BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG GVHD : PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN SVTH : NGUYỄN XUÂN LỘC MSSV : 13141597 Lớp : 13141CLVT Khoá : 2013-2017 SKL 0 0 4 9 4 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2017 do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG \ SVTH : NGUYỄN XUÂN LỘC MSSV :13141597 Khóa :2013 Ngành:CNKT Điện Tử - Truyền Thông GVHD:PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2017 i do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******* TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: NGUYỄN XUÂN LỘC MSSV : 13141597 Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông Lớp : 13141CLVT Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN ĐT : 0988.124 Ngày nhâṇ đề tài: 02/03/2017 Ngày nộp đề tài: 11/07/2017 1.
Tên đề tài: BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức Xử Lý Ảnh, kỹ năng lập trình phần mềm Matlab, Arduino. Nội dung thƣ̣c hiê ̣n đề tài : Thiết kế và xây dựng băng chuyền phân loại sản phẩm theo mẫu có sẵn, mẫu này đƣợc tùy chọn (tối đa 3 mẫu). Cánh tay Robot gắp sản phẩm đã đƣợc phân loại vào ba kho.
Giám sát thông tin số lƣợng sản phẩm trong kho thông qua mạng internet. Sản phẩm: Mô hình băng chuyền phân loại sản phẩm, cánh tay robot gắp sản phẩm và giám sát hệ thống thông qua mạng. GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN XUÂN LỘC MSSV : 13141597 Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông Lớp : 13141CLVT Tên đề tài: BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS PHẠM HỒNG LIÊN NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: ……………………………………………………………………………………….
Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………………………………………………………………………………………. Đánh giá loại: ………………………………………………………………………………………. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iii do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN XUÂN LỘC MSSV : 13141597 Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông Lớp : 13141CLVT Tên đề tài: BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG Họ và tên Giáo viên phản biện:…………………. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: ……………………………………………………………………………………….
Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………………………………………………………………………………………. Đánh giá loại: ………………………………………………………………………………………. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iv do an LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành đề tài này, ngƣời thực hiện xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Đào tạo chất lƣợng cao, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm học tập.
Đặc biệt, ngƣời thực hiện xin chân thành cảm ơn Cô Phạm Hồng Liên đã tận tình hƣớng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Bên cạnh đó, ngƣời thực hiện cũng xin cảm ơn các anh, chị khóa trƣớc cũng nhƣ các bạn sinh viên trong lớp 13141CLVT đã nhiệt tình đóng góp ý kiến và chia sẻ kinh nghiệm giúp đề tài hoàn thành tốt. Cuối cùng, do kiến thức còn hạn hẹp nên không tránh gói những sai sót. Ngƣời thực hiện rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn để có thể hoàn thiện hơn.
Ngƣời thực hiện xin chân thành cảm ơn! v do an TÓM TẮT Ngày nay khoa học công nghệ đạt phát triển rất nhanh và mạnh mẽ, cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử nói chung và xử lý tín hiệu số nói riêng. Những thành tựu đạt đƣợc cũng nhƣ các ứng dụng của xử lý tín hiệu số ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong cuộc sống hàng ngày của con ngƣời và trong các ngành công nghiệp khác. Đặc biệt hiện nay lĩnh vực xử lý ảnh với tín hiệu số ở đây là hình ảnh ngày càng phát triển nhanh chóng, những ứng dụng của nó đã mang lại hiệu quả rất thiết thực trong cuộc sống nhƣ: Photoshop, nén ảnh, nén video, nhận dạng sản phẩm, nhận dạng khuôn mặt, nhận dạng chữ viết, xử lý ảnh thiên văn, ảnh y tế,. Hiểu và nắm đƣợc tầm quan trọng, ngƣời thực hiện đã quyết định chọn đề tài “BĂNG CHUYỀN NHẬN DẠNG, PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MẪU, KẾT HỢP GIÁM SÁT HỆ THỐNG THÔNG QUA MẠNG” để làm Đồ án Tốt nghiệp của mình.
