Thiết kế và chế tạo hệ thống đánh dấu lỗi vải trên dây chuyền kiểm tra lỗi vải tự động

Tại Việt Nam, qua trao đổi với các cán bộ tại các công ty dệt may, chúng tôi được biết rằng hiện tại chúng ta vẫn áp dụng quy trình kiểm tra chất lượng vải dệt bằng mắt thường, chưa có m

dẫn trực tiếp của GS.TS Phạm Thị Ngọc Yến – Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào khác

Học viên

Phạm Ngọc Hải

rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ, qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người đã hết sức ủng hộ tôi hoàn thành tốt khóa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã rất tâm huyết đào tạo để tôi không chỉ có kiến thức làm luận văn này mà còn nhiều kiến thức chuyên ngành khác

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến nhóm cơ khí công ty Polico đã tư vấn cho tôi để có thể hoàn thành được sản phẩm cơ khí của hệ thống đánh dấu lỗi vải

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã cho chỉ bảo tận tình đã tạo điều kiện trong suốt thời gian công tác và giúp tôi hoàn thành được bộ điều khiển hệ thống đánh dấu lỗi vải

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến nhóm thực hiện đề tài dệt may thuộc trung tâm MICA – Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng như công ty Norfolk Hatexco đã phối hợp chặt chẽ

và giúp đỡ tận tình để có thể thiết kế sản phẩm phù hợp với thực tế thị trường Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Phạm Thị Ngọc Yến, người đã đưa ra ý tưởng và quyết tâm thực hiện đề tài Với định hướng đúng đắn, hướng dẫn chỉ bảo tận tình của cô, tôi đã hoàn thành tốt luận văn

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự ủng hộ, quan tâm của gia đình và bạn bè trong suốt quá trình làm luận văn

Mục lục

Lời cam đoan .1

Lời cảm ơn .2

Mục lục .3

Danh mục các hình vẽ 5

Mở đầu .7

CHƯƠNG 1 DÂY CHUYỀN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VÀ ĐÁNH DẤU LỖI VẢI TỰ ĐỘNG 9

1.1 Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 9

1.2 Hệ thống tự động nhận dạng lỗi vải 10

1.2.1 Phương pháp nhận dạng lỗi vải 10

1.2.2 Tự động hóa quá trình nhận dạng lỗi vải dệt 14

1.3 Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải 15

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 18

2.1 Thiết kế sơ bộ bộ điều khiển 18

2.1.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 18

2.1.2 Thiết kế các modul vào ra 19

2.2 Lựa chọn các thiết bị phần cứng 21

2.2.1 Thiết kế các thiết bị thành phần trong bộ điều khiển 21

2.2.2 Lựa chọn vi điều khiển 22

2.2.3 Lựa chọn giải pháp điều khiển đánh dấu 24

2.3 Thiết kế mạch in bộ điều khiển 27

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 32

3.1 Tổng quan về các chức năng phần mềm 32

3.1.1 Nhận thông tin 32

3.1.2 Phân tích và xử lý 33

3.1.3 Hiển thị và điều khiển 34

3.2 Thuật toán điều khiển 34

3.2.1 Thuật toán phối hợp LCD và phím bấm 34

3.2.2 Thuật toán giao tiếp máy tính trung tâm 35

3.2.3 Thuật toán xử lý chung 36

3.3 Giao thức truyền thông với máy tính trung tâm 37

3.3.1 Các thông tin cần truyền từ máy tính đến bộ điều khiển 37

3.3.2 Từ bộ điều khiển đến máy tính 39

3.3.3 Cấu trúc gói tin 41

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CƠ KHÍ HỆ THỐNG ĐÁNH DẤU LỖI VẢI 43

