Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses sử dụng camera công nghiệp

Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp là một giải pháp… 150 trang · Ho Chi Minh City University of Technology and Education · 2024.

• Tác giả: Trần Xuân Thắng
• Người hướng dẫn: MEng. Lê Hoàng Lâm
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Electrical and Electronics Engineering Technology
• Đề tài: Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp
• Loại tài liệu: graduation project
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh

Mục lục chi tiết

• THANKS TO
• PROMISE
• SUMMARY
• ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Background of research
• 1.2. Reason to select this project
• 1.3. Research the contents
• 1.4. The limitation of project
• 2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIC
• 2.1. What’s the PLC
• 2.2. Characteristics and function of PLC
• 2.3. Q-Series Mitsubishi PLC
• 2.4. Servo motor and servo driver
• 2.5. Function of AC – Motor
• 2.6. Structure of AC – Motor
• 2.7. Servo driver MR – J3
• 2.8. Classification of encoder
• 2.9. AC servo positioning control
• 2.10. Setup for electronic positioning
• 2.11. NPN and PNP types – sensor
• 2.12. Pattern in camera
• 2.13. In – sight 1100 camera
• 2.14. System of CC – Link
• 2.15. Characteristic of CC - Link
• 3. CHAPTER 3: SYSTEM CALCULATION, DESIGN AND CONSTRUCTION
• 3.1. Requirement of the system
• 3.2. Calculation and design for system
• 3.3. Part of mechanical
• 3.4. Block Diagram of mechanical part
• 3.5. Design drawing and model parameters
• 3.6. Part of electrical
• 3.7. Electrical Block Diagram
• 3.8. Select a device and construct a system
• 3.9. Output module QY80
• 3.10. CC-Link module QJ61BT11N
• 3.11. Driver Servo Station
• 3.12. SSCNET III Network
• 4. CHAPTER 4: ALGORITHMS AND PROGRAMS
• 4.1. System operation and Algorithms
• 4.2. Operation of the system
• 4.3. Algorithms used by the system
• 4.4. An algorithm designed to analyze and extract information from photographs depicting various things
• 4.5. Setup for parameter
• 4.6. GT designer 3 software
• 4.7. Insight Explorer Software
• 4.8. Communicate PLC with Insight explorer
• 5. CHAPTER 5: RESULTS, COMMENT AND EVALUATION
• 5.1. Comment and evaluation
• 6. CHAPTER 6: CONCLUSION AND RECOMMENDATION

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp

Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp là một giải pháp tiên tiến trong ngành sản xuất. Hệ thống này sử dụng camera công nghiệp để nhận diện và phân loại các đầu cosses, từ đó tự động thu gom và sắp xếp chúng vào các hộp. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

1.1. Định nghĩa và vai trò của hệ thống nhận diện

Hệ thống nhận diện sử dụng công nghệ nhận diện đối tượng để phân loại các sản phẩm. Điều này giúp cải thiện quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng camera công nghiệp

Camera công nghiệp cung cấp khả năng phân tích hình ảnh chính xác, giúp nhận diện nhanh chóng và hiệu quả. Điều này làm giảm thời gian và chi phí sản xuất.

II. Thách thức trong việc triển khai hệ thống nhận diện và thu gom

Mặc dù hệ thống nhận diện và thu gom mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến hình ảnh, tốc độ xử lý và khả năng tương thích với các thiết bị khác là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ chính xác của cảm biến hình ảnh

Độ chính xác của cảm biến hình ảnh ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng nhận diện sản phẩm. Việc lựa chọn camera phù hợp là rất quan trọng.

2.2. Tốc độ xử lý và thời gian thực

Tốc độ xử lý của hệ thống cần phải đủ nhanh để đáp ứng yêu cầu sản xuất. Nếu không, sẽ dẫn đến tình trạng tắc nghẽn trong dây chuyền sản xuất.

III. Phương pháp triển khai hệ thống nhận diện và thu gom hiệu quả

Để triển khai hệ thống nhận diện và thu gom một cách hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng PLC và các thuật toán xử lý hình ảnh là rất cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru.

3.1. Sử dụng PLC trong hệ thống

PLC giúp điều khiển các thiết bị trong hệ thống một cách tự động và chính xác. Điều này giúp giảm thiểu sai sót và tăng hiệu suất làm việc.

