Hệ thống thị giác công nghiệp trong việc xác nhận nhãn chai thuốc

Hệ thống thị giác công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận nhãn… 151 trang · Ho Chi Minh City University of Technology and Education · 2023.

• Tác giả: Nguyen Tri Duc
• Người hướng dẫn: MEng. Le Hoang Lam
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Automation and Control Engineering Technology
• Đề tài: Hệ thống thị giác công nghiệp xác nhận nhãn chai thuốc
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENTS
• LIST OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. BACKGROUND OF THE RESEARCH
• 1.2. REASON TO CHOOSE THE PROJECT
• 1.3. RESEARCH OBJECTIVES
• 1.4. RESEARCH CONTENT
• 1.5. THE LIMITATION OF THE PROJECT
• 2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS
• 2.1. GENERAL INTRODUCTION ABOUT PLC
• 2.2. What is PLC
• 2.3. Characteristics and Function of PLC
• 2.3.1. Q-Series Mitsubishi PLC
• 2.4. SERVO MOTOR AND DRIVER SERVO
• 2.5. AC Servo function
• 2.6. Structure of an AC Servo motor
• 2.7. Driver Servo MR-J3
• 2.8. AC Servo positioning control
• 2.9. Electronic positioning setup
• 2.10. NPN and PNP Sensors
• 2.11. Barcode Camera Scanner
• 2.12. Cognex Vision Technology
• 2.13. CC-Link System
• 2.14. CC-Link Characteristics
• 3. CHAPTER 3: SYSTEM CALCULATION, DESIGN AND CONSTRUCTION
• 3.1. System calculation and design
• 3.2. Mechanical Block Diagram
• 3.3. Model parameters and Design Drawing
• 3.4. Electrical Block Diagram
• 3.5. Choose devices and system design
• 3.6. Positioning module QD75MH4
• 3.7. Output module QY41P
• 3.8. Input module QX80
• 3.9. CC-Link module QJ61BT11N
• 3.10. Driver Servo Station
• 4. CHAPTER 4: ALGORITHMS AND PROGRAMS
• 4.1. SYSTEM OPERATION AND ALGORITHMS
• 4.2. Algorithm to process information from images of objects
• 4.3. System program installation software
• 4.4. Insight Explorer Software
• 5. CHAPTER 5: EXPERIMENT RESULTS, COMMENT AND EVALUATION
• 5.1. COMMENT AND EVALUATION
• 6. CHAPTER 6: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống thị giác công nghiệp xác nhận nhãn chai thuốc

Hệ thống thị giác công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc xác nhận nhãn chai thuốc. Công nghệ này giúp tự động hóa quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm, đảm bảo rằng các nhãn chai thuốc được gán đúng cách và chính xác. Việc áp dụng hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu sai sót trong quy trình phân phối thuốc.

1.1. Hệ thống thị giác máy và ứng dụng trong ngành dược

Hệ thống thị giác máy sử dụng công nghệ nhận diện hình ảnh để kiểm tra nhãn chai thuốc. Công nghệ này giúp phát hiện các lỗi như nhãn sai, nhãn thiếu thông tin, hoặc nhãn không rõ ràng.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng hệ thống thị giác trong sản xuất

Việc sử dụng hệ thống thị giác giúp tăng cường độ chính xác trong quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian kiểm tra thủ công và đảm bảo rằng sản phẩm đến tay người tiêu dùng là an toàn và chất lượng.

II. Vấn đề và thách thức trong xác nhận nhãn chai thuốc

Mặc dù hệ thống thị giác công nghiệp mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc triển khai. Các vấn đề như độ chính xác của cảm biến, khả năng xử lý hình ảnh và sự tương thích với các thiết bị khác là những yếu tố cần được xem xét.

2.1. Độ chính xác của cảm biến trong hệ thống

Độ chính xác của cảm biến là yếu tố quyết định trong việc nhận diện nhãn. Nếu cảm biến không đủ nhạy, có thể dẫn đến việc bỏ sót các nhãn sai hoặc không chính xác.

