Hướng Dẫn Phân Loại Sản Phẩm Ứng Dụng Robot Và Xử Lý Ảnh Chi Tiết

Khám phá cách phân loại sản phẩm ứng dụng robot và xử lí ảnh hiệu quả, nâng cao hiệu suất trong các lĩnh vực công nghệ và tự động hóa.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2022

79
7
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Đối tượng phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu

1.4. Phương thức tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

1.4.1. Phương thức tiếp cận

1.4.2. Phương pháp nghiên cứu

1.5. Nội dung nghiên cứu

1.6. Bố cục báo cáo

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Giới thiệu về Robot Delta

2.2. Giới thiệu về bộ điều khiển PLC

2.2.1. Giới thiệu về PLC

2.3. Khái niệm xử lí ảnh

2.3.1. Hình ảnh

2.3.2. Biểu diễn ảnh dưới dạng ma trận

2.3.3. Pixel

2.3.4. Grey level

2.3.5. Ảnh màu

Tóm tắt

I. Phân loại sản phẩm ứng dụng robot và xử lý ảnh hiệu quả

Đề tài Phân loại sản phẩm ứng dụng robot và xử lý ảnh hiệu quả tập trung vào việc thiết kế và chế tạo robot Delta để phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc và góc xoay. Robot Delta là một loại robot công nghiệp có khả năng hoạt động với tốc độ cao và độ chính xác lớn, phù hợp cho các ứng dụng trong sản xuất. Hệ thống xử lý ảnh được sử dụng để nhận diện màu sắc và tính toán góc xoay của sản phẩm, từ đó điều khiển robot Delta phân loại sản phẩm một cách chính xác. Đề tài này không chỉ nâng cao hiệu quả trong quy trình sản xuất mà còn tối ưu hóa quy trình tự động hóa.

1.1. Ứng dụng robot trong phân loại sản phẩm

Robot Delta được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nhờ khả năng chịu tải lớn và tốc độ hoạt động cao. Trong đề tài này, robot Delta được sử dụng để phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc và góc xoay. Hệ thống xử lý ảnh tích hợp với robot Delta giúp nhận diện và phân loại sản phẩm một cách tự động. Điều này không chỉ giảm thiểu sự can thiệp của con người mà còn tăng độ chính xác và hiệu quả trong quy trình sản xuất.

1.2. Xử lý ảnh trong phân loại sản phẩm

Xử lý ảnh là một phần quan trọng trong đề tài, giúp nhận diện màu sắc và tính toán góc xoay của sản phẩm. Hệ thống xử lý ảnh sử dụng các thuật toán phân tích hình ảnh để xác định vị trí và hướng của sản phẩm trên băng tải. Dữ liệu từ hệ thống xử lý ảnh được truyền đến robot Delta để thực hiện việc phân loại. Quá trình này đảm bảo sản phẩm được sắp xếp đúng vị trí và góc xoay, tối ưu hóa quy trình sản xuất.

II. Công nghệ robot và tự động hóa

Đề tài sử dụng công nghệ robottự động hóa để thiết kế và chế tạo robot Delta. Robot Delta là một loại robot công nghiệp có cấu trúc song song, giúp tăng độ cứng vững và khả năng chịu tải. Tự động hóa được áp dụng trong việc điều khiển robot Deltahệ thống xử lý ảnh, giúp quy trình phân loại sản phẩm diễn ra một cách tự động và hiệu quả. Đề tài cũng nghiên cứu các giải pháp công nghệ để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian và chi phí.

2.1. Công nghệ robot Delta

Robot Delta là một loại robot công nghiệp có cấu trúc song song, giúp tăng độ cứng vững và khả năng chịu tải. Trong đề tài này, robot Delta được thiết kế và chế tạo để phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc và góc xoay. Robot Delta hoạt động với tốc độ cao và độ chính xác lớn, phù hợp cho các ứng dụng trong sản xuất. Đề tài cũng nghiên cứu các giải pháp để tối ưu hóa quy trình điều khiển robot Delta, giúp tăng hiệu quả và giảm thiểu thời gian thực hiện.

2.2. Tự động hóa trong phân loại sản phẩm

Tự động hóa được áp dụng trong việc điều khiển robot Deltahệ thống xử lý ảnh, giúp quy trình phân loại sản phẩm diễn ra một cách tự động và hiệu quả. Hệ thống tự động hóa bao gồm các thiết bị như PLC, Arduino, và động cơ servo, giúp điều khiển robot Delta một cách chính xác. Đề tài cũng nghiên cứu các giải pháp công nghệ để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian và chi phí.

