Thiết kế chế tạo máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in trên sản phẩm trong công đoạn đóng gói

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số 60 52 01 14 95 trang Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số 60 52 01 14 95 trang Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số 60 52 01 14 95 trang luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA

VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM

TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng - Năm 2017

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA

VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM

TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử

Mã số: 60.52.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Đà Nẵng - Năm 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

6 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 TỔNG QUAN NHÀ MÁY FOSTER ELECTRIC ĐÀ NẴNG 5

1.2 DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 6

1.2.1 Quy trình đóng gói và kiểm tra hiện tại 6

1.2.2 Ưu điểm và hạn chế của quy trình hiện tại 7

1.2.3 Cải tiến quy trình đóng gói bằng máy tự động kiểm tra nhãn in trên hộp sản phẩm và phân loại vào khay chứa 7

1.2.4 Cấu tạo nhãn in và phân biệt các lỗi trên nhãn in 8

1.3 BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHẸ 9

1.3.1 Theo phương chuyển động 9

1.3.2 Theo kết cấu 10

1.3.3 Theo công dụng 11

1.3.4 Theo cấu tạo 11

1.4 CHỌN CÔNG VIỆC ĐỂ THIẾT KẾ, TRANG BỊ CÔNG NGHỆ 11

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 12

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG LABVIEW 13 2.1 GIỚI THIỆU LABVIEW 13

2.1.1 Xử lý ảnh và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 13

2.1.2 Những vấn đề cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh 16

2.2 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA LABVIEW 17

2.2.1 VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo 17

2.2.2 Front Panel và Block Diagram 17

2.2.3 Icon & Connector 19

2.3 CÁC KỸ THUẬT LẬP TRÌNH TRÊN LABVIEW 19

2.3.1 Tool palette 19

2.3.2 Controls Palette (bảng điều khiển) 19

2.3.3 Function palette 21

2.4 CÁC KIỂU DỮ LIỆU 21

2.4.1 Variables (biến) 21

2.4.2 String 22

2.4.3 Array 23

2.4.4 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình 24

2.5 SUBVI VÀ CÁCH XÂY DỰNG SUBVI 24

2.5.1 Khái niệm SubVI 24

2.5.2 Xây dựng SubVI 24

2.6 LỰA CHỌN TRANG BỊ XỬ LÝ ẢNH VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH TRÊN LABVIEW 2013 26

2.6.1 Thiết lập trang bị 26

2.6.2 Khởi tạo giao diện chương trình xử lý ảnh của LABVIEW 27

2.6.3 Cấu hình cho Camera xử lý ảnh 30

2.6.4 Cấu trúc chương trình Labview 31

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 32

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁY TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI VÀ KIỂM TRA NHÃN IN 33

3.1 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CÔNG NGHỆ 33

3.1.1 Yêu cầu chung mô hình máy phân loại và kiểm tra nhãn in 33

3.1.2 Lựa chọn cấu tạo của mô hình máy tự động 33

3.2 LỰA CHỌN ROBOT GẮP HÚT 35

3.2.1 Tính toán, thiết kế robot gắp hút 35

3.2.2 Các đặc tính của Robot đơn trục 36

3.2.3 Cấu trúc Robocylinder 37

3.3 LỰA CHỌN CƠ CẤU CHO CHUYỂN ĐỘNG VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM 39 3.3.1 Sử dụng bộ truyền đai 39

3.3.2 Một số thông số thiết kế ban đầu 40

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 42

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

PLC VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI 43

4.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 43

4.2 SO SÁNH PLC VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC 44

4.2.1 Hệ thống điều khiển PLC điển hình 44

4.2.2 Vai trò của PLC 44

4.2.3 Cấu tạo PLC 44

4.2.4 Ưu nhược điểm của hệ thống 45

4.3 PLC HÃNG DELTA 46

4.3.1 Đặc điểm PLC hãng Delta 46

4.3.2 Cấu trúc phần cứng PLC hãng Delta 47

4.3.3 Nguyên lý làm việc PLC hãng Delta 47

4.3.4 Giới thiệu Series DVP-SV có cổng kết nối Ethernet 48

4.4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 49

4.4.1 Sơ đồ khối chương trình PLC 49

4.4.2 Ngõ IN/OUT trên PLC 50

4.5 THIẾT KẾ GIÁM SÁT GIAO DIỆN HMI 50

4.6 KẾT QUẢ 55

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 57

KẾT LUẬN CHUNG 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

PHỤ LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA & PHÂN LOẠI NHÃN IN

TRÊN SẢN PHẨM TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI

Học viên: Hồ Đắc Văn Nhân Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

Mã số: 60.52.01.14 Khóa: K33 PFIEV Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt:

Trong nhà máy hiện đại ngày nay, công nghệ xử lý ảnh và ứng dụng công nghệ này đã thay thế dần cho sự kiểm tra bằng mắt con người lao động ngày càng phát triển nhằm loại bỏ rủi ro trong quá trình sản xuất và nâng cao năng suất cũng như hiệu quả công việc Tính ưu việt của công nghệ xử lý ảnh cho phép kiểm tra ở nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt may, công nghiệp điện tử Trong nhà máy chủ yếu vẫn sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn dán nhãn mã vạch trong công đoạn đóng gói Công đoạn này đòi hỏi sự tập trung của công nhân để kiểm tra sự sai sót trong việc in ấn nhãn, mà trong đó các lỗi hay gặp như :nhãn in mờ, không rõ nét, nhãn không in, sai code sản phẩm

Đề tài khai thác ứng dụng máy tự động kiểm tra và phân loại tem nhãn bằng xử

lý ảnh với phần mềm Labview Cơ cấu gắp hút bằng robot đơn trục được điều khiển

và giám sát HMI qua PLC Delta DVP-SV

TỪ KHÓA: Phần mềm Labview, Robot đơn trục, nhãn in

ABSTRACT

Nowadays, in current industrial factory, Image processing technology and its application replaced for testing by eyes or labors more and more developed That gets rid of risks in manufacture and pushes high effective working and capacility Superiority of it permits to test many fields diferently such as food industry, textile industry, electronic industry…

The factory employed labors to test label and barcode in packing process This requires to focus to check errors on label Therefore, labors maybe not control and mistake errors

The topic describes application of automatic testing and distributing label machine by image processing technology with Labview software Clamping mechanism by Robocylinder with control by PLC Delta DVP-SV and superviser by HMI screen

