Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình bãi giữ xe tự động sử dụng công nghệ xử lý ảnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÃI
GIỮ XE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH
Ngành:

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Phạm Quốc Phương
Sinh viên thực hiện:

MSSV:

Lớp:

Đồn Quốc Huy

1711050065

17DTDA1

Bùi Trương Chí

1711050089

17DTDA1

Mai Thanh Việt

1711050127

17DTDA1

TP. Hồ Chí Minh, tháng 09/2021


PHIẾU ĐĂNG KÝ
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Hệ: Chính quy……………. (CQ, LT, B2, VLVH)
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số trong nhóm…3…):
(1) ĐỒN QUỐC HUY………………….. MSSV: 1711050065…… Lớp: 17DTDA1
Điện thoại: 0582909433…………………Email:
(2) BÙI TRƯƠNG CHÍ…………………... MSSV: 1711050089…… Lớp: 17DTDA1
Điện thoại: 0901992170 ................................ Email:
(3) MAI THANH VIỆT…………………... MSSV: 1711050127…… Lớp: 17DTDA1
Điện thoại: 0888253023 ................................ Email:
Ngành : kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
Chuyên ngành: điều khiển và tự động hoá
2. Tên đề tài đăng ký : Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng
công nghệ xử lý ảnh
..............................................................................................................................
Sinh viên đã hiểu rõ yêu cầu của đề tài và cam kết thực hiện đề tài theo tiến độ và
hoàn thành đúng thời hạn.
TP. HCM, ngày … tháng … năm …
Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên đăng ký

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

i


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên.
GVHD chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
3. Sinh viên thực hiện đề tài
Họ tên : ĐOÀN QUỐC HUY
Điện thoại:0582909433

MSSV: 1711050065...Lớp :17DTDA1
Email:

Ngành : kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
4. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng công
nghệ xử lý ảnh ...............................................................................................................
5. Nhiệm vụ thực hiện đề tài: ........................................................................................
Nghiên cứu khảo sát các loại mơ hình bãi giữ xe hiện có ...................................
Thiết kế hệ thống điện..........................................................................................
Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý, cấu tạo .......................................................................
Tìm hiểu hệ thống mạch điện ..............................................................................
TP. HCM, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ii


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên.
GVHD chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
6. Sinh viên thực hiện đề tài
Họ tên : BÙI TRƯƠNG CHÍ

MSSV: 1711050089...Lớp :17DTDA1

Điện thoại:0901992170
Ngành

Email:

: kỹ thuật điều khiển và tự động hoá

7. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng công
nghệ xử lý ảnh ...............................................................................................................
8. Nhiệm vụ thực hiện đề tài: ........................................................................................
Đo đạc thiết kế khung dựng mơ hình ...................................................................
Bố trí lắp ráp mơ hình ..........................................................................................
Nghiên cứu, tham khảo các hệ thống giữ xe tự động khác nhau .........................

Thiết kế thi cơng mơ hình ....................................................................................
TP. HCM, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

iii


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên.
GVHD chuyển cho SV để nộp về VP Viện.)
9. Sinh viên thực hiện đề tài
Họ tên : MAI THANH VIỆT

MSSV : 1711050127...Lớp :17DTDA1

Điện thoại: 0888253023………….Email :
Ngành : kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
10. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình bãi giữ xe tự động sử dụng cơng
nghệ xử lý ảnh ...............................................................................................................
11. Nhiệm vụ thực hiện đề tài: ........................................................................................
Tìm hiểu xử lý ảnh, các cơng nghệ xử lý ảnh hiện có .........................................
Tìm hiểu các sơ đồ giải thuật ...............................................................................
Nghiên cứu các loại hình gửi xe máy oto ............................................................

Giám sát, ghi nhận tồn bộ q trình làm đồ án để tiến hành làm báo cáo .........
TP. HCM, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

iv


Lời cam đoan
Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào kiến thực được học, nghiên cứu và tìm
hiểu một số đề tài và phương án đi trước, không sao chép từ bất cứ tài liệu hay công trình
đã có trước đó.
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng
Sinh viên thực hiện 1

