Đồ án tốt nghiệp thiết kế thi công mô hình in logo động bằng PLC s7 1200 có code PLC HMI video

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH IN LOGO ĐỘNG
SVTH 1: NGUYỄN TRUNG THÔNG
MSSV:
17142175
SVTH 2: LÊ MINH ĐỨC
MSSV:
17142082
Khóa:
2017-2021
Ngành:
ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
GVHD:

TS. VŨ VĂN PHONG

TP. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :

THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH IN LOGO ĐỘNG
SVTH 1: NGUYỄN TRUNG THƠNG
MSSV:
17142175
SVTH 2: LÊ MINH ĐỨC
MSSV:
17142082
Khóa:
2017-2021
Ngành:
ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
GVHD:

TS. VŨ VĂN PHONG

TP. Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 12 năm 2021


PHỤ LỤC 1: NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***---TP. Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 8 năm 2021

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SVTH 1: Nguyễn Trung Thông
SVTH 2: Lê Minh Đức
Nghành: Điện – Điện tử

MSSV: 17142175
MSSV: 17142082

GVHD: TS. Vũ Văn Phong

ĐT: 0981479507

Tên đề tài: Thiết kế, thi cơng mơ hình in logo động











Nội dung thực hiện đề tài:
Tìm hiểu về động cơ AC Servo và drive.
Tìm hiểu về PLC Mitsubishi Fx3U.
Tìm hiểu về Raspberry và xử lý ảnh.
Thiết kế, thi cơng mơ hình phần cứng.
Viết chương trình điều khiển.
Chạy thử nghiệm, hiệu chỉnh, cải tiến mơ hình.
Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp.
Báo cáo đề tài tốt nghiệp.
Sản phẩm: Mơ hình in logo đơng.

TRƯỜNG NGÀNH
(Ký & ghi rõ họ tên)

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký & ghi rõ họ tên)

Vũ Văn Phong

Trang | 1


PHỤ LỤC 2: PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SVTH 1: Nguyễn Trung Thông
SVTH 2: Lê Minh Đức
Nghành: Điện – Điện tử

MSSV: 17142175
MSSV: 17142082

NHẬN XÉT:
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
Nội dung đề tài phù hợp với đề tài trình độ đại học ngành Điện-Điện tử.
Nhóm đã hồn thành khối lượng cơng việc được giao.

2. Ưu điểm: Nhóm nhiệt tình, chăm chỉ, tích cực nghiên cứu học hỏi.
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................
.............................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đồng ý cho bảo vệ
5. Đánh giá loại: Giỏi
6. Điểm: 9,0/Chín chẵn
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 01 năm 2022
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký & ghi rõ họ tên)

Vũ Văn Phong

Trang | 2


PHỤ LỤC 3: PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
SVTH 1: Nguyễn Trung
MSSV: 17142175
Thông
MSSV: 17142082
SVTH 2: Lê Minh Đức
Ngành: Điện – Điện tử

Tên đề tài: Thiết kế, thi công mơ hình in logo động
Họ và tên giảng viên phản biện: TS.Nguyễn Văn Thái

1.
2.
3.
-

4.

NHẬN XÉT:
Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: - Bố cục cuốn báo cáo phù
hợp. - Khối lượng thực hiện quá ít.
Ưu điểm:
Khuyết điểm:
Cơ sở lý thuyết xử lý ảnh q ít, chỉ có hơn 1 trang nói về khơng gian màu
HSV.
Cơ sở lý thuyết về PLC cũng quá ít, 2 trang giới thiệu sơ bộ, còn lại chủ yếu
là giới thiệu về các thiết bị điện tử là chính.
Gần như tồn bộ phần cơ sở lý thuyết giống như là một catalog giới thiệu
sản phẩm thiết bị điện tử là chính.
Chương tính tốn và thiết kế thì gần như khơng có một cơ sở tính tốn chọn
lựa thiết bị, chủ yếu là liệt kê thông số kỹ thuật của các thiết bị. Nội dung
trình bày ở chương này khơng thể hiện phần thiết kế gì cả.
Khơng thấy có video quay hoạt động thực tế của mơ hình.
Đề nghị cho bảo vệ hay khơng?

- Cho ra Hội đồng bảo vệ, tuy nhiên nhóm sinh viên cần phải thể hiện tốt hơn
khi báo cáo trực tiếp để có thể được thầy cơ trong Hội đồng duyệt.
5. Câu hỏi phản biện:

Trang | 3


PHỤ LỤC 3: PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.

