ĐẶT VẤN ĐỀ Trong nước: Việc nhận dạng và phân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh ở nước ta đang ngày càng phổ biến, được ứng dụng nhiều trong công nghiệp như: nhận dạng và phân loại chất lượng gạch men, đếm số lượng linh kiện điện tử, phát hiện lỗi trên bo mạch, ….Trong đời sống như đếm số lượng cá giống, nhận dạng biển số xe,… Ngoài nước: Trên thế giới từ nông nghiệp đến công nghiệp, những công việc từ đơn giản đến phức tạp hầu hết đều đã ứng dụng tự động hóa. Trong lĩnh vực nhận dạng và phân loại cũng đã có nhiều những thiết bị chuyên dùng như đầu đọc mã vạch, các hệ thống chuyên dùng sử dụng Camera có độ phân giải cao để nhận dạng. Các lĩnh vực ứng dụng: hệ thống phân loại thư từ, phân loại hành lý theo mã vạch trong sân bay, phân loại và quản lý chất lượng sản phẩm trong sản xuất công nghiệp. MỤC TIÊU Với đề tài này mục tiêu mà nhóm đề ra là thiết kế thi công mô hình nhận dạng và phân loại sản phẩm nhằm đáp ứng tốc độ xử lý nhanh, độ chính xác cao,… Nhận dạng và đếm được các loại sản phẩm lỗi: Lỗi thiếu số lượng sản phẩm, lỗi logo, lỗi barcode.
Dùng Camera để thu nhận ảnh sản phẩm và xử lý ảnh bằng chương trình LabVIEW, dữ liệu xử lý được liên kết với PLC để điều khiển cơ cấp chấp hành. Tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về PLC S7 – 1200 và các ứng dụng trong thực tế. Điều khiển và giám sát hoạt động của hệ thống thông qua giao diện LabVIEW và Webserver. Xuất dữ liệu hoạt động của hệ thống qua các file đọc như Notepad, Excel,.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 1: - Tìm hiểu về PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal V14, LabVIEW và cảm biến vật cản hồng ngoại. - Phương thức truyền dữ liệu từ LabVIEW vào PLC bằng Modbus. - Tìm hiểu về Webserver PLC S7-1200 NỘI DUNG 2: - Thiết kế và thi công mô hình phân loại sản phẩm bao gồm băng tải, cảm biến, xi lanh,. - Thiết kế buồng đặt camera nhận sản phẩm.
- Thiết kế tủ điện. NỘI DUNG 3: - Thiết kế sơ đồ đi dây cho PLC và các thiết bị ngoại vi. NỘI DUNG 4: - Thiết kế chương trình xử lý ảnh bằng LabVIEW. - Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho PLC.
- Thiết kế giao diện điều khiển trên Webserver NỘI DUNG 5: - Chạy thử nghiệm mô hình - Cân chỉnh hệ thống - Đánh giá kết quả thực hiện và hướng mở rộng. NỘI DUNG 6: - Viết báo cáo. GIỚI HẠN - Mô hình phân loại quy mô nhỏ. 2 do an - Phân loại theo 3 lỗi: Sản phẩm, Barcode, Logo.
- Sử dụng 2 camera Webcam để đọc sản phẩm. BỐ CỤC Chương 1: Tổng quan Trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu đề tài, nội dung nghiên cứu đề tài, giới hạn và bố cục đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu sơ lược về xử lý ảnh. Trình bày sơ lược lý thuyết PLC S7-1200, hệ thống điều khiển điện khí nén, các thiết bị như cảm biến, động cơ,… Chương 3: Thiết kế hệ thống Thiết kế lên bản vẽ cho mô hình, lựa chọn kích thước tủ điện phù hợp với linh kiện bố trí trong tủ, sơ đồ khối tính toán các thông số công suất của thiết bị điều khiển hệ thống điện và lựa chọn các thiết bị phù hợp với ông suất cho mô hình. Chương 4: Thi công hệ thống Trong chương này chúng ta thực hiện thi công các phần điều khiển và mạch động lực cũng như phần cứng mô hình hệ thống đề tài.
Từ đó xây dựng nên lưu đồ giải thuật để viết chương trình điều khiển cho hệ thống. Khi có được mô hình và chương trình điều khiển cho hệ thống thì sẽ thực hiện các bước để mô hình được hoạt động tốt. Sau đó là các bước để hướng dẫn các thao tác cho việc hoạt mô hình hoàn thiện hơn. Tính toán lựa chọn nguyên vật liệu phù hợp, chuẩn bị thiết bị điện và dụng cụ điện hỗ trợ cho qua trình làm việc.
Trình tự thi công mô hình, chạy mô hình Chương 5: Kết quả - nhận xét – đánh giá Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống Chương 6: Kết luận và hướng phát triển 3 do an Trình bày kết quả thiết bị, những yêu cầu đạt được và chưa đạt được từ phần cứng và phần mềm. Từ đó đưa ra nhận xét về nguyên nhân chưa đạt được và cách khắc phục. Tiến hành nhận xét kết quả trong quá trình thực hiện đồ án giữa những gì thực hiện thực tế so với kết quả trong lý thuyết. 4 do an CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH 2. Giới thiệu Xử lý ảnh là một ngành khoa học mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng nó lại có tốc độ phát triển rất nhanh. Công nghệ xử lý ảnh được ứng dụng ngày càng phổ biến trong công nghiệp và đời sống, đóng một vai trò quan trọng các lĩnh vực khoa học và công nghệ [7]. Quy trình xử lý ảnh bao gồm các bước cơ bản sau: Hình 2.
