Chương 1. = TONG QUAN DE TÀI. Xe tự hành tại công ty CNC VINA. Xe tự hành tại công ty TÌPA.
Mục tiêu đề ti. Phương pháp thực hiện. Phạm vi nghiên CỨU.-- - - ¿+ S£SEkEkEk*kEEEET HH HH HH rớy5 Chương2. CO SỞ LÝ THUYẾT.
Giải thuật phát hiện đường thăng — Hough Transform. Giới thiệu, AW. son HH iêc7 2. Cấu trúc các module của OpenCV.
RSSI và công thức chuyên đổi các giá tri RSSI của BLE Beacon. Công suất đo được 2. Công thức chuyển đổi. Hiệu ứng Hall.
Ưu điểm của MQTT. Ứng dụng của MQTT. Công nghệ BLE Beacon. Cách thức hoạt động.
Ứng dụng công nghệ Beacon. | PHAN TÍCH VA THIET KE HỆ THÓNG. Tổng quan hệ thống. Xe tự hành dò line dùng xử lý ảnh.
Camera cho Raspberry Pi 3. Arduino Uno RÂ3. Động cơ giảm tốc DC. Mô-đun cảm biến siêu âm SRF05.
Hiện thực xử lý ảnh và xuất tín hiệu điều khiển động cơ. Thiết kế chức năng giám sát tình trạng động cơ. Thiết kế chức năng giám sát tiêu thụ điện năng. Pin sạc Panasonic NCR18650B 3400mAh 3.
Cảm biến dòng MCU-219 INA219 I2C. Mạch nguồn giảm áp DC XL4015 5A. Phương pháp xác định điện năng tiêu thụ. Thiết kế chức năng giám sat vị trí hoạt động.
Mô-đun BLE iBeacon NRF51822. Mô-đun ESP32. HS ST hy 37 3. Cách thức hoạt động.
Thiết kế giao diện hiền thị thông tin giám sát. Cách thức hoạt động. THỰC NGHIỆM VA KET QUẢ.--------cc:c---cc-5ss2 42 4. Xe tự hành dò line dùng xử lý ảnh.
Giám sát tình trạng động co. Giám sát tiêu thụ điện năng. Giám sát vị trí hoạt động 4. Giao diện hiển thị thông tin giám sát.----cccccc+c2cvrvvvrrrrrrrrrrrrev 47 Chương 5.
KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN. lì Kat qua ca.432ạẶ:HL}HR. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống.
Hướng phát triỀn.---22++2222++t22EEEtEEEEEvrtrErrtrrrrrrrrrrerrkrrrreeg 49 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Xe tự hành trên thị trường .2 Xe tự hành AGV kéo chở hàng .-- - ¿5S St tr 4 Hình 2.1 Nhận điện đường thang dùng giải thuật Hough Transform.2 Dòng dịch chuyển của các electron.-----c:¿£22vv2c+z++ttvvvvvvercee 0 Hình 2.3 Hiệu ứng Hall.4 Giao thức hoạt động của MQTTT.- - + St steeekrirererrevee 2 Hình 2.5 Mô hình ứng dụng MQYTTT.6 Định dạng gói tin của beacon Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3. Sơ đồ khối xử lý anh.3 Raspberry Pi Model B. - ‹- «St St kg it 8 Hình 3.4 Camera Pi V2 8MMP.-- + ST E122 211121202111 1112 HH ưn20 Hình 3. Arduino Uno ÏR3.7 Schematic mô-đun L298N .8 Động cơ giảm tốc DC.-¿¿-22¿2222+++22EE2++tEEEEEEeEEEEErrtrrrkrrrrrrrrree 24 Hình 3.9 Mô-đun cảm biến siêu âm SR.----:¿-©2222v22c+zz+222vvvsccccez 25 Hình 3.10 Xử lý ảnh với Pi.
