TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 1 NĂM 2022 55 MÔ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, KÍCH THƯỚC VÀ XỬ LÝ VÙNG LỖI TRÊN GỖ VÁN BÓC Nguyễn[.]
Trang 1MÔ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, KÍCH THƯỚC VÀ
XỬ LÝ VÙNG LỖI TRÊN GỖ VÁN BÓC Nguyễn Ánh Dương * , Lê Phong Nam
Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì
*Email: nguyenanhduongpt@mail.com
Tóm tắt:
Nội dung bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về xây dựng mô hình sử dụng camera công nghiệp, phần mềm xử lý hình ảnh và bộ điều khiển, truyền động để tạo thành hệ thống tự động xác định vị trí, kích thước và xử lý các vùng lỗi trên gỗ ván bóc
Từ khóa: Phần mềm Labview, camera công nghiệp, tự động xác định vị trí
SYSTEM MODEL AUTOMATIC DETERMINED POSITION, SIZE AND
HANDLING OF ERROR REGION ON PEELED WOOD
Abstract:
Content article presents the results of studies about built The model uses industrial cameras, image processing software and controllers and actuators to form a system that automatically locates, sizes and treats fault areas on peeled wood
Keywords: Labview software, industrial camera, automatically locate
1 GIỚI THIỆU
Với mục tiêu của ngành công nghiệp chế
biến gỗ tạo ra được sản phẩm có giá trị cao,
có sức cạnh tranh trên thị trường Để đạt
được mục tiêu đó đòi hỏi phải có sự thay đổi
đồng bộ trong tất cả các khâu, trong đó việc
áp dụng những tiến bộ của khoa học kỹ
thuật được đặt lên hàng đầu, đặc biệt đưa tự
động hóa vào trong các khâu sản xuất, chế
biến phân loại và xử lý lỗi sản phẩm từ gỗ,
với giải pháp nghiên cứu mô hình sử dụng
camera công nghiệp, phần mềm xử lý ảnh và
bộ điều khiển và các cơ cấu chấp hành để
tạo thành hệ thống tự động xác định vị trí,
kích thước và xử lý vùng lỗi trên gỗ ván bóc
để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm
mang lại hiệu quả kinh tế cao cho doanh
nghiệp và xã hội để đạt được mục tiêu đề ra
2 NỘI DUNG
2.1 Mô hình hệ thống tự động xác định vị
trí, kích thước và xử lý vùng lỗi
Với cấu trúc hệ thống tự động xác định vị
trí, kích thước và xử lý vùng lỗi gỗ ván bóc
(hình 1) Ván bị lỗi được đưa vào băng tải
đầu vào Ở đây camera thu nhận ảnh của ván
bóc đầu vào đưa về máy tính xử lý ảnh Kết
quả về vị trí, kích thước của vùng lỗi được truyền thông từ máy tính xuống bộ điều khiển của hệ CNC để cắt bỏ vùng lỗi Vùng lỗi được cắt bỏ sau đó vá lỗi, sau khi ván bóc được vá lỗi được đưa ra băng tải đầu ra
Cấu trúc hệ thống
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống
2.2 Lựa chọn thiết bị cho mô hình
Mô hình hệ thống bao gồm các modul thiết bị như sau: Băng tải vào dùng vận chuyển ván lỗi đưa vào hệ thống; Khối camera và xử lý ảnh sử dụng camera công nghiệp và phần mềm xử lý ảnh Cognex để xác định vị trí, kích thước vùng lỗi; Khối PLC-HMI để lập trình, điều khiển và giám sát hệ thống; Hệ CNC để thực hiện cắt/vá
Trang 2lỗi ván bóc; Băng tải ra đề vận chuyển ván
bóc ra ngoài sau khi được xử lý lỗi
Hình 2: Mô hình hệ thống tự động xác định vị
trí, kích thước và xử lý vùng lỗi
2.3 Hệ thống xử lý ảnh bằng phần mềm
Cognex
Chương trình xử lý ảnh của mô hình hệ
