Đồ án nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại dùng xử lý ảnh

Đồ án môn học cơ điện tử: nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm phân loại dùng xử lý ảnh bằng Camera Rasberry Pi 3, đại học công nghiệp Hà Nội K13..............................................................................................................................................

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

- -ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG PL DÙNG XỬ LÝ ẢNH

Giáo viên hướng dẫn : ThS LƯU VŨ HẢI

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TRƯỜNG 2017600000

Hà Nội - 2020

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 1

1.1 Lịch sử nghiên cứu 1

1.2 Mục tiêu đề tài 3

1.3 Phương pháp thực hiện đề tài 4

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 4

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Tổng quan về xử lý ảnh 6

2.1.1 Không gian màu 6

2.1.2 Phương pháp nhận dạng màu sắc 8

2.1.2.1 Thu nhận ảnh 9

2.1.2.2 Tiền xử lý ảnh 9

2.1.2.3 Chuyển đổi ảnh 10

2.1.2.4 Nhận dạng và phân loại 10

2.2 Các khối chức năng của hệ thống 11

2.2.1 Động cơ điện một chiều 11

2.2.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều 12

2.2.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 12

2.2.1.3 Phân loại động cơ điện một chiều 12

2.2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều 13

2.2.2 Băng chuyền 13

2.2.2.1 Giới thiệu chung về băng chuyền 13

2.2.2.2 Ưu điểm của băng chuyền 14

2.2.2.3 Cấu tạo chung của băng chuyền 14

2.2.3 Kit Raspberry Pi 3 14

2.2.3.1 Giới thiệu 14

2.2.3.2 Ưu điểm 15

2.2.3.3 Nhược điểm 15

2.2.3.4 Ứng dụng 15

2.2.4 Arduino Uno R3 15

2.2.4.2 Ứng dụng 16

2.2.5 Xy lanh khí nén 17

2.2.5.1 Giới thiệu 17

2.2.5.2 Nguyên lý hoạt động 17

2.2.5.3 Ưu điểm 18

2.2.5.4 Nhược điểm 18

2.2.5.5 Phân loại xy lanh 18

2.2.5.6 Ứng dụng 18

2.2.6 Cảm biến quang phản xạ 19

2.2.6.1 Đặc điểm 19

2.2.6.2 Nguyên lý hoạt động 19

2.2.6.3 Ưu điểm 20

2.2.6.4 Nhược điểm 20

2.2.6.5 Ứng dụng 20

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 21

3.1 Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí 21

3.1.1 Mô hình hệ thống cơ khí 21

3.1.2 Phân tích chức năng 21

3.1.3 Thiết kế hệ thống 22

3.1.3.1 Hệ thống băng truyền 22

3.1.3.2 Hệ thống cấp phôi 26

3.1.3.3 Hệ thống phân loại sản phẩm 27

3.1.3.4 Hệ thống xử lý ảnh 28

3.2 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển 29

3.2.1 Hệ thống điều khiển 29

3.2.1.1 Khối xử lý trung tâm 30

3.2.1.2 Khối cơ cấu chấp hành 33

3.2.1.3 Khối cảm biến 35

3.2.1.4 Khối Camera 36

3.2.1.5 Khối nguồn 37

3.2.2 Mạch khí nén 39

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống phân loại hành lý tự động trong sân bay 1

