Luận văn thiết kế hệ thống Điều khiển robot thu hoạch dứa dựa trên công nghệ xử lý Ảnh

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA IIÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Thiết kế hệ thống điều khiển robot thu hoạch đứa dựa trên công nghệ xử lý ảnh NGUYÊN CÔNG TUẦN ANH Anh.NCTGA.1900860s1s.husl.. Tình

TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KIIOA IIÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thiết kế hệ thống điều khiển robot thu hoạch đứa

dựa trên công nghệ xử lý ảnh

NGUYÊN CÔNG TUẦN ANH

Anh.NCTGA.190086(0s1s.husl đu vĩ:

Ngành Kỹ thuật Diều khiển và Tự động hóa

Giảng viên hướng dẫn: _ PGS.TS Nguyễn Phạm Thục Anh

Chi ky eta GVED

HÀ NỘI, 12/2021

CONG HOA XA IOI CLIC NGULA VIET NAM

các nội dung sau

- Sửa chữa các lỗi chính tả, lỗi đánh máy

- lễ sung các tải liệu tham khảo liên quan đã được đề cập trong luận văn

- Bồ sung phân phụ lục: Chương Irinh viết bằng SFC và Ladder cho 2 tay

máy, chương trình điều khiển giám sát trên ngôn ngữ Dython

THà Nội, Ngày 25 tháng 01 năm 2022

Giáo viên hướng dẫn Tac giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG

Mau te

ĐÊ TÀI LUẬN VĂN

1 Để tài “Thiết kế hệ thông điều khiển robot thu hoạch dứa dựa trên công

nghệ xử lý ánh”

3 Giáo viên hướng đầu: PGS.TS Nguyễn Phạm Thục Anh

Giáo viên hướng dan

Kỹ và ghỉ rõ họ tên.

MỤC LỤC

MUC LUC

DANII MUC HINT VE

DANI MUC BANG SO LIGU

DANH MUC TU VIET TAT

CHUONG 1 TONG QUAN ROBOT THU HOACH DUA TU BONG

1.22 Quy trinhthu hoạch đứa hiện nay, - -

1.3 Tổng quan về hệ thẳng liên hợp máy cắt đứa tự động 4

CHUONG 2 THIET KẺ CƠ KHÍ HỆ THÔNG ROBOT CÁT DỨA _ TỰ DONG

pg quan Ht KE sees sees ss eetiseeseeersteserteeiiestnseeietivetseenesne 6

Kết cầu cơ khí của khu robot cất đứa 6

Mô hinh thiết kế cho cánh Lay cỗi dùa " Thiết kế hệ truyền động cho cơ cầu lay nảy 9

3.41 Nhiệm vụ của hệ truyền động động cơ 9

3.2 Thiết kế phần cứng hệ thống máy thu hoạch đứa tự động -e T9

3.3 Thiết kế mạch nguyễn lý cho cân điển khiến 19

3.4 Xây dựng chương trinh phần mém cho cấp điều khiển máy thu hoạch dúa

3.41 Tam đồ điểu khiển cho điều khiến hơi cảnh tay 20

3.4.2 Các thiết bị điểu khiển theo chương trình logic viết trén Tadder

20

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

453 Tiểnxữ lý 30

453 Huân lyện 31 4.5.4 Kết quả huấn luyện - - 33

5.3 Kết guả bài toàn xác định vị trí quả dứa và di chuyển tay may

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

453 Tiểnxữ lý 30

453 Huân lyện 31 4.5.4 Kết quả huấn luyện - - 33

5.3 Kết guả bài toàn xác định vị trí quả dứa và di chuyển tay may

LỜI CẮM ƠN

Luận vấn tốt nghiệp lá môn học cuối cùng của học viên, qua luận vấn tốt

nghiệp nảy giúp học viên tổng kết lại kiến thức đã học trong thời gian ngồi trên ghế nhà trường, giúp học viên hiếu sâu sắc hơn về chuyên ngành đã học