KEY WORDS: Labview software, Robocylinder single, label

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa –hiện đại hóa đất nước,

do đó việc đẩy mạnh vai trò của lao động sang tạo cải tiến trong công việc để nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất nâng cao chất lượng , tăng năng suất lao động là việc rất cần thiết Hiện nay chi phí nhân công ngày tăng cao,

từ năm 2010 đến năm 2016 mức lương tối thiểu tăng 200% đối với doanh nghiệp FDI Thêm vào đó ngày càng nhiều công ty mới xuất hiện từ các quốc gia Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin cạnh tranh về cả công nghệ và giá thành Do vậy yêu cầu không ngừng cải tiến thiết bị máy móc tại các phân xưởng sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí lao động đang là vấn đề hết sức được chú trọng

Bên cạnh đó, yêu cầu của khách hàng ngày càng khắc khe, các tiêu chuẩn trong đo lường ,kiểm tra truy vết sản phẩm được đòi hỏi chỉnh chu và kỹ lưỡng trước khi giao sản phẩm đến khách hàng Trong nhà máy hiện nay, chủ yếu vẫn

sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn dán nhãn mã vạch trong công đoạn đóng gói Công đoạn này đòi hỏi sự tập trung cao của công nhân để kiểm tra sự sai sót trong việc in ấn nhãn, mà trong đó các lỗi hay gặp như :nhãn in

mờ, không rõ nét,nhãn không in, sai code sản phẩm…Do vậy dẫn đến các sản phẩm đóng gói không đạt yêu cầu được gửi đến khách hàng, vấn đề này khi xảy

ra ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến công tác quản lý chất lượng của nhà máy cũng như uy tín của công ty chưa kể các khoảng đền bù khá lớn do sai sót

Đứng trước thực tế đó, nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc sử dụng robot scara được trang bị hệ thống vision dùng để phân loại và kiểm tra sản phẩm khá khả thi như là robot scara ADTECH, TOSHIBA THL400, YAMAHA YK400XG, EPSON LS3-401, những Robot này thường có chi phí đầu tư tương đối cao khoảng từ 20,000-30,000 USD, do vậy việc áp dụng và nhân rộng tại nhà máy khó triển khai

Việc làm chủ công nghệ, nghiên cứu thiết kế, sản xuất, chế tạo hệ thống

mà không phụ thuộc vào công nghệ các hãng sản xuất lớn trên thế giới để chủ động về công nghệ và giảm chi phí đầu tư là một yêu cầu cấp thiết đối với khoa học công nghệ ở Việt Nam nói chung và công ty nói riêng

2 Mục tiêu nghiên cứu

 Thiết kế cụm máy có chức năng kiểm tra các nhãn in sót lỗi: sai model, sai code khách hàng, in thiếu nét không rõ nét,hoặc chưa dán nhãn

 Phân loại các nhãn in đạt yêu cầu (OK) chuyển tiếp sang công đoạn kế tiếp, loại ra nhãn in không đạt (NG) vào khu vực riêng

Mô hình mô phỏng máy dự kiến thiết kế

3 Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

 Nghiên cứu ứng dụng Labviews trong xử lý ảnh

 Nghiên cứu hệ thống dẫn động băng tải

 Nghiên cứu thiết kế cụm robot 3 trục XYZ

 Nghiên cứu hệ thống điều khiển PLC và HMI

3.2 Phạm vi nghiên cứu

 Nghiên cứu xử lý ảnh phân tích chuỗi ký tự của phần mềm Labview ứng dụng trong việc kiểm tra sản phẩm, đo lường , đánh giá của dây chuyền sản xuất

 Nghiên cứu hệ thống phân loại của các dây chuyền tự động ở các nhà máy khác

4 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp phương pháp khảo sát, lý thuyết và thực nghiệm:

Phương pháp khảo sát: Trên hiện trường dây chuyền sản xuất, đo cycle time thực hiện thao tác tại công đoạn kiểm tra nhãn in và phân loại sản phẩm vào khay thành phẩm Lập checksheet ghi lại các danh mục cần kiểm tra lỗi nhãn in và các lưu ý đặc biệt khi công nhân thao tác tại công đoạn này

Phương pháp lý thuyết: Cơ sở lý thuyết ứng dụng Labview trong phân tích

xử lý ảnh để nhận diện các ký tự.Tính toán thiết kế các cụm chi tiết máy băng tải, cơ cấu chấp hành khí nén, hệ thống điều khiển bằng PLC

Phương pháp thực nghiệm: Quan sát mô hình máy mô phỏng trên file 3D, thử nghiệm các loại camera để biết các mức độ nhận diện so sánh, đánh giá

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

5.1 Ý nghĩa khoa học: làm chủ công nghệ điều khiển hệ thống thiết bị

kiểm tra nhãn in tương tự hệ thống kiểm tra vision

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

 Loại bỏ những sai sót nhầm lẫn ở công đoạn in nhãn, nâng cao chất lượng của quy trình kiểm soát ở công đoạn đóng gói thành phẩm Nâng cao uy tín của công ty đối với khách hàng

scara có trang bị hệ thống vision

phẩm Toàn nhà máy có 30 dây chuyền, như vậy giảm được 30 người và chi phí ước tính cho một nhân công 400 USD/tháng Tiết kiệm 12,000 $/tháng

6 Cấu trúc của luận văn

MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu các loại băng tải nhẹ trong công nghiệp đóng gói, phân tích công đoạn đóng gói hiện tại, đưa ra các bước thiết kế trang bị công nghệ cho công đoạn đóng gói cải tiến

Chương 2: PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG LABVIEW

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của xử lý ảnh bằng ứng dụng Labview Xây dựng giao diện chương trình xử lý ảnh, đồng thời chọn lựa chọn trang thiết bị phù hợp để thực hiện việc xử lý ảnh

Chương 3: THIẾT KẾ CỤM MÁY ROBOT GẮP HÚT VÀ TRUYỀN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thiết kế xây dựng mô hình 3D của cụm máy robot gắp hút, lựa chọn trang

bị công nghệ bố trí phù hợp của cơ cấu truyền động băng tải và robot gắp hút

Chương 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PLC VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI

Lựa chọn trang bị điện để lập trình và Thiết kế chương trình trên PLC Delta cùng với chương trình giám sát giao diện HMI điều khiển tọa độ robot gắp hút

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN NHÀ MÁY FOSTER ELECTRIC ĐÀ NẴNG

Foster Electric, một trong những tập đoàn hàng đầu chuyên sản xuất các thiết bị điện tử, hệ thống loa, tai nghe, micro speaker, loa thiết bị âm thanh, loa

xe hơi có trụ sở chính đặt tại Tokyo-Nhật Bản đến nay tập đoàn đã có hơn 32 nhà máy, chi nhánh hoạt động trên khắp thế giới