- Nội dung q ít tính tốn nên GVPB khơng có câu hỏi nào, nhờ thầy cơ
trong Hội đồng bảo vệ hỏi trực tiếp nhóm sinh viên khi báo cáo.
6. Điểm: 7.0 (Bằng chữ: Bảy điểm )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2022
Giáo viên phản biện
(Ký & Ghi rõ họ tên)

Trang | 4


PHỤ LỤc 4: XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên SV1:Nguyễn Trung Thông

MSSV: 17142175

Họ và tên SV2: Lê Minh Đức

MSSV: 17142082

Lớp: 17142CL3

Khóa: 2017

Ngày bảo vệ: 17/01/2022
Chuyên ngành CNKT Điện – Điện tử - Khoa Đào tạo Chất lượng cao (hệ CLV/CLA)
Căn cứ ý kiến nhận xét của Hội đồng chấm Khóa luận tốt nghiệp (HĐ số 1), nhóm sinh viên đã sửa
chữa và hồn chỉnh một số nội dung sau:
ST

Yêu cầu chỉnh sửa

Nội dung đã chỉnh sửa

T
1

Bổ sung cơ sở lý thuyết xử lý ảnh

Nhóm đã bổ sung cơ sở lý thyết về

Bổ sung cơ sở lý thuyết về PLC

xử lý ảnh tại trang số 3-7
Nhóm đã bổ sung phần giới thiệu

2

tổng quan về PLC tại trang số 8-10.

SV THỰC HIỆN

Nguyển Trung Thơng

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng1 năm 2022
GV HƯỚNG DẪN

Lê Minh Đức

Vũ Văn Phong

Trang | 5


PHỤ LỤC 5: LỜI CẢM ƠN.

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin phép được gửi lời cảm ơn chân thành nhất, sâu sắc
nhất đến Thầy Vũ Văn Phong - Người hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này!
Chúng em cảm ơn Thầy!!!
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử nói
chung và bộ mơn Điện cơng nghiệp nói riêng ! Cảm ơn các thầy cô đã truyền đạt
những kiến thức vô cùng quý báu, nền tảng để chúng em có thể đi đến được ngày hơm
nay cũng như áp dụng vào công việc sau này!
Chúng em cảm ơn Thầy Cô!!!


PHỤ LỤC 6 : MỤC LỤC

MỤC LỤ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.............................................................................i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN............................................ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN..............................................iii
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................vi
MỤC LỤC................................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................xii
CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................................xiii
TĨM TẮT ĐỀ TÀI.....................................................................................................15
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.........................................................................................1
1.1

Đặt vấn đề........................................................................................................1

1.2

Mục tiêu đề tài.................................................................................................1

1.3

Nội dung đề tài.................................................................................................2

1.4

Giới hạn đề tài.................................................................................................2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................3
2.1

Phương pháp xử lý ảnh...................................................................................3

2.2 Giới thiệu chung về PLC................................................................................8
2.2.1. Tổng quan...................................................................................................8
2.2.2. Đặc điểm và vai trò.....................................................................................9
2.3 Động cơ servo................................................................................................10
2.3.1. Giới thiệu động cơ servo..........................................................................10
2.3.2. Cấu tạo......................................................................................................11
2.3.3. Chức năng.................................................................................................11
2.4

Bộ khuếch đại servo......................................................................................12

2.5 Điều khiển đồng bộ động cơ AC servo.........................................................13
2.5.1. Tổng quan về điều khiển đồng bộ.............................................................13
2.6 Động cơ step...................................................................................................14
2.6.1. Giới thiệu động cơ step.............................................................................14
2.6.2. Cấu tạo và phân loại.................................................................................15
Trang | 7


PHỤ LỤC 6 : MỤC LỤC

2.6.3.

