ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG XỬ LÝ ẢNH KẾT HỢP PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 1/47 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích nghiên cứu Trong sống, với tiến khoa học kĩ thuật yêu cầu sản xuất ngày cao Trong việc phân loại sản phẩm vấn đề cần giải cho việc phân loại ngày nhanh chóng chuẩn xác Để đạt điều đó, việc phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh phương pháp ngày phổ biến đề tài đồ án phân loại dựa nhận biết màu sắc sản phầm với camera 1.2 Đối tượng nghiên cứu PLC S7-1200, Labview vision, OpenCV, OPC server UA 1.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài phục vụ cho việc điều khiển phân loại sản phẩm theo màu sắc cho quy mơ phòng thí nghiệm 1.4 Dự kiến kết Sau khởi động hệ thống, nhấn nút start đèn báo hệ thống mở Sau đặt vật vào cảm biến đầu tiên, băng tải đầu chạy gặp phải cảm biến thứ hai, băng tải dừng lại để kiểm tra màu sắc sản phẩm thời gian dừng, camera xác định mà sắc sản phẩm, băng tải tiếp tục chạy, tín hiệu màu sắc nhận dạng từ labview chuyển xuống plc, vật đến vị trí yêu cầu piston hai đẩy ra, chạy hết băng tải Nếu sản phẩm không màu, băng tải dừng lại báo đèn Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 2/47 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.5 Sơ lược OPC - OPC viết tắt OLE for Process Control, với OLE Object Linking and Embedding OLE dựa tiêu chuẩn Windows COM (Component Object Model) Microsoft OPC chuẩn giao diện phần mềm cho phép giao tiếp liệu có tính tin cậy cao chương trình Windows thiết bị công nghiệp - OPC thực thi cặp client/server Máy chủ OPC (server) chương trình chuyển đổi giao thức truyền thơng phần cứng PLC sử dụng vào giao thức OPC - Phần mềm máy khách OPC chương trình kết nối với phần cứng, chẳng hạn hình HMI Máy khách OPC giao tiếp với máy chủ OPC để nhận liệu gửi lệnh đến phần cứng - OPC có hai kiểu chủ đạo là: OPC classic OPC UA ( Unified Architecture) Trong đề tài này, sử dụng OPC UA, khơng đề cập đên OPC classic Hình 2.1 hình ảnh mơ tả OPC server Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 3/47 1.6 Giao thức OPC UA OPC UA (Unified Architecture) chuẩn công nghệ truyền thông phát hành OPC Foundation từ năm 2006, nâng cấp cải tiến từ chuẩn OPC Classic phát triển trước Nó bao gồm tất tính OPC Classic OPC UA chế mở, đáng tin cậy an tồn để truyền thơng tin server ( máy chủ) client (máy khách) 1.7 Sơ lược hai không gian màu RGB HSL 1.1.1 Khơng gian màu RGB Hình 2.2 hình ảnh mơ tả OPC server UA Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 4/47 Không gian màu RGB hệ không gian màu dùng nhiều biểu diễn đồ họa máy tính nhiều thiệt bị điện tử kỹ thuật số khác Một không gian màu RGB đặc thù biểu diễn ba mà sắc đỏ (RED), xanh (Green) xanh lơ (Blue), từ việc kết hợp ba màu sắc có tạo nhiều màu sắc khác Giả dụ ảnh mã hóa 24 bit, kênh R,G,B bit Mỗi kênh nhận giá trị từ đến 255, với giá trị từ 0-255 kênh kết hợp với thu màu khác nhau, có tổng cộng 255×255×255 = 1.66 triệu màu Hình 2.3 hình ảnh mơ tả khơng gian màu RGB Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 5/47 1.1.2 Không gian màu HSV Không gian màu HSV ( Hue, Saturation, Value) mơ hình để biểu diễn không gian màu tương tự với không gian màu RGB Thực chất biến đổi không gian RGB Trong đó: - Kênh H (Hue) kênh để thuộc tính màu sắc có giá trị từ 0ᵒ đến 360ᵒ Rất hữu dụng nhiều tác vụ xử lý ảnh cần đến việc phân biệt vật thể dựa màu sắc chúng - Kênh S (Saturation) kênh thể cho bảo hòa vật thể, từ khơng bảo hòa, thể sắc thái màu xám bảo hòa hồn tồn ( khơng có thành phần màu trắng) Có giá trị từ đến - Kênh V (Value) kênh để mơ tả độ sáng hay nói cách khác cường độ màu sắc có giá trị từ đến Các màu sắc đạt giá trị bảo hòa S = V = Hình 2.4 khơng gian màu HSV Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 6/47 1.1.3 Công thức chuyển hệ màu RGB sang HSV Giả sử, ta chọn điểm ảnh hệ khơng gian màu RGB có giá trị (R,G,B) Để chuyển điểm ảnh sang không gian màu HSV, tiến hành sau: Đặt: M = Max(R,G,B) m = min(R,G,B) C = M- m - Xác định giá trị H (HUE) cd� nh, n� uC  �kh�ngx� �G  B � chial� yd�cho6,n� uM  R C � � H'  �B  R uM  G � C  2,n� � �R  