Hình 1.2 Xử lý ảnh trong công nghiệp 2

Hình 2.1 Hình ảnh mô tả không gian màu RGB 6

Hình 2.2 Không gian màu HSV 7

Hình 2.3 Ví dụ về mối quan hệ giữa không gian màu RGB và HSV 8

Hình 2.4: Sơ đồ các bước thực hiện phân loại màu 9

Hình 2.5 Một số loại động cơ trên thực tế 11

Hình 2.6 Cấu tạo động cơ điện một chiều 12

Hình 2.7 Băng tải dây chuyền 13

Hình 2.8 Board mạch Kit Raspberry Pi 3 15

Hình 2.9 Hình ảnh Arduino Uno R3 16

Hình 2.10 Ví dụ về ứng dụng của Arduino 17

Hình 2.11 Xy lanh khí nén tác động kép 17

Hình 2.12 Cảm biến quang phản xạ 19

Hình 2.13 Nguyên lý thu phát của cảm biến 20

Hình 3.1 Hệ thống phân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh 21

Hình 3.2: Hệ thống băng truyền 22

Hình 3.3: Mô hình hoá băng tải 24

Hình 3.4: Sơ đồ khối hệ thống 29

Hình 3.5: Sơ đồ kết nối Raspberry Pi 3 30

Hình 3.6: Sơ đồ kết nối Arduino Uno R3 32

Hình 3.7: Động cơ XD-42GA775 33

Hình 3.8: Rơ le 5 chân 12V 34

Hình 3.9: Xylanh AIRTAC MA 34

Hình 3.10: Van điện từ 5/2 35

Hình 3.11: Rơ le 5 chân 24V 35

Hình 3.12: Camera E3F-R2N1 36

Hình 3.13: Kết nối Camera thực tế 37

Hình 3.14: Adapter 5VDC - 2A 37

Hình 3.15: Mạch hạ áp LM2596 38

Hình 3.16: Nguồn tổ ong 24VDC - 5A 38

Hình 3.17: Sơ đồ mạch khí nén 39

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Các chi tiết khác của băng chuyền 23

Bảng 3.2: Bảng các chi tiết hệ thống cấp phôi 26

Bảng 3.3: Bảng các chi tiết hệ thống phân loại sản phẩm 27

Bảng 3.4: Các chi tiết hệ thống xử lý ảnh 28

Bảng 3.5: Cấu hình Arduino Uno R3 31

MỞ ĐẦU

Ngày nay, việc sử dụng các dây chuyền, hệ thống để chế tạosản phẩm không còn là điều mới mẻ đối với các quốc gia trên thếgiới Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì các hệthống gia công này được đầu tư thiết kể, trang bị đầy đủ và vôcùng hiện đại, có các kết cấu cơ khí rất chính xác, các robot trongdây chuyền hết sức linh hoạt Và đặc biệt, công việc điều khiển hệthống dây chuyền rất đơn giản, dễ dàng, thuận tiện cho người sửdụng và có thể dể dàng thay đổi chương trình điều khiển hoạtđộng của dây chuyền để chế tạo các chi tiết máy, các sản phẩmkhác theo yêu cầu thực tế của thị trường Quy trình hoạt động của

hệ thống là một chu trình liên tục khép kín, từ nguyên công cấpphôi cho đến đóng gói sản phẩm đưa vào kho dự trữ hay đưa ra thịtrường đều được tự động hóa

Xuất phát từ những kinh nghiệm học hỏi ở các nhà máy, cáckhu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, nhómchúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trìnhsản xuất Một trong những khâu trong dây chuyền sản xuất tựđộng hóa là sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm và hệthống nâng gắp để phân loại và xử lí sản phẩm Tuy nhiên đối vớidoanh nghiệp vừa và nhỏ thì tự động hóa chưa hoàn toàn được ápdụng trong những khâu phân loại đóng bao bì mà vẫn sử dụngnhân công Chính vì vậy năng suất vẫn còn thấp, chưa đạt hiệuquả cao trong quá trình sản xuất

Thấy được sự cần thiết của hệ thống tự động hóa trong quátrình sản xuất cùng với kiến thức đã được học, nhóm tôi đã lên ýtưởng nghiên cứu và thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm bằnghình ảnh để nâng cao năng suất lao động, góp phần cho việc ứngdụng rộng rãi và phổ biến tự động hóa trong các doanh nghiệp sảnxuất tại Việt Nam cũng như quốc tế Nhờ đó có thể đóng góp vào

sự phát triển chung của khoa học kĩ thuật và công cuộc “Côngnghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước”.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu

CHƯƠNG 1 Các hệ thống tự động hình thành từ thế kỷ 20 vàphát triển mạnh vào cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 Việc ứngdụng tự động hóa là xu thế chung trong công nghiệp hiện nay,hòa chung vào quá trình tự động hóa trong sản xuất, hệ thốngphân 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 sứcngười, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lạinên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong côngviệc Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kỹthuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra Điều đó sẽảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhàsản xuất Ứng dụng băng chuyền và các kỹ thuật để phân loạisản phẩm hoàn toàn tự động sẽ giảm chi phí lao động, nâng caonăng suất và hiệu quả rất nhiều so với phân loại bằng thủ công.CHƯƠNG 2 Bên cạnh việc phân loại sản phẩm dựa vào kíchthước, hình dáng bao bì, các sản phẩm hiện nay còn đa năng về

số lượng màu sắc khác nhau nên việc phân loại sản phẩm dựavào màu sắc là thực sự cần thiết

CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 4 Hình 1.1 Hệ thống phân loại hành lý tự động trong sân bay

CHƯƠNG 5 Để phân loại được sản phẩm một cách chính xác

và nhanh chóng nhất thì không thể không kể đến hệ thống phânloại sản phẩm dùng xử lý ảnh Không như những hệ thống khác

sử dụng cảm biến để nhận biết sản phẩm mà ở đây là dùng trựctiếp hình ảnh nhận được từ Camera quan sát được qua quá trình

xử lý ảnh để truyền tín hiệu đến hệ thống để phân loại sảnphẩm

CHƯƠNG 6 Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học vàcông nghệ Nó là một ngành khoa học mới mẻ so với nhiềungành khoa học khác nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh,kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng đặc biệt là máytính chuyên dụng riêng của nó

CHƯƠNG 7

CHƯƠNG 8 Hình 1.2 Xử lý ảnh trong công nghiệp

CHƯƠNG 9 Ở đây xử lý ảnh là một kỹ thuật áp dụng trongviệc tăng cường và xử lý các ảnh thu nhận từ các thiết bị nhưcamera , webcam Do đó , xử lý ảnh đã được ứng dụng vàphát triển trong rất nhiều lĩnh vực quan trọng như :

CHƯƠNG 10 + Trong lĩnh vực quân sự : xử lý và nhận dạng ảnhquân sự

CHƯƠNG 11 + Trong lĩnh vực giao tiếp người máy : nhận dạngảnh , xử lý âm thanh , đổ họa

CHƯƠNG 12 + Trong lĩnh vực an , bảo mật : nhận diện khuônmặt người , nhận diện vân tay , mẫu mắt ,

CHƯƠNG 13 + Trong lĩnh vực giải trí : trò chơi điện tử

CHƯƠNG 14 + Trong lĩnh vực y tế : Xử lý ảnh y sinh , chụp Xquang , MRI ,

CHƯƠNG 15 Các phương pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứngdụng chính : nâng cao chất lượng và phân tích ảnh Ứng dụngđầu tiên được biết đến là nâng cao chất lượng ảnh báo đượctruyền từ London đến New York từ những năm 1920 Vấn để

độ phân giải của ảnh Việc nâng cao chất lượng ảnh được pháttriển vào khoảng những năm 1955 Điều này có thể giải thíchđược vì sao sau thế chiến thứ hai, máy tính được phát triểnnhanh nhằm tạo điều kiện cho quá trình xử lý ảnh số đượcthuận lợi hơn Năm 1964, máy tính đã có khả năng xử lý vànăng cao chất lượng ảnh từ mặt trăng và vệ tinh Ranger 7 của

Mỹ bao gồm: làm nổi đường biên, lưu ảnh Từ năm 1964 đếnnay, các phương tiện xử lý, nâng cao chất lượng, nhận dạng ảnhphát triển không ngừng Các phương pháp tri thức nhân tạo nhưnơ-ron nhân tạo, các thuật toán xử lý hiện đại và cải tiến, cáccông cụ nén ảnh ngày được áp dụng rộng rãi và thu được nhiềukết quả khả quan hơn