Qua đó thể hiện đƣợc một khía cạnh thiết thực, hữu ích của xử lý ảnh trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Dù đã cố gắng nổ lực hết mình trong suốt thời gian thực hiện đề tài này nhƣng với lƣợng kiến thức và thời gian giới hạn nên đề tài không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Ngƣời thực hiện mong nhận đƣợc nhiều nhận xét và ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn cũng nhƣ hƣớng mở rộng, phát triển hơn cho đề tài này. Ngƣời thực hiện xin chân thành cảm ơn! vi do an MỤC LỤC Trang phụ bìa……………………….i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp……………………….ii Phiếu nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn……………………….iii Phiếu nhận xét của giáo viên phản biện……………………….iv Lời cảm ơn……………………….vi Mục lục……………………….vii Danh mục các chữ viết tắt……………………….ix Danh mục các bảng biểu……………………….x Danh mục các hình ảnh, biểu đồ……………………….xi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN………………………………………………….
Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay………………………. Tính cấp thiết của đề tài……………. Mục tiêu nghiên cứu……………. Nhiệm vu ̣ nghiên cƣ́u…………….
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu……………. Phƣơng ph́áp nghiên cƣ́u……………. Bố cục của Đồ án…………….2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT………………………………………………. Tìm hiểu xử lý ảnh…………………………………………………………….
Khái niệm xử lý ảnh. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh. Giới thiệu ảnh số. Các đại lƣợng đặc trƣng…………………………………………………….
Ảnh màu và xử lý ảnh màu…………………………………………………. Phân đoạn ảnh……………………………………………………………. Kit Arduino UNO R3. Các tính năng hỗ trợ…………………………………….
Phƣơng thức lập trình……………………………………. Camera LifeCam HD-3000…………………………………. Tính năng hỗ trợ………………………………………………….25 vii do an 2. Kết nối Camera với Matlab………………………….
Kết nối Arduino với Matlab……………………………. Tìm hiểu về GUI…………………………………………. Công nghệ IoT……………………………………………….2 Ngôn ngữ HTML……………………………………………….35 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG……………. Yêu cầu và sơ đồ khối hệ thống…………………………………….
Yêu cầu của hệ thống………………………………………………. Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối……………………………………. Thiết kế hệ thống phần cứng………………………………………. Khối điều khiển ngoại vi……………………………………….
Khối đếm sản phẩm, giao tiếp mạng…………………. Cánh tay robot………………………………………………………………. Lập trình phần mềm………………………………………. Thiết kế giao diện web và giải thích hoạt động…………………….
Giao diện chƣơng trình………………………………………………….……60 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN…………. Kết quả phần cứng……………………………………………………………. Kết quả phần mềm……………………………………………………………63 4. Giao diện web.
