CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI DÙNG XỬ LÝ ẢNH Hệ thống phân loại dùng xử lý ảnh hiện nay đang được dùng rất nhiều trong công nghiệp với độ tin cậy cao. Các hệ thống phân loại trước kia như đọc mã vạch, mã QR,…thay vì dùng một công cụ riêng biệt thì công nghệ phân loại dùng xử lý ảnh đều đáp ứng hầu hết các yêu cầu về nhận dạng. Dây chuyền ép vỉ thuốc là dây công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất thuốc, thuốc sau khi được sản xuất thành dạng viên thì qua công đoạn ép vỉ thành phẩm. Mặc dù độ chính xác rất cao khi thành phẩm, bên cạnh đó cũng có những lỗi trên sản phẩm xảy ra vì công đoạn cho thuốc vào vỉ thuốc được con người thực hiện.
Hệ thống phân loại vỉ thuốc lỗi trên dây chuyền ép vỉ thuốc dùng công nghệ xử lý hình ảnh trên dây chuyền, nhận dạng vỉ lỗi và thực thi loại bỏ vỉ lỗi ở cuối dây chuyền. Hệ thống bao gồm một bộ camea công nghiệp có chức năng thu thập hình ảnh và xử lý để phát hiện lỗi, ngõ ra của bộ xử lý ảnh trả về tín hiệu vị trí lỗi để PLC xử lý.2 LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ ẢNH 2.1 Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh công nghiệp Xử lý ảnh mục đích là chuyển đổi mục tiêu được chụp bởi camera thành tín hiệu số và sau đó thực hiện các phép toán số học khác nhau trên tín hiệu để rút ra đặc tính của mục tiêu, chẳng hạn như vùng, chiều dài, số lượng và vị trí. Cuối cùng, xuất kết quả phân biệt dựa trên giới hạn dung sai thiết lập trước.1 Quy trình xử lý ảnh. Quy trình xử lý ảnh trên được chia thành 4 bước: Chụp ảnh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chụp ảnh là bước đầu tiên để xác định hình ảnh để xử lý và là bước quan trọng nhất để xử lý ảnh chính xác và ổn định. Những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng ảnh như: Vị trí đặt camera hay vật thể mẫu cần chụp, ánh sáng môi trường xung quanh. Hầu hết các bộ xử lý ảnh công nghiệp hiện nay đều có bộ chiếu sáng riêng biệt. Truyền dữ liệu ảnh Truyền dữ liệu ảnh là bước sau khi ảnh được chụp từ camera được truyền trực tiếp về bộ điều khiển hay máy tính.
Xử lý dữ liệu ảnh Bao gồm 3 bước: Tiền xử lý: Ảnh sẽ được xử lý cơ bản như điều chỉnh độ sáng tối (độ tương phản), chuyển đổi nhị phân, trích xuất màu,… trước khi áp dụng những thuật toán lọc ảnh để truy xuất đầu ra. Trích xuất đặc tính: Là quá trình trích xuất mẫu để xử lý chung cho cả quá trình (lấy mẫu), tùy vào ứng dụng mà việc trích xuất mẫu được thực hiện khác nhau. Trong phạm vi đề tài chỉ trích xuất đặc tính như kích thước viên thuốc, đếm số viên thuốc trong vỉ. Phân biệt: Đó là công nghệ mà mỗi nhà sản xuất muốn áp dụng để đưa sản phẩm của mình có chất lượng tốt nhất, đối với mỗi ứng dụng cụ thể thì việc phân biệt sẽ áp dụng những thuật toán số học để xử lý như áp dụng các bộ lọc đặc trưng trong xử lý ảnh.