2.2. Khả năng xử lý hình ảnh và tốc độ

Khả năng xử lý hình ảnh nhanh chóng và chính xác là rất quan trọng. Hệ thống cần phải xử lý hàng trăm nhãn mỗi phút mà không làm giảm chất lượng kiểm tra.

III. Phương pháp triển khai hệ thống thị giác công nghiệp hiệu quả

Để triển khai hệ thống thị giác công nghiệp một cách hiệu quả, cần có một kế hoạch chi tiết và các công nghệ phù hợp. Việc lựa chọn cảm biến, camera và phần mềm xử lý hình ảnh là rất quan trọng.

3.1. Lựa chọn thiết bị cảm biến và camera

Việc lựa chọn cảm biến và camera phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của hệ thống. Cần xem xét các yếu tố như độ phân giải, tốc độ chụp và khả năng nhận diện hình ảnh.

3.2. Phát triển phần mềm xử lý hình ảnh

Phần mềm xử lý hình ảnh cần được phát triển để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ngành dược. Các thuật toán nhận diện hình ảnh cần phải được tối ưu hóa để đảm bảo độ chính xác cao nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống thị giác trong ngành dược

Hệ thống thị giác công nghiệp đã được áp dụng rộng rãi trong ngành dược để kiểm tra chất lượng sản phẩm. Các ứng dụng này không chỉ giúp tăng cường độ chính xác mà còn cải thiện quy trình sản xuất.

4.1. Kiểm tra chất lượng sản phẩm

Hệ thống giúp kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng cách xác nhận nhãn chai thuốc, đảm bảo rằng thông tin trên nhãn là chính xác và đầy đủ.

4.2. Tự động hóa quy trình sản xuất

Việc tự động hóa quy trình sản xuất giúp giảm thiểu sai sót do con người và tăng cường hiệu quả sản xuất, từ đó tiết kiệm chi phí và thời gian.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống thị giác công nghiệp

Hệ thống thị giác công nghiệp xác nhận nhãn chai thuốc đang trở thành một phần không thể thiếu trong ngành dược. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến hơn nữa trong quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ nhận diện hình ảnh sẽ tiếp tục phát triển, với các thuật toán ngày càng thông minh hơn, giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ xử lý.

5.2. Tác động đến ngành dược

Sự phát triển của hệ thống thị giác công nghiệp sẽ có tác động tích cực đến ngành dược, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại, xu hướng tự động hóa trong các dây chuyền sản xuất và lắp ráp ngày càng trở nên phổ biến nhằm gia tăng năng suất, giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa chi phí vận hành. Đối với ngành sản xuất dược phẩm, việc kiểm tra chất lượng và phân loại thuốc đòi hỏi sự chuẩn xác tuyệt đối vì liên quan trực tiếp đến sức khỏe và tính mạng của người sử dụng. Quy trình sản xuất và lưu thông số lượng lớn các sản phẩm dược phẩm yêu cầu phải loại bỏ nhanh chóng các sản phẩm lỗi bằng cách kiểm tra khuyết tật bao bì, quét mã vạch, xác nhận tên thuốc và hạn sử dụng, sau đó phân loại các chai thuốc đạt chuẩn để đóng hộp và loại bỏ sản phẩm không đạt.

Phương thức thực hiện thủ công bằng nhân công bộc lộ nhiều hạn chế về tốc độ, độ tin cậy và tốn kém chi phí. Do đó, việc ứng dụng hệ thống thị giác máy công nghiệp kết hợp với các cơ cấu điều khiển chuyển động tự động là giải pháp cần thiết. Đồ án "Hệ thống thị giác công nghiệp xác nhận nhãn chai thuốc" (Industrial Vision System in Confirming Label Medicine Bottles) được nhóm tác giả thực hiện nhằm giải quyết bài toán kỹ thuật này.