3.2. Ứng dụng thuật toán xử lý hình ảnh

Các thuật toán xử lý hình ảnh giúp cải thiện khả năng nhận diện và phân loại sản phẩm. Việc áp dụng các công nghệ như trí tuệ nhân tạo có thể nâng cao hiệu quả của hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống nhận diện và thu gom

Hệ thống nhận diện và thu gom đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực, từ sản xuất đến logistics. Việc sử dụng camera công nghiệp giúp tăng cường khả năng giám sát và quản lý quy trình sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất

Trong ngành sản xuất, hệ thống giúp tự động hóa quy trình thu gom và phân loại sản phẩm, từ đó nâng cao năng suất.

4.2. Ứng dụng trong logistics

Hệ thống cũng được sử dụng trong logistics để theo dõi và quản lý hàng hóa, giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình vận chuyển.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống nhận diện và thu gom

Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành sản xuất. Với sự phát triển của công nghệ, hệ thống này hứa hẹn sẽ ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn.

5.1. Tương lai của công nghệ nhận diện

Công nghệ nhận diện sẽ tiếp tục phát triển, với khả năng nhận diện chính xác hơn và nhanh hơn, giúp cải thiện quy trình sản xuất.

5.2. Định hướng phát triển hệ thống

Các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí, từ đó nâng cao giá trị cho doanh nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế hiện đại hóa quy trình sản xuất công nghiệp, các khâu phân loại, kiểm tra và gắp đặt sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao, tốc độ xử lý nhanh và tính ổn định liên tục. Việc phân loại thủ công các linh kiện điện tử cơ khí kích thước nhỏ như đầu cos (cosses heads) tiềm ẩn nhiều sai sót, tốn nhiều thời gian và nhân lực. Đề tài đồ án tốt nghiệp "The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras" (Hệ thống nhận diện và thu gom đầu cosses bằng camera công nghiệp) được thực hiện bởi nhóm sinh viên Trần Xuân Thắng và Nguyễn Hoàng Sơn dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Hoàng Lâm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm giải quyết yêu cầu tự động hóa khâu phân loại và định vị này.

Nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển PLC Mitsubishi dòng Q, hệ truyền động Servo, mạng truyền thông công nghiệp (SSCNET III, CC-Link, Ethernet) và hệ thống xử lý ảnh công nghiệp với camera Cognex In-Sight 1100.
2. Tính toán, thiết kế và thi công phần cơ khí: hệ thống khung nhôm, băng tải cấp phôi, bàn xoay định vị và cơ cấu truyền động 3 trục XYZ sử dụng vít me bi (lead screw).
3. Thiết kế và thi công tủ điện điều khiển hoàn chỉnh: bố trí thiết bị, đấu nối nguồn, mạch rơ-le, các module PLC, driver servo, driver động cơ không chổi than và hệ thống cảm biến vị trí.
4. Xây dựng thuật toán nhận diện mẫu (pattern matching) trên phần mềm In-Sight Explorer, thuật toán nội suy tuyến tính 3 trục (linear interpolation), cùng chương trình điều khiển tích hợp trên GX Works 2 và giao diện giám sát HMI trên GT Designer 3 (SoftGOT 2000).

Đối tượng nghiên cứu là quy trình phân loại, nhận dạng mẫu hình học của các đầu cos và điều khiển vị trí chuyển động đồng bộ để gắp thả sản phẩm vào các hộp chứa quy định. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện dưới dạng mô hình thực nghiệm quy mô bán công nghiệp trong thời gian từ ngày 21/08/2023 đến ngày 30/12/2023.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng tổng hợp các cơ sở lý thuyết kỹ thuật điều khiển tự động và xử lý ảnh công nghiệp:

• Cơ sở điều khiển lập trình và truyền thông: Nguyên lý cấu trúc hệ thống PLC Mitsubishi MELSEC-Q Series (khối CPU, bộ nhớ, cấu hình I/O, quét chu kỳ ngắt tốc độ cao); mạng truyền thông sợi quang tốc độ cao SSCNET III phục vụ điều khiển chuyển động đa trục đồng bộ; mạng truyền thông trường CC-Link điều khiển trạm chấp hành; mạng Ethernet (TCP/IPv4) trao đổi dữ liệu giữa PLC và hệ thống camera.
• Cơ sở điều khiển vị trí AC Servo: Nguyên lý vận hành của động cơ AC Servo kết hợp Driver Mitsubishi MR-J3-B, phương pháp phản hồi vị trí góc quay qua Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder 18-bit, 262.144 xung/vòng); các phương pháp định vị điện tử, thiết lập tỷ số truyền (Electronic Gear), hành trình về gốc (Homing/OPR) theo phương pháp Near-point dog kết hợp Creep speed và OPR retry.
• Cơ sở thị giác máy tính công nghiệp: Nguyên lý xử lý ảnh và thuật toán nhận dạng mẫu (Pattern Recognition/Matching) trên camera thông minh Cognex In-Sight 1100, trích xuất dữ liệu tọa độ và trạng thái phân loại.
• Cảm biến và cơ cấu chấp hành: Đặc tính cảm biến tiệm cận NPN (APM-D3A1), công tắc hành trình cơ khí, động cơ một chiều không chổi than (Brushless DC Motor) kèm bộ điều khiển chuyên dụng.