Chức năng................................................................................................15

2.7

Driver động cơ Step.......................................................................................16

2.8

Màn hình HMI..............................................................................................17

2.9 Giao thức truyền thơng.....................................................................................18
2.10 Giới thiệu Raspberry.......................................................................................18
2.11 Giới thiệu camera............................................................................................19
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ..............................................................22
3.1

u cầu thiết kế.............................................................................................22

3.2

Cơ khí.............................................................................................................22

3.3

Lựa chọn thiết bị...........................................................................................25

3.4

Phần điện.......................................................................................................35

CHƯƠNG 4. THI CƠNG HỆ THỐNG....................................................................42
4.1 Phần cứng......................................................................................................42
4.1.1. Phần cơ khí...............................................................................................42
4.1.2. Phần điện..................................................................................................47
4.2 Mơ tả hoạt động của mơ hình và giải thuật điều khiển..............................50
4.2.1. Mô tả hoạt động........................................................................................50

4.2.2. Giải thuật điều khiển................................................................................50
4.2.3. Thiết kế giao diện HMI............................................................................52
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC HIỆN.....................................................................59
5.1 Kết quả...........................................................................................................59
5.1.1. Mơ hình....................................................................................................59
5.1.2. Kết quả thực nghiệm.................................................................................62
5.2 Nhận xét, đánh giá.........................................................................................64
5.2.1. Về phần cứng............................................................................................64
5.2.2. Về phần mềm:..........................................................................................65
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................................66
6.1

Kết luận..........................................................................................................66

6.2 Hướng phát triển...........................................................................................66
6.2.1. Khắc phục hạn chế....................................................................................66
6.2.2. Nâng cao yêu cầu điều khiển....................................................................67
CHƯƠNG 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................68
Trang | 8


PHỤ LỤC 6 : MỤC LỤC

Trang | 9


PHỤ LỤC 7: DANH MỤC CÁC
HÌNH

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình

2.1:

Các

bước

cơ

bản

trong

xử

lý

ảnh………………………….

………………….3
Hình 2.2: Hệ màu RGB…………. …………………………………………………......5
Hình 2.3: Hệ màu HSV…………. …………………………………………………......6
Hình 2.4: Cấu trúc cơ bản của PLC ……………………………………………….......10
Hình 2.5: Cấu tạo động cơ AC servo đồng bộ …………………………………………
11
Hình

2.6:

Một

động

cơ

AC

servo

của

hãng

tương

ứng

Mitsubishi

………………………………..12
Hình

2.7:

Một

số

driver

và

servo

trên

thị

trường…………………………….13
Hình 2.8: Ví dụ mô tả sự so sánh trong việc điều khiển băng chuyền giữa có và khơng
sử dụng điều khiển đồng bộ……………………………………………………………
14
Hình

2.9:

Động

cơ

step…………..

…………………………………………………….14
Hình 2.10: Cấu tạo động cơ step……..……………………………………………..
….15
Hình 2.11: Driver động cơ step……...…….…………………………………………..17
Hình 2.12: Một màn hình HMI của hãng MITSUBISHI………………………………
18
Hình

2.13:

Raspberry

Pi

4……………………………………………………..

……….19
Hình

3.1:

Bản

vẽ

2D

của

bàn

trượt

vitme

MISUMI

LX30…………………………….19

Trang | 9


PHỤ LỤC 7: DANH MỤC CÁC
HÌNH
Hình 3.2: Chân đỡ 2 trục……………….………………………………………………
20
Hình

3.3:

Giá

đỡ

trục

thứ

3…………………………………………………………….20
Hình 3.4: Vitme và đai ốc………………………………………………………………
21
Hình

3.5:

Trục

thứ

3…………………………………………………………………....21
Hình

3.6:

Băng

tải...

…………………………………………………………………....22
Hình 3.7: PLC MITSUBISHI FX3U 48MT/ES………….……………………………22
Hình 3.8: Sơ đồ chân plc mitsubishi FX3U 48MT……………………………………23
Hình 3.9: Động cơ servo HG-KP13………………………………….………………..24
Hình 3.10: Đặc tính tốc độ và momen của động cơ……………………………………
24
Hình 3.11: Kích thước, cấu tạo bên ngồi động cơ HG-KP13…………………………
25
Hình

3.12:

Driver

servo

MR-J3-

10A…………………………………………………..25

Hình

3.13:

Động

cơ

step……………………………………………………………….26
Hình 3.14: Driver động cơ step……………………………………………………...…
27
Hình 3.15: Động cơ DC 24V………………………………………………………..…27
Hình

3.16:

Cảm

biến

Omron

EE-SX671-

WR………………………………………….28
Hình 3.17: Màn hình HDMI WAVESHARE 7INCH………………………………….28
Trang | 10


PHỤ LỤC 7: DANH MỤC CÁC

HÌNH
Hình

3.18:

Raspberry

Pi

4

model

B…………………………………………………....29
Hình

3.19:

Camera

logi…………………………………………………………….