Xuất kết quả Sau khi đã phân biệt quá trình xuất kết quả là sẽ xuất ra các tín hiệu qua các bộ đệm ngõ ra của bộ điều khiển, các tín hiệu sẽ được điều khiển tùy vào mục đích muốn xử lý (thông qua các bộ vi điều khiển hay PLC,…).2 Một số khái niệm về xử lý ảnh a. Cảm biến hình ảnh CCD Một camera kỹ thuật số hầu như có cùng cấu trúc với một camera thông thường (Analog) nhưng điểm khác biệt là camera kỹ thuật số được trang bị một cảm biến hình ảnh gọi là CCD. Cảm biến hình ảnh tương tự như tấm màng trong camera thông thường và chụp ảnh dưới dạng thông tin kỹ thuật số. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CCD là từ viết tắt của Charge Coupled Device (Thiết bị tích điện kép). Đây là bộ phận bán dẫn có chức năng chuyển đổi hình ảnh sang tín hiệu kỹ thuật số. Thiết bị này có chiều cao và chiều rộng khoảng 1 cm và bao gồm các pixel nhỏ được sắp xếp như một tấm lưới. Khi chụp ảnh bằng camera, ánh sáng phản chiếu từ mục tiêu được truyền qua ống kính, từ đó hình thành ảnh trên CCD.
Khi một pixel trên CCD nhận ánh sáng, một điện tích tùy vào cường độ ánh sáng được tạo ra. Điện tích được chuyển đổi thành tín hiệu điện để nhận cường độ ánh sáng (giá trị tập trung) nhận được bởi mỗi pixel. Chuyển đổi nhị phân Tín hiệu video được gửi từ camera là tín hiệu analog. Để sử dụng tín hiệu video cho các phép phân biệt và các phép đo khác nhau, tín hiệu analog phải được chuyển đổi thành tín hiệu số.
Để chuyển từ tương tự sang số, mức ngưỡng cần được cài đặt cho tín hiệu video. Các vùng sáng hơn mức ngưỡng là "màu trắng" và các vùng tối hơn cấp nhị phân là "màu đen". Tín hiệu số tương ứng với một điểm ảnh màu trắng là "1" (=HI), và tín hiệu số tương ứng với một điểm ảnh màu đen là "0" (=LO).2 Nguyên lý chuyển đổi nhị phân. Chuyển đổi thang màu xám Ngoài phương pháp chuyển đổi nhị phân, phương pháp xử lý thang màu xám cũng được sử dụng trong các thiết bị xử lý ảnh.
Phương pháp chuyển đổi nhị phân chỉ nhận dạng dữ liệu màu trắng hoặc dữ liệu màu đen (1 hoặc 0). Phương pháp xử lý thang màu xám chia thang độ sáng thành 8 bit (256 mức) và thu được kết quả phân BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT biệt dựa trên tất cả các dữ liệu. Do đó phương pháp này cung cấp phát hiện cải tiến hơn và chính xác hơn.3 Nguyên lý chuyển đổi thang màu xám.
Xử lý màu Tín hiệu video màu từ camera được chuyển thành dữ liệu kỹ thuật số RGB bằng chuyển đổi A/D của hình ảnh. Dữ liệu này được sử dụng cho thao tác so lệch để có được dữ liệu R-(trừ) G, B-G và R-B từ dữ liệu RGB nhận được. Sử dụng sáu thông số thông tin màu sắc để kiểm tra mức độ khớp với màu chỉ định. Thực hiện điều này bằng cách cài đặt phạm vi trên màn hình và sau đó tách màu khớp với màu đã chỉ định.
Sau đó, mỗi điểm ảnh được chuyển đổi nhị phân thành điểm ảnh đã tách hoặc điểm ảnh chưa tách. Quá trình thao tác so lệch này đảm bảo tách ổn định ngay cả đối với xử lý màu tối với tốc độ cao.4 Nguyên lý xử lý màu. Khái niệm về xử lý lọc Thuật ngữ "xử lý lọc" dùng để chỉ việc sửa đổi được áp dụng cho ảnh chụp thô để nâng cao đặc tính cụ thể trên ảnh. Thông thường, bộ lọc sẽ thay đổi đặc tính của một điểm ảnh đơn dựa trên thông tin thu thập được từ các điểm ảnh xung quanh (bằng cách sử dụng khu vực 3x3 xung quanh điểm ảnh biến đổi).