Phương pháp nghiên cứu chính là thiết kế kỹ thuật, mô hình hóa và thực nghiệm hệ thống: tính toán lựa chọn phần cứng, thiết kế bản vẽ sơ đồ khối cơ điện, lắp ráp mô hình thực tế, lập trình logic điều khiển tuần tự, cấu hình tham số truyền thông và thử nghiệm vận hành đánh giá lỗi tại chỗ.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế tích hợp chặt chẽ giữa khối chấp hành cơ khí, tủ điều khiển điện và mạng truyền thông đa cấp.

Cấu hình phần cứng và phân bổ thiết bị

Thành phần hệ thống	Model thiết bị / Quy cách	Chức năng kỹ thuật trong hệ thống
Khối điều khiển trung tâm	Mitsubishi Q03UDECPU	Xử lý logic toàn hệ thống, tích hợp cổng Ethernet kết nối truyền thông với camera Cognex
Module điều khiển vị trí	Mitsubishi QD75MH4	Điều khiển phát xung và nội suy vị trí 4 trục qua cổng quang SSCNET III
Module truyền thông mạng	Mitsubishi QJ61BT11N	Trạm Master mạng CC-Link điều khiển các thiết bị trường ngoại vi
Module ngõ ra số	Mitsubishi QY80	Ngõ ra Transistor (Sink type) 16 điểm điều khiển rơ-le và van khí nén
Bộ nguồn PLC	Mitsubishi Q61P	Cấp nguồn nuôi 5VDC (6A) từ nguồn lưới 100-240VAC cho toàn bộ Rack PLC
Bộ truyền động Servo Trục X, Y	Driver MR-J3-40B + Động cơ HF-KP43	Dẫn động cơ cấu vít me bi trục X và trục Y
Bộ truyền động Servo Trục Z	Driver MR-J3-10B + Động cơ HG-KR13 / HG-KR053B	Dẫn động cụm trượt đứng vít me bi THK-KR20
Bộ truyền động bàn xoay/băng tải	Driver BLED6C-CC + Motor BLEM46-GFS	Động cơ không chổi than điều khiển quay bàn định vị và cấp phôi qua CC-Link
Camera công nghiệp	Cognex In-Sight 1100	Thu nhận hình ảnh, nhận diện pattern đầu cos và truyền mã phân loại về PLC
Cảm biến vị trí	Autonics APM-D3A1 (NPN) & Switch	Cảm biến giới hạn hành trình trục (Limit switches) và cảm biến điểm gốc (OPR)
Khối nguồn phụ & Rơ-le	TDK-Lambda Switching Power + Panasonic RT3S-24V	Cung cấp nguồn một chiều 24VDC và cách ly đệm tín hiệu điều khiển

Kiến trúc mạng và truyền thông điều khiển

Hệ thống triển khai mô hình truyền thông 3 lớp đồng bộ:

1. Lớp mạng SSCNET III: Kết nối trực tiếp giữa module điều khiển vị trí QD75MH4 và các servo driver MR-J3-B bằng cáp quang chuyên dụng, đảm bảo việc truyền dữ liệu vị trí, tốc độ và vòng lặp phản hồi servo không bị nhiễu điện từ, hỗ trợ nội suy 3 trục đồng thời.
2. Lớp mạng CC-Link: Kết nối từ module Master QJ61BT11N đến trạm slave là driver động cơ không chổi than BLED6C-CC, điều khiển tốc độ và hướng chuyển động của băng tải cũng như bàn xoay cấp phôi.
3. Lớp mạng Ethernet (TCP/IPv4): Kết nối cổng Built-in Ethernet của CPU Q03UDECPU với camera Cognex In-Sight 1100, phục vụ việc trigger camera chụp ảnh, nhận dạng mã pattern và gửi dữ liệu tọa độ hoặc kết quả phân loại về các thanh ghi vùng nhớ của PLC.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction

Chương 1 giới thiệu tổng quan bối cảnh phát triển của tự động hóa và thị giác máy tính trong sản xuất hiện đại. Tác giả trình bày lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tế trong việc tự động hóa quá trình nhận diện, kiểm tra lỗi và phân loại đầu cos điện. Chương này cũng xác định rõ mục tiêu chế tạo tủ điện, dựng mô hình cơ khí 3 trục kết hợp băng tải và bàn xoay, thiết lập mạng SSCNET III, CC-Link, Ethernet, cấu hình giao diện giám sát SoftGOT 2000 và nêu các giới hạn thực nghiệm của đề tài.

