Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN
KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ
TÌM HIỂU MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM
CẢM BIẾN MÀU SẮC
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Mậu Thiện
Mã sinh viên : K12C08438
Giảng viên hướng dẫn : TS. Vương Công Đạt
Khóa đào tạo : 2018 - 2021
Đà Nẵng - 01/2021
- PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với những thành tựu về khoa học kỹ thuật cũng như nhu cầu
của con người ngày càng cao. Vì vậy đòi hỏi nhiều ứng dụng của
khoa học kỹ thuật vào các ngành công nghiệp nói chung và kỹ thuật
điện tử nói riêng được ứng dụng vào cuộc sống. Nó giúp cho ngành
điện tử ngày càng phát triển, đồng thời giúp cho cuộc sống của con
người ngày càng nâng cao hơn.
Một trong các ứng dụng được sử dụng rộng rãi trong cuộc
sống hàng ngày, trong các thiết bị máy móc giúp con người nâng cao
sức lao động.Trong giai đoạn hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của
công nghệ chế tạo, hàng loạt các loại máy móc mới ra đời và phát
triển. Những loại máy móc này xử lý nhanh hơn hiệu quả hơn rất
nhiều so với sức lao động thủ công của người lao động.
Khoa học kĩ thuật luôn luôn phát triển trong tất cả các lĩnh
vực, nhất là các ngành sản xuất. Việc đòi hỏi cải tiến và nâng cấp hệ
thống sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu. Một trong những hệ thống
đó là hệ thống phân loại sản phẩm tự động. Hệ thống này giúp cho
sản xuất linh hoạt hơn, tiết kiệm thời gian và nhân lực, tăng sản
lượng, đem lại lợi ích kinh tế cao và hiệu quả. Để phân loại sản phẩm
có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên hiện nay phương pháp sử dụng
màu sắc chưa được ứng dụng nhiều và hiệu quả.
Đặc biệt hiện nay trong lĩnh vực vi xử lý, những ứng dụng
của nó đã mang lại hiệu quả rất thiết thực trong cuộc sống như: hệ
thống đếm sản phẩm, quang báo điện tử, điều khiển tốc độ động cơ,
….
Nắm được tầm quan trọng đó, em đã quyết định chọn đề tài
“Tìm hiểu mạch và thiết kế mạch đếm sản phẩm cảm biến màu ’’
để làm đồ án tốt nghiệp của em. Để qua đó thể hiện được một phần
mô hình ứng dụng trong công nghiệp trong đời sống…
1
- 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
-Tối ưu hóa mô hình mạch đếm sản phẩm cảm biến màu độ
chính xác cao
-Nâng cao kiến thức cho bản thân
-Thực nghiệm các kiến thức đã học được ở trường
-Chúng tôi nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích vận dụng
những công nghệ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào trong quá
trình sản xuất nhằm giảm thiểu sức lao động của con người
và nâng cao năng suất trong sản xuất công nghiệp. Mặt khác,
thông qua việc thực hiện đề tài này chúng tôi có thể củng cố
lại kiến thức và vận dụng những kiến thức lý thuyết đã học
vào thực tế, phát triển khả năng tư duy nhằm nâng cao năng
lực bản thân để có thể đóng góp nhiều hơn cho nền công
nghiệp nước nhà.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Mô hình mạch đếm sản phẩm gồm các module
nguồn, module cảm biến hồng ngoại, module hiển thị led LCD,
module băng truyền, module điều khiển động cơ L298, module cảm
biến màu sắc TCS3200
- Phạm vi nghiên cứu: Đếm sản phẩm đi qua băng truyền hiển
thị trên led LCD và phát hiện sản phẩm lỗi thông qua phương pháp
cảm biến màu sắc.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và mô hình thực tế để làm
rõ nội dung đề tài. Cụ thể như sau:
Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến
đề tài.
Vận dụng những kiến thức cơ bản đã học về điện tử truyền
thông.
Tìm hiểu qua tài liệu internet và sách báo và nhu cầu đời
2
- sống xã hội.
Sử dụng phần mềm chuyên dụng để thực hiện viết code và
nạp code.
Tìm hiểu các đồ án có đề tài liên quan.