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

1. Thiết lập truyền thông đồng bộ giữa các thiết bị trong hệ thống thông qua các chuẩn mạng SSCNET III, Ethernet và CC-Link, bao gồm: PLC Q04UDEHCPU, mô-đun định vị QD75MH4, mô-đun mạng QJ61BT11N, mô-đun ngõ ra QY41P, mô-đun ngõ vào QX80; các bộ điều khiển Driver Servo MR-J3-10B, MR-J3-40B; các động cơ AC Servo HF-KP43, HF-KR13, HG-KR053B, HG-KP053; Driver động cơ không chổi than BLED6C và động cơ BLEM46-GFS; các cảm biến số; Camera Cognex In-Sight 5110.
2. Thiết kế và thực hiện giải thuật điều khiển vị trí nội suy (Position Interpolation Control) đa trục vận hành theo quỹ đạo yêu cầu.
3. Chế tạo hoàn chỉnh mô hình cơ khí và tủ điện điều khiển; vận hành hệ thống động cơ để vận chuyển chai thuốc trên băng tải, đưa chai vào bàn xoay để Camera Cognex nhận diện nhãn thuốc và dùng hệ robot tọa độ Descartes XYZ gắp đặt chính xác vào các vị trí trong hộp.
4. Xây dựng giao diện điều khiển, giám sát và cảnh báo sự cố toàn diện cho hệ thống thông qua phần mềm SoftGOT 2000.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống thị giác công nghiệp Cognex kết hợp với cơ cấu robot tọa độ Descartes 3 trục (X-Y-Z), bàn xoay và băng tải phân loại sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên mô hình thực nghiệm quy mô trung bình (medium-sized model) tại phòng thí nghiệm chuyên ngành thuộc Khoa Đào tạo Chất lượng Cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong thời gian từ tháng 02/2023 đến tháng 07/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ điều khiển tự động hóa công nghiệp chuyên sâu:

• Bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi MELSEC-Q: Lý thuyết kiến trúc phần cứng dòng Q (CPU Q04UDEHCPU), cơ chế xử lý dữ liệu dấu phẩy động tốc độ cao, chu kỳ quét ngắt cố định (tối thiểu 100 µs), dung lượng bộ nhớ chương trình và phương thức giao tiếp liên CPU.
• Hệ truyền động AC Servo và điều khiển vị trí: Nguyên lý động cơ AC Servo ba pha, cấu tạo bộ mã hóa vòng quay tuyệt đối (Absolute Encoder 18-bit, 262.144 xung/vòng), thuật toán điều khiển vòng kín PID, các phương thức phát xung điều khiển (CW/CCW, Signed Pulse, A/B Phase), quy trình hồi vị gốc Home (Zero Point Return) sử dụng phương pháp Near-point dog, cũng như các giới hạn hành trình mềm và cứng.
• Công nghệ xử lý ảnh và mã vạch công nghiệp: Nguyên lý thu nhận hình ảnh từ cảm biến ảnh CCD/CMOS, công nghệ thị giác máy Cognex In-Sight Vision System 5000 series, các chuẩn mã vạch 1D/2D phổ biến (Code 39, Code 128, QR Code, Datamatrix) và giải thuật nhận dạng ký tự quang học (OCR) trên nhãn sản phẩm.
• Mạng truyền thông công nghiệp: Mạng truyền thông cáp quang tốc độ cao SSCNET III chuyên dụng cho điều khiển chuyển động đồng bộ servo; mạng trường CC-Link điều khiển thiết bị trường và Driver động cơ không chổi than (Brushless DC); mạng Ethernet công nghiệp kết nối truyền thông giữa máy tính, PLC và camera xử lý ảnh.
• Cảm biến công nghiệp: Nguyên lý hoạt động và sơ đồ đấu nối dây của các dòng cảm biến quang NPN/PNP (như Omron SX674A).