…..30
Hình 3.20: Sơ đồ chân cáp Encoder servo sử dụng trong đề tài………………..
……….31
Hình 3.21: Sơ đồ chân cáp nguồn động cơ servo sử dụng trong đề tài……….
………..31
Hình 3.22: Sơ đồ đấu chân kênh CN3……………………………………………..…..31
Hình

3.23:

Cấu

trúc

sơ

đồ

nguồn

hệ

thống………………

.

…………………………….32
Hình 3.24: Cấu trúc sơ đồ tín hiệu hệ thống………….…………………………………
33
Hình

3.25:

Nguồn

tổ

ong

24V……………………………………………………….....34
Hình 3.26: Mặt trước tủ điện…………………………………………………...………
35
Hình 3.27: Mặt trong của tủ điện

…………………………………………….

……….36
Hình 3.28: Mạch động lực………………………………………………………..……37
Hình

3.29:

Mạch

động

lực

…………………………………………………………….38
Hình 3.30: Mạch điều khiển. …………………………………………………….……
38
Hình 4.1: Kết nối động cơ vào trục vitme ……………………………………....
……..39

Trang | 11


PHỤ LỤC 7: DANH MỤC CÁC

HÌNH
Hình 4.2: Bộ trục X-Y…………………………………………………………….……
40
Hình

4.3:

Động

cơ

step

gắn

trục

in…………………………………………………….40
Hình 4.4: Gắn trục cố định đường chạy trục Z không bị rung lắc………………..……
41
Hình

4.5:

Động

cơ

step

có

hộp

giảm

tốc

gắn

vào

trục………………………………….41
Hình 4.6: Gắn Camera……………………………………………………………..…..42
Hình 4.7: Raspberry kết nối các thiết bị……………………………………………….42
Hình

4.8:

Băng

tải

……………………………………………………………….

…….43
Hình 4.9: Hồn thành thi cơng phần cơ khí cho mơ hình…………………….
………..44
Hình 4.10 Tủ điện sau khi đã đi dây xong………………………………………………
45

Hình 4.11 Tủ điện sau khi đã đi dây xong……………………………………………..45
Hình 4.12 Tủ điện sau khi đã đi dây xong………………………………………..……
46
Hình 4.13 Lưu đồ giải thuật………………………………………………………..
…..47
Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật(tt)…………………………………………………………
48
Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật(tt)…………………..……………………...………….
….48
Hình

4.16

Chương

trình

xử

lý

ảnh……….

……………………………………………..50
Trang | 12


PHỤ LỤC 7: DANH MỤC CÁC
HÌNH
Hình 4.17 Hộp thoại New Project Wizard……………………………………………..51

Hình

4.18

Hộp

thoại

New

Project

Wizard

(Communication)

………………………….52
Hình

4.19

Hộp

thoại

New

Project

Wizard

(Communication/(I/F))

…………………….53
Hình 4.20 Cửa sổ cuối hộp thoại New Project Wizard…………………………………
54
Hình

4.21

Màn

hình

setup……………………………………………………………...55
Hình 4.22 Trang giám sát và vận hành…………………………………………………
56
Hình

4.23

Màn

hình

Manual…………………………………………………………...57
Hình 4.24 Vị trí của phơi trên băng tải…………………………………………………
58
Hình

5.1:

Mơ

hình……………………………………………………………………...58
Hình

5.2:

Tủ

điện…………………...

………………………………………………….59
Hình

5.3:

Tọa

độ

vị

trí

vật

trên

băng

độ

vị

tải

qua

màn

hình

HDMI

của

vật

trên

HMI

………………………….59
Hình

5.4:

Xác

định

tọa

trí

……………………………………..60
Hình

5.5:

Phơi

đã

in………………...