Ngày thành lập : 20/06/1949

Vốn đầu tư : 3.770 triệu JPY (33.9 triệu USD)

Trụ sở chính của công ty: 1-1-109 Tsutsujigaoka, thành phố Akishima -

Tokyo, Nhật Bản

Các sản phẩm chính

Hình 1.1 Các sản phẩm tai nghe sản xuất tại Foster

Tại Việt Nam, Công ty TNHH Điện tử Foster (Việt Nam) được thành lập

từ cuối năm 2006 có trụ sở tại khu công nghiệp Việt Nam Singapore (VSIP) Thuận An, Bình Dương chuyên sản xuất các loại tai nghe (earphone, headphone) dùng cho điện thoại di động Đến nay, công ty đã có 3 nhà máy đang hoạt động tại Việt Nam : VSIP1, VSIP2 – Bình Dương & KCN Hòa Cầm - Đà Nẵng

Hình 1.2 Trụ sở: KCN Hòa Cầm – TP Đà Nẵng Thành lập: tháng 6-2008 Hoạt động: tháng 1-2009

Sản phẩm chính: Các loại tai nghe điện thoại (Headphones)

Số lượng CNV (tháng 12/2014): 9.045 người

Văn hóa công ty Xây dựng môi trường làm việc tại công ty trên tinh thần: « Tôn trọng; Hợp tác; Trung Thực; Trách nhiệm; Thân thiện; Công bằng »

1.2 DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM

1.2.1 Quy trình đóng gói và kiểm tra hiện tại

Quy trình đóng gói là phân đoạn cuối cùng của công đoạn hoàn thành sản phẩm Trong công đoạn này bao gồm : công đoạn in tem , kiểm tra tem nhãn, đóng gói quét tem in và bỏ vào khay chứa

Có thể mô hình hóa công đoạn này theo sơ đồ như sau:

Sơ đồ 1.1 Quy trình đóng gói hiện tại

1.2.2 Ưu điểm và hạn chế của quy trình hiện tại

Ưu điểm:

+ Quy trình đơn giản dễ thực hiện

+ Đào tạo lao động đơn giản

Khuyết điểm:

+ Bỏ lọt qua lỗi in tem bị sai,tem bị hỏng in mờ , mất nét

+ Hiệu suất công đoạn chưa cao

+ Không thống kê chính xác những lỗi in tem bị sai so với tiêu chuẩn + Thời gian hoàn thành 1 sản phẩm khá lâu

1.2.3 Cải tiến quy trình đóng gói bằng máy tự động kiểm tra nhãn in trên hộp sản phẩm và phân loại vào khay chứa

Sơ đồ 1.2 Quy trình đóng gói cải tiến

Sơ đồ 1.3 Bảng so sánh kết quả trước và sau khi cải tiến

Ưu điểm:

+ Hiệu suất cao hơn so với công đoạn thủ công

+ Kiểm soát lỗi in tem chặt chẽ hơn

Khuyết điểm:

+ Thêm công tác bảo trì và đảm bảo vận hành máy

+ Quy trình thực hiện phức tạp hơn

1.2.4 Cấu tạo nhãn in và phân biệt các lỗi trên nhãn in

a Mẫu nhãn in

Hình 1.3 nhãn in sản phẩm

b Cấu tạo

S31: Mã code sản phẩm Samsung

160929: ngày sản xuất được hiểu Năm 2016 tháng 09 ngày 29

01: Sản xuất tại chuyển số 01

105: Số thứ tự sản phẩm được đóng gói

c Các lỗi chất lượng in trên tem nhãn

Trong quá trình sản xuất thường xuyên gặp phải các vấn đề về chất lượng

do các nguyên nhân 4M : Con người, máy móc, vật tư đầu vao , phương pháp

Do vậy, các lỗi trên sản phẩm được phòng chất lượng ban hành các loại lỗi in

trong quá trình sản xuất thành các bảng tiêu chuẩn lỗi nhầm để phán định sản phẩm OK hay NG

Có thể phân ra các lỗi như sau:

khi triển khai sản xuất do cài đặt sai ban đầu gây lỗi in sai model

 Nhãn in bị nhăn, rách

1.3 BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG NGHIỆP NHẸ

Các băng tải thường dùng để di chuyển các vật liệu đơn chiếc theo phương ngang, phương thẳng đứng hoặc phương xoắn Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện vận chuyển các linh kiện nhẹ và trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm,hóa chất và một số ngành công nghiệp khác thì dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành và chưa hoàn thành ở các giai đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng như loại bỏ các sản phẩm không dùng được

1.3.1 Theo phương chuyển động

Theo phương ngang: Băng tải loại này

được ứng dụng trong việc vận chuyển các

loại nguyên liệu cho ngành xây dựng, vận

chuyển than đá hoặc những sản phẩm đóng

gói

Hình 1.4 Băng tải ngang

Theo phương nghiêng: Dùng vận chuyển sản phẩm trên cao đã được đóng

gói, đóng thùng hoặc vận chuyển các sản phẩm dạng rời như than đá, sỏi… Kết cấu loại băng tải này là băng tải đai vải,