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng là phương pháp thiết kế kỹ thuật thực nghiệm: tính toán lựa chọn phần cứng cơ điện, thiết kế mạch nguyên lý tủ điện, gia công lắp ráp mô hình vật lý, lập trình thuật toán điều khiển và xử lý ảnh, sau đó tiến hành thử nghiệm vận hành tích hợp để đánh giá độ chính xác và tính ổn định của hệ thống.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế và chế tạo tích hợp giữa phần cứng cơ khí, hệ thống điện điều khiển và các lớp phần mềm lập trình chuyên dụng.

Cấu trúc phần cứng và thiết bị chính

Hạng mục	Tên thiết bị / Mã hiệu	Thông số kỹ thuật / Chức năng chính
Bộ xử lý trung tâm (CPU)	Mitsubishi Q04UDEHCPU	Bộ nhớ chương trình lớn, tích hợp cổng Ethernet, xử lý lệnh tốc độ cao
Mô-đun điều khiển vị trí	Mitsubishi QD75MH4	Điều khiển định vị 4 trục, giao tiếp mạng cáp quang SSCNET III
Mô-đun mạng truyền thông	Mitsubishi QJ61BT11N	Mô-đun Master cho mạng trường CC-Link
Mô-đun I/O số	QX80 / QY41P	QX80: 16 ngõ vào 24VDC; QY41P: 32 ngõ ra Transistor Sink (12-24VDC)
Bộ điều khiển Servo	Mitsubishi MR-J3-10B / MR-J3-40B	Driver servo giao tiếp mạng SSCNET III, điều khiển vòng kín chính xác cao
Động cơ Servo	HF-KP43, HF-KR13, HG-KR053B, HG-KP053	Động cơ AC Servo công suất nhỏ và trung bình, tích hợp encoder 18-bit
Động cơ & Driver phụ trợ	BLEM46-GFS & BLED6C-CC	Động cơ và bộ điều khiển Brushless DC giao tiếp mạng CC-Link
Camera thị giác máy	Cognex In-Sight 5110	Camera công nghiệp chuyên dụng, xử lý ảnh độc lập, kết nối Ethernet
Cơ cấu cơ khí chuyển động	THK-KR45H (Trục X), Misumi LX30 (Trục Y), THK-KR20 (Trục Z)	Mô-đun trượt vít me bi công nghiệp độ chính xác cao cho robot Descartes
Cảm biến & Khí cụ điện	Omron SX674A, MY2N-D2, LY2N, TDK-Lambda	Cảm biến quang giới hạn hành trình, rơ le trung gian và bộ nguồn xung 24VDC

Thiết kế phần mềm và giải thuật điều khiển

• GX Works2: Dùng để cấu hình tham số mạng SSCNET III, thiết lập bảng dữ liệu vị trí (Positioning Data) cho 4 trục trên mô-đun QD75MH4, khai báo trạm CC-Link cho Driver Brushless BLED6C-CC, và lập trình logic điều khiển toàn bộ hệ thống theo lưu đồ trạng thái (State Diagram) bao gồm các chế độ: Tự động (Auto Mode), Bằng tay (Manual Mode), Dừng (Stop Mode), Cảnh báo (Alarm Mode), Xử lý lỗi (Error Sub-function) và Dừng khẩn cấp (Emergency Mode).
• In-Sight Explorer: Dùng để thiết lập cấu hình mạng, hiệu chỉnh vùng quan sát (FOV), điều chỉnh độ sáng hình ảnh, thiết lập công cụ đọc mã vạch (Barcode Reading Tool) và huấn luyện nhận dạng mẫu ký tự (OCR Train Characters) cho các loại nhãn chai thuốc "Berberin" và "Vitamin". Kết quả xử lý ảnh được ánh xạ và truyền trực tiếp vào các thanh ghi bộ nhớ đệm (Buffer Memory) của PLC thông qua giao thức Ethernet.
• GT Designer3 / SoftGOT 2000: Xây dựng giao diện HMI ảo trên máy tính cho phép người vận hành giám sát trực tiếp tọa độ chuyển động của các trục, trạng thái làm việc của bàn xoay, kết quả phân loại từ camera, quản lý phân quyền bảo mật nhiều cấp độ (Security Level) và theo dõi bảng ghi nhận sự cố (Alarm Monitor).