1.2 Mục tiêu đề tài

CHƯƠNG 16 Xuất phát từ thực tế quan sát được của ngườinông dân sau quá trình thu hoạch cà chua phải tiến hành phânloại với số lượng lớn lên tới hàng trăm nghìn quả mà thời gian lạigấp rút, điều này khiến công đoạn phân loại tiêu tốn khá nhiềusức loa động Dựa theo màu sắc và giá cả cà chua mà ta chia ralàm ba loại:

CHƯƠNG 17 Để tải “ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loạisản phẩm dùng xử lý ảnh” với mục tiêu là phân loại cà chuatheo màu sắc ( đỏ , xanh , vàng ) Dựa trên ngôn ngữ Pythonvới thư viện chính là OpenCV , được thực hiện với bộ xử lý trungtâm là kit Raspberry vả kit Arduino Uno , khối thu tín hiệu hìnhảnh từ bên ngoài là Camera Raspberry Pi , điều khiển cơ cấuchấp hành , sau đó hiển thị kết quả trên màn hình Đề tài “phânloại cà chua dùng xử lý ảnh” giúp cho người nông dân giảmthiểu chi phí và nâng cao năng suất trong việc phân loại càchua, chính xác trong việc phân loại tránh gây nhầm lẫn.

CHƯƠNG 18 Về kỹ thuật đảm bảo thiết kế theo đúng kỹ thuậtthực tế, cà chua sau khi đi qua hệ thống được phân thành đúngcác loại đã đặt ra theo yêu cầu của vấn đề Đảm bảo tốc độ đầu

ra ổn định, sai sót nằm trong khoảng cho phép và chấp nhậnđược

CHƯƠNG 19 Về cơ khí hệ thống được thiết kế, chế tạo lắp rápmột cách chính xác, dung sai trong phạm vi cho phép, hệ thốnglàm việc chắc chắn lâu dài kết hợp quá trình bảo trì định kỳ của

hệ thống mang đến hiệu tốt nhất khi vận hành sử dụng

1.3 Phương pháp thực hiện đề tài

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

CHƯƠNG 20 Vận dụng các kiến thức đã được học và nhữngthông tin tìm hiểu thêm từ các nguồn tài liệu để tổng hợp vàchọn lọc kiến thức cho quá trình nghiên cứu hệ thống phân loạisản phẩm Khối lượng kiến thức cần tổng hợp bao gồm:

CHƯƠNG 21 - Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống cung cấp phôi chodây chuyền sản xuất, hệ thống băng tải, băng chuyền

CHƯƠNG 22 - Nghiên cứu tài liệu về ngôn ngữ lập trình

CHƯƠNG 23 - Nghiên cứu các đề tài, các mô hình, hệ thốngthực tế, các thiết bị có sẵn liên quan đến xử lý ảnh

CHƯƠNG 24 - Nghiên cứu về ngôn ngữ lập trình dùng trong xử

CHƯƠNG 27 học sang đại số để mô phỏng và lập trình

CHƯƠNG 28 - Phương pháp mô phỏng trên phần mềmSolidWorks

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

CHƯƠNG 29 Trong quá trình thực hiện đồ án, tích cực tìm hiểu

và quan sát các hệ thống tự động hóa trong doanh nghiệp, nhàmáy giúp quá trình thi công mô hình tối ưu về cả thời gian vàkinh tế Nắm bắt quy trình vận hành các hệ thống phân loại sảnphẩm, từ đó làm nền tảng cho nhóm và phát triển nghiên cứuphân loại sản phẩm bằng xử lý ảnh Tiến hành thiết kế, chế tạothử nghiệm, thử nghiệm hoạt động và hoàn chỉnh mô hình