III. Phát triển sản phẩm và giải pháp công nghệ

Đề tài tập trung vào việc phát triển sản phẩmgiải pháp công nghệ để tối ưu hóa quy trình phân loại sản phẩm. Robot Deltahệ thống xử lý ảnh được thiết kế và chế tạo để đáp ứng các yêu cầu trong sản xuất. Đề tài cũng nghiên cứu các giải pháp để cải thiện hiệu quả và độ chính xác của robot Delta, giúp tăng năng suất và giảm thiểu chi phí. Các giải pháp công nghệ được áp dụng trong đề tài bao gồm tự động hóa, xử lý ảnh, và điều khiển robot.

3.1. Phát triển sản phẩm ứng dụng robot

Đề tài tập trung vào việc phát triển sản phẩm ứng dụng robot Delta để phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc và góc xoay. Robot Delta được thiết kế và chế tạo để đáp ứng các yêu cầu trong sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm thiểu chi phí. Đề tài cũng nghiên cứu các giải pháp để cải thiện hiệu quả và độ chính xác của robot Delta, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.2. Giải pháp công nghệ trong xử lý ảnh

Giải pháp công nghệ được áp dụng trong hệ thống xử lý ảnh giúp nhận diện màu sắc và tính toán góc xoay của sản phẩm. Hệ thống xử lý ảnh sử dụng các thuật toán phân tích hình ảnh để xác định vị trí và hướng của sản phẩm trên băng tải. Dữ liệu từ hệ thống xử lý ảnh được truyền đến robot Delta để thực hiện việc phân loại. Quá trình này đảm bảo sản phẩm được sắp xếp đúng vị trí và góc xoay, tối ưu hóa quy trình sản xuất.

21/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề, mục tiêu đề tài, nội dung, giới hạn đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày các nội dung tổng quan về kiến thức robot, các thông tin phần cứng, các kiến thức cơ bản để tạo nên hệ thống, lý thuyết về PLC, xử lý ảnh. Chương 3: Nội dung thực hiện Quá trình thực hiện thiết kế phần cứng, lắp ráp, cấu hình và thực nghiệm. Chương 4: Kết quả thực hiện Kết quả thực hiện đề tài sẽ được thể hiện ở phần này.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Chương cuối đưa ra kết luận về hệ thống mà nhóm đã thực hiện, từ đó nhận định những hướng phát triển cho hệ thống. 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Chương 2.1 Giới thiệu về Robot Delta Ngày nay, cánh tay robot song song, cụ thể là robot Delta ngày càng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Robot song song có 3 bậc tự do được cấu tạo bởi kết cấu vòng kín, trong đó khâu tác động cuối liên kết với nền bởi ít nhất hai chuỗi động học độc lập. Với kết cấu đặc biệt đã phần nào khắc phục được các những khuyết điểm của robot nối tiếp.

Quan trọng nhất là khả năng nâng tải lớn và có thể làm việc với tốc độ cao và độ chính xác cao, robot song song được sử dụng nhiều trong sản xuất phân loại sản phẩm linh hoạt hay công nghệ in 3D, một công việc yêu cầu độ chính xác gần như tuyệt đối. Tuy thế, một nhược điểm là không gian làm việc bị giới hạn. Với nhiều loại robot được ra đời, các phân loại robot cũng đa dạng hơn tạo ra nhiều lựa chọn hơn trong từng vấn đề cụ thể cần đến ưu điểm của từng loại robot.2 Giới thiệu về bộ điều khiển PLC 2.1 Giới thiệu về PLC PLC – Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình. Đây là một chương trình thực hiện quay vòng, theo chu kỳ khép kín.

Người sử dụng có thể lập trình các chương trình từ đơn giản đến phức tạp. Sự ra đời và phát triển của hệ 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO điều khiển PLC đã làm thay đổi hệ thống điều khiển cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, ưu điểm có thể kể đến như sau: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ dễ hiểu - Số lượng relay, dây nối giảm, số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế. - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn, chi tiết mạch lạc, chức năng chuẩn đoán dễ bảo trì, sửa chữa. - Công suất tiêu thụ bộ điều khiển PLC thấp.

- Khi không thay đổi phần cứng sẽ rất dễ dàng thay đổi hướng điều khiển cũng như tìm lỗi khi hoạt động. - Thời gian điều khiển nhanh (từ vài ms trên một chu trình). - Có thể in dữ liệu chương trình thành tệp dữ liệu cứng. - Dung lượng bộ nhớ lớn.