Chapter 2: Theoretical Basic

Chương 2 trình bày có hệ thống các kiến thức nền tảng phục vụ cho việc tính toán và thiết kế:

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC Mitsubishi dòng Q (CPU, bộ nhớ, module nguồn, module I/O).
• Cấu tạo, phân loại động cơ AC Servo, nguyên lý điều khiển vòng kín PID, điều khiển góc quay bằng xung PWM, các thông số cài đặt tỉ số truyền xung định vị điện tử với độ phân giải encoder 18-bit (262.144 xung/vòng).
• Đặc tính driver servo MR-J3-B chuyên dụng cho điều khiển mạng cáp quang nội suy nhiều trục; phân loại encoder tương đối và encoder tuyệt đối.
• Phương pháp quay về điểm gốc (Homing) kiểu Near-point dog và thiết lập giới hạn hành trình mềm/cứng cho hệ thống cơ khí.
• Nguyên lý hoạt động của cảm biến NPN/PNP (cảm biến APM-D3A1), khái niệm pattern trong thị giác máy tính và thông số kỹ thuật camera Cognex In-Sight 1100 cùng giao thức mạng CC-Link.

Chapter 3: System Calculation, Design and Construction

Chương 3 trình bày toàn bộ quy trình thiết kế phần cứng và chế tạo mô hình:

• Thiết kế cơ khí: Lập sơ đồ khối cơ khí, tính toán thông số vít me trục X, trục Y, cơ cấu trục đứng THK-KR20 cho trục Z, gia công lắp ráp khung nhôm định hình, bàn xoay và băng tải.
• Thiết kế điện: Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện tổng thể, phân bổ ngõ vào/ra cho module QY80, module CC-Link QJ61BT11N, module vị trí QD75MH4, bố trí driver servo, driver động cơ BLED6C-CC, bộ nguồn xung TDK-Lambda, cụm rơ-le trung gian Panasonic RT3S-24V và khối bảo vệ Circuit Breaker.
• Thi công và lắp ráp: Đấu nối hệ thống cáp truyền thông quang SSCNET III, cáp encoder, cáp động lực servo, cáp Ethernet và hệ thống domino liên kết các cảm biến hành trình trên từng trục.

Chapter 4: Algorithms and Programs

Chương 4 tập trung vào phát triển phần mềm và các giải thuật điều khiển:

• Xây dựng lưu đồ giải thuật vận hành tổng thể hệ thống từ khâu cấp phôi, xoay bàn định vị, kích hoạt camera nhận diện đến khâu điều khiển chuyển động gắp thả.
• Phát triển thuật toán nội suy tuyến tính 3 trục (Linear Interpolation 3-axis) để cơ cấu chấp hành di chuyển chính xác đến vị trí đầu cos đã nhận diện.
• Lập trình cấu hình trên phần mềm GX Works 2: cài đặt tham số trạm Master CC-Link, cấu hình tham số OPR (Home), Creep speed, OPR retry, Auto refresh mode và xử lý hàm gọi mã lỗi "K1".
• Cấu hình camera trên In-Sight Explorer: thiết lập địa chỉ IP kết nối TCP/IPv4, định dạng dữ liệu đầu ra (Format output data) và kết nối truyền thông trực tiếp với thanh ghi PLC.
• Thiết kế giao diện vận hành HMI trên GT Designer 3 (SoftGOT 2000): tạo các màn hình chức năng, nút nhấn điều khiển (switches), ô nhập/hiển thị số liệu (numerical input/display) và hệ thống đèn báo trạng thái LED.

Chapter 5: Results, Comment and Evaluation

Chương 5 tổng kết các kết quả đạt được sau khi tích hợp toàn diện hệ thống:

• Mô hình cơ khí vận hành đồng bộ, cơ cấu 3 trục XYZ di chuyển mượt mà theo lệnh nội suy vị trí.
• Tủ điều khiển điện hoạt động ổn định, truyền thông quang SSCNET III và truyền thông CC-Link đạt độ tin cậy cao, không bị mất gói tin.
• Camera Cognex nhận diện chính xác các mẫu đầu cos hợp lệ khi đi vào vùng quét định trước và truyền dữ liệu phân loại thành công về PLC.
• Đưa ra các phân tích đánh giá về độ trễ đáp ứng, sai số gắp và các vấn đề phát sinh trong quá trình thử nghiệm thực tế.

