí, Quạt, Led hắt sáng.
➢ Độ nhạy, chính xác cao, khơng lờn hay kẹt nút công tắc.
2.Lựa chọn thiết bị:
Với yêu cầu trên ta chọn công tắc ON-OFF 2 CHÂN KCD1-6-10A
Hình 3. 16 Cơng tắc on - off KCD1-6-10A