- Đa dạng các thiết bị kết nối giúp liên kết hỗ trợ cho việc điều khiển hệ thống: máy tính, màn hình, nối mạng, các module mở rộng phục vụ kết nối các thiết bị điện.1 Khái niệm xử lí ảnh Xử lý ảnh là một ngành học nghiên cứu cúa kí thuật xử lí ảnh với tín hiệu xử lý là ảnh, gồm 4 lĩnh vực chính: xử lý nâng cao chất lượng ảnh, nhận dạng ảnh, nén ảnh và truy vấn ảnh. Loại hình ảnh được sử dụng trong đề tài là cảm biến thị giác dạng ảnh tĩnh (ảnh thu được từ webcam). Về mặt toán học, hình ảnh là một hàm liên tục của cường độ ánh sáng trên trường hai chiều. Để máy tính xử lý, ảnh phải được trình bày dưới dạng số với các giá trị rời rạc, có thể được biểu diễn bằng ma trận hai chiều f (x, y) bao gồm M cột và N hàng.1 Hình ảnh Hình ảnh được xác định bởi một hàm hai chiều F(x, y) biễu diễn trong tọa độ không gian, với cường độ hình ảnh là biên độ của F tại tọa độ (x, y) bất kỳ.

Khi x và y và biên độ F hữu hạn thì lúc đó hình ảnh được gọi là ảnh số. Cụ thể nhất là được xếp theo 1 ma trận biểu diễn như sau: 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  f (0,0) f (0,1) f (0, 2) .2 Biểu diễn ảnh dưới dạng ma trận Quá trình thu nhận và xử lí ảnh theo sơ đồ khối sau: Hình 2.3 Hệ thống xử lí ảnh 2.2 Pixel Việc số hóa của hình ảnh được biến đổi từ giá trị tương tự (Analog) sang giá trị số (Digital) và lượng tử hóa về giá trị mà về nguyên tắc mắt thường không phân biệt được hai điểm kề nhau. Sử dụng khái niệm Picture Element hay Pixel – điểm ảnh. Một ảnh là một tập hợp các Pixel, mỗi Pixel là một cặp tọa độ (x, y) và thường được biểu thị 1, 2, 8 hay 16 bit màu.3 Grey level Mức xám là kết quả của sự mã hóa tương ứng của một cường độ sáng mỗi điểm ảnh với một giá trị số.

Mã hóa 256 là mức phổ biến nhất do kĩ thuật, mức xám là 256 thì mỗi pixel sẽ được mã hóa bởi 8 bit. 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Hình 2.4 Minh họa các mức ảnh xám 2.4 Ảnh màu Cơ bản của ảnh màu gồm có 3 màu cơ bản: đỏ, lục, xanh dương. Mỗi màu cũng phân thành các cấp khác nhau. Vì thế, mỗi ảnh màu được lưu trữ từng mặt màu riêng biệt, mỗi màu được lưu như một ảnh đa cấp xám.

Do đó với cùng một kích thước như nhau, không gian nhớ dành cho ảnh màu lớn hơn 3 lần không gian nhớ của ảnh xám. Một số màu cơ bản biểu diễn như sau: màu đỏ là (255, 0, 0), xanh lá cây là (0, 255, 0), xanh lam là (0, 0, 255), màu vàng là (255, 255, 0) … Hình 2.5 Bộ 3 màu cơ bản RGB 2.5 Ảnh đen trắng Ảnh đen trắng gồm có 2 màu đen và trắng, hay ảnh nhị phân và ảnh đa cấp xám. Thường phân biệt sự biến đổi này thành L mức: L=2 thì ảnh nhị phân, L>2 là ảnh đa cấp xám, trường hợp ảnh L=256 là mức mà ảnh có chất lượng cao, thường sử dụng nhất. 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Hình 2.6 Ảnh màu và ảnh đa mức xám 2.2 Các vấn đề trong khi xử lí ảnh 2.1 Biểu diễn hình ảnh Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lận cận.

Việc biến đổi các số liệu này thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính. Việc chọn các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận được. Có thể xem ảnh là một hàm 2 biến, các mô hình biểu diễn ảnh cho ta một mô tả logic hay định lượng của hàm này. Dựa 14 vào phần tử đặc trưng của ảnh đó là pixel.