Chapter 6: Conclusion and Recommendation

Chương 6 đưa ra kết luận toàn diện về đồ án, tổng kết các mục tiêu đã hoàn thành, chỉ ra các ưu điểm về tính ổn định và tính mở của kiến trúc hệ thống, đồng thời đề xuất các phương hướng nâng cấp và mở rộng trong tương lai.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

1. Thi công hoàn thiện mô hình thực nghiệm: Chế tạo thành công bàn thực nghiệm cơ điện tử bao gồm hệ trục chuyển động 3 bậc tự do (X-Y-Z) dẫn động bằng vít me bi, băng tải cấp phôi, bàn xoay chia độ và tủ điện công nghiệp đạt chuẩn vận hành.
2. Tích hợp truyền thông công nghiệp đa giao thức: Thiết lập thành công mạng SSCNET III kết nối module QD75MH4 với các servo driver MR-J3, mạng CC-Link giữa PLC Q03UDECPU và driver BLED6C-CC, cùng mạng Ethernet đồng bộ giữa PLC và camera Cognex In-Sight 1100.
3. Phần mềm điều khiển và giám sát hoàn chỉnh: Xây dựng logic điều khiển tự động chu trình phân loại trên GX Works 2 với đầy đủ tính năng homing Near-point dog, nội suy vị trí 3 trục, xử lý reset lỗi và giao diện HMI trực quan trên SoftGOT 2000 (GT Designer 3).

Đóng góp thực tiễn của đề tài

• Cung cấp giải pháp kỹ thuật tích hợp hoàn chỉnh giữa công nghệ xử lý ảnh công nghiệp (Cognex) và hệ thống điều khiển chuyển động vị trí độ chính xác cao của Mitsubishi.
• Xây dựng tài liệu hướng dẫn cấu hình chi tiết từ phần cứng, cài đặt tham số servo, kết nối mạng trường đến lập trình ứng dụng cho sinh viên và kỹ sư ngành Tự động hóa.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

• Quy mô mô hình: Hệ thống dừng lại ở kích thước mô hình bán công nghiệp cỡ trung bình (medium-sized model), chưa đạt tốc độ và tải trọng lớn như các dây chuyền sản xuất tự động thực tế trong nhà máy.
• Tốc độ cơ cấu bàn xoay: Tốc độ quay của bàn xoay định vị còn tương đối thấp nhằm đảm bảo phôi không bị trượt lệch.
• Phạm vi nhận diện của thị giác máy: Camera chỉ nhận diện được mẫu hình học khi đầu cos nằm đúng góc độ và vị trí bên trong vùng chụp quét cố định của ống kính (camera detecting region).

Hướng phát triển đề xuất

• Nâng cấp cơ cấu kẹp và cơ cấu cấp phôi tốc độ cao để tối ưu hóa thời gian chu kỳ (cycle time).
• Ứng dụng các thuật toán xử lý ảnh nâng cao hoặc camera có độ phân giải và tốc độ khung hình cao hơn để nhận diện đầu cos ở các góc xoay ngẫu nhiên và tốc độ di chuyển nhanh hơn.
• Mở rộng thuật toán nội suy nhiều trục phức tạp hơn và tích hợp cơ sở dữ liệu giám sát sản xuất thời gian thực lên hệ thống SCADA/MES.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên sâu cho:

• Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Tự động hóa và Cơ điện tử: Cung cấp quy trình từng bước để thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động vị trí đa trục, cấu hình module Motion QD75MH4, thiết lập mạng SSCNET III và cài đặt Servo MR-J3.
• Kỹ sư tích hợp hệ thống: Cung cấp tài liệu thực hành về cấu hình truyền thông Ethernet giữa PLC Mitsubishi dòng Q và camera Cognex In-Sight thông qua phần mềm In-Sight Explorer, cũng như cách thiết lập mạng CC-Link điều khiển động cơ không chổi than.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng dòng PLC và module điều khiển vị trí nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển lập trình Mitsubishi Q-Series với CPU Q03UDECPU (tích hợp cổng Ethernet) kết hợp cùng module điều khiển vị trí 4 trục QD75MH4 truyền thông qua mạng sợi quang SSCNET III.

2. Nhiệm vụ của camera Cognex In-Sight 1100 trong đồ án là gì?
Camera Cognex In-Sight 1100 đảm nhận vai trò thu nhận hình ảnh đầu cos khi được đưa vào vùng quét, chạy thuật toán nhận dạng mẫu hình học (pattern matching) để phân loại loại đầu cos và gửi kết quả/tọa độ về PLC qua kết nối Ethernet (TCP/IPv4).