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction

Chương này trình bày bối cảnh chung về xu hướng tự động hóa trong sản xuất và đóng gói công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực dược phẩm. Nhóm tác giả nêu rõ lý do chọn đề tài xuất phát từ yêu cầu kiểm soát an toàn nghiêm ngặt đối với chai thuốc, sự cần thiết của hệ thống thị giác máy kết hợp PLC trong việc phát hiện lỗi và phân loại tự động. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu, cấu trúc khóa luận và giới hạn của đề tài trên mô hình thực nghiệm cũng được xác định chi tiết tại đây.

Chapter 2: Theoretical Basis

Chương 2 cung cấp cơ sở lý thuyết toàn diện về các thiết bị và công nghệ được áp dụng. Nội dung bao gồm:

• Khái niệm, đặc tính, ưu nhược điểm và kiến trúc của PLC; chi tiết về dòng MELSEC-Q của Mitsubishi (các loại CPU, mô-đun nguồn, mô-đun vào/ra).
• Lý thuyết về động cơ AC Servo, bộ điều khiển Driver MR-J3, cấu tạo và phân loại Encoder (tương đối và tuyệt đối), các phương pháp điều khiển vị trí và phát xung (Pulse Train Methods).
• Phân loại các cảm biến công nghiệp, cơ chế mạch ngõ ra NPN và PNP.
• Tổng quan về công nghệ mã vạch 1D, 2D và công nghệ thị giác máy công nghiệp của hãng Cognex (dòng In-Sight 5000).
• Nguyên lý và đặc tính kỹ thuật của các mạng truyền thông công nghiệp SSCNET III và CC-Link.

Chapter 3: System Calculation, Design and Construction

Chương này tập trung vào khâu tính toán, thiết kế và thi công phần cứng của hệ thống:

• Xây dựng sơ đồ khối cơ khí và lựa chọn thông số cho các trục chuyển động: trục X (THK-KR45H), trục Y (Misumi LX30), trục Z (THK-KR20) và bàn xoay.
• Xây dựng sơ đồ khối hệ thống điện, tính toán lựa chọn các mô-đun PLC (Q04UDEHCPU, QD75MH4, QX80, QY41P, QJ61BT11N), Driver Servo (MR-J3-10B, MR-J3-40B), Driver Brushless (BLED6C-CC) và Camera Cognex In-Sight 5110.
• Trình bày chi tiết sơ đồ chân, sơ đồ đấu nối dây tín hiệu, dây động lực, cáp mạng cáp quang MR-J3BUS1M, cáp nguồn, rơ le Omron và bộ nguồn TDK-Lambda.
• Thuyết minh quy trình lắp ráp cơ khí thực tế và hoàn thiện tủ điện điều khiển.

Chapter 4: Algorithms and Programs

Chương 4 mô tả cấu trúc phần mềm và các giải thuật điều khiển của hệ thống:

• Thuật toán nội suy quỹ đạo chuyển động của 3 trục X, Y, Z phục vụ quá trình gắp và đặt chai thuốc.
• Lưu đồ trạng thái điều khiển hệ thống cho các chế độ làm việc chính và chương trình con (chế độ Manual, Auto, Stop, Emergency, Alarm, Error và chương trình con phân loại nhãn thuốc Berberin, Vitamin).
• Quy trình cấu hình tham số hệ thống trong phần mềm GX Works2 (tham số OPR, tham số vị trí các trục, cấu hình trạm CC-Link).
• Lập trình giao diện vận hành HMI trên phần mềm GT Designer3 và SoftGOT 2000 (cấu hình phân quyền bảo mật, gán nút nhấn, màn hình cảnh báo, hiển thị dữ liệu giám sát).
• Cấu hình thuật toán xử lý ảnh trên phần mềm In-Sight Explorer (nhận diện vùng ảnh, đọc mã vạch, phân đoạn và nhận dạng ký tự nhãn thuốc, thiết lập truyền thông truyền dữ liệu sang PLC).