Xử lý lọc ba ảnh (0 đến 255 sắc độ), theo các hướng dọc và ngang. Bộ lọc mở rộng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ lọc mở rộng sẽ thay thế điểm ảnh trung tâm bằng lưới điểm 3 x 3 xung quanh sáng nhất. Quá trình xử lý này giúp loại bỏ các thành phần nhiễu màu tối.
Bộ lọc thu nhỏ Ngược lại, bộ lọc thu nhỏ thay thế điểm ảnh trung tâm bằng chín điểm ảnh xung quanh tối nhất. Quá trình xử lý này giúp loại bỏ các thành phần nhiễu màu nhạt. Các lỗi nhỏ như bụi hoặc vết bẩn có thể được bỏ qua bằng cách sử dụng bộ lọc mở rộng, hoặc làm tăng bằng cách sử dụng bộ lọc thu nhỏ.5 Giản đồ của một bộ lọc điểm ảnh 3-3. Ví dụ về sự khác biệt của hai bộ lọc: Hình 2.6 So sánh hai bộ lọc mở rộng và thu nhỏ.
Các lỗi nhỏ như bụi hoặc vết bẩn có thể được bỏ qua bằng cách sử dụng bộ lọc mở rộng hoặc làm tăng bằng cách sử dụng bộ lọc thu nhỏ. Ngoài ra còn có các bộ lọc tiền xử lý khác như bộ lọc Expansion, bộ lọc Shrink, bộ lọc Average, bộ lọc Median, bộ lọc Edge Extraction và Edge Enhancement,…Vì lý do hạn chế của đề tài không đi sau vào xây dựng thuật toán xử lý ảnh chỉ ứng dụng nhưng thuật toán đã được xây dựng sẵn nên không đi giải thích chi tiết về các bộ lọc trên. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2.3 NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI VỈ THUỐC Để phân loại sản phẩm lỗi trước hết phải xác định lỗi thường xảy ra trên sản phẩm. Một số yêu cầu kiểm tra trong quá trình sản xuất: Kiểm tra thiếu viên.
Kiểm tra chồng viên. Kiểm tra gãy viên. Kiểm tra viên thuốc con nhộng bị xì. Kiểm tra nắp viên con nhộng bị mất.
Kiểm tra viên con nhộng bị chồng nắp. Kiểm tra lẫn viên thuốc khác loại. Kiểm tra màng nhôm lẫn vào trong lỗ vỉ thuốc. Kiểm tra lỗ thủng trên vỉ nhôm.
Kiểm tra dị vật lẫn vào vỉ thuốc. Trong phạm vi nghiên cứu và khảo sát thực tế dây chuyền ép vỉ, nhóm nhận thấy có 3 lỗi sau đây là xảy ra phổ biến.1 Phân loại theo vỉ thiếu viên Thuốc được cho vào vỉ nhưng trong quá trình băng tải chạy thì không tránh khỏi thuốc sẽ không kịp cho vào vỉ. Camera sẽ chụp lại vỉ thuốc và đếm số lượng thuốc trong vỉ và so sánh với ảnh mẫu nếu vỉ nào không đủ thì vỉ đó lỗi.2 Phân loại theo vỉ gãy viên Camera sẽ chụp lại vỉ thuốc và so sánh với ảnh mẫu và trích xuất kích thước của tất cả viên thuốc trong vỉ nếu một viên bất kì trong vỉ không đủ kích thước với ảnh mẫu thì vỉ đó bị lỗi.3 Phân loại theo vỉ chồng viên Trong quá trình cho thuốc vào vỉ không tránh khỏi một ô trong vỉ có hai hay nhiều viên chồng lên nhau. Tương tự như trường hợp gãy viên camera sẽ xử lý kích thước của từng viên trong vỉ, vị trí nào trong vỉ có kích thước lớn hơn thì vỉ đó bị lỗi.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.