CHƯƠNG 30 -Về phần thiết kế cơ khí: Dùng phần mềmsolidworks để thiết kế mô phỏng hệ thống Chế tạo băng truyềndùng kỹ thuật hàn để gắn các bộ phận thành khung băngtruyền, đồng thời sử dụng các bulong và đai ốc để lắp ráp các

bộ phận khác như xylanh, động cơ, máng trượt, cảm biến, vào

hệ thống

CHƯƠNG 31 -Về phần thiết kế hệ thống điện, điện tử: Sử dụngdây điện để kết nối nguồn điện với các phần tử như Kitraspberry, Kit Arduino, động cơ, Xylanh điện, Áp dụng kiếnthức trong các môn học như cảm biến, kỹ thuật lập trình, kỹthuật điều khiển chấp hành, Sử dụng ngôn ngữ lập trình C, C++, Python để lập trình điều khiển hệ thống

CHƯƠNG 32

CHƯƠNG 33

CHƯƠNG 34

CHƯƠNG 35

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về xử lý ảnh

2.1.1 Không gian màu

CHƯƠNG 36 Không gian màu RGB là hệ không gian màu đượcdùng rất nhiều trong biểu diễn đồ họa trên máy tính hoặc rấtnhiều các thiệt bị điện tử và kỹ thuật số khác nhau

CHƯƠNG 37 Một không gian màu RGB đặc thù được biểu diễnbởi ba mà sắc cơ bản đó là đỏ (RED), xanh lá cây (Green) vàxanh lơ (Blue), từ việc kết hợp ba màu sắc có bản trên có thểtạo ra rất nhiều các màu sắc khác nhau

CHƯƠNG 38 Giả dụ một bức ảnh được mã hóa bằng 24 bit, thìmỗi kênh R,G,B sẽ là 8 bit Mỗi kênh này nhận giá trị từ 0 đến

255, với mỗi giá trị từ 0-255 của từng kênh kết hợp với nhau sẽthu được một màu khác nhau, sẽ có tổng cộng 255×255×255 =1.66 triệu màu

CHƯƠNG 39

CHƯƠNG 40 Hình 2.3 Hình ảnh mô tả không gian màu RGB

CHƯƠNG 41 Không gian màu HSV ( Hue, Saturation, Value) làmột mô hình để biểu diễn không gian màu tương tự với khônggian màu RGB Thực chất là sự biến đổi của không gian RGB Trong đó:

CHƯƠNG 42 Kênh H (Hue) là kênh để chỉ thuộc tính màu sắc cógiá trị từ 0ᵒ đến 360ᵒ Rất hữu dụng trong nhiều tác vụ xử lý ảnhcần đến việc phân biệt các vật thể dựa trên màu sắc của chúng

CHƯƠNG 43 Kênh S (Saturation) là kênh thể hiện cho sự bãohòa của vật thể, đi từ không bão hòa, thể hiện các sắc thái củamàu xám cho đến bão hòa hoàn toàn ( không có thành phầnmàu trắng) Có giá trị từ 0 đến 1

CHƯƠNG 44 Kênh V (Value) là kênh để mô tả độ sáng hay nóicách khác là cường độ của màu sắc và cũng có giá trị từ 0 đến1

CHƯƠNG 45 Các màu sắc đạt giá trị bão hòa khi S = 1 và V =1

CHƯƠNG 46

CHƯƠNG 47 Hình 2.4 Không gian màu HSV

CHƯƠNG 49 Giả sử, ta chọn một điểm ảnh trong hệ không gianmàu RGB có giá trị là (R,G,B).Để chuyển điểm ảnh này sangkhông gian màu HSV, tiến hành như sau:

H ' B R

2, nÕu M GC

R G

4, nÕu M BC

2.1.2 Phương pháp nhận dạng màu sắc

CHƯƠNG 64 Với ảnh chụp thu thập được từ Camera sẽ chokhông gian màu của ảnh là RGB, không gian màu RGB khôngthích hợp cho việc nhận dạng màu sắc, để phân biệt màu sắcngười ta thường dùng không gian màu HSV Vì vậy ta cầnchuyển đổi ảnh gốc ( ảnh có không gian màu RGB) sang ảnh cókhông gian màu HSV Thư viện OpenCV là một thư viện chuyên