Fim xin chân thành cảm ơn các thấy cô của Bộ môn Tự động hỏa công

nghiệp đã dành hết tâm huyết đề truyền đạt kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sửc quỷ báu cho em trong những ngày em theo học tai nhả trường

Đặc biết cm: xin cảm ơn cô Nguyễn Phạm Thục Anh, trong suốt thời gian nghiên

cửu, cô đã tận tình giúp đỡ và hướng đẫn để em có thể hoàn thành luận án tối

nghiệp đứng thời gian quy định

Sau một thời gian tim tòi và nghiên cứu đưới sự hướng dẫn tận tình của cô

giáo PGS.LS Nguyễn Phạm Thục Anh và các thấy cô khác trong bộ môn thi đồ

án của cm đã được hoàn thánh Em xin chân thành cảm ơn và biết ơn về sự giúp

đỡ của cô Thục Anh và cá thấy cô trong bộ môn Do thời gian làm để tà lên

thủc cũng như kinh phí có bạn, chắc chấn rằng để tài nghiên cứu của em eon

nhiều thiêu sót Em rất mong nhận được nhiều sự dòng góp từ cả thấy cô và các

bạn dễ đề ài và kiến thức của em ngày cảng dược hon thiện hơn

TOM TAT NOI DUNG LUAN AN

Hiện nay ở Tây Nam Bộ diện tích đất trồng, đứa rất nhiều nhưng tất cá qua

trình thủ hoạch dứa dễu làm thủ công nên hiệu suất thu hoạch phưa dược ao và

quá trình thu hoạch có thế gây cho người thu hoạch bị những vết thương không ding oo do la diz và vương miện dứa khá, sắc nên một nhu cầu được đưa ra là

thiết kế một robot cắt dứa tư dông dễ người dân vùng Tây Nam Bé co thé thu

hhoach dita mt cdch ning sudt va hiện quả nhất Với mong muốn được góp phần vào sự phát triển nông nghiệp của nước nhà cũng như giúp đữ bà con nâng đân

ap dụng tự dộng hóa vào trong thu hoạch vả sản xuất, bằng kiến thức dược học trên nhà trường cũng như dược thấy cô hướng đẫn, em di chon dé (ai “Thid

hệ thông điển khiến robot thu hoạch đa đựa trên công nghệ xử lý ảnh” lâm luận

văn tốt nạ hiệp

Dé tai “Thiét kế hệ thống điều khiển robot thu hoạch đứa dựa trên công nghệ xử lý ảnh” gồm các phần chính như sau:

Chương l: Tổng quan robot tu hoạch dứa tự động,

Chương 2: Thiết kẻ cơ khí hệ thông robot cắt dứa tự động,

Chương 3: Thiết kẻ bệ thông diều khiển robot cất dứa tự dộng,

Chương 4: Phương pháp phân tích ánh và nhận điện quá dứa

Chương 5: Kết quá thực nghiệm và hướng phát triển

HỌC VIÊN

Kỷ và ghỉ rõ họ lên

LỜI CẮM ƠN

Luận vấn tốt nghiệp lá môn học cuối cùng của học viên, qua luận vấn tốt

nghiệp nảy giúp học viên tổng kết lại kiến thức đã học trong thời gian ngồi trên ghế nhà trường, giúp học viên hiếu sâu sắc hơn về chuyên ngành đã học

Fim xin chân thành cảm ơn các thấy cô của Bộ môn Tự động hỏa công

nghiệp đã dành hết tâm huyết đề truyền đạt kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sửc quỷ báu cho em trong những ngày em theo học tai nhả trường