chân của băng tải có thể nâng lên hạ xuống

để tạo dốc nghiêng hoặc ở cố định nhưng

lớn nhất phải nhỏ hơn góc ma sát giữa vật

liệu và băng từ 7-10 độ

Hình 1.5 Băng tải nghiêng

Theo phương đứng: Băng tải loại này dùng

để vận chuyển dạng kiện hoặc khối nhỏ lên cao

Thông thường thì băng tải loại này vận chuyển

hàng từ trên xuống hoặc từ dưới lên, hình dáng

bên ngoài giống băng tải gầu Đặc biệt nó còn ưu

điểm nữa là không tốn diện tích nơi nó vận hành

Hình 1.6 Băng tải đứng

Theo phương xoắn: Băng tải loại này dùng để

vận chuyển những kiện hàng nhỏ vừa, hình dáng của

nó như con ốc xoắn Nó cũng vận chuyển hàng từ trên

xuống và ngược lại Nó cũng có ưu điểm nữa là không

tốn diện tích nơi nó vận hành

Hình 1.7 Băng tải xoắn

1.3.2 Theo kết cấu

Loại cố định: Băng tải loại này sử dụng

trong dây chuyền sản xuất có tính liên tục và

đặt cố định trong dây chuyền

Hình 1.8 Băng tải cố định

Loại di động: Được dùng trong dây

chuyền không có tính liên tục hay cố định, có

hay không đều không ảnh hưởng đến dây

chuyền Kết cấu giống như băng tải cố định

nhưng khác ở chỗ có gắn bộ phận chuyển

động ở dưới chân đế của băng tải

Hình 1.9 Băng tải di động

1.3.3 Theo công dụng

Loại vạn năng: Có thể dùng để vận chuyển

nhiều loại sản phẩm khác nhau

Loại chuyên dùng: Được sử dụng chuyên

chở các vật dụng cá nhân gia đình (băng

hành tải hành lý), thức ăn Băng tải loại này

rất hiện đại

Hình 1.10 Băng tải hành lý

1.3.4 Theo cấu tạo

Băng tải con lăn: Băng tải loại này

không có bộ phận kéo, người sử dụng phải

tác động lực để trượt những sản phẩm trên

con lăn

Hình 1.11 Băng tải con lăn

1.4 CHỌN CÔNG VIỆC ĐỂ THIẾT KẾ, TRANG BỊ CÔNG NGHỆ

Trên cơ sở phân tích công việc trong quy trình đóng gói sản phẩm Ưu nhược điểm của công đoạn hiện tại Lập ra sơ đồ các công việc cần phải thiết kế, nghiên cứu , trang bị công nghệ

Như vậy, máy tự động này phải bao gồm các module vận hành được bố trí như sau:

+ Cụm băng tải chuyển sản phẩm sau khi in dán tem

+ Cụm máy phân tích ảnh

+ Cụm robot có cơ cấu gắp hút

+ Cụm băng tải chuyển sản phẩm hoàn thiện OK

+ Module điều khiển chương trình và các thiết bị sensor phát hiện vật thể

Có thể mô hình hóa các module bẳng sơ đồ như bên dưới :

Sơ đồ 1.4 Sơ đồ mô hình hóa máy tự động kiểm tra

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

+ Nghiên cứu các loại băng tải nhẹ trong công nghiệp đóng gói

+ Nghiên cứu quy trình đóng gói hiện tại

+ Nghiên cứu thiết kế và lựa chọn các trang bị công nghệ cho công đoạn kiểm tra nhãn in bẳng các bước như sau:

B1: Thiết kế Cụm băng tải chuyển sản phẩm sau khi in dán tem

B2: Thiết kế Cụm máy phân tích ảnh

B3: Thiết kế Cụm robot có cơ cấu gắp hút

B4: Thiết kế Cụm băng tải chuyển sản phẩm hoàn thiện OK

B5: Thiết kế Module điều khiển chương trình qua lập trình PLC và lập trình giao diện HMI

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG

LABVIEW

2.1 GIỚI THIỆU LABVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)

là một phần mềm máy tính được phát triển bởi National Instruments LabVIEW dùng trong hầu hết các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh ở các nước đặc biệt là Mỹ, Hàn quốc, Nhật Bản Các ứng dụng lên quan đến thu thập và xử lý hình ảnh theo thời gian thực được sử dụng rộng rãi trong rôbốt phục vụ (vệ sinh, trông nom nhà cửa, công nghiệp thực phẩm, tìm kiếm cứu nạn, kiểm tra, giám sát, ứng dụng y tế, cứu hỏa, ) rôbốt công nghiệp.Việc sử dụng các ứng dụng này giúp cho các hệ thống quan sát và nhận biết rõ về môi trường làm việc qua đó sẽ có sự tương tác hiệu quả hơn

a Xử lý ảnh và quá trình phát triển

Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học và công nghệ Nó là một ngành khoa học mới mẽ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh, kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt

là máy tính chuyên dụng riêng cho nó ngày càng đa dạng và mở rộng

Con người thu nhận thông tin qua các giác quan, trong đó thị giác đóng vai trò quan trọng nhất Những năm trở lại đây với sự phát triển của phần cứng máy tính, xử lý ảnh và đồ họa phát triển một cách mạnh mẽ và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống Quá trình xử lý ảnh được xem như là quá trình thao tác ảnh đầu vào nhằm cho ra kết quả mong muốn Kết quả đầu ra của một quá trình

xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” hay một kết luận

Các phương pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứng dụng chính như nâng cao chất lượng ảnh và phân tích ảnh Ứng dụng đầu tiên được biết đến là nâng cao chất lượng ảnh báo được truyền qua cáp từ Luân đôn đến New York từ những năm 1920 Vấn đề nâng cao chất lượng ảnh có liên quan tới phân bố mức sáng

và độ phân giải của ảnh Việc nâng cao chất lượng ảnh được phát triển vào khoảng những năm 1955 Điều này có thể giải thích được vì sau thế chiến thứ hai, máy tính phát triển nhanh tạo điều kiện cho quá trình xử lý ảnh sô thuận lợi Năm 1964, máy tính đã có khả năng xử lý và nâng 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 đến nay, các phương tiện xử lý, nâng cao chất lượng, nhận dạng ảnh phát triển không ngừng Các phương pháp tri thức nhân tạo như mạng nơ ron nhân tạo, các thuật toán xử lý hiện đại và cải tiến, các công cụ nén ảnh ngày càng được áp dụng rộng rãi và thu nhiều kết quả khả quan

Có thể xem một ví dụ minh họa cho quá trình trên

Hình 2.1 Sơ đồ quét ảnh

Có thể hiểu tiến trình xử lý trên như sau

Phần thu nhận ảnh (Image Acquisition)

Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng Thường ảnh nhận qua camera là ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, mỗi ảnh

25 dòng), cũng có loại camera đã số hoá (như loại CCD – Change Coupled Device) là loại photodiot tạo cường độ sáng tại mỗi điểm ảnh

Camera thường dùng là loại quét dòng: ảnh tạo ra có dạng hai chiều Chất lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh

sáng, phong cảnh)

Tiền xử lý (Image Processing)

Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lượng Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn

Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh

Phân vùng ảnh là tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) trên phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia các câu, chữ về địa chỉ hoặc tên người thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận dạng Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi,

làm mất độ chính xác của ảnh Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn này

Biểu diễn ảnh (Image Representation)

Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lận cận Việc biến đổi các số liệu này thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính Việc chọn các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm

cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận được Ví dụ: trong nhận dạng ký tự trên phong bì thư, chúng ta miêu tả các đặc trưng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác

Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation)

Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh Quá trình này thường thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước Nội suy là phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng Ví dụ: một loạt chữ số và nét gạch ngang trên phong bì thư có thể được nội suy thành mã điện thoại Có nhiều cách phân loai ảnh khác nhau về ảnh Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản:

Một số đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng trong khoa học và công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký điện tử), nhận dạng văn bản (Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người…

Cơ sở tri thức (Knowledge Base)