3. Phương pháp định vị điểm gốc (Homing) cho các trục servo được thực hiện như thế nào?
Hệ thống sử dụng phương pháp Near-point dog kết hợp cảm biến tiệm cận NPN APM-D3A1, cài đặt tốc độ bò (Creep speed) và tính năng thử lại điểm gốc (OPR retry) được cấu hình trong tham số module vị trí trên phần mềm GX Works 2.

4. Mạng CC-Link trong hệ thống được ứng dụng vào mục đích gì?
Mạng CC-Link sử dụng module Master QJ61BT11N để truyền thông và điều khiển trạm chấp hành phụ, cụ thể là điều khiển driver động cơ một chiều không chổi than BLED6C-CC dẫn động băng tải và bàn xoay cấp phôi.

5. Các phần mềm kỹ thuật nào được sử dụng để lập trình và cấu hình toàn bộ hệ thống?
Các phần mềm được sử dụng gồm có: GX Works 2 (lập trình logic PLC và cấu hình tham số vị trí/mạng), GT Designer 3 / SoftGOT 2000 (thiết kế và chạy giao diện HMI), In-Sight Explorer (cấu hình xử lý ảnh cho camera Cognex) và phần mềm MR Configurator / iQ Works (cài đặt và giám sát driver servo).

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Xuân Thắng và Nguyễn Hoàng Sơn đã hoàn thành toàn diện mục tiêu thiết kế và chế tạo hệ thống nhận diện, phân loại và thu gom đầu cos tự động bằng camera công nghiệp. Công trình tích hợp thành công kiến trúc phần cứng chuẩn công nghiệp gồm PLC Mitsubishi Q-Series, servo MR-J3 qua mạng quang SSCNET III và camera Cognex In-Sight 1100. Toàn bộ chu trình từ cấp phôi, xử lý ảnh pattern, nội suy chuyển động 3 trục XYZ đến giao diện giám sát HMI đã được kiểm chứng vận hành thực tế ổn định, mang lại giá trị ứng dụng và tham khảo học thuật cao trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING TECHNOLOGY THE SYSTEM FOR PICKING UP AND IDENTIFYING COSSES HEADS USES INDUSTRIAL CAMERA INSTRUCTOR:MEng. LE HOANG LAM STUDENT: TRAN XUAN THANG NGUYEN HOANG SON SKL012564 Ho Chi Minh city, January, 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT THE SYSTEM FOR PICKING UP AND IDENTIFYING COSSES HEADS USES INDUSTRIAL CAMERA Advisor: MEng. Le Hoang Lam Member: Tran Xuan Thang Student’s ID: 19142105 Member: Nguyen Hoang Son Student’s ID: 19142090 Ho Chi Minh, January, 2024 Instructor: PhD. Nguyễn Phan HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION Graduation Project Assignment Group members: Trần Xuân Thắng Studen’s ID:19142105 Nguyễn Hoàng Sơn Studen’s ID:19142090 Date of assignment: 21/08/2023 Date of submission: 30/12/2023 Major: Electrical and Electronics Engineering Technology (EEE) Project: The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras Advisor: MEng.

Le Hoang Lam Content: 1. Project title: The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras. Initial materials provided by the advisor: - http://dl.com/dl/fa/document/manual/ssc/ib0300117/ib 0300117b.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/cnt/pl c007.pdf - https://www.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/cnt/pl c005. Project description: Design the electrical and mechanical part of system for picking up and identifying cosses heads and sort into boxes.

Synchronous and interpolation position control to cosses head shipping head, while Cognex camera determines pattern of cosses head. The final result: Electrical panel, Mechanical system model and the thesis. HO CHI MINH INIVERSITY OF TECHONOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION Graduation thesis Review sheet (For instructor) Group members: Trần Xuân Thắng Studen’s ID:19142105 Nguyễn Hoàng Sơn Studen’s ID:19142090 Major: Electrical and Electronics Engineering Technology (EEE) Project: The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras Advisor: MEng. Le Hoang Lam Comment 1.

Comment on the spirit and working attitude of students. Comments on the performance. Agree Disagree Ho Chi Minh, January 30, 2024 HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION Graduation thesis Pre – defense evaluation sheet Group members: Trần Xuân Thắng Studen’s ID:19142105 Nguyễn Hoàng Sơn Studen’s ID:19142090 Major: Electrical and Electronics Engineering Technology (EEE) Project: The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras Advisor: MEng. Le Hoang Lam Evaluation: 1.