Đặc biết cm: xin cảm ơn cô Nguyễn Phạm Thục Anh, trong suốt thời gian nghiên

cửu, cô đã tận tình giúp đỡ và hướng đẫn để em có thể hoàn thành luận án tối

nghiệp đứng thời gian quy định

Sau một thời gian tim tòi và nghiên cứu đưới sự hướng dẫn tận tình của cô

giáo PGS.LS Nguyễn Phạm Thục Anh và các thấy cô khác trong bộ môn thi đồ

án của cm đã được hoàn thánh Em xin chân thành cảm ơn và biết ơn về sự giúp

đỡ của cô Thục Anh và cá thấy cô trong bộ môn Do thời gian làm để tà lên

thủc cũng như kinh phí có bạn, chắc chấn rằng để tài nghiên cứu của em eon

nhiều thiêu sót Em rất mong nhận được nhiều sự dòng góp từ cả thấy cô và các

bạn dễ đề ài và kiến thức của em ngày cảng dược hon thiện hơn

TOM TAT NOI DUNG LUAN AN

Hiện nay ở Tây Nam Bộ diện tích đất trồng, đứa rất nhiều nhưng tất cá qua

trình thủ hoạch dứa dễu làm thủ công nên hiệu suất thu hoạch phưa dược ao và

quá trình thu hoạch có thế gây cho người thu hoạch bị những vết thương không ding oo do la diz và vương miện dứa khá, sắc nên một nhu cầu được đưa ra là

thiết kế một robot cắt dứa tư dông dễ người dân vùng Tây Nam Bé co thé thu

hhoach dita mt cdch ning sudt va hiện quả nhất Với mong muốn được góp phần vào sự phát triển nông nghiệp của nước nhà cũng như giúp đữ bà con nâng đân

ap dụng tự dộng hóa vào trong thu hoạch vả sản xuất, bằng kiến thức dược học trên nhà trường cũng như dược thấy cô hướng đẫn, em di chon dé (ai “Thid

hệ thông điển khiến robot thu hoạch đa đựa trên công nghệ xử lý ảnh” lâm luận

văn tốt nạ hiệp

Dé tai “Thiét kế hệ thống điều khiển robot thu hoạch đứa dựa trên công nghệ xử lý ảnh” gồm các phần chính như sau:

Chương l: Tổng quan robot tu hoạch dứa tự động,

Chương 2: Thiết kẻ cơ khí hệ thông robot cắt dứa tự động,

Chương 3: Thiết kẻ bệ thông diều khiển robot cất dứa tự dộng,

Chương 4: Phương pháp phân tích ánh và nhận điện quá dứa

Chương 5: Kết quá thực nghiệm và hướng phát triển

HỌC VIÊN

Kỷ và ghỉ rõ họ lên

3.43 Các tết bị điều khiển theo chương trình viết én SFC 23 3.5 Chương trình điêu khiến viết cho PLC cánh tay 1 36

3.5.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ T.ađder 26

352 Chương trình điêu khiến viết bing SFC - 37

3.6 _ Chương trình điều khiển viết cho PLC cánh tay 2

3.6.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ Ladder

3.6 Chương trình điều khiển viết bằng SFC

3.7 — Xây dựng phản mềm giao diện cho cấp digu khiển giám sat Robot thu

3.7.1 Tazu đổ điệu khiến cho cấp giám sát 27

3.81 Tam để điều khiến chương trình chính - 31 3.8.2 Lưu đổ điều khiển quả trình truyền thông trong chương trình

4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của chương —

4.2 Gidi quyét bai toan 38

42.1 Phương phap Machine T.caming (hoe may) - 38

4.4 Xây dựng cơ sử đử lhiểu Hee, 48

4.42 Gánnhấn đữliệu ì cccec 4

4st Môi trường cai dat - - - 50

3.43 Các tết bị điều khiển theo chương trình viết én SFC 23 3.5 Chương trình điêu khiến viết cho PLC cánh tay 1 36

3.5.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ T.ađder 26

352 Chương trình điêu khiến viết bing SFC - 37

3.6 _ Chương trình điều khiển viết cho PLC cánh tay 2

3.6.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ Ladder

3.6 Chương trình điều khiển viết bằng SFC

3.7 — Xây dựng phản mềm giao diện cho cấp digu khiển giám sat Robot thu

3.7.1 Tazu đổ điệu khiến cho cấp giám sát 27

3.81 Tam để điều khiến chương trình chính - 31 3.8.2 Lưu đổ điều khiển quả trình truyền thông trong chương trình

4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của chương —

4.2 Gidi quyét bai toan 38

42.1 Phương phap Machine T.caming (hoe may) - 38

4.4 Xây dựng cơ sử đử lhiểu Hee, 48

4.42 Gánnhấn đữliệu ì cccec 4

4st Môi trường cai dat - - - 50

3.43 Các tết bị điều khiển theo chương trình viết én SFC 23 3.5 Chương trình điêu khiến viết cho PLC cánh tay 1 36

3.5.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ T.ađder 26

352 Chương trình điêu khiến viết bing SFC - 37

3.6 _ Chương trình điều khiển viết cho PLC cánh tay 2

3.6.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ Ladder

3.6 Chương trình điều khiển viết bằng SFC

3.7 — Xây dựng phản mềm giao diện cho cấp digu khiển giám sat Robot thu

3.7.1 Tazu đổ điệu khiến cho cấp giám sát 27

3.81 Tam để điều khiến chương trình chính - 31 3.8.2 Lưu đổ điều khiển quả trình truyền thông trong chương trình

4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của chương —

4.2 Gidi quyét bai toan 38

42.1 Phương phap Machine T.caming (hoe may) - 38

4.4 Xây dựng cơ sử đử lhiểu Hee, 48

4.42 Gánnhấn đữliệu ì cccec 4

4st Môi trường cai dat - - - 50

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

3.43 Các tết bị điều khiển theo chương trình viết én SFC 23 3.5 Chương trình điêu khiến viết cho PLC cánh tay 1 36

3.5.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ T.ađder 26

352 Chương trình điêu khiến viết bing SFC - 37

3.6 _ Chương trình điều khiển viết cho PLC cánh tay 2

3.6.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ Ladder

3.6 Chương trình điều khiển viết bằng SFC

3.7 — Xây dựng phản mềm giao diện cho cấp digu khiển giám sat Robot thu

3.7.1 Tazu đổ điệu khiến cho cấp giám sát 27

3.81 Tam để điều khiến chương trình chính - 31 3.8.2 Lưu đổ điều khiển quả trình truyền thông trong chương trình

4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của chương —

4.2 Gidi quyét bai toan 38

42.1 Phương phap Machine T.caming (hoe may) - 38

4.4 Xây dựng cơ sử đử lhiểu Hee, 48

4.42 Gánnhấn đữliệu ì cccec 4

4st Môi trường cai dat - - - 50

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

MỤC LỤC

MUC LUC

DANII MUC HINT VE

DANI MUC BANG SO LIGU

DANH MUC TU VIET TAT

CHUONG 1 TONG QUAN ROBOT THU HOACH DUA TU BONG

1.22 Quy trinhthu hoạch đứa hiện nay, - -

1.3 Tổng quan về hệ thẳng liên hợp máy cắt đứa tự động 4

CHUONG 2 THIET KẺ CƠ KHÍ HỆ THÔNG ROBOT CÁT DỨA _ TỰ DONG

pg quan Ht KE sees sees ss eetiseeseeersteserteeiiestnseeietivetseenesne 6

Kết cầu cơ khí của khu robot cất đứa 6

Mô hinh thiết kế cho cánh Lay cỗi dùa " Thiết kế hệ truyền động cho cơ cầu lay nảy 9