Như đã nói ở trên, ảnh là một đối tượng khá phức tạp về đường nét, độ sáng tối, dung lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu Trong nhiều khâu xử lý và phân tích ảnh ngoài việc đơn giản hóa các phương pháp toán học đảm bảo tiện lợi cho xử lý, người ta mong muốn bắt chước quy trình tiếp nhận và xử lý ảnh theo cách của con người Trong các bước

xử lý đó, nhiều khâu hiện nay đã xử lý theo các phương pháp trí tuệ con người

Vì vậy, đây các cơ sở tri thức được phát huy Trong tài liệu, chương 6 về nhận dạng ảnh có nêu một vài ví dụ về cách sử dụng các cơ sở tri thức đó

2.1.2 Những vấn đề cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh

a Điểm ảnh (Picture Element)

Gốc của ảnh (ảnh tự nhiên) là ảnh liên tục về không gian và độ sáng Để xử

lý bằng máy tính (số), ảnh cần phải được số hoá Số hoá ảnh là sự biến đổi gần đúng một ảnh liên tục thành một tập điểm phù hợp với ảnh thật về vị trí (không gian) và độ sáng (mức xám) Khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được thiết lập sao cho mắt người không phân biệt được ranh giới giữa chúng Mỗi một điểm như vậy gọi là điểm ảnh (PEL: Picture Element) hay gọi tắt là Pixel Trong khuôn khổ ảnh hai chiều, mỗi pixel ứng với cặp tọa độ (x, y)

Định nghĩa: Điểm ảnh (Pixel) là một phần tử của ảnh số tại toạ độ (x, y)

với độ xám hoặc màu nhất định Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh

đó được chọn thích hợp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian

và mức xám (hoặc màu) của ảnh số gần như ảnh thật Mỗi phần tử trong ma trận được gọi là một phần tử ảnh

b Độ phân giải của ảnh

Định nghĩa: Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được

ấn định trên một ảnh số được hiển thị

Theo định nghĩa, khoảng cách giữa các điểm ảnh phải được chọn sao cho mắt người vẫn thấy được sự liên tục của ảnh Việc lựa chọn khoảng cách thích hợp tạo nên một mật độ phân bổ, đó chính là độ phân giải và được phân bố theo trục x và y trong không gian hai chiều

Ví dụ: Độ phân giải của ảnh trên màn hình CGA (Color Graphic Adaptor)

là một lưới điểm theo chiều ngang màn hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm ảnh (320*200) Rõ ràng, cùng màn hình CGA 12” ta nhận thấy mịn hơn màn hình CGA 17” độ phân giải 320*200 Lý do: cùng một mật độ (độ phân giải) nhưng diện tích màn hình rộng hơn thì độ mịn (liên tục của các điểm) kém hơn

c Mức xám của ảnh

Một điểm ảnh (pixel) có hai đặc trưng cơ bản là vị trí (x, y) của điểm ảnh

và độ xám của nó Dưới đây chúng ta xem xét một số khái niệm và thuật ngữ thường dùng trong xử lý ảnh

Định nghĩa: Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng của nó được gán

bằng giá trị số tại điểm đó

Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 là

mức phổ dụng Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8 bit) để biểu diễn mức xám: Mức xám dùng 1 byte biểu diễn: =256 mức, tức là từ 0 đến 255)

Ảnh đen trắng: là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với

mức xám ở các điểm ảnh có thể khác nhau

Ảnh nhị phân: ảnh chỉ có 2 mức đen trắng phân biệt tức dùng 1bit mô tả

21mức khác nhau Nói cách khác: mỗi điểm ảnh của ảnh nhị phân chỉ có thể là 0 hoặc 1

Ảnh màu: trong khuôn khổ lý thuyết ba màu (Red, Blue, Green) để tạo nên

thế giới màu, người ta thường dùng 3 byte để mô tả mức màu, khi đó các giá trị

2.2.1 VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo

Lập trình Labview được thực hiện trên cơ sở là các thiết bị ảo (VI) Các đối tượng trong các thiết bị ảo được sử dụng để mô phỏng các thiết bị thực, nhưng chúng được thêm vào bởi phần mềm Các VI tương tự như các hàm trong lập trình bằng ngôn ngữ

2.2.2 Front Panel và Block Diagram

Một chương trình trong LabView gồm hai phần chính: một là giao diện với người sử dụng (Front Panel), hai là giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã nguồn (Block Diagram) và các biểu tượng kết nối (Icon/Connector)

a Front panel

Front panel là một panel tương tự như panel của thiết bị thực tế Ví dụ các nút bấm, nút bật, các đồ thị và các bộ điều khiển Từ Front Panel người dùng chạy và quan sát kết quả có thể dùng chuột, bàn phím để đưa dữ liệu vào sau đó cho chương trình chạy và quan sát Front Panel thường gồm các bộ điều khiển (Control) và các bộ hiển thị (Indicator)

Control là các đối tượng được đặt trên Front Panel để cung cấp dữ liệu cho chương trình Nó tương tự như đầu vào cung cấp dữ liệu

Indicator là đối tượng được đặt trên Front Panel dùng để hiện thị kết quả

nó tương tự như bộ phận đầu ra của chương trình

Hình 2.2 Front Panel của chương trình Labview

b Block diagram

Block diagram của một VI là một sơ đồ được xây dựng trong môi trường LabVIEW, nó có thể gồm nhiều đối tượng và các hàm khác nhau để tạo các cấu trúc lệnh để chương trình thực hiện Block Diagram là một mã nguồn đồ họa của một VI Các đối tượng trên Front Panel được thể hiện bằng các thiết bị đầu cuối trên Block Diagram, không thể loại bỏ các thiết bị đầu cuối trên Block Diagram Các thiết bị đầu cuối chỉ mất đi sau khi loại bỏ đối tượng tương ứng trên Front panel

Cấu trúc của một Block Diagram gồm các thiết bị đầu cuối (Terminal), nút (Node) và các dây nối (wire)

Hình 2.3 Block Diagram của chương trình LabVIEW

2.2.3 Icon & Connector

Icon (biểu tượng): là biểu tượng của VI, được sử dụng khi từ một VI muốn

sử dụng chức năng của một VI khác Khi đó VI đó được gọi là SubVI, nó tương đương như một chương trình con trong các ngôn ngữ khác

