Thiết kế hệ thống kiểm tra sản phẩm bằng xử lý ảnh trong LabVIEW

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.2. MỤC TIÊU

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.3.1. NỘI DUNG 1

1.3.2. NỘI DUNG 2

1.3.3. NỘI DUNG 3

1.3.4. NỘI DUNG 4

1.3.5. NỘI DUNG 5

1.3.6. NỘI DUNG 6

1.4. GIỚI HẠN

1.5. BỐ CỤC

1.5.1. Chương 1: Tổng quan

1.5.2. Chương 2: Cơ sở lý thuyết

1.5.3. Chương 3: Thiết kế hệ thống

1.5.4. Chương 4: Thi công hệ thống

1.5.5. Chương 5: Kết quả - nhận xét – đánh giá

1.5.6. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH

2.1.1. Giới thiệu

2.1.2. Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh

2.2. TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200

2.2.1. Tổng quan về PLC

2.2.2. Giới thiệu về PLC S7-1200

2.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN

2.3.1. Những đặc điểm cơ bản

2.3.2. Cấu trúc hệ thống khí nén

2.4. GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN VẬT CẢN HỒNG NGOẠI

2.4.1. Thông số kĩ thuật

2.5. MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC

2.5.1. Nút dừng khẩn cấp

2.5.2. Rơ le trung gian

2.6. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO PLC

2.7. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW

2.7.1. Các ứng dụng của LabVIEW

2.7.2. Cách tạo một Project

2.7.3. Cấu trúc của một chương trình LabVIEW

2.8. GIAO TIẾP LABVIEW VỚI PLC

2.8.1. Truyền thông MODBUS TCP/IP

2.8.2. Hàm chức năng Modbus TCP MB_SERVER trong PLC S7-1200

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

3.1.2. Tính toán và thiết kế hệ thống

3.2. QUY TRÌNH VẬN HÀNH

3.2.1. Xác định địa chỉ Input/ Output

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. THI CÔNG PHẦN CỨNG

4.1.1. Thi công buồng thu nhận hình ảnh

4.1.2. Thi công bộ phận truyền động cơ khí

4.1.3. Thi công tủ điện

4.1.4. Thi công khung sắt

4.2. THI CÔNG PHẦN MỀM

4.2.1. Truyền thông Modbus từ LabVIEW qua PLC

4.3. THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEBSERVER

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ

5.1. Kết quả nghiên cứu

5.2. Kết quả thi công phần cứng

5.3. Kết quả thi công phần mềm

5.4. Kết quả thực nghiệm

5.5. NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ

I. Thiết kế hệ thống kiểm tra sản phẩm tự động bằng xử lý ảnh

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế hệ thống kiểm tra sản phẩm sử dụng xử lý ảnh trong LabVIEW. Hệ thống tự động hóa quy trình kiểm tra, nâng cao hiệu quả và chính xác so với phương pháp thủ công. Hệ thống kiểm tra chất lượng sản phẩm này tập trung vào ba loại lỗi chính: thiếu sản phẩm, lỗi mã vạch và lỗi logo. Sử dụng hai camera Logitech C270 (HD) để thu thập hình ảnh, dữ liệu được xử lý bằng phần mềm LabVIEW và truyền tới PLC để điều khiển cơ cấu chấp hành. Kiểm tra sản phẩm tự động này minh chứng cho ứng dụng của xử lý ảnh kỹ thuật số trong kiểm tra chất lượng sản phẩm tự động. Ứng dụng LabVIEW trong kiểm tra sản phẩm mang lại hiệu quả cao và dễ dàng tích hợp với các hệ thống khác.

1.1 Thu thập và xử lý ảnh bằng LabVIEW

Phần này tập trung vào quá trình thu thập hình ảnh và phân tích ảnh LabVIEW. Hai camera công nghiệp Logitech C270 (HD) được sử dụng để chụp ảnh sản phẩm. Thuật toán xử lý ảnh được lập trình trong LabVIEW để nhận diện các lỗi: thiếu sản phẩm, lỗi mã vạch và lỗi logo. Phần mềm LabVIEW cung cấp các thư viện xử lý ảnh mạnh mẽ, giúp thực hiện các bước như tiền xử lý, phân đoạn, và nhận dạng đối tượng. Vision Assistant LabVIEW và IMAQ Vision là các công cụ hỗ trợ quan trọng trong quá trình này. Xử lý ảnh LabVIEW cho phép hệ thống phân tích hình ảnh nhanh chóng và chính xác, phát hiện lỗi sản phẩm hiệu quả. Machine vision LabVIEW được ứng dụng tối đa trong việc phân loại sản phẩm tự động. Camera công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng hình ảnh đầu vào. Việc lựa chọn giải pháp kiểm tra sản phẩm phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Hệ thống này tích hợp Image Acquisition và cảm biến hình ảnh để đạt được độ chính xác cao.

1.2 Kiểm tra sản phẩm và truyền thông với PLC

Sau khi phân tích ảnh LabVIEW, dữ liệu được truyền tới PLC (Programmable Logic Controller) thông qua giao thức Modbus TCP/IP. PLC S7-1200 của Siemens được sử dụng trong hệ thống này. PLC nhận dữ liệu từ LabVIEW, xử lý và điều khiển các cơ cấu chấp hành, ví dụ như xi lanh khí nén để loại bỏ sản phẩm lỗi. Phương pháp truyền thông giữa PLC và phần mềm LabVIEW là MODBUS TCP/IP, đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy của hệ thống. Kiểm tra sản phẩm bằng máy tính được thực hiện thông qua việc tích hợp LabVIEW và PLC. Hệ thống kiểm tra không phá hủy được thiết kế để đảm bảo sản phẩm không bị hư hại trong quá trình kiểm tra. Kiểm tra kích thước sản phẩm, kiểm tra màu sắc sản phẩm và kiểm tra bề mặt sản phẩm đều có thể được thực hiện bằng hệ thống này. Tự động hóa kiểm tra chất lượng sản phẩm là mục tiêu chính của dự án, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

1.3 Giao diện người dùng và quản lý dữ liệu

Hệ thống tích hợp giao diện người dùng trực quan thông qua LabVIEW và một web server. Giao diện LabVIEW cho phép giám sát hoạt động của hệ thống và điều chỉnh thông số. Web server cung cấp khả năng giám sát từ xa. Dữ liệu về sản phẩm lỗi được lưu trữ và phân tích. Quản lý chất lượng sản phẩm được cải thiện đáng kể nhờ hệ thống này. Kiểm tra sản phẩm trong công nghiệp được tối ưu hóa, giúp tăng năng suất và giảm chi phí. Hệ thống kiểm tra sản phẩm bằng máy tính này cũng có thể tích hợp với các hệ thống quản lý sản xuất khác. OCR trong kiểm tra sản phẩm có thể được tích hợp trong tương lai để tự động đọc thông tin trên sản phẩm. Deep learning trong kiểm tra sản phẩm và AI trong kiểm tra chất lượng có thể được nghiên cứu để nâng cao độ chính xác của hệ thống. Học máy trong kiểm tra sản phẩm là hướng phát triển tiềm năng của hệ thống này.

Đồ án HCMUTE: Thiết kế hệ thống kiểm tra sản phẩm ứng dụng xử lý ảnh trong LabVIEW