3.41 Nhiệm vụ của hệ truyền động động cơ 9

3.2 Thiết kế phần cứng hệ thống máy thu hoạch đứa tự động -e T9

3.3 Thiết kế mạch nguyễn lý cho cân điển khiến 19

3.4 Xây dựng chương trinh phần mém cho cấp điều khiển máy thu hoạch dúa

3.41 Tam đồ điểu khiển cho điều khiến hơi cảnh tay 20

3.4.2 Các thiết bị điểu khiển theo chương trình logic viết trén Tadder

20

MỤC LỤC

MUC LUC

DANII MUC HINT VE

DANI MUC BANG SO LIGU

DANH MUC TU VIET TAT

CHUONG 1 TONG QUAN ROBOT THU HOACH DUA TU BONG

1.22 Quy trinhthu hoạch đứa hiện nay, - -

1.3 Tổng quan về hệ thẳng liên hợp máy cắt đứa tự động 4

CHUONG 2 THIET KẺ CƠ KHÍ HỆ THÔNG ROBOT CÁT DỨA _ TỰ DONG

pg quan Ht KE sees sees ss eetiseeseeersteserteeiiestnseeietivetseenesne 6

Kết cầu cơ khí của khu robot cất đứa 6

Mô hinh thiết kế cho cánh Lay cỗi dùa " Thiết kế hệ truyền động cho cơ cầu lay nảy 9

3.41 Nhiệm vụ của hệ truyền động động cơ 9

3.2 Thiết kế phần cứng hệ thống máy thu hoạch đứa tự động -e T9

3.3 Thiết kế mạch nguyễn lý cho cân điển khiến 19

3.4 Xây dựng chương trinh phần mém cho cấp điều khiển máy thu hoạch dúa

3.41 Tam đồ điểu khiển cho điều khiến hơi cảnh tay 20

3.4.2 Các thiết bị điểu khiển theo chương trình logic viết trén Tadder

20

453 Tiểnxữ lý 30

453 Huân lyện 31 4.5.4 Kết quả huấn luyện - - 33

5.3 Kết guả bài toàn xác định vị trí quả dứa và di chuyển tay may

LỜI CẮM ƠN

Luận vấn tốt nghiệp lá môn học cuối cùng của học viên, qua luận vấn tốt

nghiệp nảy giúp học viên tổng kết lại kiến thức đã học trong thời gian ngồi trên ghế nhà trường, giúp học viên hiếu sâu sắc hơn về chuyên ngành đã học

Fim xin chân thành cảm ơn các thấy cô của Bộ môn Tự động hỏa công

nghiệp đã dành hết tâm huyết đề truyền đạt kiến thức chuyên môn, những kinh nghiệm hết sửc quỷ báu cho em trong những ngày em theo học tai nhả trường

Đặc biết cm: xin cảm ơn cô Nguyễn Phạm Thục Anh, trong suốt thời gian nghiên

cửu, cô đã tận tình giúp đỡ và hướng đẫn để em có thể hoàn thành luận án tối

nghiệp đứng thời gian quy định

Sau một thời gian tim tòi và nghiên cứu đưới sự hướng dẫn tận tình của cô

giáo PGS.LS Nguyễn Phạm Thục Anh và các thấy cô khác trong bộ môn thi đồ

án của cm đã được hoàn thánh Em xin chân thành cảm ơn và biết ơn về sự giúp

đỡ của cô Thục Anh và cá thấy cô trong bộ môn Do thời gian làm để tà lên

thủc cũng như kinh phí có bạn, chắc chấn rằng để tài nghiên cứu của em eon

nhiều thiêu sót Em rất mong nhận được nhiều sự dòng góp từ cả thấy cô và các

bạn dễ đề ài và kiến thức của em ngày cảng dược hon thiện hơn

TOM TAT NOI DUNG LUAN AN

Hiện nay ở Tây Nam Bộ diện tích đất trồng, đứa rất nhiều nhưng tất cá qua

trình thủ hoạch dứa dễu làm thủ công nên hiệu suất thu hoạch phưa dược ao và

quá trình thu hoạch có thế gây cho người thu hoạch bị những vết thương không ding oo do la diz và vương miện dứa khá, sắc nên một nhu cầu được đưa ra là

thiết kế một robot cắt dứa tư dông dễ người dân vùng Tây Nam Bé co thé thu

hhoach dita mt cdch ning sudt va hiện quả nhất Với mong muốn được góp phần vào sự phát triển nông nghiệp của nước nhà cũng như giúp đữ bà con nâng đân