xử lý hình ảnh vì vậy nó hổ trợ rất nhiều hệ màu như RGB,BRGA, YUV, HSV… và nó cũng có cung cấp cho chúng ta hàmcv2.cvtColor để thực hiển chuyển đổi giữa các hệ màu này.Trong OpenCV, H(Hue) có giá trị trong khoảng (0 – 179) mangthông tin về màu sắc, S(Satuảtion) có giá trị (0 - 255) cho thôngtin về độ thuần khiết của màu, V(Value) có giá trị (0 - 255) chobiết độ sáng điểm ảnh Chuyển đổi không gian màu từ RGBsang HSV: hsv_img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2HSV);[14] Ví dụ: Màu đỏ thường thành phần H có giá trị trong khoảng(0 - 7) và (174 - 179), các thành phần S và V thường chọn tronglân cận 100 tùy theo điều kiện ánh sáng Tương tự cho các màucòn lại Khi đã chuyển được ảnh sang ảnh HSV và có các giá trịHSV của các màu mong muốn, ta tiến hành so sánh để xác địnhđược ảnh đang xét là ảnh màu gì

CHƯƠNG 65 Các bước thực hiện:

CHƯƠNG 66

CHƯƠNG 67 Hình 2.6: Sơ đồ các bước thực hiện phân loại màu

CHƯƠNG 70 Chuyển đổi ảnh xám: Giả sử, hình ảnh của được

lưu trữ dưới dạng RGB (Red- Green-Blue) Điều này có nghĩa là

có ba ma trận xám tương ứng cho màu Red, Green, Blue Côngviệc là tìm cách tổng hợp ba ma trận này về thành một ma trậnduy nhất Một trong số các công thức phổ biến để thực hiện việc

đó là:

CHƯƠNG 71 Y = 0.2126R + 0.7152G + 0.0722B

(2.3)CHƯƠNG 72 Trong đó: Y: ma trận xám cần tìm; R: ma trận xám

đỏ của ảnh; G: ma trận xám lục của ảnh; B: ma trận xám lamcủa ảnh

CHƯƠNG 73 Lọc trung bình: Giả sử có một ảnh đầu vào với

I(x,y) là giá trị điểm ảnh tại một điểm (x,y) và một ngưỡng θ CHƯƠNG 74 Bước 1: Tính tổng các thành phần trong ma trậnlọc (Kernel)

CHƯƠNG 75 Bước 2: Chia lấy trung bình của tổng các thànhphần trong ma trận được tính ở trên với số lượng các phần tửcủa cửa sổ lọc ra một giá trị Itb(x, y)

CHƯƠNG 76 Bước 3: Hiệu chỉnh:

CHƯƠNG 77 Nếu I(x,y) - Itb(x,y) > θ thì I(x,y) = Itb(x,y)

(2.4)CHƯƠNG 78 Nếu I(x,y) - Itb(x,y) <= θ thì I(x,y)=I(x,y)

(2.5)

CHƯƠNG 79 Chú ý: θ là một giá trị cho trước và có thể có hoặckhông tùy thuộc vào mục đích.

2.1.2.3 Chuyển đổi ảnh

CHƯƠNG 80 Không gian màu RGB không thích hợp cho việcnhận dạng màu sắc, để phân biệt màu sắc người ta thườngdùng không gian màu HSV Vì vậy ta cần chuyển đổi ảnh cókhông gian màu RGB sang ảnh có không gian màu HSV

 Chuyển từ RGB sang HSV :

CHƯƠNG 82 Giả sử ta có một điểm màu có giá trị trong hệ RGB

là (R, G, B) ta chuyển sang không gian HSV như sau:

CHƯƠNG 83 Đặt M = Max(R, G, B), m = Min(R, G, B) và C = M m

-CHƯƠNG 84 Nếu M = R, H' = (G - B)/C mod 6 Nếu M = G, H' =(B - R)/C + 2 Nếu M = B, H' = (R - G)/C + 4 Và H = H'x60.Trong trường hợp C = 0, H = 00 V = M