Giao diện Guide Matlab…………………………………………………….64 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN……. Hƣớng phát triển………………………………………………………………66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………….67 PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN…………………………68 viii do an DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GND : Ground Vin : Volt Input USB : Universal Serial Bus RST : Reset SRAM : Static Random Access Memory EEPROM : Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory PWM : Pulse Width Modulation IDE : Intergrated Development Environment IoT : Internet of Things IP : Internet Protocol NAT : Network Address Translate ix do an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số của Arduino UNO R3…………………………….2: Đặc điểm Camera LifeCam HD-3000………………….3: Thuộc tính của văn bản trong HTML………………………….4: Bảng mã màu cơ bản trong HTML…………………………….1: Sơ đồ chân kết nối với ngoại vi của Arduino Uno R3…………….2: Hoạt động cơ bản của cánh tay gắp……………………………….3: Bảng khảo sát vận hành sản phẩm (mỗi mẫu ngƣời thực hiện tiến hành kiểm tra trong 60 lần)………………………………………………….63 x do an DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2.1: Matlab – Phần mềm xử lý ảnh thông dụng……………………….2: Ví dụ về một hình ảnh bị nhiễu ……………….3: Pixel của ảnh…………………………………………….4: Một số độ phân giải phổ biến hiện nay…………………….5: Mức xám trong ảnh số……………………………………………….7: Mô hình màu RBG………………………………………….8: Các bƣớc cơ bản trong xử lý ảnh……………………………………….9: Hệ thống xử lí ảnh………………………………….10: Lƣợc đồ xám của một ảnh có sự tách biệt về mức xám ở ngƣỡng T….11: Ảnh sau khi đƣợc phân đoạn……………………….12: Phân chia đặc trƣng………………………………………………….14: Vi điều khiển trong Arduino UNO R3…………………………………20 Hình 2.15: Phần mềm Ardunio IDE……………………………………………….16: Cài đặt thƣ viện Camera vs Matlab bƣớc 1…………………………….19: Cài đặt thƣ viện Camera với Matlab bƣớc 3……………………….20: Kiểm tra kết nối Camera với Matlab……………………………….21: Truy cập giao diện hiển thị video của Camera trên Matlab……………29 Hình 2.22: Giao diện hiển thị video Camera trên Matlab…………………….23: Cài đặt thƣ viện Arduino Uno vs Matlab bƣớc 1………………………30 Hình 2.24: Cài đặt thƣ viện Arduino Uno vs Matlab bƣớc 2………………………31 Hình 2.25: Cài đặt thƣ viện Arduino Uno vs Matlab bƣớc 3………………………31 Hình 2.26: Trang ví dụ mẫu giao tiếp Arduino Uno với Matlab…………….27: Kết nối thành công Arduino Uno với Matlab…………………….28: Minh Họa Công nghê IOT………………………………….1: Sơ đồ khối hệ thống……………….3: Sơ đồ chân IC LM7805…………………………….5: Sơ đồ chân IC LM7805…………………………………………….7: Sơ đồ chân Arduino UNO R3……………………………………….8: Cảm biến vật cản thu phát hồng ngoại ……………………………….10: Arduino Ethernet shield khi lắp vào Arduino Uno R3…………….…46 xi do an Hình 3.11: Motor kéo băng tải………………………….12: Hoạt động cơ bản của cánh tay gắp……………………………………48 Hình 3.14: Sơ đồ chân điều khiển servo………………………………….16: Lƣu đồ thiết lập kết nối Arduino và Cam…………………….19: Lƣu Đồ Nạp Mẫu 1 Và Tính Toán Diện Tích Mẫu 1………….20: Lƣu Đồ Tiền Xử Lí Ảnh Và Tính Toán Diện Tích ………….21:Sơ đồ khối nhận dạng phân loại sản phẩm…………………….22: Lƣu Đồ Nhận dạng phân loại…………………………………….23: Lƣu Đồ Nhận dạng phân loại (tiếp theo) …………………….25: Lƣu đồ cánh tay gắp phân loại đƣa sản phẩm vào kho……….26: lƣu đồ đếm sản phẩm, giao tiếp mạng……………………….27: Giao diện web hiển thị thông tin số lƣợng sản phẩm trong các kho.28: Giao diện chƣơng trình…………………………………………….29: Kết quả phần cứng………………….30: Hiển thị thông tin số lƣợng sản phẩm………………………….31: Giao diện chƣơng trình…………………………………………….…64 xii do an CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay Trong sản xuất công nghiệp, tự động hóa hiện nay việc kiểm tra, phân loại đối với sản phẩm là vô cùng cần thiết. Công việc này giúp cho sản phẩm trƣớc khi hoàn thành hoặc trong một dây chuyền sản xuất có chất lƣợng cao và đồng đều, loại bỏ các sản phẩm không phù hợp với mẫu hoặc hƣ hỏng.
Ví dụ: Phân loại bánh trƣớc khi đóng gói cần bỏ đi các bánh bị vỡ hoặc hình dạng không đúng với mẫu qui định.