Chapter 5: Experiment Results, Comment and Evaluation

Chương này trình bày kết quả thực nghiệm đạt được trên mô hình:

• Minh họa quy trình hệ thống tự động gắp, vận chuyển và sắp xếp chính xác các chai thuốc vào vị trí quy định trong hộp sau khi camera hoàn tất quá trình nhận diện nhãn.
• Đưa ra các nhận xét, đánh giá về độ ổn định, khả năng đáp ứng thời gian thực và sự phối hợp giữa các mạng truyền thông trong toàn hệ thống.
• Phân tích những khó khăn và bài học kinh nghiệm rút ra trong quá trình thiết lập và chạy thử mô hình.

Chapter 6: Conclusion and Recommendations

Chương cuối cùng tổng kết các kết quả đạt được đối với mô hình phần cứng và giải pháp phần mềm, đồng thời thảo luận về các ưu điểm, hạn chế của hệ thống và đề xuất các hướng phát triển, cải tiến đề tài trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu đề ra với các kết quả cụ thể:

• Chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh mô hình cơ khí gồm cơ cấu robot tọa độ Descartes 3 trục (X, Y, Z), băng tải tiếp liệu và bàn xoay phân loại sản phẩm.
• Thi công hoàn chỉnh tủ điện điều khiển công nghiệp đảm bảo tiêu chuẩn đấu nối, bố trí thiết bị khoa học và vận hành ổn định.
• Tích hợp thành công cấu trúc truyền thông đa tầng bao gồm mạng cáp quang SSCNET III (điều khiển vị trí đa trục Servo), mạng trường CC-Link (điều khiển động cơ Brushless DC) và mạng Ethernet công nghiệp (kết nối Camera Cognex, PLC và giao diện HMI).
• Thiết lập giải thuật xử lý ảnh trên phần mềm In-Sight Explorer, nhận dạng chính xác mã vạch và phân biệt nhãn ký tự của hai dòng sản phẩm mẫu (Berberin và Vitamin), truyền dữ liệu phân loại tức thời về bộ nhớ PLC.
• Thực hiện thành công việc điều khiển vị trí nội suy 3 trục X-Y-Z để gắp chai thuốc từ bàn xoay và sắp xếp chính xác vào từng ô trong hộp chứa sản phẩm.
• Xây dựng giao diện vận hành HMI qua SoftGOT 2000 với đầy đủ tính năng điều khiển chế độ, theo dõi tọa độ, cảnh báo lỗi và phân quyền bảo mật người dùng.

Về mặt đóng góp, đề tài cung cấp một giải pháp kỹ thuật tích hợp hoàn chỉnh từ thiết kế cơ điện đến lập trình thị giác máy và điều khiển chuyển động đa trục trên nền tảng thiết bị công nghiệp Mitsubishi và Cognex, phục vụ trực tiếp cho bài toán tự động hóa kiểm tra ngoại quan và phân loại đóng gói trong ngành dược.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Các hạn chế được tác giả chỉ rõ trong văn bản bao gồm:

• Hệ thống được triển khai trên mô hình thực nghiệm quy mô trung bình (medium-sized model), chưa đạt tốc độ và công suất như các dây chuyền sản xuất thực tế tại nhà máy.
• Camera chỉ nhận diện chính xác khi nhãn chai thuốc nằm hoàn toàn trong phạm vi trường nhìn (detecting region) đã được thiết lập.
• Vận tốc quay của bàn xoay còn ở mức thấp nhằm đảm bảo thấu kính camera có đủ thời gian bắt hình và xử lý dữ liệu nhận diện nhãn.