G  4,n� uM  B � �C H  60��H' Xác định giá trị V (Value) V = M Xác định giá trị S ( Saturation) 0,n� uV  � � S  �C n� uV kh� c0 � �V Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 7/47 : Hình 2.5 ví dụ mối quan hệ hai không gian màu RGB HSV 1.8 Giới thiệu OpenCV - OpenCV thư viện mã nguồn mở thị giác máy tính, xử lý ảnh, phát triển đầu triền tập đồn Intel, viết ngôn ngữ C++, Python, java hỗ trợ hệ điều hành Windows, Linux, MacOS, IOS, Android OpenCV thiết kế để tính tốn hiệu hướng nhiều vào ứng dụng thời gian thực - OpenCV ứng dụng nhiều lĩnh vực như: kiểm soát giao thông, giám sát, kiểm tra, xe tự hành, y tế, nghệ thuật đặt tương tác… Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 8/47 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 1.9 Linh kiện sử dụng 1.1.4 Bộ điều khiển khả trình PLC s7-1200 1214 DC/DC/DC Hình 3.6 hình ảnh thực tế PLC s7-1200 1214 DC/DC/DC 1.1.1.1 Thông tin Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 9/47  14 ngõ vào số 24 VDC  10 ngõ số 24 VDC  ngõ vào tương tự 0-10 VDC  Ngơn ngữ lập trình: FBD, LADDER, SCL  đếm tốc độ cao HSC (high speed counter) dùng để đọc xung tốc độ cao từ encoder việc điều khiển động  Có cổng kết nối encoder (loại dây)  Có đèn báo: đèn báo Run/stop, đèn báo lỗi, đèn báo trì( bảo dưỡng)  Bộ nhớ trong: 100 KB 1.1.1.2 Chuẩn truyền dẫn: Hỗ trợ mạng truyền thông, kết nối protocols: PROFINET, PROFIBUS, MODBUS, AS- interface, OPC server UA v5.1 Ngồi có: TCP/IP, SNMP, DCP, LLDP Nguồn cấp: 20.4 - 28.8 VDC 1.1.1.3 Các công cụ điều khiển tích hợp Để đơn giản hóa việc lập trình, điều khiển chương trình theo yêu cầu thực tế, nhà sản xuất tích hợp cơng cụ điều khiển cơng cụ bao gồm: - Bộ điều khiển PID (PID controller): Là điều khiển vòng kín, điều khiển ba thơng số P,I,D để đưa tín hiệu điều khiển chuẩn sát Bộ điều khiển tích hợp dạng module CPU S7-1200 1214 DC/DC/DC - Bộ điều khiển vị trí (controlled positoning) Là module điều khiển tích hợp PLC S7-1200, ứng dụng điều khiển cách xác vị trí động xoay chiều - Web server Là tính phổ biến công nghiệp nay, cho phép người dùng giám sát điều khiển hoạt động PLC thông qua web Người Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 35/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 36/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 37/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 38/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 39/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 40/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 41/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 42/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 43/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 44/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 45/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 46/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 47/47 Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 48/47 PHỤ LỤC 3: Chương trình viết labview: Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 49/47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động – Nguyễn Thị Phương Hà, Trần Thái Hồng [2] Tự động hóa PLC S7-1200 với tia portal – Trần Văn Hiếu [3] NI Vision for LabVIEW User Manual – National Instruments [4] Siemens AG : simatic wincc manual [5] OpenCV library: Opencv.org Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7-1200 ... LabVIEW Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7- 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 15/47 Thiết kế mơ hình Hình 3.11 hình ảnh mơ hình thực tế Hình 3.12 mơ hình thực tế Phân loại sản phẩm dùng xử lý. .. sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7- 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 16/47 Hình 3.13 mơ hình thực tế Hình 3.14 mơ hình thực tế Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7- 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP... việc: Tính tốn thiết Phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh kết hợp PLC S7- 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIẾP Trang 14/47 kế sản phẩm, sản xuất mẫu (prototyping), mô đánh giá chất lượng sản phẩm, vv Với 20 năm