CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG
4.2 Mô tả hoạt động của mơ hình và giải thuật điều khiển
4.2.2. Giải thuật điều khiển
Hình 4.13 Lưu đồ giải thuật
Chương 4. Thi cơng hệ thống
Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật(tt)
Xử dụng thư viện mã nguồn mở OpenCV để xử lý ảnh bằng cách gọi các hàm có sẵn trong thư viện với mục đích như sau:
np.rad2deg radian sang độ
cv2.getRotationMatrix2 Xác định tâm góc xoay
cv2.VideoCapture bắt video
cap.read hiển thị ảnh vừa chụp
cv2.inRange tạo khung
Hình 4.16 Chương trình xử lý ảnh 4.2.3. Thiết kế giao diện HMI
GT Designer3 là phầm mềm hỗ trợ cho người lập trình thiết kế giao diện màn hình HMI trên máy tính. Sau đó, thực hiện việc đổ chương trình đã thiết kế từ PC vào HMI để vận hành. Ngồi ra, GT Designer cịn cho phép import dữ liệu có sẵn trên HMI vào máy tính để chỉnh sửa hoặc import từ một project khác.
Màn hình hiển thị trên GS2110-wtbd được tạo ra trên máy tính nhờ phần mềm chuyên dụng GT Designer3.
Chương 4. Thi công hệ thống
Khởi động phần mềm GT Designer3-> New hoặc bấm tổ hợp phím Ctrl + N để tạo project mới, xuất hiện hộp thoại New Project Wizard.
Trong hộp thoại New Project Wizard ta chọn Series, GOT Type, Model, …cho phù họp với HMI mà mình sử dụng sau đó bấm Next.
Hình 4.17 Hộp thoại New Project Wizard
Sau đó sẽ xuất hiện hộp thoại New Project Wizard(Confirmation) để ta kiểm tra lại thông tin về màn hình HMI mà ta chọn, sau khi kiểm tra chính xác ta nhấn Next.
Sau đó hộp thoại New Project Wizard sẽ nhảy đến dòng Communication, trong hộp thoại này ta tiến hành chọn hãng và dòng PLC để điều khiển sau khi chọn xong ta nhấn Next để tiếp tục bước tiếp theo.
Hình 4.18 Hộp thoại New Project Wizard (Communication)
Tiếp theo trong hộp thoại New Project Wizard (Communication/(I/F)) ta chọn kiểu kết nối giữa HMI và PLC cho phù hợp.
Chương 4. Thi cơng hệ thống
Hình 4.19 Hộp thoại New Project Wizard (Communication/(I/F))
Sau khi chọn kiểu kết nối xong ta nhấn Next cho các bước tiếp theo cho đến khi xuất hiện trang cuối của hộp thoại New Project Wizard (như hình bên dưới) ta tiến hành kiểm tra lại hết các thơng tin, sau khi kiểm tra đã chính xác ta nhấn vào Finish để kết thúc q trình tạo Project mới và sau đó ta tiến hành thiết kế màn hình HMI theo như ý muốn.
Hình 4.20 Cửa sổ cuối hộp thoại New Project Wizard
Sau đây là màn hình HMI mà nhóm đã thiết kế, với u cầu thể hiện đầy đủ thông tin cần giám sát, giao diện trực quan, dễ giám sát, cảnh báo các trường hợp vận hành lỗi của hệ thống. HMI nhóm thiết kế bao gồm các trang sau:
Màn hình setup
Màn hình giới thiệu bao gồm các thơng số vị trí của các trục và gốc tọa độ Home để giám sát hệ thống.
Chương 4. Thi cơng hệ thống
Hình 4.21 Màn hình setup
Màn hình Giám sát và vận hành
Màn hình Manual
Hình 4.23 Màn hình Manual
Chương 4. Thi cơng hệ thống
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Nội dung chương này trình bày kết quả đạt được sau khi hồn thành việc thi cơng mơ hình và tiến hành chạy thực nghiệm. Nhóm đưa ra hình ảnh kết quả của hệ thống và bảng thống kê qua đó thấy được tỉ lệ chính xác của hệ thống.
5.1 Kết quả
Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành, cẩm nang hướng dẫn từ nhà sản xuất bằng tiếng việt cũng như tiếng anh, tìm hiểu thêm qua mạng internet, tổng hợp các kiến thức đã được học suốt 4 năm cũng như được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, nhóm chúng em đã cơ bản hồn thành được đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế, thi công, mơ hình in logo động” và đạt được kết quả như sau:
5.1.1. Mơ hình
Phần cứng: hệ thống vận hành ổn định khơng có lỗi xảy ra trên phần cứng khi vận hành
Hình 5.2: Tủ điện
- Phần mềm : hệ xác định vị trí cũng như góc lệch cần in
Hình 5.3: Tọa độ vị trí vật trên băng tải qua màn hình HDMI
Hình 5.4: Xác định tọa độ ví trí của vật trên HMI
Phần điều khiển: Nhóm thực hiện điều khiển được:
Chạy Manual, vận hành tự động được hệ thống.
Xử lý ảnh nhận đúng được tọa độ, ví trí cũng như góc lệch của phơi trên băng tải.