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:

• Nâng cấp hệ thống quang học, nguồn sáng chuyên dụng và thuật toán bắt hình động để nâng cao tốc độ nhận diện nhãn trên bàn xoay mà không cần giảm tốc.
• Mở rộng thuật toán xử lý ảnh để nhận dạng thêm nhiều chủng loại bao bì thuốc, kiểm tra các lỗi vật lý như rách nhãn, mờ hạn sử dụng, nứt thân chai hoặc lỗi đóng nắp.
• Mở rộng kết cấu cơ khí và nâng cấp công suất hệ thống để ứng dụng trực tiếp vào môi trường nhà máy đóng gói dược phẩm thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Robot và Hệ thống Công nghiệp.

Các nội dung có giá trị tham khảo nổi bật bao gồm:

• Quy trình cấu hình và cài đặt tham số cho mô-đun định vị QD75MH4 điều khiển các dòng Driver Servo MR-J3 qua mạng cáp quang SSCNET III trong môi trường GX Works2.
• Phương pháp kết nối và ánh xạ dữ liệu truyền thông mạng trường CC-Link với mô-đun QJ61BT11N và bộ điều khiển động cơ Brushless BLED6C-CC.
• Kỹ thuật tích hợp Camera Cognex In-Sight 5110 qua mạng Ethernet để đọc mã vạch và nhận diện ký tự quang học (OCR), đồng thời truyền thông biến dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi PLC.
• Thiết kế lưu đồ trạng thái vận hành hệ thống nhiều chế độ và xây dựng giao diện điều khiển HMI giám sát trên nền tảng SoftGOT 2000.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng mô-đun PLC nào để thực hiện điều khiển vị trí các trục Servo và thông qua chuẩn giao tiếp gì?
Hệ thống sử dụng mô-đun định vị Mitsubishi QD75MH4 để điều khiển vị trí nội suy 4 trục, kết nối trực tiếp với các bộ điều khiển Driver Servo MR-J3-10B và MR-J3-40B thông qua mạng truyền thông cáp quang tốc độ cao SSCNET III (sử dụng cáp MR-J3BUS1M).

2. Camera công nghiệp trong đồ án thực hiện những nhiệm vụ nhận diện cụ thể nào và sử dụng phần mềm gì để cài đặt?
Đồ án sử dụng Camera Cognex In-Sight 5110 được cấu hình bằng phần mềm In-Sight Explorer. Camera thực hiện nhiệm vụ đọc mã vạch và nhận dạng ký tự quang học (OCR) để phân loại các nhãn chai thuốc (cụ thể là Berberin và Vitamin), sau đó gửi dữ liệu kết quả kiểm tra sang PLC qua cổng Ethernet.

3. Cơ cấu truyền động cơ khí của hệ trục tọa độ Descartes 3 trục (X-Y-Z) được chế tạo từ những linh kiện nào?
Hệ cơ cấu chuyển động gồm có: Trục X sử dụng mô-đun trượt vít me bi THK-KR45H, trục Y sử dụng mô-đun trượt Misumi LX30, và trục Z sử dụng mô-đun THK-KR20 kết hợp cơ cấu gắp sản phẩm.