Sử dụng các phần mềm vẽ mô phỏng và lập trình.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Hiện nay việc phân loại sản phẩm vẫn còn thực hiện thủ công bởi
con người, dẫn đến quá trình sản xuất bị trì trệ và năng suất lao động
không cao, không bắt kịp với xu thế phát triển và đáp ứng được nhu
cầu sản xuất trong nước và trên thị trường quốc tế. Với mong muốn
đưa ra giải pháp nhằm khắc phục những nhược điểm trên, chúng tôi
xin thực hiện đề tài “Đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc”
nhằm cải thiện quá trình sản suất sao cho giảm được chi phí nhân
công, tăng năng suất mà vẫn đảm bảo được chất lượng và giá thành
sản phẩm để có thể cạnh tranh trên thị trường.
6. Bố cục đề tài
Chương 1: Cơ sở lý thuyết.
Chương 2: Lựa chọn linh kiện trong mạch.
Chương 3: Thiết kế và thi công mạch đếm sản phẩm cảm
biến màu
3
- CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO NANO
1.2. Kết luận chƣơng
Ở chương này ta tìm hiểu tổng quan về vi điều khiển
Arduino nano.
Từ những kiến thức tổng quan trên ta tiếp tục đến với
chương 2 tìm hiểu các linh kiện sử dụng trong mạch.
4
- CHƢƠNG 2: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH
2.1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
2.1.1. Đặt vấn đề
Với những thành tựu về khoa học kỹ thuật cũng như nhu cầu
của con người ngày càng cao. Vì vậy đòi hỏi nhiều ứng dụng của
khoa học kỹ thuật vào các ngành công nghiệp nói chung và kỹ thuật
điện tử nói riêng được ứng dụng vào cuộc sống. Nó giúp cho ngành
điện tử ngày càng phát triển, đồng thời giúp cho cuộc sống của con
người ngày càng nâng cao hơn.
Khoa học kĩ thuật luôn luôn phát triển trong tất cả các lĩnh
vực, nhất là các ngành sản xuất. Việc đòi hỏi cải tiến và nâng cấp hệ
thống sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu. Một trong những hệ thống
đó là hệ thống phân loại sản phẩm tự động. Hệ thống này giúp cho
sản xuất linh hoạt hơn, tiết kiệm thời gian và nhân lực, tăng sản
lượng, đem lại lợi ích kinh tế cao và hiệu quả. Để phân loại sản phẩm
có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên hiện nay phương pháp sử dụng
màu sắc chưa được ứng dụng nhiều và hiệu quả.
Đặc biệt hiện nay trong lĩnh vực vi xử lý, những ứng dụng
của nó đã mang lại hiệu quả rất thiết thực trong cuộc sống như: hệ
thống đếm sản phẩm, quang báo điện tử, điều khiển tốc độ động cơ,
….
Nắm được tầm quan trọng đó, em đã quyết định chọn đề tài
“Tìm hiểu mạch và thiết kế mạch đếm sản phẩm cảm biến màu ’’
để làm đồ án tốt nghiệp của em. Để qua đó thể hiện được một phần
mô hình ứng dụng trong công nghiệp trong đời sống…
2.1.2. Mạch đếm sản phẩm
- Nhằm phục vụ cho con người giúp công việc hiệu quả chính
xác hơn.
- Nâng cao chất lượng năng xuất công việc giảm bớt công việc
cho công nhân lao động
2.1.3. Ứng dụng
5
- Làm băng truyền đếm sản phẩm trong các nhà máy công
nghiệp
Làm băng truyền để phát hiện và phân loại các sản phẩm
theo màu sắc
2.2. LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.2.1. Tổng quan động cơ servo
2.2.1. Cảm biến màu sắc TSC 3200
2.2.2. LED LCD
2.2.3. Module L298
2.2.5 Module cảm biến hồng ngoại
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐẾM SẢN
PHẨM CẢM BIẾN MÀU SẮC
3.1. CÁC YÊU CẦU CẦN ĐẠT ĐƢỢC
Các yêu cầu đạt đƣợc
- Đếm và hiển thị sản phẩm
- Phân biệt sản phẩm lỗi theo màu sắc
3.2. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
3.2.1. Sơ đồ khối hệ thống
3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống
6
- Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng các khối
- Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn bộ hoạt động của
mạch.
- Khối điều khiển tốc độ băng tải: Dùng mạch điều khiển tốc
độ đông cơ để điều chỉnh tốc độ chạy cũa băng tải phù hợp
với thời gian xử lí và tốc độ đọc của các cảm biến.
- Khối xử lí: bao gồm bộ phận phát hiện sản phầm và nhận
diện màu sắc sản phẩm. Sản phẩm đi qua được diện màu sắc
và đếm số sản phẩm theo màu trên tổng số sản phẩm.