CHƯƠNG 85 S = C/V Trong trường hợp V hoặc C bằng 0, S = 0

2.1.2.4 Nhận dạng và phân loại

CHƯƠNG 95 Ta nhận dạng màu sắc dựa vào các đặc điểmriêng biệt của từng màu, khi có được các đặc điểm riêng biệtcủa từng màu, ta tiến hành phân loại từng màu sắc sản phẩmmột nhờ vào việc so sánh các đặc điểm riêng biệt của chúng vớicác giá trị đã định trước Ta lần lượt đi so sánh từng màu một, từmàu đỏ, đến màu xanh, đến màu vàng Nếu các đặc điểm trùngkhớp với đặc điểm được đề ra trước ở màu nào thì ta kết luậnngay đó là sản phẩm có màu đó Ngược lại nếu không có đặcđiểm nào khớp ta kết luận đó là một sản phẩm nào đó khác màkhông phải sản phẩm đã định sẵn

CHƯƠNG 96

2.2 Các khối chức năng của hệ thống

2.2.1 Động cơ điện một chiều

CHƯƠNG 97 Trong mô hình, vì sử dụng truyền động băngchuyền dây đai và không yêu cầu tải trọng lớn nên không cầnđộng cơ có công suất lớn Với yêu cầu khá đơn giản của băngchuyền như là:

CHƯƠNG 98 - Băng chuyền chạy liên tục, có thể dừng khi cần CHƯƠNG 99 - Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng băngchuyền nhẹ

CHƯƠNG 100 - Dễ điều khiển, giá thành rẻ

CHƯƠNG 101 Vì vậy chỉ cần sử dụng động cơ một chiều có côngsuất nhỏ, khoảng 20-30 W,

CHƯƠNG 102 điện áp một chiều 24V

CHƯƠNG 103 Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt độngvới dòng điện một chiều Động cơ điện một chiều được dùng rấtphổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị cần điều chỉnhtốc độ quay liên tục trong một phạm vi hoạt động

CHƯƠNG 104 Động cơ một chiều trong dân dụng thường là cácđộng cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ

Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ởnhững nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu điềuchỉnh tốc độ bằng phẳng và trong phạm vi rộng Động cơ điệnmột chiều trong thực tế:

CHƯƠNG 111 - Stator (phần tĩnh): Gồm lõi thép bằng thép đúc,vừa là mạch từ vừa là vỏ máy Các cực từ chính có dây quấnkích từ

CHƯƠNG 112 - Rotor (phần động): Gồm lõi thép và dây quấnphần ứng Lõi thép hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điệndày khoảng 0.5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại Mỗi phần tử

phiến góp, hai cạnh tác dụng của phần tử dây quấn trong hairãnh dưới hai cực khác tên.

CHƯƠNG 113 - Cổ góp (communtator): gồm các phiến góp bằngđồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầu trụcrotor

CHƯƠNG 114 - Chổi than (brushes): làm bằng than graphit Cácchổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá chổi điện gắn trên nắpmáy

2.2.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.

CHƯƠNG 115 Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than,trong dây quấn phần ứng có dòng điện Các thanh dẫn có dòngđiện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm cho Rotorquay Chiều của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khiphần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn sẽ đổi chỗcho nhau do có phiến cổ góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiềulực tác dụng không đổi Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từtrường sẽ cảm ứng sức điện động Chiều sức điện động xác địnhtheo quy tắc bàn tay phải Ở động cơ một chiều thì sức điệnđộng ngược chiều với dòng điện nên còn gọi là sức phản điệnđộng

2.2.1.3 Phân loại động cơ điện một chiều

CHƯƠNG 116 Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạchphần ứng mà động cơ điện một chiều được chia thành:

CHƯƠNG 117 - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: có dòngđiện kích từ và từ thông động cơ không phụ thuộc vào dòngđiện phần ứng Nguồn điện mạch kích từ riêng biệt so với nguồnđiện mạch phần ứng

CHƯƠNG 118 - Động cơ điện một chiều kích từ song song: khinguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trongcủa nguồn coi như bằng không thì điện áp nguồn sẽ là khôngđổi, không phụ thuộc vào dòng điện trong phần ứng động cơ

Loại động cơ một chiều kích từ song song cũng được coi nhưkích từ độc lập.