1: Các bước cơ bản trong xử lý ảnh - Phần thu nhận ảnh: Có thể thu nhận ảnh màu hoặc đen trắng qua Camera. Chất lượng hình ảnh phụ thuộc vào thiết bị thu, ánh sáng - Tiền xử lý: Có chức năng lọc nhiễu, nâng độ tương phản nhằm làm cho anh rõ hơn, nét hơn, sáng hơn. - Phân đoạn ảnh: Có chức năng phân tách ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh. - Xử lý ảnh: Có chức năng loại bỏ nhiễu xung quanh đối tượng cần xử lý, giúp biểu diễn các đặc tính của ảnh chi tiết hơn.
- Nhận dạng và nội suy: Nhận dạng ảnh bằng cách so sánh với mẫu chuẩn được lưu từ trước. Nội suy là dựa trên cơ sở nhận dạng để phán đoán - Cơ sở trí thức: Xây dựng và mở rộng các phương pháp tiếp nhận và xử lý ảnh theo trí tuệ con người. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh - Điểm ảnh: là một phần tử của ảnh số tại toạ độ (x, y) với độ xám hoặc màu nhất định. - Ảnh (Picture): Được cấu thành từ các điểm ảnh.
- Độ phân giải của ảnh: là số điểm ảnh nằm trên diện tích 1-inch được tính bằng ppi (pixels per inch) - Mức xám của điểm ảnh: Là cường độ sáng của điểm ảnh được gán trị số tại điểm đó. Các thang giá trị mức xám: 16, 32, 64, 128, 256. - Khử nhiễu: Với nhiễu hệ thống là nhiễu có quy luật → khử bằng các phép biến đổi.Với nhiễu ngẫu nhiên không rõ nguyên nhân → dùng các phép lọc 2. Thuật toán xử lý số lượng sản phẩm Hình 2.
2: Mô tả thuật toán xử lý số lượng sản phẩm - Thu ảnh bằng Camera - Chuyển ảnh màu sang ảnh xám + Phương trình chuyển đổi một ảnh màu RGB thành ảnh xám, áp dụng với mọi điểm ảnh: + Y = 0.114B + Ứng với mỗi giá trị RGB sẽ cho ra giá trị ảnh xám Y khác nhau + Chuyển ảnh màu sang ảnh xám từng điểm ảnh một cho đến khi hết khung ảnh - Tìm kiếm ảnh: Quá trình này bao gồm 2 giai đoạn: Learning và Matching + Learning: Thuật toán trích xuất giá trị ảnh xám từ ảnh mẫu. Thuật toán thiết lập và lưu trữ thông tin ảnh kiểm tra. Thông tin trong giai đoạn này được lưu trữ như ảnh mẫu. + Matching: Thuật toán sẽ trích xuất giá trị ảnh xám từ ảnh kiểm tra, sau đó tìm kiếm sự tương đồng từ ảnh mẫu và định vị các vùng trong ảnh kiểm tra và nơi nào có sự tương quan cao nhất thì đó là đối tượng.
[14] - Xuất ra số lượng: Quá trình tìm kiếm ảnh nếu như có nhiều đối tượng giống nhau trong khung ảnh thì nó cũng xuất ra số lượng tùy theo điểm số phù hợp. 6 do an - Xử lý và đưa ra kết quả: Xuất ra số lượng hỉnh ảnh tương đồng với ảnh mẫu xong, chúng ta có thể so sánh với giá trị đặt của đề tài. Thuật toán xử lý mã vạch Hình 2. 3: Mô tả thuật toán xử lý mã vạch - Quá trình từ thu ảnh đến tìm kiếm ảnh trong xử lý mã vạch giống với quá trình xử lý số lượng sản phẩm.
- Đọc Barcode: Mỗi mã vạch là 1 ký hiệu tổ hợp các khoảng trắng và vạch thẳng để biểu diễn các mẫu tự, ký hiệu và các con số. Sự thay đổi trong độ rộng của vạch và khoảng trắng biểu diễn thông tin số hay chữ số dưới dạng mà máy có thể đọc được. - Xử lý và đưa ra kết quả: Xuất thông tin mã vạch được mã hóa và so sánh với bộ mã hóa chuẩn 2. Thuật toán xử lý Logo Hình 2.
4: Mô tả thuật toán xử lý Logo - Quá trình từ thu ảnh đến tìm kiếm ảnh trong xử lý nhãn hiệu giống với quá trình xử lý số lượng sản phẩm. - So sánh với ảnh gốc: Quá trình tìm kiếm ảnh sẽ xuất ra đối tượng trong khung ảnh giống với ảnh gốc theo số điểm - Xử lý và đưa ra kết quả: Nếu như hình ảnh nhãn hiệu đạt số điểm cao hơn hoặc bằng giá trị đặt thì Logo đạt yêu cầu 7 do an 2. TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200 2. Tổng quan về PLC a.
Giới thiệu Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượt bật trong tương lai. Nó góp phần không nhỏ và sản xuất công nghiệp. Nhất là trong giai đoạn hội nhập hiện nay. Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh với các công ty khác.
Một trong những giải pháp về trang thiết bị hiện đại này là PLC. PLC có khả năng vận hành tự động theo một quy trình định sẵn mà không cần có sự tham gia của con người lúc vận hành. Bởi tất cả những gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC. Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính [10].
Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất. Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiều công ty hoàn toàn xa lạ với PLC. Tại sao như vậy? Về giá thành?