Đồ Án Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (+ chương trình)

CHƯƠNG I Tổng Quan 1.1. Đặt vấn đề. Việc ứng dụng tự động hóa là xu thế chung trong công nghiệp hiện nay, hòa chung vào quá trình tự động hóa trong sản xuất, khâu phân loại sản phẩm trong các dây chuyền công nghiệp là một ví dụ điển hình. Trước kia, việc phân loại chủ yếu là dựa vào sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Ứng dụng băng chuyền và các kỹ thuật để phân loại sản phẩm hoàn toàn tự động sẽ giảm chi phí lao động, nâng cao năng suất và hiệu quả rất nhiều so với phân loại bằng thủ công. Bên cạnh việc phân loại sản phẩm dựa vào kích thước, hình dáng bao bì, .các sản phẩmhiện nay còn đa dạng về số lượng màu sắc khác nhau nên việc phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc là thực sự cần thiết.
Ví Dụ: Trong các dây chuyền sản xuất Gạch, đá granite hay trong chế biến Nông Sản (như Cà Phê, Gạo ) người ta phân loại thành các sản phẩm loại một, loại hai . dựa vào màu sắc của chúng.
Để phân loại được sản phẩm theo màu sắc trên băng chuyền, ta có thể dùng cách đơn giản là sử dụng cảm biến màu, hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến màu của những hãng nổi tiếng khác nhau, như : Omron (có E3X-DA, E3X-DAC, E3MC,E3ZM-V,. ), Sick của Đức (có G-1481-9624,NT6-GC-22, CS1-P1111, .), hay Datasensor của Ý (có TL10, ). Nhưng giá thành của chúng cao mà số màu chúng có thể nhận biết được không nhiều.
Vì vậy, nhóm đã xây dựng và thực hiện ý tưởng sử dụng camera kết hợp với phần mềmcủa hãng National Instrumentsđể phân loại sản phẩm theo màu.
“Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc” bao gồmmột camera tốc độ cao kết nối với máy tính(PC) vớiphần mềmVision Builder for Automated Inspectioncó thể linh hoạt phân loại được nhiều loại màu sắc khác nhau sẽ là một giải pháp hiệu quả để ứng dụng vào phân loại sản phẩm trong thời gian tới.
1.2. Mục tiêu đề tài. · Thiết kế và thi công mô hình “ Phân loại sản phẩm theo màu sắc “ nhỏ, gọn phù hợp với không gian phòng thực hành
· Phân loại được các màu sắc của sản phẩm theo yêu cầu
· Phân loại được 3 loại màu sắc khác nhau
· Giám sát, đếm, hiển thị số lượng của từng loại sản phẩm phân loại được trên giao diện SCADA
1.3. Giới hạn đề tài. · Việc xây dựng mô hình đồ ánđược thực hiện sao cho phù hợp với người thực hiện, hơn nữa vật mẫu được dùng để phân loại chỉ mang tính chất tượng trưng nên không tính toán công suấtcho động cơ kéo băng tải
· Trong đồ án này, việc cấu hình phần mềm Vision Builder chỉ mới dừng lại ở các thông số mặc định chứ chưa tùy chỉnh để phù hợp hơn với các điều kiện thực tế.
1.4. Phương pháp nghiên cứu. Trong thực tế các dây chuyền sản xuất, để phân loại sản phẩm theo màu sắc người ta sử dụng các cảm biến màu kết hợp với PLC để nâng cao năng suất hoạt động cho các băng chuyền, nhưng nhược điểm của nó là số màu sắc có thể nhận biết được không nhiều.
Với ý tưởng phân loại sản phẩm theo màu sắc, nhóm đã ứng dụng phần mềm Vision Builder kết hợp với PLC vào đồ án, ưu điểm vượt trội là có thể phân loại sản phẩm với hầu như tất cả các màu sắc khác nhau, giá thành Camera lại thấp hơn cảm biến màu và việc cấu hình cho phần mềm lại không quá phức tạp.
1.5. Tình hình nghiên cứu. · Trong nước :
Việc ứng dụng tự động hóa vào sản xuất làđòi hỏi tất yếu của ngành công nghiệp, cho tới nay đã có nhiều trung tâm nghiên cứu, các công ty hoạt động trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo và lắp đặt các hệ thống, các dây chuyền sản xuất tự động.
Trong lĩnh vực phân loại sản phẩm hay nhận dạng vật thể, khuôn mặt ứng ứng dụng trong thực tiễn nhưng nhìn chung, chúng ta vẫn chưa đưa ra được phương án tối ưu nhất trong lĩnh vực nhận dạng và ứng dụng nó vào thực tiễn thì chưa nhiều và hầu như chưa chế tạo được các thiết bị chuyên dùng để ứng dụng trong lĩnh vực này.
· 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 cũng đã có nhiều những thiết bị chuyên dùng như các loại cảm biến màu sắc, các hệ thống chuyên dùng sử dụng Camera có độ phân giải cao để nhận dạng .
1.6. Nội dung của đề tài. Phần còn lại của đề tài có nội dung như sau:
Chương 2: Cở sở lý thuyết “ hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc “.
Nội dung chương 2 trình bày sơ lược về hệ thống Phân loại sản phẩm trong thực tế, sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống phân loại sản phẩm nhằm làm cơ sở lý thuyết cho các chương sau, phần cuối chương là giới thiệu tổng quan về một số phần mềm dùng trong đề tài là Vision Builder, LabVIEW.
Chương 3 : Thiết kế phần cứng.
Tổng hợp những kiến thức đã tìm hiểu ở chương 2, ở chương này nhóm thực hiện đồ án đưa ra những yêu cầu thiết kế phần cứng, phần mềm. Cũng như đưa ra các phương án và lựa chọn thiết bị phù hợp với những kiến thức đã được tìm hiểu ở chương 2 và nằmtrong khả năng cho phép của nhóm thực hiện đồ án.
Chương 4 : Thuật toán điều khiển.
Nội dung chương này trình bày các giai đoạn tiến hành thiết lập lưu đồ giải thuật điều khiển và giám sát hệ thống, lưu đồ cấu hình phần mềm nhận dạng màu sắcdùng trong đề tài cũng như thuật toán điều khiển hoạt động của mô hình thông qua PLC và giám sát hệ thống bằng phần mềm SCADA.
Chương 5 : Kết quả.
Nội dung chương 5 tổng hợp các kết quả sau khi hoàn thành việc kết hợp mô hình và giao diện điều khiển giám sát.
Chương 6 : Kết luận và hướng phát triển.
Nhận xét đánh giá kết quả nhận được sau khi hoàn thành đề tài, từ đó đưa ra các phương án phát triển và hoàn thiện về hệ thống cũng như giao diện điều khiển nhằm tiến tới tối ưu hệ thống trong tương lai.
1.7. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Đề tài “Hệ ThốngPhân Loại Sản Phẩm Theo Màu Sắc” không chỉ có ý nghĩa về mặt nghiên cứu, tìm hiểu mà nó còn có thể được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc trong thực tế để tăng khả năng phân loại được nhiều sản phẩm với màu sắc khác nhau.​