………………………………………………….62

Trang | 13


PHỤ LỤC 8: DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 : Thông số kỹ thuật động cơ HG-KP13………………………………………
26
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật drive servo MR-J3-10A………………………….
……...27

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật động cơ step…………………………………….
………..28
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật driver động cơ step……………………………..…...……
28
Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật cảm biến Omron EE-SX671-WR………………..…...
…..30
Bảng 3.6: Thơng số kỹ thuật màn hình MITSUBISHI GS2110-WTBD……….………
30
Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật Raspberry…………………………………….……….…
31
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật camera logi …………………………….…………….
….32
Bảng 5.1: Bảng thống kê kết quả………. …………………………….…………….
….63

Trang | 12


PHỤ LỤC 9: CÁC TỪ VIẾT TẮT

CÁC TỪ VIẾT TẮT
HDMI
PLC
DI
AI
CPU
DO

High-Definition Multimedia Interface
Programmable Logic Controller

Digital Input
Analog Input
Central Processing Unit
Digital Output

Trang | 13


PHỤ LỤC 11: POSTER

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Để thực hiện đề tài nhóm đã tìm hiểu các hệ thống in logo thực tế đang được sử
dụng và từ đó xác định tính thiết yếu, mục tiêu mà mình cần phải làm cho mơ hình của
mình. Bằng với những kiến thức đã học trên trường, trên internet và dưới sự hướng dẫn
của thầy cơ nhóm đã hồn thành “mơ hình in logo động”. Mơ hình bao gồm phần cơ
khí và phần điện.
 Phần cơ khí được thiết kế gồm có:
 3 trục X,Y,Z trong đó trục X đỡ trục Y và chuyển động dọc theo
băng tải, trục Y đỡ trục Z chuyển động vng góc với chuyển động
của băng tải, trục Z được gắn 2 động cơ. Một động cơ tạo chuyển
động cho trục Z, một động cơ được gắn cục in để điều chỉnh góc in.
 Băng tải
 Động cơ
 Các thiết bị như: PLC Mitsubishi Fx3U đóng vai trị là trung tâm
điều khiển của hệ thống, camera và raspberry có nhiệm vụ thu thập
và xử lý hình ảnh…
 Phần điện được thiết kế gồm có tủ điện và hệ thống dây dẫn điện
cấp nguồn cho mơ hình và dây tín hiệu.
 Phần mềm : Với phần cứng như trên kết hợp với phần mềm mơ hình đã
hồn thành đáp ứng được mục tiêu đề ra là in logo đúng vị trí cần in dù

cho sản phẩm có nằm bất kì vị trí nào trên đầu vào băng tải mà khơng
làm gián đoạn chuyển động của băng tải.

Trang | 15



CHƯƠNG 1: TỔNG
QUAN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Trong chương này sẽ trình bày lý do vì sao nhóm thực hiện đề tài này. Đặt ra các
mục tiêu phải hồn thành và trình bày khái quát nội dung đề tài mà mình thực hiện.

1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay trên mỗi sản phẩm đều có logo thương hiệu trên bao bì. Trước kia
cơng đoạn này thường được thực hiện bằng tay nhưng sau này hệ thống sản xuất tự
động, máy móc ngày càng phát triển, dần thay thế con người trong các khâu sản xuất
của một dây truyền trong đó có cả khâu in logo sản phẩm. Khi chúng ta phải in bằng
tay, phải tốn 1 nhân công cho việc này một vài vẫn đề được đặt ra là tại sao chúng ta
không tự động hóa khâu in logo này, sử dụng máy móc để thay thế con người. Nó đã
được tự động hóa, đã thay con người làm việc đó nhưng rồi ta thấy rằng mỗi lần in là
băng tải lại dừng. Mỗi lần dừng lại như vậy là mất một khoảng thời gian. Vậy tại sao
mình khơng làm một hệ thống có thể in mà không làm dán đoạn chuyển động băng tải
vừa tiết kiệm được nhân công, tiết kiệm thời gian, tăng số lượng sản phẩm. Nếu có một
hệ thống in logo như vậy rồi thì liệu nó có hoạt động êm ái khơng, in có chính xác
khơng, thực sự có tiết kiệm được thời gian khơng, tốc độ in có nhanh khơng. Hệ thống
đó được thiết kế như thế nào, sử dụng những thiết bị gì để làm việc đó và quan trọng
nhất là có hiệu quả như thế nào khi được đưa vào sử dụng. Xuất phát từ nhu cầu trên
nhóm đã quyết định thực hiện để tài: “Thiết kế, thi cơng mơ hình in logo động.”

