BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC MÃ SỐ: SV2019 - 127 SKC 0 0 6 9 6 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC SV2019 - 127 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 10/2019 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC SV2019 - 127 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu Giới tính: Nam MSSV: 16143066 SV thực hiện: Lê Thành Công Giới tính: Nam MSSV: 16143030 Dân tộc: Kinh Lớp: 16143CL3 Khoa: Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Người hướng dẫn: Thạc sĩ Lê Bá Tân TP Hồ Chí Minh, 10/2019 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân Mục Lục I/ PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN CÀ CHUA:. 1 II/ CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT HƯỚNG ĐẾN VIỆC PHÂN LOẠI CÀ CHUA. 2 1/ BƯỚC SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ ÁNH SÁNG:.
2 2/ HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN. 10 III/ CÁC DỤNG CỤ DÙNG TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI. 13 1/ CẢM BIẾN MÀU SẮC CÔNG NGHIỆP. 13 2/ CẢM BIẾN TCS3200.
15 3/ CẢM BIẾN VẬT CẢN HỒNG NGOẠI E18-D80NK. 22 4 /HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN. 30 IV/ THI CÔNG MÔ HÌNH:. 44 V/ KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ.
47 VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 48 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân Danh mục bảng biểu: Bảng 2.1: Bước sóng ánh sáng………………………………………………….2 Vùng bước sóng các chất bán dẫn…………………………………….2 Lựa chọn 4 loại photodiote…………………………………………….3 Chọn mở rộng tần số đầu ra…………………………………………… Bảng 3.4 Thông số mạch Arduino UNO R3……………………………………. Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc - SV thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu Mã số SV: 16143066 Lê Thành Công Mã số SV: 16143030 - Lớp: 16143CL3 Khoa: Đào tạo chất lượng cao Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 - Người hướng dẫn: Th.
Mục tiêu đề tài: Phân loại trái cà chua thành 2 màu xanh và đỏ 3. Tính mới và sáng tạo: Giá thành rẻ 4. Kết quả nghiên cứu: Phân loại thành công thành 2 màu xanh và đỏ trong quá trình vận chuyển cà chua. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Giúp tự động hóa quá trình sản xuất gia tăng năng xuất.
Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Không có Ngày 11 tháng 3 năm 2019 SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi): Ngày 11 tháng 3 năm 2019 Xác nhận của Trường Người hướng dẫn (kí tên và đóng dấu) (kí, họ và tên) Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân I/ PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN CÀ CHUA: - Để nhận dạng cà chua có 2 cách để nhận diện: + Nhận dạng bằng hình ảnh + Nhận dạng thông qua màu sắc ( hay bước sóng của ánh sáng trái cà chua truyền tới ) - Ở đây vì điều kiện về kinh tế nên chúng ta sử dụng phương án thứ 2 1 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân II/ CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT HƯỚNG ĐẾN VIỆC PHÂN LOẠI CÀ CHUA 1/ BƯỚC SÓNG VÀ HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ ÁNH SÁNG: a/ Bước sóng: - Như đã biết cà chua bao gồm nhiều màu nhưng ta xét đến 2 màu cơ bản mà chúng ta hay dùng để nhận biết đó là xanh và đỏ. - Đối với mắt người việc nhìn thấy màu sắc của một vật thể là hoàn toàn bình thường nhưng luôn luôn có màu sắc khác nhau trong các vật thể ta nhìn thấy - Sự khác biệt trong màu sắc giữa các vật thể xuất phát từ 2 chữ “ánh sáng” - Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường của con người (tức là từ khoảng 380 nm đến 700 nm). Giống như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt chuyển động gọi là photon. Ánh sáng do Mặt Trời tạo ra còn được gọi là ánh nắng (hay còn gọi là ánh sáng trắng bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến tím) 2 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân - Màu sắc: là tính chất của cả vật thể và ánh sáng mà ta có thể quan sát được bằng mắt và não.
Nói một cách khác, màu sắc là hiện tượng gồm 3 thành tố: nguồn sáng, vật thể và người quan sát. - Ánh sáng: là một phần của quang phổ điện từ, và mắt người chỉ nhạy cảm với những bước sóng ở giữa dãy quang phổ. Khi bức xạ của của dãy quang phổ chạm đến mắt người, mắt cảm nhận được ánh sáng và màu sắc. (1) - Dưới đây là các thông số về bước sóng ánh sáng: 3 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân Bảng 2.1: Bước sóng ánh sáng b/ Phản xạ ánh sáng: - Trong chuyển động sóng, phản xạ là hiện tượng sóng khi lan truyền tới bề mặt tiếp xúc của hai môi trường bị đổi hướng lan truyền và quay trở lại môi trường mà nó đã tới.
