Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật mà các hệ thống điều khiển tự động đóng vai trò rất quan trọng trong các lĩnh vực sản xuất, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Đặc biệt lĩnh vực xử lý ảnh hiện nay đang phát triển rất nhanh và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học và các nghiên cứu sinh, thúc đẩy các trung tâm nghiên cứu úng dụng lĩnh vực hấp dẫn này. Xử lý ảnh đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tế về khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày của con người như: giám sát, nhận dạng đối tượng; sản xuất và kiểm tra chất lượng, sự di chuyển của Robot; công cụ hướng dẫn cho người mù; các ứng dụng trong sản xuất, y học… Bên cạnh đó, các hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, đáp ứng nhu cầu cho các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm với số lượng lớn và dễ dàng cho khâu đóng gói đưa ra thị trường. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để phân loại sản phẩm như: phân loại theo hình dáng, kích thước, màu sắc, khối lượng, mã QR code, … Tùy theo từng loại sản phẩm mà các nhà máy sẽ lựa chọn một hệ thống phân loại thích hợp nhằm tối ưu hóa năng suất sản xuất. Chính vì vậy mà việc kết hợp xử lý ảnh vào việc phân loại sản phẩm được sử dụng ngày càng phổ biến để giải quyết cho vấn đề phân loại một cách nhanh chóng và chính xác.
Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mô hình phân loại sản phẩm như phân loại theo chiều cao, phân loại theo khối lượng. Nhưng với những sản phẩm có khối lượng, kích thước nhỏ và màu sắc thay đổi theo tính chất của loại sản phẩm thì các mô hình phân loại đó không phù hợp. Vì vậy chúng ta cần một hướng xử lý phù hợp hơn cho hệ thống phân loại này đó là phân loại dựa trên màu sắc. Đó là lý do nhóm lựa chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc và cân nặng sử dụng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200” để nghiên cứu và phát triển.
Nhóm đã lựa chọn phương pháp xử lý 1 ảnh dùng phần mềm LABVIEW để lấy dữ liệu màu sắc từ camera đặt trên băng tải đưa vào máy tính và xử lý; đồng thời sử dụng PLC Siemens để nhận và xử lý các tín hiệu điều khiển cho việc phân loại 1.2 Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện nay, chất lượng cuộc sống của con người cũng ngày càng được cải thiện kéo theo đó nhu cầu của con người cũng theo đó mà tăng lên. Việc đó đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp sản suất và tự động hóa. Tự động hóa chính là yếu tố then chốt giúp các doanh nghiệp đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của con người, thay vì thuê hàng trăm công nhân đến để sản xuất thì bây giờ máy móc đang dần thay thế con người trong việc sản xuất. Bởi vì máy móc thực hiện một cách chính xác, ổn định, năng suất ngày càng tăng cao, ít sai sót trong quá trình hoạt động và có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài.
Trong các quy trình tự động thì khâu phân loại sản phẩm là khâu rất là phổ biến trong công nghiệp. Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp chúng ta tiết kiệm công sức , giảm thiểu sai sót đồng thời năng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Ngoài ra trong một số ngày nghề sản xuất các sản phẩm có liên quan đến các chất độc hại, yêu cầu độ chính xác cao thì việc tự động hóa có nhiều ưu điểm hơn so với việc làm thủ công. Đề tài "Mô hình phân loại sản phẩm sử dụng PLC S7-1200" là một chủ đề hấp dẫn và thực tế trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp.
Dưới đây là một số lý do tại sao đề tài này đáng được lựa chọn: Lý do kỹ thuật - Ứng dụng thực tế: Hệ thống phân loại sản phẩm là một phần quan trọng trong các nhà máy sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm lỗi. - Tính linh hoạt: PLC S7-1200 cho phép người dùng lập trình và điều khiển hệ thống một cách linh hoạt. 2 - Tích hợp dễ dàng: PLC S7-1200 có thể tích hợp với các thiết bị khác như cảm biến, động cơ, và hệ thống điều khiển khác. Lý do học thuật - Kiến thức chuyên sâu: Đề tài giúp người học nắm vững kiến thức về PLC, lập trình và điều khiển hệ thống.
- Nghiên cứu và phát triển: Đề tài cho phép người học nghiên cứu và phát triển kỹ năng thiết kế, thi công và vận hành hệ thống. - Đánh giá và cải tiến: Đề tài giúp người học đánh giá và cải tiến hệ thống phân loại sản phẩm. Lý do thực tiễn - Ứng dụng trong công nghiệp: Hệ thống phân loại sản phẩm có thể được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất, chế biến, và đóng gói. - Tăng năng suất: Hệ thống giúp tăng năng suất và giảm thời gian sản xuất.
- Giảm lỗi: Hệ thống giúp giảm lỗi và cải thiện chất lượng sản phẩm. Lý do khác - Phát triển kỹ năng: Đề tài giúp người học phát triển kỹ năng lập trình, thiết kế, và vận hành hệ thống. - Tìm hiểu công nghệ mới: Đề tài giúp người học tìm hiểu công nghệ mới và hiện đại trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. - Đóng góp cho cộng đồng: Đề tài có thể đóng góp cho cộng đồng bằng cách cung cấp giải pháp hiệu quả và tiết kiệm cho các doanh nghiệp.
