Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin. Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến nhƣ vi xử lý, PLC, vi mạch số… đƣợc ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác đƣợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chƣơng trình đã đƣợc thiết lập trƣớc.Trong quá trình sản xuất, việc sản phẩm lỗi gần nhƣ là không thể tránh khỏi, việc kiểm tra lỗi bằng mắt thƣờng sẽ khá mất thời gian, nhân công và hiệu quả đạt đƣợc không cao, còn nếu kiểm tra lỗi bằng cảm biến sẽ có thể tốn nhiều chi phí mà lại mang đến độ chính xác không cao. Do đó, trong đề tài này nhóm quyết định áp dụng xử lý ảnh trong việc phân loại sản phẩm.
Xử lý ảnh đƣợc cho là một phân ngành khoa học mới rất phát triển trong những năm gần đây. Tính ứng dụng của nó gần nhƣ là không giới hạn, với những tiến bộ trong công nghệ mở ra nhiều cơ hội mới cho các doanh nghiệp. Việc sản xuất dây chuyền hàng loạt tạo ra các sản phẩm lớn thì sẽ cần kiểm tra số lƣợng, cũng nhƣ là chất lƣợng sản phẩm, có nhiều mức độ nhƣ thủ công hoặc tự động hoá, nếu áp dụng phƣơng pháp thủ công sẽ làm mất nhiều thời gian, mất nhiều nhân công lao động, hiệu suất xử lý, độ chính xác không cao. Việc kết hợp ứng dụng xử lý hình ảnh trong việc nhận diện sản phẩm bằng mã QR sẽ ngày càng hiệu quả và chính xác hơn thay cho các phƣơng pháp khác.
1 Từ những lý do ở trên, nhóm quyết định chọn đề tài “Thiết kế thi công mô hình phân loại sản phẩm dùng mã QR” với mục đích tăng độ chính xác gần nhƣ tuyệt đối, giảm thiểu thời gian cũng nhƣ nhân công lao động. Để thiết kế đƣợc chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển đƣợc động cơ và hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác nhƣ là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết. Các vấn đề cần đƣợc giải quyết đó là: • Vấn đề cơ khí: phân tích tích lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.
• Vấn đề nhận biết sản phẩm: Phân tích hình ảnh từ camera để xử lý số liệu phân loại sản phẩm Qrcode • Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động, dễ dàng vận hành. • Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho ngƣời sử dụng và sản phẩm không bị hỏng. Hệ thống phân loại bằng mã QR có thể giúp việc phân loại dễ dàng hơn trong lĩnh vực quản lý hàng hóa : - Quản lý kho hàng: Hệ thống có thể giúp quản lý hàng tồn kho, theo dõi số lƣợng và vị trí của các sản phẩm trong kho, và tự động cập nhật thông tin khi có các giao dịch nhập/xuất hàng. - Vận chuyển và logistics: Công ty vận chuyển và logistics có thể sử dụng mã QR code để phân loại và theo dõi hàng hóa trong quá trình vận chuyển.
Mỗi đơn hàng hoặc kiện hàng có thể đƣợc gắn một mã QR code, giúp nhân viên và khách hàng theo dõi vị trí và trạng thái của hàng hóa. - Sản phẩm công nghệ: Mã QR code có thể đƣợc sử dụng để phân loại và quản lý sản phẩm công nghệ, chẳng hạn nhƣ điện thoại di động, máy tính xách tay, thiết bị điện tử, và các phụ kiện kèm theo. Ngƣời dùng có thể quét mã QR 2 code để biết thông tin chi tiết về sản phẩm và kiểm tra tính hợp pháp, bảo hành. - Dịch vụ y tế: Trong ngành y tế, mã QR code có thể đƣợc sử dụng để phân loại và theo dõi các thiết bị y tế, mẫu xét nghiệm, thuốc, và các sản phẩm y tế khác.
Điều này giúp cải thiện quá trình quản lý kho, theo dõi xuất xứ và hạn sử dụng của sản phẩm, và đảm bảo tính chính xác trong quá trình chăm sóc sức khỏe. Trên đây chỉ là một số ví dụ về lĩnh vực mà phân loại sản phẩm dùng mã QR code có thể đƣợc áp dụng. Thực tế, ứng dụng của mã QR code là rất đa dạng và có thể phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu và mục đích sử dụng cụ thể. Ƣu điểm của đồ án: - Có thể giám sát hệ thống qua webserver - Điều khiển và giám sát hệ thống bằng WinCC, HMI - Tăng cƣờng thông tin: Mã QR code có thể chứa nhiều loại thông tin khác nhau, bao gồm mô tả sản phẩm, hƣớng dẫn sử dụng, nguồn gốc, thành phần, giá cả, mã vạch, và nhiều thông tin khác.