4.1 Thiết kế cơ khí khung máy 43

4.1.1 Thiết kế mô hình trên phần mềm Solid Work 43

4.1.2 Thiết kế với số đo cụ thể 45

4.2 Thiết kế cơ cấu đánh dấu lỗi vải 52

4.2.1 Cơ cấu sử dụng xi lanh khí nén 52

4.2.2 Cơ cấu sử dụng kim phun đánh dấu 53

4.2.3 Cơ cấu đóng dấu 54

4.2.4 Cơ cấu khởi động từ 55

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ SẢN PHẨM HOÀN THÀNH 61

5.1 Bộ điều khiển đánh dấu lỗi vải 61

5.2 Cơ cấu cơ khí khung máy 64

5.3 Cơ cấu đánh dấu lỗi vải 65

KẾT LUẬN .66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

PHỤ LỤC .68

Danh mục các hình vẽ

Hình 1-1: Tóm lược quy trình dệt từ nguyên liệu tự nhiên đến lúc thành phẩm 9

Hình 1-2: Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động 10

Hình 1-3: Các bước xử lý trong quy trình phát hiện lỗi trên ảnh dệt 11

Hình 1-4: Các ảnh về mẫu vải bị lỗi, ảnh lọc sau khi sử dụng lọc Gabor 12

Hình 1-5: Sơ đồ giải thuật sử dụng mạng neuron phản hồi 13

Hình 1-6: Sơ đồ của giải thuật phát hiện lỗi sử dụng mạng neuron tuyến tính 13

Hình 1-7: Tự động hóa việc phát hiện lỗi trên vải dệt 14

Hình 1-8: Dây chuyền đánh dấu lỗi vải bằng phương pháp in phun 15

Hình 1-9: Đánh dấu lỗi vải tại Việt Nam 15

Hình 1-10: Máy tời vải của công ty Norfolk Hatexco 16

Hình 1-11: Toàn bộ máy đánh dấu lỗi vải 17

Hình 2-1: Sơ đồ khối các modul bộ điều khiển 20

Hình 2-2: Các thiết bị phần cứng thiết lập cho bộ điều khiển 22

Hình 2-3: Sơ đồ chân và kiến trúc của ATmega128 23

Hình 2-4: Chip 74HC595 loại DIP16 25

Hình 2-5: Giản đồ hoạt động theo sườn lên của các tín hiệu đồng bộ 26

Hình 2-6: Cấu tạo của MOC3020 26

Hình 2-7: Cấu tạo BTA12 27

Hình 2-8: Mạch nguyên lý phần điều khiển 29

Hình 2-9: Mạch nguyên lý phần giao tiếp người sử dụng 30

Hình 2-10: Mạch nguyên lý phần công suất 31

Hình 3-1: Thuật toán phối hợp bàn phím và LCD 35

Hình 3-2: Thuật toán giao tiếp máy tính trung tâm 35

Hình 3-3: Thuật toán điều khiển của bộ đánh dấu lỗi vải 36

Hình 4-1: Kết cấu chân đế 43

Hình 4-2: Giá chống thẳng đứng 44

Hình 4-3: Ghép nối giữa giá đứng và giá ngang 44

Hình 4-4: Giá ngang của khung máy 44

Hình 4-5: Thanh trượt với con lăn chống ma sát 45

Hình 4-6: Phối cảnh cụ thể máy đánh dấu lỗi vải 45

Hình 4-7: Bản vẽ chi tiết toàn bộ máy 46

Hình 4-8: Bản lắp giá đỡ 47

Hình 4-9: Chi tiết 1 và 2 48

Hình 4-10: Chi tiết 3 và 4 49

Hình 4-11: Chi tiết 5 và 6 50

Hình 4-12: Chi tiết 7 và 8 51

Hình 4-13: Cơ cấu đánh dấu sử dụng xi lanh khí nén 53

Hình 4-14: Cấu tạo kim phun 1 lò xo 54

Hình 4-15: Cơ cấu con dấu 55

Hình 4-16: Khởi động từ trên thị trường 56

Hình 4-17: Thành phần các thiết bị trong khởi động từ 57

Hình 4-18: Khởi động từ khi chưa có vỏ bọc 60

Hình 5-1: Mạch hiển thị bộ điều khiển đánh dấu 61

Hình 5-2: Mạch điều khiển đánh dấu 62

Hình 5-3: Mạch công suất bộ điều khiển đánh dấu 62

Hình 5-4: Bộ điều khiển đánh dấu 63

Hình 5-5: Hiển thị trong chế độ chạy bình thường 63

Hình 5-6: Hiển thị truy cập bằng mật khẩu 63

Hình 5-7: Toàn bộ kết cấu cơ khí khung máy 64

Hình 5-8: Cơ cấu di chuyển theo phương thẳng đứng 64

Hình 5-9: Cơ cấu ghép nối phương đứng và phương ngang 65

Hình 5-10: Cơ cấu đánh dấu lỗi bóc tách thành từng phần 65

Hình 5-11: Cơ cấu đánh dấu khi đã gá lắp 65

Mở đầu

Dệt may được coi là một trong những ngành trọng điểm của nền công nghiệp Việt Nam Trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, dệt may được xem là ngành sản xuất mũi nhọn và có một tiềm lực phát triển khá mạnh Từ năm 2001, Việt Nam có hơn 1000 nhà máy dệt may, thu hút trên 50 vạn lao động, chiếm đến 22% tổng số lao động trong toàn ngành công nghiệp Cho đến năm 2007, ngành dệt may đã đem lại việc làm cho hàng triệu người lao động Với những lợi thế riêng biệt như vốn đầu tư không lớn, thời gian thu hồi vốn nhanh, ngành dệt may có thể thu hút được nhiều lao động và có nhiều điều kiện mở rộng thị trường trong và ngoài nước với sự tham gia của nhiều thành phần kinh tế khác nhau Tuy vậy, trong xu thế hội nhập kinh tế khu vực và quốc tế, ngành dệt may đang phải đối mặt với nhiều thách thức lớn, phải cạnh tranh ngang bằng với các cường quốc xuất khẩu lớn như Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Pakixtan, Hàn Quốc Thách thức đối với ngành dệt may Việt nam là rất lớn Để vượt qua những thách thức này, chúng ta phải giải quyết từng khó khăn một trong đó việc đảm bảo chất lượng sản phẩm dệt

và sản phẩm may là hai yếu tố hàng đầu quyết định sự thành công của ngành dệt may Việt Nam

Tại Việt Nam, qua trao đổi với các cán bộ tại các công ty dệt may, chúng tôi được biết rằng hiện tại chúng ta vẫn áp dụng quy trình kiểm tra chất lượng vải dệt bằng mắt thường, chưa có một hệ thống phát hiện và đánh dấu tự động lỗi trên vải dệt Với điều kiện kiểm tra như vậy sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và năng suất của sản phẩm Từ đó chúng tôi mạnh dạn đưa ra đề tài nghiên cứu, chế tạo và đưa vào ứng dụng thực tế cho hệ thống tự động nhận dạng và đánh dấu lỗi vải Luận

văn nằm trong khuôn khổ đề tài tập trung vào “Thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi vải

trên dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động” Hệ thống này nhận các thông

tin về lỗi vải từ hệ thống nhận dạng lỗi vải tự động Phần điều khiển của hệ thống được thiết kế để hệ thống có độ tin cậy cao, tiện lợi với người sử dụng

Nội dung của luận văn được chia làm 5 chương với nội dung cơ bản như sau:

Chương 1 - Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động: Giới thiệu về

dây chuyền kiểm tra chất lượng vải trên thế giới và thực tế tại Việt Nam, tìm hiều tổng quan về hệ thống nhận dạng lỗi vải tự động

Tìm hiểu yêu cầu của hệ thống cũng như các phần sẽ kết nối với hệ thống từ đó đưa

ra phương án lựa chọn phần cứng phát triển bộ điều khiển cho hệ thống

Chương 3- Thiết kế phần mềm bộ điều khiển hệ thống đánh dấu lỗi vải:

Từ các thành phần phần cứng đã được chọn và yêu cầu về hiệu năng phần mềm hệ thống đưa ra các phương pháp và các thuật toán điều khiển

Chương 4- Thiết kế cơ khí hệ thống đánh dấu lỗi vải: Qua quá trình tìm

hiểu các máy móc sẵn có của cơ sở sản xuất đưa ra bản thiết kế cơ khí để gá lắp phù hợp, cùng với đó cần thiết kế cơ cấu đánh dấu lỗi vải phù hợp

Chương 5- Kết quả sản phẩm hoàn thành: Các sản phẩm đã hoàn thành

trong luận văn đối sánh với các tiêu chí đề ra trong các phần thiết kế

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả luận văn đã cố gắng tiếp cận và giải quyết vấn đề một cách triệt để nhất Tuy vậy, do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn còn nhiều điểm chưa được hoàn thiện, chắc chắn sẽ không tránh khỏi những

sai sót nhất định Kính mong nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô

CHƯƠNG 1 DÂY CHUYỀN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG VÀ

ĐÁNH DẤU LỖI VẢI TỰ ĐỘNG

Tầm quan trọng của ngành công nghiệp dệt may trên thế giới và tại Việt Nam đã được khẳng định trong nhiều năm qua Chất lượng sản phẩm dệt may ngày càng được nâng cao rõ rệt, ngoài số lượng lớn công nhân làm việc phải kể đến các hệ thống tự động hóa cũng góp phần không nhỏ vào sự phát triển Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải cũng ra đời từ thực tế sản xuất nhằm nâng cao chất lượng cũng như năng suất sản phẩm Vải trước khi đưa vào cắt may luôn có lỗi, nếu đưa luôn vải đó vào dây chuyền cắt may thì sẽ làm giảm giá thành vải dệt từ 45% đến 65% Để nâng cao chất lượng sản phẩm doanh nghiệp cần kiểm tra vải trước khi đưa vào cắt may,

hệ thống tự động nhận dạng và đánh dấu lỗi vải nhận nhiệm vụ này Trong đó phần nhận dạng sẽ quét mặt vải và định vị lỗi trên mặt vải, sau đó truyền tin xuống để phần đánh dấu lỗi thực thi

1.1 Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động

Dệt là một quá trình gồm nhiều công đoạn Hình 1-1 mô tả tóm lược quy trình dệt vải từ các nguyên liệu tự nhiên/hóa học đến lúc thành phẩm

Hình 1-1: Tóm lược quy trình dệt từ nguyên liệu tự nhiên đến lúc thành phẩm

Có 3 loại vải chính:

 Vải không qua khâu dệt;

 Vải dệt trơn;