Contents and workload of project: …………………………………………. Approval for oral defense? (Approved or denied): …………………………. Mark: …………… In word: …………………………………………………. Ho Chi Minh, January 30, 2024 Advisor (Sign with full name) HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION Graduation thesis Evaluation sheet of defense committee member Group members: Trần Xuân Thắng Studen’s ID:19142105 Nguyễn Hoàng Sơn Studen’s ID:19142090 Major: Electrical and Electronics Engineering Technology (EEE) Project: The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras Advisor: MEng.

Le Hoang Lam Name of defense committee member: ……………………………………………. Contents and workload of project: …………………………………………. Approval for oral defense? (Approved or denied): …………………………. Ho Chi Minh, January 30, 2024 Committee member (Sign with full name) CONTENT Recognition.

Background of research. Reason to select this project. Research the contents. The limitation of project.

3 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIC. What’s the PLC. Characteristics and function of PLC. Q-Series Mitsubishi PLC:.

Servo motor and servo driver. Function of AC – Motor. Structure of AC – Motor. Servo driver MR – J3.

Classification of encoder. AC servo positioning control. Setup for electronic positioning. NPN and PNP types – sensor.

Pattern in camera. In – sight 1100 camera. System of CC – Link. Characteristic of CC - Link.

41 CHAPTER 3: SYSTEM CALCULATION, DESIGN AND CONSTRUCTION. Requirement of the system. Calculation and design for system. Part of mechanical.

Block Diagram of mechanical part. Design drawing and model parameters. Part of electrical. Electrical Block Diagram.

Select a device and construct a system. Output module QY80. CC-Link module QJ61BT11N. Driver Servo Station.

SSCNET III Network. 85 CHAPTER 4: ALGORITHMS AND PROGRAMS. System operation and Algorithms. Operation of the system.

Algorithms used by the system. An algorithm designed to analyze and extract information from photographs depicting various things. Setup for parameter. GT designer 3 software.

Insight Explorer Software. Communicate PLC with Insight explorer:. 119 CHAPTER 5: RESULTS, COMMENT AND EVALUATION. Comment and evaluation.

125 CHAPTER 6: CONCLUSION AND RECOMMENDATION. 5 Series HF Servo Motor. 6 AC Servo motor. 9 Structure of encoder.

13 Setup for positioning. 14 Go home use Near-point dog method. 15 Setting limit for system. 17 APM-D3A1 NPN sensor.

18 NPN and PNP type. 21 Definition of pattern. 22 In-sight 1100 camera. 24 Industrial network of CC – Link.

1 Set up speed limit value for each axis. 2 Mechanical part block diagram. 4 The lead screw's X-Axis parameters. 6 Lead screw Y: Axis specifications.

7 Z – Axis THK – KR 20. 8 Lead screw Z - Axis specifications. 9 Electrical Block Diagram. 13 Module CC-Link QJ61BT11N.

14 QJ61BT11N Specifications. 15 QJ61BT11N characteristics. 18 SSCNET III network. 19 Camera Cognex In – Sight 1100.

20 2D Driver Brushless Wiring. 21 Driver Brushless Bled6C-CC. 22 2D Sensors connecting QD75MH4. 26 Cognex In-sight 1100 Cable.

27 Ethernet cable Cognex In-Sight 1100 Pin-outs. 28 Encoder cable with two connectors. 29 Power supply cable with two connectors. 32 Switching source TDK-Lambda.

33 Relay RT3S-24V Panasonic AY33002. 34 SSCNET III Network connection. 35 System Ethernet network. 39 Conveyor and aluminum frame construction.

40 Soft limit switch for X-Axis. 42 Camera cognex in – sight 1100 construction. 43 Mechanical part after construction. 46 Sensor, each axis with domino.

47 Complete the mechanical and electrical parts for system. 1 Linear Interpolation 3-axis algorithms. 2 Set up flowchart. 6 GX works 2 software.

7 Type of PLC. 9 Setup for CC – Link. 10 Setup master station for CC – Link. 11 Basic parameters to control the speed of the motor after connecting to the PLC.

12 Control the conveyor. 13 Setting parameters for PLC. 14 Setting OPR (Home), Creep and OPR retry for project. 15 Setting servo series and forced stop.

16 Setting function in positioning axis mode. 17 Call data for each axis. 18 Auto refresh mode. 19 Call “K1” to reset error.

20 GT designer 3 software. 21 Layout of GT designer 3. 22 Objects for project. 23 Project, screen and system tab.

24 Types of screen. 25 Place the objects. 26 Configurations for system. 27 Create switch for each function, numerical input and numerical display.