Đồng bộ trục X theo băng tải, Tính tốn in đúng vị trí khi băng tải hoạt động.
5.1.2. Kết quả thực nghiệm.
Kết quả khi in sản phẩm nằm ở ác vị trí khác nhau trên băng tải ( chiều góc quay ngược chiều kim đồng hồ )
Sản phẩm nằm ở góc 47 độ
Sản phẩm nằm ở góc 220 độ
Sản phẩm nằm ở góc 136 độ
Sản phẩm nằm ở góc 6 độ
Hình 5.5: Sản phẩm đã in
Bảng thống kê qua nhiều lần chạy ( vị trí góc lệch được lấy khách quan và giao động trong khoảng ± 5 độ vì lúc đặt sản phẩm là tương đối )
Góc lệch sản phẩm (10 lần in) In đúng vị trí In sai vị trí Tỉ lệ (%) Hình ảnh 45 độ 8 2 80
90 độ 9 1 90
315 độ 9 1 90
Bảng 5.1 : Bảng thống kê kết quả
5.2 Nhận xét, đánh giá
Sau khi thực nghiệm mơ hình, nhóm rút ra được các ưu, nhược điểm sau:
5.2.1. Về phần cứng
Ưu điểm:
Mơ hình có phần khung chắc chắn, có tính bền vững cao.
Các sai số xuất phát từ cơ học được giảm đến mức thấp nhất. Sai số được xác định một cách tương đối bằng mắt thường, encoder.
Dây cáp, dây tín hiệu được đi gọn gàng.
Các thiết bị điều khiển được đặt trong tủ điện nên hạn chế các tác nhân từ mơi trường ảnh hưởng đến tuổi thọ mơ hình.
Nhược điểm:
Băng tải là động cơ DC 24V nên còn sai số, qn tính khơng cố định.
Trục vitme khơng có che đậy, cần phải bảo trì định kỳ.
Trục Z chưa được tuyệt đối đồng tâm dẫn đến sai số.
Ưu điểm:
Thực hiện tốt, tương đối ổn định các yêu cầu điều khiển đặt ra.
Nhược điểm:
Khó xác định được sai số chính xác khi hệ thống vận hành với tốc độ cao.
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Chương này sẽ trình bày kết luận những gì nhóm đã làm được sau khi thực hiện đề tài. Từ đó đưa ra hướng phát triển nhằm khắc phục những hạn chế và nâng cao yêu cầu điều khiển hơn nữa.
6.1 Kết luận.
Sau khi thi cơng mơ hình in logo động và chạy thực nghiệm nhóm đạt được mục tiêu đặt ra ban đầu.
Phần cơ khí : các trục X,Y,Z liên kết với nhau chắc chắn khơng xảy ra lỗi trong q trình hoạt động. Đồng bộ được chuyển động của các trục với băng tải, không làm gián đoạn chuyển động của tải trong quá trình in.
Phần điện: các thiết bị điện được bố trí hợp lý trong tủ điện, đi dây gọn gàng, không mất thẩm mỹ, dây dẫn điện được chọn phù hợp khơng xảy ra sự cố, dây tín hiệu đảm bảo tốc độ truyền nhận dữ liệu. Các nút nhấn được bố trí hợp lý kết hợp với đèn báo làm dễ dàng trong việc vận hành.
Phần mềm: đã xây dựng được chương trình xử lý ảnh và truyền nhận dữ liệu dữ liệu với PLC một cách chính xác.
Sau khi chạy thực nghiệm nhiều lần nhóm có lập bảng thống kê kết quả trình bày ở chương 5. Độ chính xác in trên sản phẩm và góc xoay tương đối chính xác ( khoảng 90%).
Tốc độ in giữa các sản phẩm là 6 giây.
6.2 Hướng phát triển
6.2.1. Khắc phục hạn chế
Mơ hình có thể tối ưu hơn nữa bằng cách khắc phục băng tải ổn định. Tìm cách xác định sai số bằng phần mềm.
Nâng cao độ chính xác
6.2.2. Nâng cao yêu cầu điều khiển
Tốc độ in giữa các phơi nhanh hơn, độ chính xác cao hơn ( Có thể thay động cơ step thành servo,…) Đếm số lượng sản phẩm…
Phát triển thành các hệ thống in áo quần áo, sản phẩm, giấy tờ,..
[1] https://kipalog.com/posts/Cac-he-mau-trong-xu-ly-anh
[2] https://topdev.vn/blog/opencv-la-gi-hoc-computer-vision-khong-kho/
[3] https://ictvietnam.vn/raspberry-pi-4-dong-san-pham-gia-re-se-thong-tri-thi-truong- trong-tuong-lai-gan-8999.htm
[4] https://vn.misumi-ec.com/pdf/fa/2014/p1_425_001.pdf [5] Manual PLC Mitsubishi Fx3U
[6] Servo Motor Instruction Manual [7] Manual driver MR-J3
[8] OMRON EE-SX671 Manual EE-SX671 INSTRUCTION sheet [9] HDMI WAVESHARE 7INCH manual
[10] Raspberry Pi 4 model B datasheet [11] Camera logi datasheet