Connector (đầu nối): là một phần tử của Terminal dùng để nối các đầu vào

và đầu ra của các VI với nhau khi sử dụng Mỗi VI có một Icon mặc định hiển thị trong bảng Icon ở góc trên bên phải cửa sổ Front Palette và BlockDiagram Khi các VI được phân cấp và module hóa thì ta có thể dùng chúng như các chương trình con Do đó để xây dựng một VI ta có thể chia thành nhiều VI thực hiện các chức năng đơn giản và cuối cùng kết hợp chúng lại với nhau thành một khối để thực thi những công việc cụ thể trong một chương trình

Khác với những ngôn ngữ lập trình khác, ngôn ngữ lập trình LabVIEW ngoài những menu quen thuộc giống như những ngôn ngữ khác LabVIEW còn

sử dụng các bảng: Tools Palette, Controls Palette, Function Palette, chính những bảng này làm cho LabVIEW khác với các ngôn ngữ sử dụng những câu lệnh rườm rà khó nhớ Các bảng đó cung cấp các chức năng để người sử dụng có thể tạo và thay đổi trên Front Panel và Block Diagram bằng các biểu tượng, các hình ảnh trực quan giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng, linh động hơn

2.3.1 Tool palette

Tool Panel xuất hiện trên cả Font Panel và Block Diagram Bảng này cho phép người sử dụng có thể xác lập các chế độ làm việc đặc biệt của con trỏ chuột Khi lựa chọn một công cụ, biểu tượng của con trỏ sẽ được thay đổi theo biểu tượng của công cụ đó Nếu thiết lập chế độ tự động lựa chọn công cụ và người sử dụng di chuyển con trỏ qua các đối tượng trên Front Panel hoặc Block Diagram, LabVIEW sẽ tự động lựa chọn công cụ phù hợp trên bảng Tool Palette

2.3.2 Controls Palette (bảng điều khiển)

Bảng điều khiển chỉ duy nhất xuất hiện trên Front panel Bảng điều khiển chứa các bộ điều khiển (control) và các bộ hiển thị (Indicator) Bảng điều khiển đầy đủ được minh họa như hình bên đưới Để mở bảng controls palette ta vào

menu View, chọn controls palette

Bảng điều khiển được sử dụng để người sử dụng thiết kế cấu trúc mặt hiển thị gồm các thiết bị ví dụ: các công tắc, các loại đèn, các loại màn hình hiển thị…

Với bảng điều khiển này, người sử dụng có thể chọn các bộ thiết bị chuẩn

do hãng sản xuất cung cấp ví dụ công tắc nhưng cũng có thể chọn các thiết bị do người sử dụng tự xây dựng Bảng điều khiển dùng để cung cấp dữ liệu đầu vào

và hiển thị kết quả đầu ra

Hình 2.4 Giao diện controls palette

Trên bảng controls palette thể hiện khá phong phú các bộ điều khiển khác nhau như trên hình Ta có thể sử dụng tất cả các thanh phần của bảng controls, ở hình trên mục Express đang được mở, sau đây ta xem qua một số bộ điều khiển điển hình của LabVIEW

Numeric controls / Indicators

Bộ công cụ này dùng để hiện thị và điều khiển dữ liệu dạng số trong chương trình LabVIEW

Boollean controls /Indicators

Bộ công cụ này cung cấp hai giá trị là True và False Khi thực hiện

chương trình người sử dụng sử dụng chuột để điều khiển giá trị của thiết bị Việc thay đổi giá trị của các thiết bị chỉ có tác dụng khi các thiết bị đó được xác lập ở chế độ là các Control Còn nếu ở chế độ là các Indicator thì giá trị không thay đổi vì chúng chỉ là các thiết bị hiển thị

C String & Path

Điều khiển này dùng để nhập và hiển thị các ký tự, nó cũng có thể được xác lập ở chế độ đầu vào hay đầu ra hoặc chỉ đường dẫn đến các file cần hiển thị

2.3.3 Function palette

Bảng Functions Palette chỉ xuất hiện trên Block Diagram Bảng này chứa các VI và các hàm mà người sử dụng thiết kế để tạo dựng nên các khối lưu đồ Với bảng Function Palette, người lập trình thực hiện các lệnh khác nhau bằng các lưu đồ như: các phép tính số học, các biểu thức toán học, các vòng lặp, phép lựa chọn thông qua các nhóm hàm, chức năng đã được cung cấp bên cạnh đó bảng này có thể tạo ra và sử dụng lại các hàm, chức năng mà người sử dụng tự xây dựng Các hàm toán học được minh họa thông qua các biểu tượng Khi muốn lựa chọn thực hiện một hàm nào đó thì người sử dụng chọn biểu tượng thể hiện cho hàm đó và có thể kéo thả ở bất kỳ vị trí nào trên Block Diagram sau đó xác định những đầu vào và đầu ra cần thiết

LabVIEW hỗ trợ cho tất cả các dạng dữ liệu Các kiểu dữ liệu dạng Boolean, bytes, string, array, file, text, cluster và dạng số có thể được chuyển đổi một cách dễ dàng sang các dạng cấu trúc Sau đây chúng ta xem xét một vài dạng dữ liệu:

2.4.1 Variables (biến)

Trong quá trình lập trình cần thiết phải sử dụng tới các biến Thông qua các biến, người lập trình có thể thực hiện được việc xử lý và thay đổi dữ liệu một cách thuận lợi Trong LabVIEW, các biến được sử dụng dưới 2 dạng là biến toàn cục (global variables) và các biến địa phương (local variables)

Global variables (biến toàn cục): Biến toàn cục được sử dụng để thực hiện

công việc truyền và lưu trữ dữ liệu giữa một vài VI Biến toàn cục được coi là một đối tượng trong LabVIEW Khi ta tạo ra một biến toàn cục LabVIEW sẽ tạo

ra một “VI toàn cục” đặc biệt Để tạo ra các biến toàn cục, ta lựa chọn chúng

trên menu “Structs and Constants function” sau đó đặt chúng lên Diagram

Tiếp tục cần xác định cho chúng kiểu dữ liệu thông qua các kiểu dữ liệu đã sử dụng thông qua các Controls hoặc các Indicators Chúng ta cần chú ý là đối với mỗi biến toàn cục chúng ta cần phải tạo ra một VI với một tên riêng duy nhất Đối với các biến toàn cục chúng ta cũng cần xác định chế độ chỉ cho phép ghi hoặc chỉ cho phép đọc Đối với việc truy xuất vào biến toàn cục sẽ thực hiện rất nhanh chóng đối với các kiểu dữ liệu đơn giản như numerics và Boolean Tuy nhiên, khi ta sử dụng biến toàn cục để lưu trữ và xử lý các dữ liệu dưới dạng mảng (arrays), Clusters hay các sâu (string) lớn thì thời gian cũng như bộ nhớ cần thiết để xử lý chúng lại sẽ tương đối lớn Vì nó đòi hỏi một vài dịch vụ quản