 Vải có in họa tiết hoặc nhuộm màu

Trong khuôn khổ luận văn, chúng tôi tập trung vào việc tự động đánh dấu lỗi trên vải đã qua xử lý Các thành phần này của hệ thống được phối hợp với nhau khá chặt chẽ và phức tạp như hình 1-2

Hình 1-2: Cấu hình dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động

Dây chuyền kiểm tra chất lượng vải tự động bao gồm:

 Máy tời vải

 Hệ thống nhận dạng lỗi vải

 Hệ thống đánh dấu lỗi vải

1.2 Hệ thống tự động nhận dạng lỗi vải

1.2.1 Phương pháp nhận dạng lỗi vải

Phát hiện lỗi trên các sản phẩm dệt thông qua camera đã nhận được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu và doanh nghiệp Nhiều hệ thống giám sát đã được thương

mại hóa và sử dụng trên thị trường Có thể kể đến hệ thống của Elbit Vision Systems Ltd (EVS), hệ thống này có khả năng phát hiện các lỗi với tốc độ 100m/min Tuy nhiên mỗi hệ thống đều có nhược điểm riêng và chỉ có thể phát hiện được một số lượng lỗi nhất định

Các hệ thống phát hiện lỗi thông qua cameras đều dựa trên giải thuật phát hiện và nhận dạng lỗi trên ảnh Các giải thuật phát hiện lỗi từ ảnh phân biệt nhau bởi các đặc trưng trích chọn và các kỹ thuật nhận dạng Tùy theo đặc trưng trích chọn ta có các giải thật sử dụng đặc trưng của phép biến đổi Wavelet, bộ lọc Gabor, các đặc trưng khác về biểu đồ phân bố mức xám, màu sắc Theo kỹ thuật nhận dạng ta có các giải thuật dựa trên mạng neuron, SVM, mô hình thống kê

Vì vải dệt có kết cấu bề mặt nên để trích chọn được các thông tin đó, người ta có thể

sử dụng các đặc trưng của phép biến đổi Fourrier Tuy nhiên, các hàm cơ bản của Fourrier có độ dài không xác định, rất khó xác định sự đóng góp của các thành phần phổ Do đó, việc sử dụng các đặc trưng của phép biến đổi Fourrier khó có thể phát hiện các lỗi cục bộ trên vải dệt Để phát hiện các lỗi cục bộ, các ảnh phải được biểu diễn đa phân giải Vì thế các đặc trưng của phép biến đổi Wavelet và bộ lọc Gabor thường được sử dụng

Phép biến đổi Wavelet được nghiên cứu cách đây 25 năm và đã được sử dụng một cách thành công trong việc phát hiện lỗi trên các sản phẩm dệt trơn (không màu, không văn hoa) hay dệt sợi chéo Bài toán phát hiện lỗi trên sản phẩm dệt với mẫu

in họa tiết là một bài toán khó do độ phức tạp của các mẫu in trên vải Cách tiếp cận

ở đây là một cải tiến của cách tiếp cận phát hiện lỗi bằng giải thuật trừ ảnh cần kiểm tra lỗi cho ảnh mẫu tham chiếu của sản phẩm (Golden Image Subtraction - GIS) Với các mẫu dệt Jacquard, ảnh dệt thu được thường xuyên bị nhiễu, gây ra những trở ngại lớn cho các phương pháp GIS, nhóm tác giả đã sử dụng Wavelet như một công cụ tiền xử lý ảnh trước khi đưa qua mô đun phát hiện lỗi GIS Quy trình phát hiện lỗi được thể hiện qua hình 1-3:

Phương pháp WGIS này được thử nghiệm trên 60 ảnh sản phẩm dệt với các mẫu Jacquard có lỗi và đã đạt được độ chính xác (96.7%), cao hơn 16% so với phương pháp GIS

Biến đổi Wavelet có khả năng biểu diễn đa phân giải ảnh và việc sử dụng các đặc trưng của phép biến đổi Wavelet cho kết quả đáng ghi nhận, tuy nhiên các hàm wavelet bất biến đối với các phép dịch chuyển (shift invariant) Do đó rất khó để đặc tả các kết cấu bề mặt Bộ lọc Gabor bên cạnh khả năng biểu diễn đa phân giải còn xác định được vị trí tối ưu của điểm giao giữa miền không gian và tần số Do đó

bộ lọc Gabor thường được sử dụng trong phân tích kết cấu bề mặt Các kết quả nghiên cứu cho thấy bộ lọc Gabor không đối xứng phát hiện hiệu quả các kết cấu bề mặt cơ bản khi chúng không được sắp xếp theo hình vuông Đặc tính này được sử dụng để phát hiện các các lỗi trên bề mặt vải dệt Một số kết quả phát hiện lỗi sử dụng bộ lọc Gabor được minh họa trong hình 1-4

Hình 1-4: Các ảnh về mẫu vải bị lỗi, ảnh lọc sau khi sử dụng lọc Gabor

Phân loại theo các thuật toán nhận dạng, ta có thể kể đến mạng neuron, 2 giải thuật

sử dụng mạng neuron để phát hiện các lỗi trên vải dệt: (1) mạng neuron phản hồi và mạng neuron tuyến tính Hình 1-6 là sơ đồ khối của giải thuật phát hiện lỗi dùng mạng neuron phản hồi Để giảm bớt số chiều của các đặc trưng kết cấu bề mặt, do

đó tăng tốc độ huấn luyện mạng neuron, tác giả đã sử dụng phương pháp PCA Mặc

dù giải thuật sử dụng mạng neuron phản hồi cho khả năng phát hiện lỗi cao nhưng giải thuật này chỉ thực hiện được ở thời gian thực nếu được cài đặt trên DSP Tác giả phát triển giải thuật dựa trên mạng neuron tuyến tính cho phép thực hiện ở thời gian thực trên một máy tính bình thường Hình 1-7 mô tả sở đồ phát hiện lỗi sử dụng mạng neuron tuyến tính

Hình 1-5: Sơ đồ giải thuật sử dụng mạng neuron phản hồi

Hình 1-6: Sơ đồ của giải thuật phát hiện lỗi sử dụng mạng neuron tuyến tính

Các phương pháp phát hiện lỗi trên các sản phẩm dệt trơn, hay có họa tiết trên vải đều chứng tỏ rằng việc ứng dụng các kỹ thuật xử lý ảnh, nhận dạng, máy học cho kết quả tốt và hoàn toàn có thể ứng dụng vào trong thực tiễn

1.2.2 Tự động hóa quá trình nhận dạng lỗi vải dệt

Hình 1-7: Tự động hóa việc phát hiện lỗi trên vải dệt

Một hệ thống phát hiện tự động lỗi trên các sản phẩm dệt dựa trên các kỹ thuật xử

lý ảnh và nhận dạng rất đơn giản: nó bao gồm một hệ thống chiếu sáng, một camera với độ nét và độ phân giải cao kết nối với một máy trung tâm làm các nhiệm vụ xử

lý, tính toán phát hiện và phân loại lỗi trên ảnh của vải dệt Mô hình của hệ thống được mô tả như hình 1-8.Các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống này :