--- ¿+ + 1k HH TT HH it27 Hình 3.11 Sơ khối giám sát tiêu thụ điện năng.-----¿¿c++22+zz++czsscee 30 Hình 3.12 Pin sạc Panasonic NCR18650B.13 Cảm biến dòng MCU-219 INA219 I2C.14 Mạch nguồn giảm áp DC XL4015 5A.15 Sơ đồ khối giám sát vị trí.16 Mô-đun iBeacon.------ - +52 5252St*srtrkekekekrrrrrrerrrrrrrrrrrerree2 Hình 3.17 Mô-đun ESÌP32. -- ¿5c t nề HH1 re 38 Hình 3.18 Sơ đồ khối thiết kế giao diện giám sát.----¿-©+cz+ccvseverz 40 Hình 3.19 Board mạch iNut cảm biến.ccoc22cc2cvvvtrrrrrrrrrrrrrrrirrrrrree 4I Hình 4.1 Kết quả xử lý ảnh dò line l.2 Kết quả xử lý ảnh đò line 2.3 Kết quả xử lý ảnh đò line 3.4 Kết quả giám sát tình trạng động cơ l.5 Kết quả giám sát tình trạng động cơ 2.6 Kết quả giám sát tiêu thụ điện năng.7 Kết quả giám sát vị trí hoạt động.8 Tổng hợp thông tin giám sát. Giao diện giám sát hoàn chỉnh .-- --¿-¿- - 5< 5+S++t+xxersrrtzkererre DANH MỤC TU VIET TAT AGV - Automated Guided Vehicle BLE - Bluetooth Low Energy MAC Address - Media Access Control Address MOTT - Message Queue Telemetry Transport RSSI - Received Signal Strength Indicator TÓM TAT KHÓA LUẬN Đề tài nghiên cứu và xây dựng một hệ thong giam sat danh cho cac xe tu hanh chạy theo line trong kho bãi, bao gồm giám sát tình trạng hoạt động của động cơ, giám sát điện năng tiêu thụ va vi trí hoạt động của các xe. Cac thông tin giám sat được hién thị trên một Website tự xây dựng có bản phác hoạ thu nhỏ của kho.
Thông qua việc tìm hiểu, theo dõi và mô phỏng cách thức hoạt động của các xe tự hành tại các kho xưởng thực tế, nhóm thực hiện dé tài nhận thấy dé giải quyết yêu cầu xây dựng hệ thống giám sát thì cần trang bị cho các xe một số mô-đun có các chức năng theo dõi, đo đạc và liên tục cập nhật các thông số liên quan đến việc vận hành các xe. TONG QUAN DE TÀI 1. Thực trạng hiện nay Cuộc cách mạng về khoa học công nghệ diễn ra từng ngày đang làm thay đổi toàn diện và sâu sắc cuộc sống cũng như quá trình sản xuất của con người. Phép màu công nghệ đã giúp con người làm được nhiều việc phi thường mà trước đây chỉ có trong trí tưởng tượng.
Thế giới đang tiễn ngày càng gần hơn đến với nền kinh tế tri thức. Hiện nay trên thị trường đã có những mẫu xe tự hành trong kho xưởng được sử dụng rat phổ biến. Sử dụng xe giúp giảm bớt số lượng nhân công, gia tăng năng suất cho nhà máy. Điền hình là xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle), với một số chức năng nổi bật như sau: e Vận chuyền vật liệu nhận được đến khu vực lưu trữ.
e Hỗ trợ các hoạt động kiểm tra và giao hàng kịp thời. e Cung cấp các bộ phận đang thực hiện cho các dây chuyên sản xuất. e Vận chuyên thành phẩm đến khu vực đóng gói. Tuy nhiên, số lượng kho bãi ngày càng nhiều và lớn, số lượng xe tự hành trong kho ngày càng tăng, qua đó nhu cầu giám sát xe tự hành trong kho ngày càng cần thiết.
Với một hệ thông giám sát từ xa, một người quản lý có thể giám sát được tất cả xe trong kho một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất trong trường hợp kho hàng lớn và nhiều xe tự hành. Xe tự hành tại công ty CNC VINA Công ty Cổ phần Ứng dụng Công nghệ & CNC Việt Nam thành lập năm 2007, hoạt động trong lĩnh vực chế tạo máy tự động và cung cấp các giải pháp tự động hóa, dây chuyên sản xuất, lắp ráp, đóng gói tự động, thiết kế chế tao đồ ga, jig, máy móc, dây chuyên phụ trợ cho ngành công nghiệp 6 tô, xe máy, công nghiệp điện tử, may mặc. Với hơn 13 năm kinh nghiệm, công ty luôn là sự lựa chọn tin cậy của mọi khách hàng trong và ngoài nước. Thông số kỹ thuật và đặc điểm nồi bật của xe tự hành AGV do CNC-VINA cung cấp: Thiết kế chắc chắn, nhỏ gọn và linh hoạt, có tải trọng: 200kg, 500kg, 1000kg, 1500kg tùy theo yêu cầu khách hàng.
Tốc độ di chuyên 10m/ph tới 50m/ph. Di chuyển theo hành trình là đường dẫn (line) dai băng từ được dán sẵn dưới nền nhà xưởng. Thu phát tín hiệu không dây (RF). Xe kéo hàng tự hành AVG có thê kết nối không dây tạo thành hệ thống giám sát qua máy tính trung tâm số liệu để hệ thống hoạt động một cách thông minh, đảm bảo thời gian cấp hàng linh hoạt, tức thời.