1.2 Mục tiêu đề tài
 Thiết kế phần cơ khí và phần điện để mơ hình hoạt động tốt.
 Xây dựng chương trình xử lý ảnh để mơ hình có thể in chính xác vị
trí cần in trên sản phẩm dù cho sản phẩm có nằm bất kì trên đầu
vào của băng tải.
 Không làm gián đoạn chuyển động của băng tải.
 Mỗi phút phải in ít nhất 10 sản phẩm (6s/1 sản phẩm)

1.3 Nội dung đề tài


CHƯƠNG 1: TỔNG
QUAN
Đề tài “Thiết kế, thi cơng mơ hình in logo động ” bao gồm các chương sau:
 Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung
nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày về phương pháp xử lý, giới thiệu sơ lược về PLC
mitsubishi FX3U, động cơ servo, động cơ step, raspberry.
 Chương 3: Tính tốn và thiết kế
Trình bày u cầu thiết kế của hệ thống để từ đó lựa chọn, bố trí thiết bị cho phù
hợp với yêu cầu.
 Chương 4: Thi cơng hệ thống
Chương này trình bày kết quả thi cơng phần cứng, mơ tả giải thuật, chương trình
điều khiển.
 Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá
Trình bày kết quả và nhận xét đánh giá kết quả đạt được.
 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Kết luận chung về ưu điểm và hạn chế của đề tài, khẳng định những kết quả đóng
góp đạt được, đề xuất ý kiến để cải thiện khuyết điểm và định hướng phát triển.

1.4 Giới hạn đề tài






Chỉ là mơ hình
Hình dạng phôi cố định
Chỉ in trên chất liệu giấy
Xử dụng thư viện OpenCV để xử lý ảnh
Vị trí cần in của phơi là kí tự chữ U màu đỏ, và phơi có kích thước
chiều dài nhỏ hơn 20cm.


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương này trình bày các nội dung gồm phương pháp xử lý ảnh mà nhóm đã sử
dụng giới thiệu về các thiết bị PLC, động cơ servo, step, các driver, màn hình,
Raspberry, camera…

2.1 Phương pháp xử lý ảnh
Các khái niệm trong xử lý ảnh
Ảnh có thể xem là tập hợp các điểm ảnh và mỗi điểm ảnh được xem như là đặc
trưng cường độ sáng hay một dấu hiệu nào đó tại một vị trí nào đó của đối tượng trong
không gian

Điểm ảnh được xem như là dấu hiệu hay cường độ sáng tại 1 toạ độ trong không
gian của đối tượng và ảnh được xem như là 1 tập hợp các điểm ảnh.
Mức xám, màu là các giá trị có thể có của các điểm của ảnh.
Để xử lý một hình ảnh gồm nhiều các cơng đoạn khác nhau hình dưới mơ tả các cơ bản
trong sử lý ảnh:

Hình 2.1: Các bước cơ bản trong xử lý ảnh
Thu nhận ảnh
Đây là cơng đoạn đầu tiên mang tính quyết định đối với quá trình XLA.
Ảnh đầu vào sẽ được thu nhận qua các thiết bị như camera, sensor, máy
scanner,v.v…và sau đó các tín hiệu này sẽ được số hóa. Việc lựa chọn các thiết
bị thu nhận ảnh sẽ phụ thuộc vào đặc tính của các đối t ợng cần xử lý. Các thông số
quan trọng ở bước này là độ phân giải, chất lựợng màu, dung lựợng bộ nhớ và tốc độ
thu nhận ảnh của các thiết bị.
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 dịng), 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
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. Ở bước này, ảnh sẽ được cải thiện về
độ t ơng phản, khử nhiễu, khử bóng, khử độ lệch,v.v… với mục đích làm cho chất
lượng ảnh trở lên tốt hơn nữa, chuẩn bị cho các bước xử lý phức
Trang | 3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

