Thiết kế và chế tạo thiết bị thu thập và đánh giá ngoại quan hình ảnh mối hàn hồ quang tay

• Tác giả: Tô Quốc Trung
• Người hướng dẫn: TS. Trần Ngọc Thiện
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị thu thập và đánh giá ngoại quan hình ảnh mối hàn hồ quang tay
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Các đề tài nghiên cứu tương tự
• 1.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.2. Các nghiên cứu trong nước
• 1.3. Những tồn tại còn có trong những nghiên cứu trên
• 1.4. Tính cấp thiết của đề tài (Đặt vấn đề)
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.6. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.7. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.7.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.7.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.9. Kết cấu của ĐATN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về hàn hồ quang tay
• 2.1.1. Khái niệm và một số đặc điểm về hàn hồ quang tay
• 2.1.2. Một số phương pháp đánh giá ngoại quang mối hàn hồ quang tay
• 2.1.3. Lý thuyết về tiêu chí kiểm tra ngoại quan mối hàn
• 2.1.4. Các tiêu chí đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay
• 2.2. Tổng quan về thị giác máy
• 2.2.1. Xử lý ảnh số
• 2.2.2. Dữ liệu ảnh số
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
• 3.1. Yêu cầu thiết kế
• 3.2. Phương án thiết kế thiết bị
• 3.2.1. Phương án thiết kế, chế tạo thiết bị
• 3.2.2. Phương án thu thập hình ảnh
• 3.2.3. Phương án thiết kế giao diện người dùng
• 3.2.4. Phương án nhận diện và phân loại mối hàn
• 3.3. Trình tự công việc tiến hành
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ NHẬN DIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ NGOẠI QUAN MỐI HÀN HỒ QUANG TAY
• 4.1. Thiết kế, chế tạo thiết bị
• 4.1.1. Thiết kế thiết bị
• 4.1.2. Chế tạo thiết bị
• 4.2. Thiết kế phần mềm của thiết bị
• 4.2.1. Mục tiêu thiết kế
• 4.2.2. Thiết kế giao diện tương tác với thiết bị
• 4.2.3. Thiết kế chương trình xử lý ảnh nhận diện mối hàn
• 4.2.4. Thiết kế mô hình học sâu phân loại chất lượng ngoại quan của mối hàn
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế thiết bị

Phần này tập trung vào quá trình thiết kế thiết bị để thu thập và đánh giá hình ảnh mối hàn hồ quang tay. Thiết bị được thiết kế với mục tiêu hỗ trợ đào tạo thực hành hàn, sử dụng công nghệ xử lý ảnh số và học sâu để đánh giá chất lượng mối hàn. Thiết bị bao gồm các thành phần chính như camera công nghiệp, hệ thống chiếu sáng, và phần mềm xử lý ảnh. Quá trình thiết kế đảm bảo tính linh hoạt và dễ sử dụng, phù hợp với môi trường giáo dục.

1.1. Phương án thiết kế

Phương án thiết kế thiết bị được đề xuất dựa trên yêu cầu thu thập hình ảnh mối hàn với độ chính xác cao. Thiết bị sử dụng camera công nghiệp Flir Grasshopper2 để chụp ảnh mối hàn, kết hợp với hệ thống chiếu sáng LED để đảm bảo chất lượng hình ảnh. Phần mềm được thiết kế để xử lý ảnh và đánh giá chất lượng mối hàn dựa trên các tiêu chí ngoại quan.

1.2. Chế tạo thiết bị

Quá trình chế tạo thiết bị bao gồm việc lắp ráp các thành phần phần cứng và tích hợp phần mềm. Khung thiết bị được làm từ nhôm định hình và nhựa nhôm, đảm bảo độ bền và tính thẩm mỹ. Camera được gắn trên cơ cấu di động để điều chỉnh góc chụp linh hoạt. Phần mềm được phát triển để tương tác với người dùng thông qua giao diện đồ họa, cho phép thu thập và đánh giá hình ảnh mối hàn một cách nhanh chóng.

II. Đánh giá ngoại quan mối hàn

Phần này tập trung vào việc đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay thông qua hình ảnh thu thập được. Thiết bị sử dụng các thuật toán xử lý ảnh và học sâu để phân tích và phân loại chất lượng mối hàn. Kết quả đánh giá được chia thành 4 mức độ hoàn thiện, giúp người học nhận biết và cải thiện kỹ năng hàn. Phương pháp này mang lại sự khách quan và chính xác trong đánh giá, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình đào tạo.

2.1. Phương pháp đánh giá

Phương pháp đánh giá ngoại quan dựa trên việc phân tích hình ảnh mối hàn thông qua các thuật toán xử lý ảnh như phát hiện biên, lọc nhiễu, và tách ngưỡng. Hình ảnh sau khi xử lý được đưa vào mô hình học sâu để phân loại chất lượng mối hàn. Kết quả đánh giá được hiển thị trực quan trên giao diện người dùng, giúp người học dễ dàng nhận biết và điều chỉnh kỹ thuật hàn.

2.2. Ứng dụng thực tiễn

Thiết bị đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay có ứng dụng rộng rãi trong đào tạo và thực hành hàn. Nó giúp sinh viên và học viên nhận được phản hồi tức thì về chất lượng mối hàn, từ đó cải thiện kỹ năng và tay nghề. Ngoài ra, thiết bị còn hỗ trợ giảng viên trong việc đánh giá và theo dõi tiến trình học tập của học viên, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo.

III. Công nghệ hàn và kỹ thuật đo lường

Phần này đề cập đến các công nghệ hàn và kỹ thuật đo lường được áp dụng trong thiết bị. Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn phổ biến, đòi hỏi kỹ năng cao từ người thợ. Thiết bị sử dụng các kỹ thuật đo lường hiện đại để đánh giá chất lượng mối hàn, bao gồm đo độ sâu, độ rộng, và sự đồng đều của mối hàn. Các kỹ thuật này giúp đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong đánh giá.

3.1. Kỹ thuật hàn hồ quang tay

Kỹ thuật hàn hồ quang tay đòi hỏi người thợ phải có kỹ năng cao và kinh nghiệm thực tế. Thiết bị hỗ trợ đào tạo bằng cách cung cấp đánh giá khách quan về chất lượng mối hàn, giúp người học cải thiện kỹ năng. Các yếu tố như góc hàn, tốc độ hàn, và nhiệt độ hàn được theo dõi và phân tích để đưa ra kết quả đánh giá chính xác.

3.2. Kỹ thuật đo lường

Các kỹ thuật đo lường được sử dụng trong thiết bị bao gồm đo độ sâu, độ rộng, và sự đồng đều của mối hàn. Các thông số này được thu thập thông qua hình ảnh và phân tích bằng phần mềm. Kết quả đo lường giúp đánh giá chính xác chất lượng mối hàn, hỗ trợ quá trình đào tạo và thực hành hàn.