Thân robot AGV được chấn gấp, hàn kết cấu cứng vững và sơn phủ bảo vệ, lắp ráp trong phòng sạch. AGV được Hình 1.1 Xe tự hành trên thị trường 1. Xe tự hành tại công ty TPA Công ty cô phần tự động hóa Tân Phát (TPA) chuyên cung cấp giải pháp tự động hóa, thiết bị công nghiệp và chế tạo máy theo yêu cầu trong các lĩnh vực: Điện - điện tử; sản xuất ôtô, xe máy; thực phâm - đồ uống, hàng tiêu dùng, thức ăn chăn nuôi và hóa chât. Với đội ngũ kỹ sư thiệt kê có nhiêu năm kinh nghiệm, công ty hoạt động với mục tiêu nâng cao năng suât sản xuât cho các nhà máy với giá Hình 1.2 Xe tự hành AGV kéo chở hàng TPA hiện đang là đối tác chiến lược của nhà sản xuất xe tự hành AGV Casun tại Việt Nam, cung cấp các sản pham, ứng dụng xe tự hành AGV, Robot kéo hang - Giải pháp tự động vận chuyền hoàn hảo cho nhà máy: e Ung dụng được thiết kế, phát triển bởi TPA và đối tác.
e Công nghệ dẫn đường Magnetic, QR code, Slam. e Là giải pháp tự động vận chuyền hoàn hảo cho các máy sản xuất, siêu thị, trung tâm thương mai. e_ Tuyệt đối an toàn, tiết kiệm chỉ phí trong hoạt động và vận hành. Mục tiêu đề tài Xây dựng giải pháp giám sát xe tự hành trong kho bãi bao gồm: e Giám sát tình trạng các xe, kiểm tra máy móc.
e Kiểm tra mức tiêu thụ điện năng của từng xe. e Giám sát vi tri xe đang hoạt động. e_ Giao diện dé quản lý trạng thái của các xe đang hoạt động. Phương pháp thực hiện Sử dụng Raspberry Pi xử lý ảnh dò line với sự hỗ trợ của thư viện OpenCV.
Sử dụng mô-đun iNut để cung cấp khả năng giám sát hệ thống thông qua các phương thức giao tiếp không dây như Wifi, Bluetooth. Sử dụng công nghệ beacon trong việc xác định vị trí. Sử dụng công cụ lập trình Node-Red đề thiết kế giao diện giám sát, giao diện người dùng. Sử dụng mô-đun cảm biến dòng điện phục vụ giám sát tiêu thụ điện năng và tự động sạc điện.
Pham vi nghiên cứu Phạm vi giám sát: Kho xưởng diện tích từ 100 đến 1000 mét vuông. Yêu câu kho bãi có két nôi Wifi. Giải thuật phát hiện đường thang — Hough Transform Ý tưởng chính của giải thuật phát hiện đường thắng Hough Transform là sử dụng kết quả phát hiện cạnh (phổ biến là Canny Edge Detection) dé tiễn hành phát hiện đường thang, cụ thé như sau: e Trên mỗi pixel cạnh (pixel thuộc cạnh được phát hiện trong ảnh), lần lượt thử các phương trình đường thắng đi qua pixel đó. Số phương trình đường thăng được thử càng nhiều sẽ cho ra kết quả phát hiện đường thang càng tốt (ít bỏ lỡ đường thăng có trong anh hơn).
Pixel cạnh đó sẽ được thêm 1 giá trị vào ma trận thống kê. e Sau khi duyệt hết tất cả các pixel cạnh, lọc theo một gia tri ngưỡng xác định trước trên ma trận thong kê dé xác định được các phương trình đường thắng có trong ảnh. ® Sau khi xác định được các đường thăng, việc còn lại là vẽ các đường thắng đó lên ảnh, kết quả mình hoa ở hình 2.1 Nhận diện đường thăng dùng giải thuật Hough Transform 2. Giới thiệu Project OpenCV được bắt đầu từ Intel năm 1999 bởi Gary Bradski.
OpenCV viết tắt cho Open-Source Computer Vision Library. OpenCV là thư viện nguồn mở hàng đầu cho Computer Vision và Machine Learning, và hiện có thêm tính năng tăng tốc GPU cho các hoạt động theo real-time. Tổng quan Ứng dụng: OpenCV được sử dụng cho đa dạng nhiều mục đích và ứng dụng khác nhau bao gồm: e Hình ảnh street view. © Kiểm tra và giám sát tự động.