4. Mạng truyền thông CC-Link trong hệ thống được dùng để điều khiển thiết bị nào?
Mạng CC-Link được thiết lập thông qua mô-đun Master QJ61BT11N của PLC Mitsubishi để kết nối và điều khiển trạm Driver động cơ DC không chổi than BLED6C-CC (dẫn động động cơ BLEM46-GFS cho cơ cấu bàn xoay/băng tải).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình hệ thống thị giác công nghiệp xác nhận nhãn và phân loại chai thuốc tự động dựa trên nền tảng PLC Mitsubishi Q-Series và Camera Cognex In-Sight 5110. Hệ thống tích hợp hiệu quả các chuẩn truyền thông công nghiệp SSCNET III, CC-Link và Ethernet để thực hiện điều khiển nội suy vị trí hệ robot Descartes 3 trục, vận hành bàn xoay và gắp đặt sản phẩm chính xác vào hộp. Toàn bộ quy trình vận hành, phân loại và cảnh báo lỗi được giám sát trực quan và bảo mật trên giao diện SoftGOT 2000, đóng vai trò như một giải pháp thực nghiệm hoàn chỉnh cho các ứng dụng tự động hóa đóng gói trong ngành công nghiệp dược phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION THESIS AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING TECHNOLOGY INDUSTRIAL VISION SYSTEM IN CONFIRMING LABEL MEDICINE BOTTLES ADVISOR : MENG. LE HOANG LAM STUDENTS : NGUYEN TRI DUC LAM HOAN TIN SKL011155 Ho Chi Minh City, July 2023 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING  GRADUTATION THESIS Project: INDUSTRIAL VISION SYSTEM IN CONFIRMING LABEL MEDICINE BOTTLES Advisor : MEng. Le Hoang Lam Student’s name : Nguyen Tri Duc Student’s ID : 19142083 Student’s name : Lam Hoan Tin Student’s ID : 19151045 Major : Automation and Control Engineering Technology Class : 19151CLA1 Ho Chi Minh City, July 2023 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh city, June 1th , 2023 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student’s name: Nguyen Tri Duc Student’s ID number: 19142083 Student’s name: Lam Hoan Tin Student’s ID number: 19151045 Major: Automation and Control Technology Class: 19151CLA1 Advisor: MEng. Le Hoang Lam Phone number: 0949253277 Date of assignment: 28/02/2023 Date of submission: 25/06/2023 1.

Project title: Industrial Vision System in confirming label medicine bottle 2. Initial materials provided by the advisor: - http://dl.com/dl/fa/document/manual/ssc/ib0300117/ib03 00117b.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/cnt/plc0 07. Content of project: Design the electrical and mechanical part of the Industrial Vision system to control, monitor and sort medicine bottles into boxes. Synchronous and interpolation position control are used to handle cartesian robot and rotary table and transport medicine bottles, while Cognex camera determines labels of medicine bottles.

The final results: Electrical panel, Mechanical system model and the thesis. CHAIR OF THE PROGRAM ADVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh city, July 1th ,2023 ADVISOR’S EVALUATION SHEET Student’s name: Nguyen Tri Duc ID number: 19142083 Student’s name: Lam Hoan Tin ID number: 19151045 Major: Automation and Control Engineering Technology Project title: Industrial Vision System in confirming label medicine bottle Advisor: MEng. Le Hoang Lam EVALUATION: 1. Content of the project:.

Approval for oral defense? (Approved or denied). Ho Chi Minh City, ADVISOR (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh city, July 1th ,2023 PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student’s name: Nguyen Tri Duc ID number: 19142083 Student’s name: Lam Hoan Tin ID number: 19151045 Major: Automation and Control Engineering Technology Project title: Industrial Vision System in confirming label medicine bottle Name of reviewer:. Content and workload of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied).

Ho Chi Minh City, ADVISOR (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh city, July …th ,2023 EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student’s name: Nguyen Tri Duc ID number: 19142083 Student’s name: Lam Hoan Tin ID number: 19151045 Major: Automation and Control Engineering Technology Name of Defense Committee Member:. Content and workload of the project:. Ho Chi Minh City, COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) GRADUATION THESIS ADVISOR:Meng.Le Hoang Lam ACKNOWLEDGEMENTS First of all, I would like to show appreciation for Ho Chi Minh City University of Technology and Education and the Faculty of High Quality for giving conditions and opportunities for us to carry out this graduation thesis. The group's project is mainly the content of theoretical and practical knowledge that we have been introduced and taught from teachers during the time being students here and at the same time in conjunction with the seeking, research, discussion as well as synthesis of knowledge that we grasp in the learning process.

In addition, my group has received a lot of attention and support from teachers, brothers and sisters, and friends both in university and internship duration who have given advices to us to apply what we have obtained in the process of evolving and completing the topic.