ap dụng tự dộng hóa vào trong thu hoạch vả sản xuất, bằng kiến thức dược học trên nhà trường cũng như dược thấy cô hướng đẫn, em di chon dé (ai “Thid

hệ thông điển khiến robot thu hoạch đa đựa trên công nghệ xử lý ảnh” lâm luận

văn tốt nạ hiệp

Dé tai “Thiét kế hệ thống điều khiển robot thu hoạch đứa dựa trên công nghệ xử lý ảnh” gồm các phần chính như sau:

Chương l: Tổng quan robot tu hoạch dứa tự động,

Chương 2: Thiết kẻ cơ khí hệ thông robot cắt dứa tự động,

Chương 3: Thiết kẻ bệ thông diều khiển robot cất dứa tự dộng,

Chương 4: Phương pháp phân tích ánh và nhận điện quá dứa

Chương 5: Kết quá thực nghiệm và hướng phát triển

HỌC VIÊN

Kỷ và ghỉ rõ họ lên

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

3.43 Các tết bị điều khiển theo chương trình viết én SFC 23 3.5 Chương trình điêu khiến viết cho PLC cánh tay 1 36

3.5.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ T.ađder 26

352 Chương trình điêu khiến viết bing SFC - 37

3.6 _ Chương trình điều khiển viết cho PLC cánh tay 2

3.6.1 Chương trình điều khiển viết bằng ngôn ngữ Ladder

3.6 Chương trình điều khiển viết bằng SFC

3.7 — Xây dựng phản mềm giao diện cho cấp digu khiển giám sat Robot thu

3.7.1 Tazu đổ điệu khiến cho cấp giám sát 27

3.81 Tam để điều khiến chương trình chính - 31 3.8.2 Lưu đổ điều khiển quả trình truyền thông trong chương trình

4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ của chương —

4.2 Gidi quyét bai toan 38

42.1 Phương phap Machine T.caming (hoe may) - 38

4.4 Xây dựng cơ sử đử lhiểu Hee, 48

4.42 Gánnhấn đữliệu ì cccec 4

4st Môi trường cai dat - - - 50

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

Tình 4.3 Kếi quả nhận điện quả dứa bằng phương phap Haar Cascade 40

THình 4.4 Mạng nơ-rơi nhân lạo - - 40 Hình 4.5 Mạng nơ-ron tích chập CNN - - 42 Hình 46 Ý tưởng thuật toan YOLO - - 43