lý bộ nhớ mỗi khi các biến đó gọi tới Khi sử dụng các biến toàn cục cũng như

các biến cục bộ thì một vấn đề có thể gặp phải là “sự tranh chấp dữ liệu” Biến

sử dụng trong Labview không hoàn toàn giống như trong các ngôn ngữ lập trình dòng lệnh Việc “tranh chấp dữ liệu” xảy ra khi hai hoặc nhiều hơn các đoạn mã lệnh cùng thực hiện song song cùng thay đổi giá trị của một biến Đầu ra của VI phụ thuộc vào thứ tự được thực thi của các dòng lệnh Bởi vì nếu không có sự phụ thuộc dữ liệu giữa các biểu thức khác nhan thì sẽ không xác định được cái nào chạy trước Nếu sử dụng các biến toàn cục trong Vis mà được thực hiện song song, thì ta có thể sử dụng một biến toàn cục thêm vào để xác định khi nào

dữ liệu được phép thay đổi và được đọc giá trị mới

Local variable: cho phép người sử dụng đọc hoặc viết thông tin lên một

trong những thiết bị điều khiển hoặc thiết bị hiển thị trên Front Panel Để tạo

một biến địa phương, chọn Local Variable từ bảng Structs & Constant Khi

sử dụng biến địa phương cần chú ý một số thông tin sau

Các biến địa phương bộ chỉ có tác dụng duy nhất trên các thiết bị điều khiển hoặc thiết bị hiển thị mà cùng ở trên một lược đồ Ta không thể sử dụng biến địa phương để truy cập tới một điều khiển mà không cùng trên một lược đồ

Ta có thể có rất nhiều các biến địa phương cho mỗi thiết bị điều khiển hoặc thiết bị hiển thị Tuy nhiên điều đó có thể gây ra sự phức tạp, cho rằng điều khiển của bạn thay đổi trạng thái một cách khó hiểu bởi vì bạn ngẫu nhiên lựa chọn sai các phần tử trong một hoặc nhiều biến địa phương

Giống như biến toàn cục, bạn có thể sử dụng biến địa phương không có một “dòng dữ liệu” hợp lệ khác sử dụng

2.4.2 String

Kiểu string (chuỗi) là một kiểu dữ liệu dạng chuỗi ký tự Ta có thể sử dụng chuỗi tham gia tính toán xử lý Để lựa chọn các ô text lưu trữ dữ liệu kiểu string ta

chọn từ ô “String & path” từ control palette như hình bên dưới

Không chỉ vậy có thể thực hiện việc chuyển đổi từ dạng string sang các dạng khác như dạng số, dạng mảng (array) Trong LabVIEW, đôi khi người sử dụng có thể cần phải tạo ra hoặc hiển thị một số ký tự trong bảng mã ASCII mà không thể hiển thị được như: Esc, tab… Để giải quyết vấn đề đó, Labview đã cung cấp một số từ đại diện cho các từ đó, khi cần thể hiện các ký tự đó ta chỉ cần gõ vào những từ đại diện cho chúng trên Front Panel Sau đây là một số từ thay thế (Escape Code)

Người sử dụng có thể sử dụng chức năng xây dựng mảng Nó còn cho phép ràng buộc mảng gốc vào các mảng khác

a Array Constant

Sử dụng hàm này sẽ tạo ra một mảng với các phần tử là các hằng số Để định nghĩa dạng dữ liệu của mảng hằng số ta lựa chọn bất kỳ hằng số vô hướng nào từ bảng Function Palette và đặt nó vào bên trong mảng hằng số Tất cả các thành phần của mảng sẽ có dạng này Sử dụng Operating Tool để nhập giá trị cho từng thành phần của mảng Ta không thể thay đổi được giá trị của mảng trong khi VI chạy

b Array Max & Min

Hàm này có chức năng tìm kiếm số lớn nhất và số nhỏ nhất của các số trong mảng Hàm này thường trả về kết quả để hiển thị

Mảng có thể là mảng n chiều của bất kỳ loại dữ liệu nào

Hình 2.5 Giao diện Array Max- Min

Giá trị lớn nhất (max value) là cùng dạng dữ liệu như là các thành phần

trong mảng các số

Chỉ số lớn nhất (max index) là chỉ số của phần tử lớn nhất

Giá trị nhỏ nhất (min value) là của cùng dạng dữ liệu như là các thành

phần trong mảng

Chỉ số nhỏ nhất (min index) là chỉ số của giá trị nhỏ nhất

2.4.4 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình

Trong bất cứ ngôn ngữ lập trình nào, ta cũng hay thường gặp và làm việc với các phần tử điều khiển luồng chương trình, đó là các cấu trúc (Structures) Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình trong một VI có 5 cấu trúc là: For Loop, While Loop, Case Structure, Sequence Structure và Fomula Node

Các cấu trúc đó thực hiện tự động khi dữ liệu đầu vào của chúng có sẵn và thực hiện các công việc theo ý muốn cho tới khi hoàn thành thì mới cung cấp dữ liệu tới các dây nối dữ liệu đầu ra Tuy nhiên, mỗi cấu trúc thực hiện theo các quy tắc riêng (Sub Diagram) của nó

SubDiagram là tập hợp của các Node, Wire và Terminal bên trong đường viền của Structure Mỗi cấu trúc For Loop và While loop có một SubDiagram Cấu trúc Case và Sequence có thể có nhiều SubDiagram, nhưng chỉ có một SubDiagram có thể thực hiện tại một thời điểm Cách xây dựng các SubDiagram cũng giống như việc xây dựng các Block diagram mức đầu

Việc truyền dữ liệu vào và ra các Structure thông qua các Terminal mà được tự động tạo ra ở nơi dây nối đi qua đường viền của cấu trúc, các Terminal này được gọi là các đường ống (Tunel)

2.5.1 Khái niệm SubVI

Khi thiết kế chương trình trong LabView, ta thường chú ý thiết kế các VI

và xác định đầu vào và đầu ra cho chúng Khi đó mỗi VI thực hiện một chức năng xác định Trong việc lập trình, các VI đó có thể được sử dụng trong các Block Diagram của một VI khác ở mức độ cao hơn Khi đó VI cao hơn đó được gọi là một SubVI Như vậy, một SubVI ta có thể coi như một chương trình con trong các chương trình khác như C++… Trong một chương trình labVIEW, không bị hạn chế số SubVI và mỗi SubVI không bị hạn chế việc gọi đến các SubVI Với tiện ích này, một chương trình trên Labview sẽ trở nên dễ hiểu, gọn gàng và dễ gỡ rối hơn