thống tự động xác định vị trí, kích thước và
xử lý vùng lỗi được xây dựng bằng lưu đồ
thuật toán điều khiển bao gồm các bước
(Hình 4)
Hình 3: Lưu đồ thuật toán chương trình xử lý ảnh
Để giao tiếp kết nối từ phần mềm xử lý ảnh trên PCvới PLC sử dụng chuẩn truyền thông giao tiếp RS 485 như sau:
PLC trả tín hiệu sang Visson
Vission trả tín hiệu về PLC
- Sơ đồ bố trí phần cứng hệ thống xử lý ảnh
Hình 4: Sơ đồ bố trí phần cứng hệ thống xử lý
ảnh
2.4 Cấu trúc chương trình PLC và giao diện giám sát, điều khiển HMI
Từ yêu cầu công nghệ của hệ thống điều khiển, xây dựng cấu trúc chương trình PLC đáp ứng các yêu cầu công nghệ về xác định
vị trí và kích thước vùng lỗi trên gỗ ván bóc
Trang 3và xử lý (cắt bỏ lỗi/vá lỗi) vùng lỗi theo yêu
cầu Trên cơ sở yêu cầu đặt ra thiết lập chu
trình thuật toán điều khiển và lập trình PLC
Hình 5: Sơ đồ thuật toán điều khiển
Bảng phân công đầu vào/ra cho bộ điều
khiển PLC
Bảng 1: Bảng phân công đầu vàoPLC
Bảng 2: Bảng phân công đầu ra PLC
Sơ đồ kết nối thiết bị
Hình 6: Sơ đồ kết nối PLC
Giao diện giám sát và điều khiển HMI
Hình 7a: Giao diện HMI
Hình 7b: Giao diện HMI chế độ Manu
Trang 4Hình 7c: Giao diện HMI chế độ Auto
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Từ mô hình hệ thống tự động xác định vị
trí, kích thước và xử lý vùng lỗi được xây
dựng (Hình 8a, 8b)
Hình 8a: Mô hình hệ thống
Hình 8b: Tủ điều khiển mô hình hệ thống
Hình 9a: Vùng lỗi trên ván bóc đã được cắt
Qua quá trình thử nghiệm và chạy thử
cho thấy:
Chương trình hoạt động ổn định, kết quả
hệ thống xác định vị trí, kích thước và vá lỗi
hoạt động đúng yêu cầu; ván lỗi sau khi đưa
lên băng tải đầu vào, hệ thống tự động đưa
ván lỗi vào hệ thống qua hệ thống camera,
xử lý ảnh để xác định vị trí kích thước vùng
lỗi trên gỗ ván bóc, kết quả xử lý ảnh được
hệ CNC thực hiện loại bỏ vùng lỗi và vá lỗi
theo yêu cầu Kế quả quả quá trình vá lỗi sản phẩm được thể hiện trên Hình 8a, 8b
Hình 9b: Vùng lỗi trên ván bóc đã được vá lỗi
4 KẾT LUẬN
Bài báo đã trình bày một số kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống tự động xác định vị trí, kích thước và xử lý vùng lỗi trên gỗ ván bóc cụ thể:
- Xây dựng được chương trình xử lý ảnh dùng để xác định vị trí, kích thước vùng lỗi ứng dụng vào mô hình;
- Chế tạo được hệ CNC đề loại bỏ vùng lỗi và vá lỗi theo yêu cầu
- Xây dựng được hệ thống tự động xác định được vị trí, kích thước của vùng lỗi và cắt bỏ/vá vùng lỗi;
- Xây dựng được hệ thống giám sát và điều khiển thông qua màn hình HMI
- Nghiên cứu, chế tạo được mô hình hệ thống tự động xác định vị trí, kích thước và
xử lý vùng lỗi trên gỗ ván bóc đáp ứng yêu cầu công nghệ
Tài liệu tham khảo
1 Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương,
(2008), PLC lập trình ứng dụng trong công
nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật
2 Vision machine Daekhon corporation Vission 2018
3 Cognex industrial cameras.Cognex
4 Mitsubishi Programmable Controllers Training Manual CC-link(for Gx Works2) Mitsubis
5 Mitsubishi Programmable Controllers Training Manual CC-link(for Gx Works2) Mitsubishi
6 https://plcmitsubishi.com/tai-lieu-lap-trinh-plc-mitsubishi-tieng-viet.html