Hình 4.12 Xuất ra file xml chúa thông t tì bức ảnh vừa được dán nhấn

Hình 4.13 Dữ liệu dưới dạng file Bạt con neo neerue

Hình 4.14 Đỏ thị hàm Loss 2 lớp cuỗi on nen

linh 4.15 Dễ thị hảm Loss toản mạng cevcceeooerrrerrrrrrrerooaee 52

Hình 4.16 Kết quả nhận điện

Linh 4.17 Llinh ảnh mình họa của góc chụp ca carnera và điểm ánh

Hình 4.18 Góc tọa độ cánh tay may cắt đửa co 5

Tĩnh 5.5 Kết quả nhận điện đứa chín khi ở điều kiện thiểu sáng _ 61

Tlinh 5.6 Kết quả nhận điện đứa với các độ cao khác nhau và có các vật không

In on NA" " cao

Hình 5.7 Giao diện diều khiển và tọa độ quả dừa chín xác dịnh được = 62

Linh 5.8 Didu khién tay may đến vị trí của đứa chin trong trường hợp đủ sáng 63

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

DANII MỤC BẰNG SỐ LIỆU Bang 2.1 Tham số cơ khí của khóp 1

Bang 2.2 Lham số cơ khi khớp 2 - so cec

Bảng 2.3 Tham số cơ khi của khớp 3

Bang 3.1 Bang phân phối nguôn điện trong tủ điều khiến

Bang 3.2 Cắp điều khiển đã được chế tạo

lăng 3.3 Bắng thông số kỹ thuật của Driver T558611 B32

Bang 4.1 Kết quả huấn luyện

wee LO wll

12

15

16 3S

453 Tiểnxữ lý 30

453 Huân lyện 31 4.5.4 Kết quả huấn luyện - - 33

5.3 Kết guả bài toàn xác định vị trí quả dứa và di chuyển tay may

DANH MỤC HỈNH VẼ

TRình 1.! Sử dụng băng tải vận chuyển đứa trong quá trình thu hái ở Nam Mỹ

Linh 1.2 Ruộng đứa ở vủng Tây nama Bộ sec "

Tinh 1.3 Quy trinh thu boạch đứa hiện nay 3

Hình 1.4 Quá trình thu hoạch đứa ở niễn Tây nam Bộ S4 Tlinh 1.5 Liên hợp máy thủ hoạch dứa - - - 4

Tĩnh 1.6 So dé khối của hệ thông cắt đứa tự động

Tình 2.1 Mô hình tổng thế hệ thống tay robot cắt đứa

Tình 2.2 Mô hình tổng thế hệ thống tay máy cắt đứa

Hình 3.3 Mô hình khung xe

Hình 3.4 Mô hình 2 cánh tay đặt trên một khung xe

Hình 3.5 Mô hình 1 cánh tay

Hình 2.6 Mô hình cơ khí thanh nối 1 cảnh tay hái dứa

Hinh 2.7 Mô hình cơ khí khớp 2 cánh tay hải dứa is set Hinh 2.8 Mô hình cơ khí khớp 3 tay máy hải dứa

linh 3.1 Thiết kế hệ thông điều khiển Robot thu hoạch dửa

Tinh 3.2 Hệ thống điều khiển giám sát được xây đựng,

Linh 3.6 Canh tay Robot

Tlinh 3.7 M6 hinh thiệt kê tổng thé bản tay cat đứa

Tlinh 3.8 Chủ trinh hoạt động thao tác chụp ảnh gửi lên PC phân tích

Hình 3.9 Lưu đỗ hoạt động điều khiến chụp ảnh giửi lên PC phần tích

Tlinh 3.10 Luu dé diéu khién hoat động hạ cánh tay xuống cắt đứa

Tình 3.15 Tam đỗ điệu khiển chương trình chính 32 Hinh 3.16 Lưu để điêu khiển quả trình truyền thông trong chương trinh chính 33

Hinh 3.17 Động cơ Stopper 86HSE 12N B32 - - 34

MỤC LỤC

MUC LUC

DANII MUC HINT VE

DANI MUC BANG SO LIGU

DANH MUC TU VIET TAT

CHUONG 1 TONG QUAN ROBOT THU HOACH DUA TU BONG

1.22 Quy trinhthu hoạch đứa hiện nay, - -

1.3 Tổng quan về hệ thẳng liên hợp máy cắt đứa tự động 4

CHUONG 2 THIET KẺ CƠ KHÍ HỆ THÔNG ROBOT CÁT DỨA _ TỰ DONG

pg quan Ht KE sees sees ss eetiseeseeersteserteeiiestnseeietivetseenesne 6

Kết cầu cơ khí của khu robot cất đứa 6

Mô hinh thiết kế cho cánh Lay cỗi dùa " Thiết kế hệ truyền động cho cơ cầu lay nảy 9

3.41 Nhiệm vụ của hệ truyền động động cơ 9

3.2 Thiết kế phần cứng hệ thống máy thu hoạch đứa tự động -e T9

3.3 Thiết kế mạch nguyễn lý cho cân điển khiến 19

3.4 Xây dựng chương trinh phần mém cho cấp điều khiển máy thu hoạch dúa

3.41 Tam đồ điểu khiển cho điều khiến hơi cảnh tay 20

3.4.2 Các thiết bị điểu khiển theo chương trình logic viết trén Tadder

20