Các ví dụ về phản xạ đã được quan sát với các sóng như ánh sáng, âm thanh hay sóng nước. - Sự phản xạ của ánh sáng có thể là phản xạ định hướng (như phản xạ trên gương) hay phản xạ khuếch tán (như phản xạ trên tờ giấy trắng) tuỳ thuộc vào bề mặt 4 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân tiếp xúc. Tính chất của bề mặt cũng ảnh hưởng đến sự thay đổi biên độ, pha hay trạng thái phân cực của sóng. (2) c/ Kết luận: - Dựa vào bước sóng và hiện tượng phản xạ ánh sáng việc phân loại màu sắc là hoàn toàn khả thi - Cà chua gồm 2 màu cần phân loại đó là Xanh lá và Đỏ, tức là bước sóng Đỏ ( 640 – 760) và Lục (500 – 575) Từ những thứ trên việc phân loại cà chua ta có thể sử dụng bước sóng của màu trái cà chua phản xạ lại để thu được kết quả.
5 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân 2/ HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN a/ Hiện tượng: - Khi bề mặt của một tấm kim loại được chiếu bởi bức xạ điện từ có tần số lớn hơn một tần số ngưỡng (tần số ngưỡng này là giá trị đặc trưng cho chất làm nên tấm kim loại này), các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng từ các photon và sinh ra dòng điện (gọi là dòng quang điện). Hiện tượng quang dẫn - Khi các điện tử bị bật ra khỏi bề mặt của tấm kim loại, ta có hiệu ứng quang điện ngoài (external photoelectric effect). Các điện tử không thể phát ra nếu tần số của bức xạ nhỏ hơn tần số ngưỡng bởi điện tử không được cung cấp đủ năng 6 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân lượng cần thiết để vượt ra khỏi rào thế (gọi là công thoát). Điện tử phát xạ ra dưới tác dụng của bức xạ điện từ được gọi là quang điện tử.
- Ở một số chất khác, khi được chiếu sáng với tần số vượt trên tần số ngưỡng, các điện tử không bật ra khỏi bề mặt, mà thoát ra khỏi liên kết với nguyên tử, trở thành điện tử tự do (điện tử dẫn) chuyển động trong lòng của khối vật dẫn, và ta có hiệu ứng quang điện trong (internal photoelectric effect). Hiệu ứng này dẫn đến sự thay đổi về tính chất dẫn điện của vật dẫn, do đó, người ta còn gọi hiệu ứng này là hiệu ứng quang dẫn. (3) b/ Các định luật quang điện và giải thích - Có nhiều người đưa ra các mô hình giải thích khác nhau về hiệu ứng quang điện tuy nhiên đều không thành công do sử dụng mô hình sóng ánh sáng. Albert Einstein là người giải thích thành công hiệu ứng quang điện bằng cách sử dụng mô hình lượng tử ánh sáng.
Heinrich Hertz và Stoletov là những người nghiên cứu chi tiết về hiệu ứng quang điện và đã thành lập các định luật quang điện. - Ở mỗi tần số bức xạ và mỗi kim loại, cường độ dòng quang điện (cường độ dòng điện tử phát xạ do bức xạ điện từ) tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng tới. - Với mỗi kim loại, tồn tại một tần số tối thiểu của bức xạ điện từ mà ở dưới tần số đó, hiện tượng quang điện không xảy ra. Tần số này được gọi là tần số ngưỡng, hay giới hạn quang điện của kim loại đó.
- Ở trên tần số ngưỡng, động năng cực đại của quang điện tử không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng tới mà chỉ phụ thuộc vào tần số của bức xạ. - Thời gian trong quá trình từ lúc bức xạ chiếu tới và các điện tử phát ra là rất ngắn, dưới 10−9 giây. 7 Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: Lê Bá Tân - Albert Einstein đã sử dụng Thuyết lượng tử để lý giải hiện tượng quang điện. Theo liên hệ Planck–Einstein, mỗi photon có tần số 𝑓 sẽ tương ứng với một lượng tử năng lượng có năng lượng 𝜖 = ℎ.
𝑓 - Ở đây, h là hằng số Planck.