Điều này giúp tăng cƣờng thông tin và cung cấp sự hiểu biết chi tiết về sản phẩm. - Quản lý hàng hóa: Mô hình phân loại sản phẩm dùng mã QR code giúp quản lý hàng hóa dễ dàng hơn. Bằng cách gắn kết mã QR code với từng sản phẩm, nhà sản xuất, nhà bán lẻ hoặc nhà vận chuyển có thể dễ dàng theo dõi và quản lý số lƣợng hàng hóa, vị trí, thông tin về nguồn gốc và hạn sử dụng. Mục tiêu đề tài Mục tiêu đặt ra là thiết kế: Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng camera để phát hiện mã QR code, có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa.
- Thiết kế mô hình phần cứng hệ thống phân loại sản phẩm. 3 - Thiết kế chƣơng trình điều khiển PLC, thực hiện giám sát trên web và điều khiển bằng HMI. - Cấu hình truyền thông giữa Laptop và PLC - Thiết kế giao diện HMI và giao diện giám sát trên Webserver - Hệ thống có khả năng phân loại đƣợc các sản phẩm bằng mã QR 1. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu bao gồm: - Hệ thống phân loại sản phẩm mã Qrcode.
- Phân loại sản phẩm bằng xi lanh, khí nén. - Xử lí ảnh để phân loại sản phẩm. - Giám sát hệ thống qua websever. Phƣơng pháp thực hiện Bao gồm hai phƣơng pháp thực hiện - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Nắm bắt các nội dung kiến thức liên quan từ các tài liệu qua sách vở, các diễn đàn, internet.
Tìm hiểu về các bài toàn, mô hình hóa giúp cho việc chọn các trang bị điện và cơ khí cho phần thiết kế hệ thống. Tìm hiểu các tài liệu, cơ sở lý thuyết về các loại động cơ, hệ thống cảm biến,… Tìm hiểu về phƣơng pháp xử lí ảnh. Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết, ứng dụng viết chƣơng trình điều khiển hệ thống phân loại cho bộ điều khiển PLC. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực hiện nghiên cứu, tìm hiểu, lấy ý tƣởng về các hệ thống, đề tài đã có, đã đi vào vận hành trong thực tế.
4 Sử dụng phần mềm Visual studio code để lập trình xử lí ảnh và thiết kế websever để giám sát quá trình của hệ thống. Sử dụng phần mềm TIA Portal (SIMATIC STEP 7 & WINCC) điều khiển hệ thống. Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế hệ thống cơ khí. Dự kiến kết quả đạt đƣợc - Xây dựng thành công mô hình cơ khí 2D hệ thống phân loại sản phẩm mã Qrcode bằng phần mềm CAD.
- Xây dựng đƣợc chƣơng trình điều khiển cho hệ thống hoạt động ổn định theo dự kiến đề ra. - Lắp ráp, hoàn thiện mô hình sản phẩm, vận hành đúng so với thực nghiệm. Nội dung đề tài Phần còn lại của đề tài có nội dung sau: Chƣơng 2: Tổng quan giải pháp công nghệ - Trình bày các yêu cầu, quy trình công nghệ liên quan đến đề tài. Chƣơng 3: Tính toán và thiết kế - Xây dựng mô hình, quy trình hệ thống, thiết kế phù hợp, lựa chọn thiết bị.
Chƣơng 4: Kết quả phần cứng và phần mềm - Thi công hệ thống thực tế dựa trên kết quả của việc tính toán và thiết kế. Chƣơng 5: Kết quả chạy thực nghiệm - Trình bày kết quả đạt đƣợc về mô hình thực tế Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển - Đƣa ra những quan điểm về mô hình và việc cải tiến, mở rộng phát triển. Kết luận: 5 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.
Tổng quan hệ thống Hiện nay có hệ thống phân loại rất đa dạng, ứng dụng nhiều công nghệ khác nhau để phân loại: Phân loại sản phẩm theo mã QR đƣợc sử dụng rất phổ biến hiện nay. Hệ thống này đƣợc sử dụng để phân loại các kiện hàng, bƣu phẩm, sản phẩm thành phẩm đã đƣợc đóng thùng carton, đóng túi và dán mã vạch barcode, mã QR. - Ƣu điểm: Hệ thống có thể dễ dàng sàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết theo yêu cầu đặt ra nhƣ: + Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất, model… + Với các bƣu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn… + Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến, cấp sản phẩm… - Nhƣợc điểm là cần sử dụng nhiều máy đọc mã trong khâu nhận dạng mới cho kết quả mong muốn. 7 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch 6 Phân loại theo khối lƣợng : dùng cảm biến tích hợp trên băng tải để cân đo khối lƣợng sau đó gửi tín hiệu về bộ điều khiển để phân loại.
- Ƣu điểm: Ứng dụng nhiều trong các ngành thực phẩm, thủy hải sản, nông sản,… - Nhƣợc điểm của hệ thống là dễ bị nhiễu do tác động bên ngoài, tốn kém nhiều khi sử dụng cảm biến. 8 Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng Phân loại theo màu sắc, kích thƣớc, hình dạng: có thể sử dụng cảm biến hoặc camera để xác định màu sắc, hình dạng, kích thƣớc của vật.