CHƯƠNG 119 - Động cơ một chiều kích từ nối tiếp: dây quấnkích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng

CHƯƠNG 120 - Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: gồm hai dâyquấn kích từ, dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từnối tiếp, trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu

2.2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

CHƯƠNG 121 Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điệnmột chiều có nhiều ưu việt hơn so với loại động cơ khác, khôngnhững nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ dàng mà cấutrúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạtchất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng

2.2.2 Băng chuyền

2.2.2.1 Giới thiệu chung về băng chuyền

CHƯƠNG 122

CHƯƠNG 123 Hình 2.9 Băng tải dây chuyền

CHƯƠNG 124 Băng chuyền thường được dùng để di chuyển cácvật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phươngnghiêng Trong các dây chuyền sản xuất các thiết bị này được

sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơcấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng,than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vậnchuyển nhiên liệu

2.2.2.2 Ưu điểm của băng chuyền

CHƯƠNG 125 - Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyểnrời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặckết hợp giữa nằm ngang và nằm nghiêng

CHƯƠNG 126 - Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được,vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năngsuất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển kháckhông lớn lắm

2.2.2.3 Cấu tạo chung của băng chuyền

 Khung băng tải: thường được làm bằng nhôm định hình, thépsơn tĩnh điện hoặc inox

 Dây băng tải: Thường là dây băng PVC dày 2mm và 3mmhoặc dây băng PU dầy 1.5mm

 Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW,0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW

 Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor,timer, PLC

 Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhôngxích

 Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ,thép hoặc inox trên mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện

 Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điệncho các máy dùng trên băng chuyền

 Ngoài ra thường có thêm đường điện chiếu sáng

2.2.3 Kit Raspberry Pi 3

2.2.3.1 Giới thiệu

CHƯƠNG 127 Raspberry Pi 3 là một máy tính chỉ có một boardmạch kích thước chỉ bằng một cái thẻ ATM Người ta đã tích hợpmọi thứ cần thiết trong đó để bạn sử dụng như một cái máy vitính, chạy hệ điều hành Linux, được phát triển tại Anh bởiRaspberry Pi Foundation với mục đích thúc đẩy việc giảng dạy

về khoa học máy tính cơ bản trong các trường học và các nướcđang phát triển Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí socBroadcom BCM2835 bao gồm: CPU, GPU, bộ xử lí âm thanh/video, và các tính năng khác Raspberry Pi có hai phiên bản,Model A và Model B.

2.2.3.3 Nhược điểm

CHƯƠNG 131 Máy tính nhúng xử lý vẫn còn chậm so với máytính để bàn hay laptop Không chạy được một số chương trìnhnặng

8 bit Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích vớinhiều board mở rộng khác nhau.

án điện tử mà không cần phải có các công cụ chuyên biệt đểphục vụ việc nạp code

CHƯƠNG 137 Một số ứng dụng của Arduino Uno trong đời sống:

- Làm Robot Arduino có khả năng đọc các thiết bị cảm biến,điều khiển động cơ,… nên nó thường được dùng để làm bộ xử

lý trung tâm của rất nhiều loại robot

- Game tương tác: Arduino có thể được sử dụng để tương tácvới Joystick, màn hình,… khi chơi các game như Tetrix, phágach, Mario…

- Máy bay không người lái

- Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, làm hiệu ứng đèn Lednhấp nháy trên các biển quảng cáo…

- Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh

- Làm máy in 3D

- Làm đàn bằng ánh sáng

CHƯƠNG 141 Xy lanh khí nén hay còn được gọi là pen khí nén làcác thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động,

và được cung cấp bởi khí nén( lấy từ máy nén khí thôngthường)