 Có khả năng phát hiện lỗi dệt trên ảnh của vải dệt

 Phân loại được các loại lỗi khác nhau

 Xác định (vị trí và kích thước) vùng bị lỗi

 Hệ thống có khả năng tự học và bổ sung thêm các tri thức trong quá trình hoạt động

 Xây dựng cơ sở dữ liệu về ảnh các mẫu lỗi

 Độ chính xác của hệ thống phát hiện lỗi được đặt lên hàng đầu

1.3 Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải

Hệ thống nhận dạng lỗi vải là tiền đề đưa ra thông tin để hệ thống đánh dấu lỗi vải thực thi, tìm hiểu hệ thống nhận dạng lỗi vải là cần thiết để thiết kế hợp lý hệ thống đánh dấu lỗi vải Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải đã được phát triển trên thế giới luôn cũng đi cùng với hệ thống tự động nhận dạng lỗi vải Hiện nay trên thế giới đã sản xuất ra những máy nhận dạng và đánh dấu lỗi vải rất phức tạp, những máy này

có thể vừa nhận dạng vừa đánh dấu và vừa sửa lỗi được Dưới đây là một máy thực hiện sửa lỗi ngay tại quy trình dệt và đánh dấu lỗi bằng cách in phun

Hình 1-8: Dây chuyền đánh dấu lỗi vải bằng phương pháp in phun

Tuy nhiên giá thành những máy hiện đại như vậy là rất đắt tại thị trường Việt Nam Tại thị trường trong nước hiện nay không có hệ thống tự động nhận dạng và đánh dấu lỗi nào hoàn chỉnh Các doanh nghiệp trong nước hiện nay chỉ đơn thuần nhận dạng và đánh dấu lỗi theo phương pháp thủ công Họ sử dụng máy tời vải để trải vải rồi cắt cử công nhân đứng giám sát lỗi, khi có lỗi họ sẽ đánh dấu trực tiếp vào lỗi

Cách đánh dấu lỗi thủ công này chỉ là giải pháp tình thế với những lý do sau:

 Tốn kém sức lao động

o Chi phí cao

o Không kiểm tra được hết các lô vải

 Khả năng phát hiện lỗi giảm theo thời gian

 Không có khả năng lưu trữ tự động nên thống kê, đánh giá rất khó khăn

Để nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu hóa quá trình sản xuất chắc chắn các doanh nghiệp phải trang bị cho mình những hệ thống tự động nhận dạng và đánh dấu lỗi vải để phù hợp với quá trình phát triển Như vậy tuy thị trường thế giới các

hệ thống đánh dấu lỗi đã phát triển mạnh nhưng thị trường Việt Nam vẫn còn rất tiềm năng cho các loại máy này, đi vào nghiên cứu và chế tạo máy đánh dấu lỗi vải

để phù hợp với thị trường Việt Nam là khả thi và rất có tiềm năng phát triển

Để đi vào giải quyết việc thiết kế chế tạo máy đánh dấu lỗi vải phù hợp với thị trường Việt Nam hiện tại cần tìm hiểu các máy móc thiết bị tại Việt Nam để đưa ra sản phẩm phù hợp Sản phẩm trong khuôn khổ luận văn được thiết kế để gá lắp vào những máy móc đã có sẵn tại các nhà máy may tại Việt Nam, cụ thể đơn vị phối hợp là công ty Norfolk Hatexco Hiện nay qua tìm hiểu các máy móc tại nhà máy, chúng tôi thấy có thể gá lắp hệ thống vào máy tời và xở vải (hình 1-11), máy tời này hiện cũng đang được các công nhân sử dụng để nhận dạng lỗi vải bằng mắt thường

Hình 1-10: Máy tời vải của công ty Norfolk Hatexco

Thành phần cấu tạo máy tời vải công ty Norfolk Hatexco:

 Khung máy để gá lắp các thành phần khác nhau của máy

 Hệ thống các động cơ: 2 động cơ cuộn vải, 1 động cơ xở vải, 1 động cơ phụ

 Các cơ cấu cơ khí ghép nối như trục cuộn vải, khối tời vải,…

 Encoder cơ khí để đo độ dài vải chạy

Hình 1-11: Toàn bộ máy đánh dấu lỗi vải

Các thiết kế và nội dung chế tạo các phần trong khuôn khổ luận văn sẽ bám sát vào máy tời vải này và được trình bày chi tiết ở các phần sau

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG BỘ ĐIỀU KHIỂN

ĐÁNH DẤU LỖI VẢI

Hệ thống tự động đánh dấu lỗi vải dệt được thiết kế dựa trên cơ sở hệ thống phát hiện tự động lỗi vải dệt Yêu cầu chung được đặt ra khi thiết kế hệ thống là phải đảm bảo chạy an toàn, ổn định, đảm bảo độ chính xác yêu cầu, có thể tùy biến linh hoạt cũng như dễ dàng ghép nối với thiết bị có sẵn của cơ sở triển khai Ngoài ra, yếu tố giá thành cũng được lưu ý tới

2.1 Thiết kế sơ bộ bộ điều khiển

2.1.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế dựa trên các tính năng được xác định trước như sau:

 Các loại vải đều có nhiều loại lỗi khác nhau và mỗi loại sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng sản phẩm nên ta cần thiết kế hệ thống đánh dấu có thể phân biệt được các loại lỗi vải

 Ngay tại hiện trường cần đưa ra các thông số giám sát cho người sử dụng biết được tình trạng máy cũng như mức độ lỗi, chất lượng vải

 Để dễ dàng giám sát, điều khiển cũng như lưu giữ số liệu đầy đủ bộ điều khiển đánh dấu lỗi cần giao tiếp với máy tính để cung cấp thông tin giám sát cũng như nhận lệnh điều khiển từ trạm trung tâm

 Hệ thống đánh dấu lỗi vải hoàn toàn có thể thực hiện độc lập mà không cần thông tin từ hệ thống tự động nhận dạng lỗi, tức là phát hiện lỗi bằng phương pháp thủ công Khi đó ta cần thiết kế hai chế độ cho hệ thống: điều khiển tự động (nhận thông tin từ hệ thống phát hiện) và điều khiển bằng tay (người công nhân giám sát điều khiển)

 Hệ thống cho phép dễ dàng căn chỉnh để phù hợp thực tế sử dụng như cài đặt thông số thời gian trễ hay thông số ngưỡng cảnh báo ngay tại chỗ

 Với hệ thống băng tời vấn đề khá quan trọng là tốc độ tời vải, tốc độ này thay đổi với các loại vải khác nhau nên ta cần đưa vào bộ encoder để lấy về tốc độ

tức thời của vải

 Phần đánh dấu lỗi vải và phần đóng cắt tời vải là phần công suất nên khi thực hiện giao tiếp với bộ điều khiển cần được thiết kế cách ly an toàn và chống nhiễu tốt

 Ngoài ra cần có phần bảo mật tức là khi đăng nhập cài đặt hệ thống phải có mật khẩu cả ở hệ thống đánh dấu và hệ thống giám sát

2.1.2 Thiết kế các modul vào ra

Với các tính năng phân tích như trên, hệ thống bao gồm các modul như sau:

 Modul nhận thông tin, phân tích và xử lý đưa ra lệnh điều khiển

o Nhận thông tin: gồm hai phần từ máy tính giám sát đưa gói tin về thông tin lỗi và nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi như bàn phím hay encoder

o Phân tích: với các thông tin nhận được modul này sẽ tách các thông tin có được trong gói tin, lưu vào phần các thông số cài đặt

o Xử lý: sau khi có được các thông tin đã được phân tích ta có thể đem

so sánh với các ngưỡng cài đặt để đưa ra đánh dấu, cảnh báo hoặc có thể đưa ra các thông tin hiển thị để người sử dụng có thể cập nhật

 Modul điều khiển đánh dấu trên vải: được thiết kế cách ly chống nhiễu tốt để không làm ảnh hưởng đến mạch điều khiển Trong modul này việc quan trọng nhất là chọn phương pháp cách ly hiệu quả từ đó đưa ra cách lựa chọn các thiết bị phần cứng

 Modul hiển thị: hiển thị các thông số hệ thống như vận tốc băng truyền, trạng thái hệ thống, cảnh báo cho hệ thống Các thông số này được hiển thị có thể

ở nhiều màn hình khác nhau, mỗi màn hình sẽ hiển thị các bộ thông số phù hợp nhằm cung cấp các thông tin cần thiết cho người sử dụng Để có quyền truy cập hiển thị các thông số cài đặt cần phải qua phần bảo mật

 Modul truyền thông với máy tính giám sát: modul này được thiết kế với giao tiếp hai chiều giữa máy tính giám sát và bộ điền đánh dấu lỗi vải, giao thức

được sử dụng là RS485 hoặc RS232

o Máy tính giám sát gửi tin xuống bộ điều khiển đánh dấu: có bộ lệnh

để đưa lệnh và thông tin xuống bộ điều khiển đánh dấu

o Bộ điều khiển gửi tin trả lời máy tính giám sát: căn cứ vào các lệnh được đưa xuống từ máy tính giám sát, bộ điều khiển sẽ có gói tin tương ứng để trả lời

 Modul cài đặt:

o Cài đặt chế độ chạy tự động hay bằng tay

o Hiệu chỉnh thời gian trễ: cài đặt được thời gian trễ từ lúc phát hiện đến lúc đánh dấu

o Chức năng bảo mật: khi người dùng muốn thay đổi các thông số cài đặt cần phải có mật khẩu để truy cập

o Ngưỡng cảnh báo mức độ lỗi

o Có thể mở rộng một số tính năng của phần cài đặt

 Modul giao tiếp các thiết bị chấp hành

o Nhận số liệu từ encoder để lấy ra được vận tốc tức thời của tời vải

o Đóng cắt hệ thống tời

2.2 Lựa chọn các thiết bị phần cứng

Trong một bộ điều khiển, việc lựa chọn thiết bị phần cứng ban đầu là rất quan trọng, các thành phần thiết bị này sẽ quyết định sự ổn định cũng như chính xác của hệ thống Các thiết bị phần cứng của bộ điều khiển đánh dấu lỗi vải được lựa chọn dựa trên các tiêu chí sau:

 Tính ổn định về bản thân thiết bị và việc ghép nối với các thiết bị khác

 Các thiết bị được lựa chọn để có tính mở để có thể tiếp tục phát triển bộ điều khiển cho những môi trường khác

 Các thiết bị được lựa chọn là phổ dụng có thể thuận lợi trong việc tìm kiếm thông tin và dễ dàng tìm kiếm trên thị trường

 Giá của các thiết bị phù hợp hệ thống

2.2.1 Thiết kế các thiết bị thành phần trong bộ điều khiển

Để đưa ra các thành phần thiết bị có trong hệ thống ta sẽ bám sát vào thiết kế các modul thiết kế cho hệ thống trong phần trên:

 Modul phân tích và xử lý để đưa ra tín hiệu điều khiển: sử dụng vi điều khiển

có đầy đủ các ngoại vi (chi tiết tại 2.2.2)

 Modul điều khiển đánh dấu trên vải: gồm phần đưa ra tín hiệu điều khiển, phần cách ly tín hiệu điều khiển và công suất, phần đóng cắt tín hiệu công suất (chi tiết tại 2.2.3)

 Modul hiển thị:

o Hiển thị các thông số trạng thái cũng như thông số cài đặt cho người

sử dụng, vì có nhiều phần cần hiển thị nên ta sử dụng LCD có thể tùy biến chuyển đổi các màn hình khác nhau

o Khi máy tời vải chạy nên để vận tốc tời vải hiển thị liên tục và có thể nhìn được từ xa nên ta chọn LED 7 thanh để hiển thị vận tốc

o Hiển thị các trạng thái cảnh báo cũng như cảnh báo lỗi: sử dụng các LED đơn riêng biệt

 Modul cài đặt: ta cần kết hợp phím và LCD hiển thị để người sử dụng có thể

dễ dàng sử dụng

 Modul truyền thông: thiết kế cả truyền thông RS485 và RS232 để tiện cho thiết bị tại các hiện trường khác nhau Các chuẩn truyền thông này là chuẩn công nghiệp nên phù hợp với điều kiện hiện trường nhiều máy móc ảnh hưởng nhiễu

 Modul giao tiếp thiết bị chấp hành:

o Đo tốc độ chạy của mặt vải: sử dụng encoder đầu ra là xung để đưa về

vi điều khiển phân tích đưa ra tốc độ mặt vải

o Đóng cắt máy tời vải: do điều khiển đánh dấu lỗi vải cũng là đóng cắt nên sẽ thiết kế phần này có thể đóng cắt cho cả máy tời vải

 Sử dụng thêm chip DS1307 có thời gian thực để tiện cho người sử dụng Với các modul vào ra được bố trí, ta có thể xác định được các thiết bị phần cứng của mạch điều khiển như hình 2-2:

2.2.2 Lựa chọn vi điều khiển

Bộ điều khiển đánh dấu được thiết kế có đầu ra chính là phương pháp đóng cắt dùng

để đánh dấu, giải pháp này không cần đưa nhiều thông tin ở đầu ra mà quan trọng

nhất là tính ổn định nên ta chọn vi điều khiển 8 bit Các ngoại vi cần có trên vi điều khiển:

 Có hai cổng USART do trong thiết kế sử dụng đầu ra cả RS232 và RS485

 Có đủ SPI và I2C: ngoại vi truyền thông thiết yếu, hiện tại ta sẽ sử dụng I2C cho giao tiếp với DS1307

 Có điều chế độ rộng xung PWM: khi phát triển mở rộng tính năng điều khiển

ta sẽ sử dụng PWM để đưa ra biến tần điều khiển tốc độ động cơ

 Có bộ nhớ EEPROM để lưu trữ các số liệu cài đặt

 Để mở rộng sau các tính năng sau này của bộ điều khiển ta sẽ chọn vi điều khiển có nhiều chân

Hiện trên thị trường có hai dòng vi điều khiển phổ biến là ATmega và PIC Hai loại này đều có các dòng vi điều khiển tương tự nhau Do đã có các bộ công cụ phát triển của ATmega nên tác giả chọn ATmega làm nhân của bộ điều khiển Với các tính năng cần có đặt ra của vi điều khiển thì chọn ATmega128 là hợp lý cho bộ điều khiển Giới thiệu sơ qua về ATmega128:

 ATmega 128 có 64 chân với kiến trúc Von Neumann

Hình 2-3: Sơ đồ chân và kiến trúc của ATmega128

 128K Bytes bộ nhớ chương trình Flash

 4K Bytes EEPROM

 4K Bytes Internal SRAM

 SPI Interface for In-System Programming

 2 bộ Timer/Counters 8-bit

 2 bộ Timer/Counters 16-bit

 2 kênh PWM 8-bit

 6 kênh PWM từ 2 đến 16 Bits

 Output Compare Modulator

 8 kênh 10-bit ADC

 8 Single-ended Channels

 Byte-oriented Two-wire Serial Interface

 Dual Programmable Serial USARTs

 Master/Slave SPI Serial Interface

 Programmable Watchdog Timer with On-chip Oscillator

 On-chip Analog Comparator

2.2.3 Lựa chọn giải pháp điều khiển đánh dấu

Trong phần này ta sẽ lựa chọn giải pháp cho 3 mục:

 Tín hiệu đưa ra điều khiển

 Cách ly điều khiển và công suất

 Đóng cắt phần tử chấp hành

Luận văn luôn hướng đến thiết kế hệ thống đánh dấu lỗi có tính mở nên phương pháp được chọn để truyền tín hiệu điều khiển ở đây là phương pháp truyền nối tiếp

Do khi mở rộng hệ thống cần ghá lắp thêm các phần tử chấp hành thì các phần tử đưa ra tín hiệu điều khiển chúng hoàn toàn có thể ghép nối tiếp vào các thành phần

cũ Để truyền nối tiếp tín hiệu điều khiển bộ điều khiển sử dụng 74HC595 Đây là phần tử có đầu vào là nối tiếp, đầu ra có hai phần độc lập là nối tiếp (để tiếp tục truyền tin) và song song (tín hiệu điều khiển)

Hình 2-4: Chip 74HC595 loại DIP16

Chip74HC595 được cấu tạo từ những Flip-flop nối tiếp với nhau, gồm 3 chân đầu vào:

 DS: dữ liệu nối tiếp đi vào

 ST_CP: chân chốt dữ liệu ra

 SH_CP: chân đưa vào tín hiệu nhịp clock để đồng bộ

Và gồm hai kiểu đầu ra:

 Từ Q0 đến Q7 để đưa tín hiệu ra song song

 Q7’ đưa tín hiệu nối tiếp

Ngoài ra chân OE hoạt động ở mức tích cực thấp dùng để cho phép đưa dữ liệu ra, chân MR dùng để reset toàn bộ dữ liệu nối tiếp đã được đưa vào

Nguyên lý hoạt động như sau:

 Khi chân MR ở mức tích cực thấp thì toàn bộ đầu ra của đều trở về 0, ngược lại khi MR ở mức tích cực cao thì các đầu ra theo tín hiệu điều khiển

 Khi chân OE ở mức tích cực thấp thì đầu ra được cho phép còn khi ở mức tích cực cao thì các đầu ra song song ở trạng thái trở kháng cao còn đầu ra nối tiếp ở mức thấp

 Chân SH_CP đóng vai trò đưa xung clock đồng bộ cho tín hiệu nối tiếp, tại sườn lên của chân này thì dữ liệu ở chân DS sẽ được đọc vào, các dữ liệu cũ được đẩy đi tới các chân tiếp theo Khi chân ST_CP có tín hiệu sườn lên thì các đầu ra song song đồng loạt được chốt dữ liệu

Hình 2-5: Giản đồ hoạt động theo sườn lên của các tín hiệu đồng bộ

Phần cách ly cho tín hiệu và công suất ta có thể sử dụng MOC3020 rất phổ biến trên thị trường Đây là chip cách ly quang nên chống nhiễu khá an toàn Chip gồm 6 chân được cấu tạo như sau:

Hình 2-6: Cấu tạo của MOC3020

Thiết bị gồm 6 chân:

1 Anode

Phần tử tiếp theo đóng cắt cho mạch công suất được chọn là BTA12 là triac dùng đóng cắt điện lưới xoay chiều 220v cho thiết bị đánh dấu và hoàn toàn có thể dùng cho động cơ của máy tời vải

Hình 2-7: Cấu tạo BTA12

Thiết bị gồm 3 chân: chân G để điều khiển và hai chân còn lại để nối với thiết bị đóng cắt Khi chân G có dòng điều khiển thì nó sẽ đóng mạch chân A1 và chân A2 Các thiết bị phần cứng đã được chọn với đầy đủ các tính năng và yêu cầu được nêu trong phần thiết kế Các thiết bị này đều sẵn có và phổ dụng trên thị trường với giá

cả khá hợp lý

2.3 Thiết kế mạch in bộ điều khiển

Dựa trên các thiết bị phần cứng đã được chọn ở phần trên chúng ta đi sang thiết kế mạch in cho bộ điều khiển Bộ điều khiển được chia thành 3 mạch in độc lập được nối với nhau bằng các cáp tín hiệu

 Mạch điều khiển:

o Vi điều khiển ATmega128: xử lý các thông tin nhận về và đưa ra các tín hiệu điều khiển cũng như hiển thị

o Khối nguồn sử dụng 7805 để ổn áp 5V

o Chip DS1307: đưa ra thời gian thực cho hệ thống

o Chip 75176: dùng cho truyền thông RS485

o Chip MAX232: dùng cho truyền thông RS232

o Giắc nạp JTAG và ISP

o Các giắc đưa ra để nối cáp với hai mạch còn lại

o Các giắc của các đầu ra mở rộng

 Mạch hiển thị: hiện tại ta chỉ chế tạo với đầy đủ các tính năng cơ bản của bộ điều khiển nên ta chưa có nhiều các thông số cài đặt dũng như hiển thị nên ta

sử dụng tối giản các thiết bị giao tiếp người sử dụng:

o LCD 16x2: hiển thị các thông số của bộ điều khiển

o 6 phím bấm: dùng để cài đặt cũng như kiểm tra bộ điều khiển

 Mạch công suất: như đã trình bày ở trên về cách chọn thiết bị, ở đây mỗi mạch ta sẽ thiết kế 8 đầu đóng cắt:

o 74HC595: đưa ra tín hiệu điều khiển

o 8 chip MOC3020: cách ly tín hiệu điều khiển và phần công suất

o 8 chip BTA12: đóng cắt tín hiệu xoay chiều bên ngoài

Từ đó ta có các mạch nguyên lý sau, các mạch nguyên lý này sẽ được xây dựng thành mạch in

Hình 2-9: Mạch nguyên lý phần giao tiếp người sử dụng

Hình 2-10: Mạch nguyên lý phần công suất

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH

DẤU LỖI VẢI

Các thiết kế phần mềm sẽ bám sát các modul đã được thiết kế trong phần cứng, các thiết kế này xin nêu thuật toán cho các modul, phần code cụ thể có thể xem trong

Phụ lục

3.1 Tổng quan về các chức năng phần mềm

Phần mềm xử lý được cài đặt lên vi xử lý gồm các chức năng chính sau:

 Nhận thông tin

 Phân tích và xử lý thông tin

 Hiển thị và điều khiển

3.1.1 Nhận thông tin

Phần mềm phải nhận thông tin từ các thành phần khác nhau trong hệ thống:

Giao tiếp bàn phím: trong phần mềm cần có tác vụ quét phím để có thể đưa các

lệnh điều khiển, khởi tạo và cài đặt giúp người sử dụng điều khiển linh hoạt phù hợp điều kiện hiện trường Bàn phím có 6 phím, mỗi phím sẽ có một tác dụng khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh sử dụng: phím ENTER, phím ESC và 4 phím định hướng trái, phải, lên, xuống (có thể đặt là các phím 1, 2, 3, 4)

Giao tiếp máy tính giám sát: giao tiếp hỏi đáp hai chiều với giao thức được thiết kế

riêng để trao đổi giữa máy tính giám sát và bộ điều khiển đánh dấu Trong phần giao tiếp hai chiều, cần có những gói tin như sau:

 Các gói tin được gửi từ máy tính giám sát xuống bộ điều khiển:

o Thông báo mã lỗi và kiểu lỗi

o Gửi thông số cài đặt hệ thống

o Đưa thông tin tổng hợp về lỗi

o Đóng cắt hệ thống

 Các gói tin gửi từ bộ điều khiển lên máy tính giám sát:

o Thông báo về chế độ hoạt động

o Thông báo đánh dấu lỗi xong

o Thông báo trạng thái đóng cắt hệ thống

Giao tiếp encoder: trong phần cứng ta đã chọn encoder là phần đo tốc độ, encoder

sẽ đưa về tín hiệu dạng xung tỉ lệ với tốc độ Vi điều khiển sẽ nhận xung từ đó phân tích để đưa ra tốc độ tời vải

3.1.2 Phân tích và xử lý

Khi nhận được thông tin từ các cổng ngoài, phần mềm cần có các tác vụ phân tích

và xử lý thông tin:

Phân tích và xử lý tín hiệu từ bàn phím: tùy thuộc vào ngữ cảnh mà thông tin từ

bàn phím đưa vào là cài đặt hay điều khiển:

 Các thông tin điều khiển: chuyển các màn hình để xem các thông tin khác nhau như về vận tốc tời hay chế độ cài đặt Trong chế độ bằng tay người sử dụng có thể đánh dấu bằng tay bằng cách điều khiển trực tiếp các phím bấm

 Các thông tin cài đặt: người sử dụng có thể cài đặt lại các chế độ hoặc cài đặt lại mật khẩu trong phần bảo mật

Phân tích và xử lý thông tin từ máy tính: khi nhận được gói tin từ máy tính cần

tách gói tin để lấy được các thông tin cần thiết

 Thông tin về lỗi: khi nhận được thông tin về lỗi ta cần đưa ra so sánh với các ngưỡng cài đặt từ đó đưa ra tín hiệu cài đặt và đưa ra cảnh báo nếu cần Cuối cùng cần gửi lại gói tin trả lời cho máy tính giám sát để xác nhận

 Thông tin về cài đặt: khi nhận được thông tin về cài đặt cần thực hiện việc xác nhận xem thông số có hợp lý với dải cài đặt hay không sau đó sẽ được lưu vào bộ nhớ trong của vi điều khiển Cuối cùng cần gửi tin trả lời máy tính để xác nhận

Phân tích và xử lý thông tin từ encoder: do tín hiệu đưa về là dạng xung nên vi xử

lý sẽ thực hiện việc đếm xung rồi quy đổi ra vận tốc Việc đếm xung tuy là thao tác đơn giản nhưng vận tốc của tời là online có thể luôn luôn thay đổi nên việc xử lý để

ra được kết quả chính xác từ dạng xung đòi hỏi phải có sự lựa chọn phù hợp với các chu kỳ trích mẫu hợp lý

3.1.3 Hiển thị và điều khiển

Màn hình hiển thị chính là phần giúp ích khá nhiều cho người sử dụng, các thông tin cần thiết của hệ thống được cung cấp qua đây Màn hình hiển thị trong hệ thống gồm 5 màn hình với các chức năng khác nhau:

 Màn hình chính

 Màn hình truy cập

 Màn hình cài đặt

 Màn hình hiệu chỉnh thời gian

 Màn hình thay đổi mật khẩu

Điều khiển trong phần này đơn thuần là đóng ngắt tuy nhiên để phối hợp được với phần cài đặt thời gian trễ đánh dấu thì sẽ cần xử lý thời gian đánh dấu một cách chính xác trong các ngắt độc lập với chương trình chính

3.2 Thuật toán điều khiển

3.2.1 Thuật toán phối hợp LCD và phím bấm

Để phục vụ việc cung cấp thông tin và cài đặt hệ thống ta có 5 màn hình hiển thị trên LCD:

 Màn hình chính: hiển thị các thông số cơ bản như vận tốc mặt vải, chế độ chạy, ngày, giờ

 Màn hình truy cập: buộc người dùng phải có mật khẩu nếu muốn cài đặt lại

hệ thống

 Màn hình cài đặt chế độ: có hai chế độ cài đặt là tự động và bằng tay

 Màn hình hiệu chỉnh thời gian: cài đặt thời gian trễ từ lúc nhận được thông tin lỗi đến lúc đánh dấu lỗi

 Màn hình cài đặt mật khẩu: cho phép người sử dụng cài đặt lại mật khẩu Thuật toán này được vẽ dựa vào giản đồ máy trạng thái:

Hình 3-1: Thuật toán phối hợp bàn phím và LCD

3.2.2 Thuật toán giao tiếp máy tính trung tâm

Bộ điều khiển giao tiếp máy tính trung tâm theo cơ chế hỏi đáp và thuật toán cụ thể như sau:

3.2.3 Thuật toán xử lý chung

Để điều khiển máy đánh dấu lỗi vải ta sử dụng thuật toán như sau:

Hình 3-3: Thuật toán điều khiển của bộ đánh dấu lỗi vải

3.3 Giao thức truyền thông với máy tính trung tâm

Để truyền tin giữa bộ điều khiển và máy tính thì giao thức truyền tin là điều không thể thiếu nhằm tạo ra môi trường để bộ điều khiển và máy tính có thể hiểu được thông tin của nhau:

 Truyền thông theo kiểu Master – Slave, sử dụng chuẩn truyền thông RS485

 Máy tính là master và bộ điều khiển là slave

 Khi máy tính (master) đưa ra một bản tin thì bộ điều khiển (slave) phải có bản tin trả lời để xác nhận

3.3.1 Các thông tin cần truyền từ máy tính đến bộ điều khiển

Thông báo mã lỗi và kiểu lỗi:

 Thông báo mã lỗi

o Giải thích: Khi phát hiện ra lỗi thì máy tính báo cho bộ điều khiển biết

và khi bộ điều khiển đánh dấu lỗi đó xong thì phải báo về cho máy tính biết là đã xong lỗi đó Trong khi camera phát hiện ra lỗi còn đến khi lỗi đó được đánh dấu có thời gian trễ khoảng vài giây, nên trong thời gian trễ này có thể xảy ra nhiều lỗi Khi xảy ra trường hợp này thì bộ điều khiển báo về thì máy tính không biết là lỗi trước hay sau Ta có thể dùng cách tính theo hang đợi nhưng như thế nếu bộ điều khiển vì

lý do nào đó bỏ qua 1 lỗi thì máy tính cũng không biết và có thể dẫn đến sai lệch từ đó về sau Nên ta sẽ dũng mã lỗi cho từng lỗi, khi máy tính phát hiện ra lỗi thông báo cho bộ điều khiển và bộ điều khiển khi đánh dấu lỗi nào thì cũng gửi thông tin về mã lỗi cho máy tính

o Giải quyết: Do chỉ trễ vài giây nên số lỗi dồn lại là không nhiều khoảng dưới 10 lỗi nhưng ta vẫn phải dùng ít nhất là 1 byte trong gói tin để thông báo sự kiện này Ta sẽ tận dụng luôn byte này đề đếm lỗi,

lấy số thứ tự làm mã lỗi Một byte tương ứng là từ 0-255 Quy định

ứng với 0, tiếp tục quay vòng Như vậy ta sẽ coi như việc đếm lỗi tương ứng với mã lỗi luôn, điều này có điểm lợi là không cần biết lúc nào thì trong hàng đợi của bộ điều khiển là không còn lỗi, cứ giải quyết xong lỗi nào thì sẽ trả về lỗi đó

 Thông báo về kiểu lỗi:

o Giải thích: Với mỗi lỗi sẽ có những mức độ lỗi khác nhau Ta sẽ chia làm 3 loại lỗi tương ứng với 3 cách đánh dấu trên bộ điều khiển: lỗi 1 (nghiêm trọng nhất), lỗi 2 (khá nghiêm trọng), lỗi 3 (ít nghiêm trọng)

Về quy định để xếp loại lỗi thì sẽ cụ thể sau

o Giải quyết: dùng 1 byte thông báo trong gói tin, không có lỗi ứng với

0x00, lỗi 1 ứng với 0x02, lỗi 4 ứng với 0x04, lỗi 3 ứng với 0x08

Gửi thông số cài đặt hệ thống:

 Mật khẩu truy cập bộ điều khiển:

o Giải thích: khi người sử dụng muốn thay đổi gì trong hệ thống như đổi

từ auto sang manual hoặc thay đổi độ trễ thì đều phải nhập vào mật khẩu

o Giải quyết: mật khẩu gồm luôn gồm 6 số Như vậy ta sẽ dùng 7 byte trong gói tin để thông báo:

 Byte 1: thông báo là có thay đổi mật khẩu hay không Với 0x00 tương ứng là không và 0xAA tương ứng là có

 Byte 2-7: thông báo 6 số của mật khẩu phần này cứ thế truyền

số lên

 Thời gian trễ của bộ điều khiển kể từ khi nhân tin đánh dấu từ máy tính:

o Giải thích: Do khi có lệnh đánh dấu từ máy tính thì phải có thời gian trễ để đánh dấu nên tùy thuộc vào công suất tời quay hoặc điều kiện bên ngoài làm cho tốc độ chạy vải không như dự kiến ban đầu nên có phần gửi độ trễ để điều chỉnh sai số

o Giải quyết: số gửi xuống sẽ với đơn vị là giây, cần 3 byte:

 Byte 1: thông báo có thay đổi về độ trễ hay không Với 0x00 tương ứng là không có và 0xAA là có thay đổi

 Byte 2-5: Do độ dài ngắn nên ta có thể dùng 2 byte chỉ số ms trễ

Đưa thông tin tổng hợp về lỗi:

 Đưa thông tin về mức độ lỗi:

o Giải thích: ta có thể đánh giá với lỗi 1 là 3, lỗi 2 là 2, lỗi 3 là 1, sau đó tính trung bình trên một chiều dài xác định xem số lỗi trên chiều dài

đó Ví du trong 100m đầu ta có lỗi 1, 100m tiếp ta có lỗi 3 như vậy ta

có số điểm là 2/100m ta sẽ tính như thế cho từng mẻ chạy để đánh giá chất lượng của từng mẻ

o Giải quyết: Dùng 4 byte Do đây chắc chắn là số thập phân nên ta phải

để kiều số thực 4 byte

 Đưa thông tin cảnh báo:

o Giải thích: với số liệu mức độ lỗi tính ra như trên, với số liệu thấy có quá nhiều lỗi (so sánh với ngưỡng nào đó) thì sẽ đưa ra cảnh báo Ta chỉ đưa ra 1 ngưỡng cảnh báo, nếu cần nhiều ngưỡng sẽ bổ sung sau

o Giải quyết: Dùng 1 byte Với 0x00 tương ứng là không có và 0xAA là

có cảnh báo Khi nhận được cảnh báo bộ điều khiển sẽ nháy đèn hoặc kêu

cần xem xét cẩn thận vì phần rất dễ xảy ra sự cố do cả máy tính và người điều khiển bên dưới có thể đóng cắt được Dùng 1 byte, với 0x00 tương ứng là không thay đổi trạng thái hiện tại và 0xAA là có thay đổi trạng thái hiện tại

 Cần 18 byte data

3.3.2 Từ bộ điều khiển đến máy tính

Thông báo về chế độ hoạt động:

 Giải thích: với bộ điều khiển đánh dấu lỗi vải luôn có nhiều cách để thực hiện điều khiển kể cả khi không có máy tính Khi không có máy tính thì sẽ chuyển sang chế độ manual để có thể điều khiển bằng tay

 Giải quyết: bộ điều khiển có hai chế độ auto và manual Dùng 1 byte để quy định với 0x00 là Auto và 0xAA là manual

o Auto: mọi hoạt động của bộ điều khiển phụ thuộc vào máy tính bên trên hoạt động theo master - slave

o Manual: không còn là giao thức master – slave vì chế độ này do người

sử dụng tự điều khiển bên dưới không lien quan đến máy tính Nhưng nếu ở chế độ này vẫn còn truyền thông giữa hai bên thì bộ điều khiển vẫn sẽ truyền thông tin lên như tốc độ hay tín hiệu vừa đánh dấu lỗi và

mã lỗi

byte trong gói tin để trả lời tương tự như mục 1.a:

 Mã lỗi: trả về đúng mã lỗi đã giải quyết

 Kiểu lỗi: gửi lại để xác nhận

Thông báo về thông số cài đặt: Phần này tương ứng với phần 1.b khi có cài đặt bên

dưới về mật khẩu (7 byte) và độ trễ (3 byte) tổng là 10 byte

Thông báo về vận tốc tời

 Giải thích: tại bộ điều khiển có encode để đo vận tốc tời, thông số này có thể gửi lên để thông báo cho người sử dụng và giúp máy tính tính được chiều dài thực tế của vải chứ không phải là thông số vận tốc cài đặt là cố định

 Giải quyết: do số này là số thập phân nên ta dùng kiểu số thực 4 byte để thông báo

Thông báo trạng thái đóng cắt hệ thống: dùng 1 byte để thông báo trạng thái đóng

cắt, với 0x00 là đang ngắt hệ thống, và 0xAA là đóng hệ thống

 Tổng cộng sử dụng 18 byte