Mục Lục---›¬š---
PHẦN A: GIỚI THIỆU
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn . i
Nhận xét của giáo viên phản biện . ii
Lời Nói Đầu . iii
Lời Cám Ơn iv


Mục lục v
Danh mục các hình vẽ ix
Danh mục các bảng x
Danh mục các từ viết tắt xi

PHẦN B: NỘI DUNG
CHƯƠNG I. 1
Tổng Quan. 1
1.1. Đặt vấn đề. 1
1.2. Mục tiêu đề tài. 2
1.3. Giới hạn đề tài. 2
1.4. Phương pháp nghiên cứu. 2
1.5. Tình hình nghiên cứu. 3
1.6. Nội dung của đề tài. 3
1.7. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. 4
CHƯƠNG II. 5
Cơ Sở Lý Thuyết. 5
2.1. Nguyên lý chung của hệ thống phân loại sản phẩm. 5
2.2. Các thành phần cơ bản của một hệ thống phân loại sản phẩm. 7
2.2.1. Băng tải: 7
2.2.2. Cơ cấu truyền động dịch chuyển sản phẩm: 9
2.2.3. Bộ phận phát hiện sản phẩm: 10
2.2.4. Cơ cấu chấp hành phân loại sản phẩm: 11
2.2.5. Bộ phận xử lý, điều khiển: 11
2.2.6. Bộ phận giám sát: 12
2.3. Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc. 12
2.4. Phần mềm nhận dạng và giám sát dùng trong đồ án. 12
2.4.1. Phần mềm Vision Builder for automated inspection (VBAI). 12
2.4.2. Phần mềm NI Labview. 14
2.4.3. LabView Datalogging and Supervisory Control Module. 15
CHƯƠNG III. 17
Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Màu Sắc. 17
3.1. Yêu cầu của hệ thống phân loại sản phẩm. 17
3.1.1. Yêu cầu về thiết kế mô hình. 17
3.1.2. Yêu cầu về điều khiển giám sát. 18
3.2. Thiết kế mô hình Phân Loại Sản Phẩm theo Màu Sắc. 18
3.2.1. Sơ đồ khối của hệ thống. 18
3.2.2. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống. 19
3.3. Kết nối phần cứng. 25
3.3.1. Sơ đồ kết nối nguồn cho hệ thống. 25
3.3.2. Sơ đồ kết nối ngõ vào/ra cho PLC. 28
Hình 3.8Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC với relay. 29
3.3.3 Bảng điều khiển. 30
CHƯƠNG IV 31
Giải Thuật Điều Khiển Và Giám Sát. 31
4.1. Yêu cầu chương trình. 31
4.2. Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống. 31
4.3. Phần mềm Vision Builder for Automated Inspection (VBAI). 34
4.3.1. Phương pháp phân loại. 34
4.3.2. Lưu đồ cấu hình phần mềm Vision Builder AI. 35
4.4. Chương trình giám sát trên LabVIEW. 37
4.4.1. Giao diện màn hình đăng nhập. 37
4.4.2. Giao diện màn hình hiển thị, điều khiển. 37
4.4.3. Giao diện màn hình Alarm. 38
4.4.4. Giao diện màn hình Trend, Report. 38
4.5. OPC NI và giám sát thông qua mạng ethernet. 41
4.5.1. OPC NI. 41
4.5.2. Giám sát qua mạng ethernet. 42
CHƯƠNG V 44
Kết Quả Thực Hiện. 44
5.1. Kết quả mô hình phân loại sản phẩm. 44
5.2. Giao diện giám sát và điều khiển hệ thống. 45
CHƯƠNG VI. 50
Kết Luận và Hướng Phát Triển. 50
6.1. Kết luận. 50
6.2. Hướng phát triển. 51