Vì vậy chúng em lựa chọn thực hiện đề tài “ Phân loại sản phẩm theo màu sắc và cân nặng” 1.3 Tìm hiểu các loại phân loại sản phẩm hiện nay - Hệ thống phân loại sản phẩm là gì? Là một thành phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất bằng cách tự động hóa hoàn toàn hệ thống, hoặc bán tự động cùng với công nghệ tiên tiến, trí tuệ nhân tạo và cảm biến thông minh. Hệ thống có khả 3 năng nhận diện, phân loại và sắp xếp sản phẩm một cách hiệu quả, chính xác và giảm thiểu sự can thiệp của con người.1: Hệ thống phân loại sản phẩm - Ưu điểm của hệ thống phân loại Việc sử dụng hệ thống phân loại mang lại nhiều ưu điểm quan trọng trong việc quản lý và xử lý hàng hóa. Dưới đây là một số ưu điểm của hệ thống phân loại sản phẩm: Hiệu suất cao: Hệ thống phân loại tự động giúp tăng tốc độ xử lý sản phẩm, giảm thời gian và công sức lao động, từ đó cải thiện năng suất và hiệu quả trong quá trình sản xuất và quản lý hàng hóa Độ chính xác cao: Sử dụng công nghệ tiên tiến hệ thống phân loại có khả năng phân loại sản phẩm một cách chính xác và đáng tin cậy dựa trên các lập trình, quy định sẵn, giảm thiểu sai sót trong quá trình phân loại, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. 4 Tự động hóa, tối ưu quy trình: Việc tự động hóa quá trình phân loại giúp giảm thiểu tác động tiềm tàng của con người lên sản phẩm và giảm nguy cơ tai nạn lao động.- dễ dàng cài đặt.
Sử dụng linh hoạt: Có khả năng xử lý nhiều loại sản phẩm và thích ứng với sự biến động của quy trình sản xuất mà không cần sự can thiệp thủ công. Tiết kiệm chi phí lao động: Tích hợp hệ thống phân loại vào quy trình sản xuất và quản lý hàng hóa giúp giảm thiểu sự tốn kém về nhân công, tăng hiệu quả làm việc và giảm thiểu lãng phí trong quá trình xử lý hàng hóa. Đa dạng trong phân loại: Hệ thống có thể phân loại sản phẩm dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như kích thước, trọng lượng, màu sắc, hình dạng và thông tin khác. Giúp đáp ứng nhu cầu phân loại linh hoạt và đa dạng cho nhiều ngành công nghiệp.
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Cấu tạo cơ bản: Mỗi một hệ thống phân loại sản phẩm sẽ có cấu trúc, cơ cấu khác nhau dựa trên nhu cầu, công nghệ và ứng dụng của từng loại phân loại được thiết kế phù hợp. Dưới đây là cấu trúc hệ thống phân loại cơ bản: Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo cơ bản của hệ thống 5 Cấu tạo cơ bản: Băng tải – bộ truyền đai/ xích – động cơ servo– cảm biến – động cơ – cụm cấp sản phẩm phân loại a.Băng tải: băng tải là một sản phẩm dùng để vận chuyển sản phẩm từ vị trí này sang vị trí khác. Là một bộ phận quan trọng trong hệ thống phân loại để vận chuyển, đưa sản phẩm cần phân loại đến vị trí cần thiết.Bộ truyền xích: Bộ truyền động xích gồm nhiều bộ phận truyền động được liên kết với nhau tạo thành một hệ thống truyền động bao gồm: dây xích truyền động và bánh nhông dùng để truyền chuyển động từ các động cơ: motor, hộp giảm tốc,.có thể được truyền trực tiếp hoặc gián tiếp lên băng tải.Động cơ servo Động cơ servo (servo motor) là một loại động cơ được điều khiển bằng một hệ thống hồi tiếp (feedback system) để điều chỉnh vị trí, tốc độ và gia tốc một cách chính xác.Cảm biến: cảm biến được sử dụng để phát hiện và đo lường các thông số quan trọng liên quan đến sản phẩm như kích thước, hình dạng, trọng lượng, màu sắc, v. Cảm biến giúp hệ thống tự động phân loại sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã được thiết lập trước đó.
Cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc giúp hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động chính xác và hiệu quả.Động cơ: Là một bộ phận dùng để truyền năng lượng cho hệ thống chuyển động, có nhiều loại động cơ được sử dụng: động cơ điện, động cơ xilanh khí, động cơ thủy lực,.Việc lựa chọn động cơ phù hợp dựa vào từng ứng dụng của sản phẩm cần phân loại và hệ thống được thiết kế trong dây chuyền.Cụm phân loại sản phẩm: Trong hệ thống phân loại, cụm cấp sản phẩm chính là bộ phận được sử dụng để phân loại sản phẩm dựa trên các tiêu chí nhất định đã được cài đặt sẵn Nguyên lý hoạt động: Hệ thống băng chuyền phân loại hoạt động dựa trên nguyên lý: Băng chuyền chuyển động đưa sản phẩm của bộ phân tiếp nhận đến bộ phận điều khiển để tiến hành phân loại dựa vào tín hiệu của cảm biến cho biết yếu tố mang tính chất phân 6 loại sản phẩm.