tạp hơn về sau trong quá trình XLA. Quá trình này thường được thực hiện bởi các bộ
lọc.
Phân đoạn ảnh
Phân đoạn ảnh là bước then chốt trong XLA. Giai đoạn này phân tích ảnhthành
những thành phần có cùng tính chất nào đó dựa theo biên hay các vùng liên thông. Tiêu
chuẩn để xác định các vùng liên thơng có thể là cùng màu, cùngmức xám v.v… Mục
đích của phân đoạn ảnh là để có một miêu tả tổng hợp về nhiều phần tử khác nhau cấu
tạo lên ảnh thơ. Vì lượng thơng tin chứa trong ảnh rất lớn, trong khi đa số các ứng dụng
chúng ta chỉ cần trích một vài đặc tr ng ƣnào đó, do vậy cần có một q trình để giảm
lượng thơng tin khổng lồ đó. Q trình này bao gồm phân vùng ảnh và trích chọn đặc
tính chủ yếu. 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.
Tách các đặc tính
Kết quả của bước phân đoạn ảnh thường được cho dưới dạng dữ liệu điểm ảnh
thơ,trong đó hàm chứa biên của một vùng ảnh, hoặc tập hợp tất cả các điểm ảnh thuộc
vềchính vùng ảnh đó. Trong cả hai trường hợp, sự chuyển đổi dữ liệu thô này thành
một dạng thích hợp hơn cho việc xử lý trong máy tính là rất cần thiết. Để chuyển đổi
chúng, câu hỏi đầu tiên cần phải trả lời là nên biểu diễn một vùng ảnh dưới dạng biên
hay dưới dạng một vùng hoàn chỉnh gồm tất cả những điểm ảnh thuộc về nó. Biểu
diễn dạng biên cho một vùng phù hợp với những ứng dụng chỉ quan tâm chủ yếu đến
các đặc trưng hình dạng bên ngồi của đối tượng, ví dụ như các góc cạnh và điểm
uốn trên biên chẳng hạn. Biểu diễn dạng vùng lại thích hợp cho những ứng dụng khai
thác các tính chất bên trong của đối tượng, ví dụ như vân ảnh hoặc cấu trúc xương
của nó. Sự chọn lựa cách biểu diễn thích hợp cho một vùng ảnh chỉ mới là một phần
trong việc chuyển đổi dữ liệu ảnh thơ sang một dạng thích hợp hơn cho các xử lý về
sau. Chúng ta còn phải đưa ra một phương pháp mô tả dữ liệu đã được chuyển đổi đó

sao cho những tính chất cần quan tâm đến sẽ được làm nổi bật lên, thuận tiện cho
việc xử lý chúng.
Nhận dạng và giải thích
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 phánđoán 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 loaiảnh khác nhau về
ảnh. Theo lý thuyết về nhận dạng, các mơ hình tốn học về ảnh được phân theo hai loại
nhận dạng ảnh cơ bản: - Nhận dạng theo tham số. - Nhận dạng theo cấu trúc. Một số
đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng trong khoa học và công
Trang | 4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữký điện tử), nhận dạng văn bản
(Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận dạng mặt người…
Màu sắc
3 thuộc tính của màu sắc là màu (Hue), độ bão hoà màu (saturation), độ sáng
hay độ chói (intensity). Trong xử lý ảnh mơ hình màu là một chỉ số kĩ thuật của 1 hệ
toạ độ màu 3 chiều với tập các màu nhỏ thành phần có thể trơng thấy được trong hệ
thống toạ độ màu thuộc gam màu đặc trưng ví dụ như hệ màu RGB, HSV,… Mục đích
của các mơ hình màu là cho phép các chỉ số kĩ thuật quy ước của một số loại màu sắc
thíc hợp với màu sắc của một số gam màu khác.
RGB là không gian màu phổ biến dùng trong máy tính, máy ảnh, điện thoại và
nhiều thiết bị kĩ thuật số khác nhau. Không gian màu này khá gần với cách mắt người
tổng hợp màu sắc. Nguyên lý cơ bản là sử dụng 3 màu sắc cơ bản R (red - đỏ), G
(green - xanh lục) và B (blue - xanh lam) để biểu diễn tất cả các màu sắc.
Thơng thường, trong mơ hình 24 bit mỗi kênh màu sẽ sử dụng 8bit để biểu diễn,
tức là giá trị R, G, B nằm trong khoảng 0 - 255. Bộ 3 số này biểu diễn cho từng điểm
ảnh, mỗi số biểu diễn cho cường độ của một màu. Với mơ hình màu 24bit thì số màu

tối đa có thể tạo ra là 255 x 255 x 255 = 16581375 màu. Thư viện đọc ảnh và hiển thị
ảnh như matplotlib, Pillow thì các ảnh được đọc theo RGB tuy nhiên Opencv đọc ảnh
theo các kênh BGR. [1]

Hình 2.2: Hệ màu [1]

Khơng gian màu HSV (cịn gọi là HSB) là một cách tự nhiên hơn để mô tả màu
sắc, dựa trên 3 số liệu:
 H: (Hue) Vùng màu
 S: (Saturation) Độ bão hòa màu
Trang | 5