Giá trị pixel có thể là một giá trị vô hướng, hoặc là 1 vector (3 thành phần trong trường hợp ảnh màu). Ta có thể biểu diễn ảnh bằng hàm toán học, hoặc các ma trận điểm.7 Chuyển ảnh bằng ma trận 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO 2.2 Khôi phục, biến đổi và phân tích ảnh Khôi phục ảnh nhằm mục đích khôi phục, dựng lại ảnh ban đầu, loại bỏ những biến dạng khỏi ảnh tùy theo nguyên nhân gây biên dạng. Biến đổi ảnh nhằm thuận lợi xử lí và phân tích ảnh với các phương pháp như: biến đổi Fourier, Sin, Cosin, … Khi phân tích ảnh là tìm ra đặc trưng ảnh và xây dựng các mối quan hệ giữa chúng bằng việc: tìm biên, tách biên, làm mảnh đường biên,, phân vùng ảnh, phân loại đối tượng.3 Không gian màu HSV Không gian màu HSV (Hue, Saturation và Value) là một phương pháp phân tích ảnh thành các thuộc tính màu, tương tự một mô hình màu hình trụ, biến đổi các màu cơ bản RGB thành các kích thước dễ hiểu hơn đối với con người. H (Hue): là vùng màu.

được biểu thị dưới dạng số từ 0 đến 360 độ. Trong đó màu đỏ (0-60), màu vàng (60-120), màu xanh lá (120-180),… S (Saturation): Là độ bão hòa màu: hay còn được xem là lượng màu xám trong màu cụ thể, được biểu diễn từ 0 - 100%. Khi giảm về 0 sẽ tạo ra màu sắc có sắc xám, màu nhạt do mức bão hòa thấp và tạo ra hiệu ứng mờ dần (trong một số tài liệu độ bão hòa sẽ được xuất hiện dưới phạm vi từ 0 đến 1), khi độ bão hào đạt 100% sẽ tạo ra màu tinh khiết mang tính chất của màu được chọn ở Hue (H). Giá trị độ sáng được sử dụng kết hợp với độ bão hòa và mô tả độ sáng hoặc cường độ của màu sắc từ 0-100 phần trăm, trong đó 0 là hoàn toàn đen và 100 là sáng nhất cho thấy màu sắc nhất.8 Cột màu minh họa hệ màu HSV 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Hình 2.9 Mối liên hệ giữa thông số S và V Nhóm đã sử dụng các khung ảnh mà mỗi pixel ảnh có độ sâu là 8 bit (256) có thể chuyển đổi các giá trị H, S, V thành các khoảng giá trị tương ứng [0,255] thay vì [0,360] ở H cũng như [0,1] ở S và V.

Hơn nữa, nhóm đã sử dụng không gian màu HSV để phát hiện và tạo ngưỡng màu trên HSV mạnh mẽ hơn đối với các thay đổi ánh sáng bên ngoài. Điều này có nghĩa là trong trường hợp ánh sáng bên ngoài thay đổi nhỏ, giá trị Hue thay đổi tương đối ít hơn giá trị RGB.3 Xử lí hình thái học 2.1 Phép toán giãn nở (Dilation) Phép toán giãn nở (Dilation) là một trong các hoạt động cơ bản trong hình thái toán học, có tác dụng làm cho đối tượng ban đầu trong ảnh tăng lên về kích thước.10 Phép toán giãn nở ảnh 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO 2.2 Phép toán co lại (Erosion) Phép toán co (Erosion) là một trong hai hoạt động cơ bản trong hình thái học có ứng dụng trong việc giảm kích thước của đối tượng, tách rời các đối tượng gần nhau, làm mảnh và tìm xương của đối tượng.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu có tiêu đề "Phân Loại Sản Phẩm Ứng Dụng Robot Và Xử Lý Ảnh Hiệu Quả" cung cấp cái nhìn tổng quan về các sản phẩm ứng dụng công nghệ robot và xử lý ảnh, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phân loại trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu suất. Tài liệu này không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các loại sản phẩm mà còn chỉ ra những lợi ích mà công nghệ này mang lại, như tăng cường độ chính xác và giảm thiểu thời gian xử lý.

Để mở rộng thêm kiến thức về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo các tài liệu liên quan như Luận văn thạc sĩ tự động hóa ứng dụng phương pháp backstepping thiết kế bộ điều khiển tốc độ đc kđb, nơi bạn sẽ tìm thấy thông tin về các phương pháp điều khiển trong tự động hóa. Bên cạnh đó, tài liệu Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa thiết kế và thi công smartkeyiot tích hợp công nghệ xử lý ảnh và trí tuệ nhân tạo ai để nhận diện khuôn mặt sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về ứng dụng của trí tuệ nhân tạo trong xử lý ảnh. Cuối cùng, tài liệu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa hệ thống định vị tích hợp dùng thị giác lập thể và quán tính sẽ cung cấp thêm thông tin về các hệ thống định vị hiện đại, liên quan đến công nghệ robot.

Những tài liệu này không chỉ mở rộng kiến thức của bạn mà còn giúp bạn nắm bắt được các xu hướng mới trong lĩnh vực tự động hóa và xử lý ảnh.