- Khối phân loại sản phẩm: sau khi sản phẩm được nhận diện
màu sắc khối vi xử lí sẽ kiểm tra màu và điều khiển động cơ
phân loại sản phẩm theo đúng màu đã nhận diện.
7
- - Khối hiển thị: hiển thị các thông tin, kết quả, số sản phẩm
màu xanh lá, đỏ, xanh dương và tổng số sản phẩm.
3.2.2. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý của mạch
Hình 3.3: Sơ đồ mạch in
8
- Hình 3.4: Mạch 3D
Hình 3.5: Sản phẩm thực tế
3.2.3. Nguyên lý hoạt động
9
- 1. Đầu tiên chúng ta sẽ cấp nguồn cho hệ thống. Khi đó, LCD, cảm
biến màu sắc và cảm biến hồng ngoại sẽ được kích hoạt sáng lên
nhưng băng tải vẫn chưa được phép hoạt động.
2. Khi muốn băng tải hoạt động, ta nhấn vào nút RUN/STOP và điều
chỉnh biến trở để đạt được tốc độ mong muốn.
3. Sau khi hệ thống ổn định, ta tiến hành đưa sản phẩm lên băng tải
từ bên trái. Sản phẩm sẽ đi qua cảm biến màu sắc để nhận biết màu,
sau đó tiếp tục qua cảm biến hồng ngoại để đếm số lượng, đồng thời
động cơ servo sẽ quay đến ô chứa sản phẩm phù hợp với từng màu.
Sau khi đi hết băng tải, sản phẩm tự động rơi vào máng và phân loại
. 4. Màn hình hiển thị LCD sẽ hiển thị tổng số lượng sản phẩm và số
lượng sản phẩm từng màu, đồng thời cho chúng ta biết hệ thống đang
hoạt động khi hiển thị “RUN”. Khi muốn hệ thống ngừng hoạt động,
ta nhấn vào nút nhấn một lần nữa, LCD sẽ hiện thị “STOP”.
10
- KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Đánh giá kết quả:
-Thiết kế những phần cứng để hệ thống hoạt động theo yêu cầu,
gồm:
- Mạch nguồn cung cấp cho toàn hệ thống.
- Mạch hiển thị các thông số và kết quả.
- Mạch điều khiển trung tâm sử dụng Arduino Nano.
- Mạch cảm biến màu sắc.
Lắp ráp mạch đúng theo yêu cầu, đảm bảo tính kỹ thuật và tính thẩm
mỹ.
Hạn chế Trong quá trình thiết kế và thi công, chúng tôi nhận
thấy rằng mô hình còn tồn tại một số hạn chế nhƣ sau:
- Quá trình nhận biết màu sắc còn nhiều hạn chế, cụ thể là nhiễu
màu xảy ra khi tần số ánh sáng cảm biến màu thu được không ổn
định.
- Hệ thống không thể xử lí chính xác khi 2 sản phẩm đặt quá gần
nhau trên băng tải.
Kết luận:
Mô hình “Đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc” là sự kết hợp
giữa các khối chức năng riêng lẻ với nhau để tạo thành một hệ thống
hoàn chỉnh. Qua đó, chúng ta có thể tiến hành kiểm tra và sửa chữa
một cách thuận tiện.
Trong quá trình thực hiện, mặc dù chúng tôi đã nổ lực tìm kiếm và
học hỏi để có thể hoàn thiện mô hình một cách tốt nhất nhưng vẫn
còn mắc phải nhiều khó khăn và hạn chế, song được sự hướng dẫn
tận tình của thầy TS Vương Công Đạt và các thầy cô khoa Điện-Điện
tử cũng như các bạn sinh viên đã giải đáp những thắc mắc và giúp đỡ
em hoàn thành đồ án này.
Em rất mong nhận được sự ủng hộ, động viên cũng như góp ý của
quý thầy cô cùng bạn bè để đồ án của chúng tôi được hoàn thiện hơn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
11
- Hƣớng phát triển:
Em xin đưa ra một số hướng phát triển cho đề tài này như sau:
- Cải tiến quá trình nhận biết màu, có thể dùng công nghệ xử lí ảnh
để tăng độ chính xác và phân loại được nhiều sản phần hơn
. - Quản lí và giám sát hệ thống qua thiết bị di động.
Ví dụ gửi số sản phẩm mà hệ thống đếm được về điện thoại di động
qua tin nhắn.
12
nguon tai.lieu . vn