2.5.2 Xây dựng SubVI

Có hai cách đơn giản nhất để xây dựng một SubVI: tạo một SubVI từ một

VI và tạo một SubVI từ một phần của VI

a Tạo một SubVI từ một VI

Các SubVI được sử dụng thông qua Icon và Conector của nó Icon của một

VI là một biểu tượng đồ họa Conetor của một VI gán các Control và Indicator cho các Terminal đầu vào và đầu ra Muốn gọi một VI từ Block Diagram của một VI khác, thì trước tiên ta phải tạo ra Icon và Conector cho VI đó

Để tạo Icon, ta bấm đúp chuột trái vào biểu tượng Icon ở góc bên phía trên của Front Panel hoặc bấm chuột phải vào biểu tượng Icon và chọn Edit Icon… Sau khi chọn Edit Icon… ta dùng các công cụ ở bên trái cửa sổ để tạo ra kiểu Icon trong vùng soạn thảo điểm lớn Hình ảnh mặt định của Icon xuất hiện trong vùng soạn thảo Phụ thuộc vào dạng màn hình đang sử dụng, ta có thể thiết kế kiểu Icon ở dạng đơn sắc, 16 màu hoặc 256 màu Màu mặc định của Icon là Đen

- Trắng (Black-White), nhưng nó có thể bấm vào mục chọn màu để chuyển sang

16 màu hoặc 256 màu Ta có thể copy một Icon thành một Icon đen – trắng, và ngược lại

Hình 2.6 Icon mặc định và Icon sau khi được tạo

Xác định kiểu Connector Terminal: SubVI nhận dữ liệu tới và gửi dữ liệu thông qua các Terminal ở trong ô vuông Connector của nó Ta có thể xác định các mối liên hệ bằng cách chọn số Terminal cần thiết cho VI và gán một Front Panel Control hoặc Indicator cho mỗi Terminal Nếu Connector của VI chưa xuất hiện ở góc trái của Front Panel thì ta chọn Show Connector từ menu của Icon Connector thay thế Icon ở góc bên phải phía trên của Front Panel Kiểu Terminal ban đầu được chọn cho VI có số các Terminal bên phải của Connector bằng số Indicator trên Front panel và số Terminal bên trái Connector bằng số Control trên Front Panel Nếu điều này không thể có được thì phần mềm sẽ chọn kiểu Terminal phù hợp gần nhất Mỗi hình chữ nhật trong Connector sẽ tương ứng với một đầu vào hoặc đầu ra từ VI

Ta có thể chọn một kiểu Terminal khác trong menu Pattern Ta có thể thêm hoặc loại bỏ bớt Terminal bằng cách chọn Add Terminal hoặc chọn Remove Terminal Sau khi đã chọn được Connector Terminal Pattern ta phải gán các Front Panel Control và Indicator cho các Terminal theo các bước sau:

Control hoặc Front Panel Indicator muốn gán cho Terminal đã chọn Một khung bao xung quanh Front Panel của Control hoặc Indicator được chọn xuất hiện và nhấp nháy.Bấm vào một vùng mở của Front Panel và bấm chuột, khung nhấp

nháy biến mất Termianl và Front Panel Control hoặc Indicator đã chọn được gắn với nhau

Hình 2.7 Cách thức tạo Connector của một VI

b Tạo một SubVI từ một phần của VI

Để biến đổi một phần của VI thành một SubVI được gọi từ VI khác, chọn

một phần trong Block Diagram của VI, sau đó chọn Edit\Create SubVI Phần

đó sẽ tự động thành một SubVI Các Control và Indicator được tự động khai báo cho SubVI mới SubVI mới tự động nối dây với các đầu dây hiện có và một Icon của SubVI sẽ thay thế phần được chọn trong Block Diagram của VI gốc Đối với SubVI này ta có thể điều chỉnh được Icon & Connector tương tự như trên

CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH TRÊN LABVIEW 2013

2.6.1 Thiết lập trang bị

Kính hiển vi kỹ thuật số là một loại kính hiển vi điện tử được kết nối với máy tính thông qua cổng USB để phóng to một vật trên màn hình máy tính Kính hiển vi kỹ thuật số có núm xoay cho phép zoom lên đến từ 20 lần 50 lần Cảm biến hình ảnh: 2 MP

Độ phóng đại: 50x

Độ phân giải ảnh-video: 1280x960 (1,3 MT Pixel), 800x600, 640x480 Focus: 3mm – 40 mm

Digital Zoom: 5x

Frame rate: Max 30fps (600Lux)

Photo Format: JPEG hoặc BMP

Nguồn sáng: 8 LEDs (có thể điều chỉnh)

Hình 2.8 Camera xử lý ảnh cơ chế zoom 20x-50x

2.6.2 Khởi tạo giao diện chương trình xử lý ảnh của LABVIEW

a Khởi động chương trình Labview2013

b Thiết lập VI

c Chương trình Front Panel

d Sử dụng các thanh công cụ trên màn hình ta thiết lập giao diện như sau

Số 1: Mã hóa code 39

Số 2: Trạng thái NG/OK

Số 3: Hiển thị barcode từ camera xử lý ảnh

Số 4: Trạng thái kiểm tra Passed và NG của barcode

Số 5: Thông số cài đặt để kiểm tra nhãn in

Số 6: Hiển thị ký tự từ camera xử lý ảnh

Số 7: Trạng thái Passed và NG của chuỗi ký tự

Số 8: Cổng COM kết nối Camera vào Máy tính

Số 9: Độ trễ thời gian ghi dữ liệu từ camera

Số 10: Thông số truyền từ RS232 to COM truyền thông đến PLC

Sô 11: Số bit dữ liệu truyền xuống PLC

Sô 12: Hiển thị lệnh đẩy xuống PLC

Số 13: Trạng thái kết nối hoặc mất kết nối với PLC

Sô 14: Trạng thái chạy hoặc dừng liên tục quét hình ảnh từ camera

2.6.3 Cấu hình cho Camera xử lý ảnh

a Cấu hình cho Vision Acquisition từ Block program

b Thiết lập cấu hình cho Camera đọc dữ liệu barcode bằng phương thức OCR/ORV

2.6.4 Cấu trúc chương trình Labview

a Khối dữ liệu truyền lệnh xuống PLC

b Khối thông tin giao diện chương trình

c Khối chương trình xử lý ảnh và barcode

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

barcode Truyền thông dữ liệu Labview với PLC qua cổng RS232 kết nối với PLC để điều khiển