28 Background and interface for project. 32 Function of LED. 35 In-sight software. 36 Ethernet part in adapter options.

37 Properties of Ethernet part. 38 Internet Protocol Version 4 (TCP/IPv4). 39 Add Sensor/Device to Network part in In-sight software. 41 Interface of In-sight explorer software.

42 Setting function for camera. 45 Built – in Ethernet port setting. 46 Interface of open setting. 47 Communication setting, add device.

48 Interface at add device. 49 Interface after being set up in the add/device section. 50 Setting for device addressing part. 51 Format output data.

52 Complete communication process of PLC and In – Sight explorer. 2 Q – series CPU devices. 3 Q-Series CPU Configuration. 4 Q-Series Power Supply Module.

5 Q-Series Input module. 6 Q-Series Output Modules. 7 Pulse Train Method. 9 Connector and indicator.

1 Modules in PLC station. 4 Positioning Module QD75MH4. 6 Motors for Driver. 7 Servo Driver MR-J3-10B Parameters.

8 Servo Driver MR-J3-40B Parameters. 9 Servo motor Parameters. 10 Camera Cognex 1100 parameters. 11 Brushless DC Driver BLED6C-CC parameters.

14 Circuit Breaker parameters .78 Recognition First and first, I would like to express my appreciation to the Faculty of High Quality and Ho Chi Minh City University of Technology and Education for providing the necessary resources and opportunities that enabled us to successfully finish our graduation thesis. The group's project largely center on the theoretical and practical information that we have acquired via searching, study, debate, and synthesis throughout the learning process, as well as the knowledge imparted by our professors during our time as students here. Furthermore, during our college years and internship, we had enough support and encouragement from our instructors, siblings, and friends. They recommended us to use the information we had acquired to effectively address and resolve the issue at hand.

In addition, we would like to express our deep gratitude to our very motivated teacher, MEng Le Hoang Lam, who facilitated conversations and provided valuable suggestions to ensure the successful completion of this project. In addition, she furnished us with top-notch mechanical and electrical apparatus as well as a comprehensive group orientation. In addition, we expressed our gratitude to the administrators and instructors of the Faculty of High-Quality Training, particularly to our department head, Mr. Nguyen Minh Tam, for his encouragement and contagious enthusiasm, as well as for his feedback and responses to us during the project's implementation, which allowed them to provide useful information for the group's project.

Lastly, we would like to extend our appreciation to our friends and family for their steadfast support and for creating the optimal conditions for us to diligently complete our graduation thesis. The authors 1 Thanks To successfully finish the project and fulfil the requirements of our university, my team would like to express our gratitude to the department of electrical and electronics at the University of Technology and Education of Ho Chi Minh City. To complete the subject "The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras," my group received a substantial amount of material from the professors. We express our gratitude to Mr.

Le Hoang Lam for his fervent mentorship and valuable recommendations throughout the group's challenging brainstorming process. 2 Promise The study on the subject of "The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras" is being conducted under the supervision of lecturer Le Hoang Lam. Moreover, there is no evidence of any plagiarism from other sources in this work. In the event of any problems, we will assume all responsibility.

Ho Chi Minh, January, 2024 Student group (Sign with full name) 3 Summary The growth of the nation's industry is closely linked to the importance of power. For factories, workshops, and factories, maintaining voltage dependability and enhancing power quality are the most important issues. Second, gratitude for the achievements in productive economic development. These achievements have been greatly aided by electrical and electronic engineering technology, which also serves as inspiration for us to study and practice.

It is an honor for electrical department students. Under the direct supervision of MEng. Le Hoang Lam of the Ho Chi Minh University of Technology and Education, my team will conduct research on the following issue in the first semester of the 2023–2024 academic year: "The system for picking up and identifying cosses heads uses industrial cameras." After working directly under MEng. Le Hoang Lam for three months, we finished the project with all the necessary content, but there are still many gaps in our understanding and it still has many restrictions.

For this reason, my team is hoping that Mr. Le Hoang Lam will provide input and additions to help us finish our project. 4 Abstract Automation is gaining popularity in various business sectors, particularly manufacturing and assembly. It can boost productivity, reduce errors, and improve efficiency by automating tasks previously performed manually.

This leads to reduced expenses and quicker, more accurate execution of activities, ultimately reducing costs. The classification in the industry has undergone substantial changes in recent years. The use of technology for detection, recognition, and automation has revolutionised product categorization. These solutions have enhanced production by completely transforming the process and making it faster, more precise, more reliable.

The industrial selection and identifying system has the capability to analyse substantial amounts of data.