Sinh viên thực hiện 2

v

năm 2021

Sinh viên thực hiện 3


Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài này, nhóm em đã nhận được rất nhiều sự hỗ trợ,
góp ý và hướng dẫn của rất nhiều người.
Đầu tiên, nhóm em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Phạm Quốc Phương,
giảng viên của Viện Kỹ Thuật Trường Đại học Cơng Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã
hướng dẫn, giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình làm đề tài. Ngồi ra, nhóm em cũng
muốn cảm ơn các thầy cô trong Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ TP.HCM đã
tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Xin cảm ơn tất cả
các bạn thành viên trong lớp 17DTDA1, những người đồng hành và gắn bó với nhóm
trong suốt 4 năm học, đã có những góp ý và giúp đỡ tụi mình trong những thời điểm khó
khăn khi làm đề tài.
Mặc dù đã cố gắng, nỗ lực tìm hiểu, thực hiện và hồn thành đề tài một cách tốt
nhất nhưng vì kiến thức bản thân cịn hạn hẹp, chưa có kinh nghiệm thực tế nhiều, cộng
thêm tình hình dịch Covid – 19 đang diễn biến phức tạp dẫn đến gặp rất nhiều khó khăn
trong q trình thực hiện, cũng như hồn thành đồ án này. Nhóm kính mong nhận được
sự cảm thơng, đóng góp ý kiến, nhận xét đánh giá quý báu từ Thầy Th.S Phạm Quốc
Phương, Quý thầy cô và bạn bè để nhóm có thể hồn thiện bài báo cáo tốt hơn. Cuối
cùng, nhóm em xin cảm ơn giáo viên phản biện và các thầy cô trong hội đồng bảo vệ
luận văn đã dành thời gian nhận xét, đánh giá và giúp đỡ nhóm em trong q trình bảo
vệ luận văn. Đồ án này sẽ khơng được hồn thành tốt đẹp nếu khơng có sự giúp đỡ đó
của tất cả mọi người. Một lần nữa nhóm em xin chân thành cảm ơn.

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng năm 2021
Nhóm sinh viên thực hiện
Đồn Quốc Huy - Bùi Trương Chí – Mai Thanh Việt

vi


Mục lục
PHIẾU ĐĂNG KÝ ...................................................................................................i

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ .....................................................................................ii
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ................................................................................... iii
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ....................................................................................iv
Lời cam đoan ........................................................................................................... v
Lời cảm ơn ..............................................................................................................vi
Mục lục ..................................................................................................................vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH....................................................................................xii
DANH SÁCH BẢNG ..........................................................................................xvi
Lời mở đầu ......................................................................................................... xvii
Chương 1 Giới thiệu đề tài ...................................................................................... 1
Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
Mục tiêu ............................................................................................................. 2
Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................ 2
Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 2
Nội dung đề tài .................................................................................................. 3
Chương 2 Tổng quan giải pháp ............................................................................... 5
Phân tích các giải pháp bãi giữ xe ôtô tự động phổ biến trên thị trường. ......... 5
Bãi đỗ dạng xếp hình ...................................................................................... 5
Bãi đỗ xe dạng khách hàng sẽ tự lái quanh tòa nhà. ...................................... 6
vii


Bãi đỗ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà hình trụ trịn. ......................................... 6
Bãi đỗ xe ơ tơ dạng xoay vịng. ...................................................................... 7
Bãi đỗ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà hình vng. ........................................... 8
Ưu điểm của các hệ thống bãi xe tự động ......................................................... 9
Nhược điểm của các hệ thống bãi xe tự động ................................................. 10
Tổng quan cấu tạo và ngun lý hoạt động của mơ hình ................................ 11
Cấu tạo .......................................................................................................... 11
Nguyên lý hoạt động .................................................................................... 11

Xử lý ảnh và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh ............................................. 11
Xử lý ảnh và quá trình phát triển .................................................................. 11
Xử lý ảnh mã QR .......................................................................................... 13
Chương 3 Phướng pháp giải quyết ........................................................................ 15
Yêu cầu hệ thống ............................................................................................. 15
Thiết kế khung mô phỏng ............................................................................. 15
Hệ thống vận hành ........................................................................................ 15
Độ hiệu quả khi áp dụng hệ thống bãi giữ xe tự động dạng xếp hình.......... 16
Cấu hình, tính năng, thơng số kỹ thuật của mơ hình ....................................... 16
Cấu hình........................................................................................................ 16
Tính năng ...................................................................................................... 16
Thơng số kỹ thuật ......................................................................................... 16
Lựa chọn cơ cấu truyền động .......................................................................... 17
Ròng rọc GT2 ............................................................................................... 17

viii


Dây đai GT2 ................................................................................................. 18
Pulley GT2 20 răng 2mm. ............................................................................ 18
Ray trượt vuông (Linear Guideways): ......................................................... 18
Chọn phương án truyền động tuyến tính. ..................................................... 19
Tính tốn, thiết kế sức chứa và ơ chứa ............................................................ 19
Tính tốn thiết kế ơ chứa sức chịu của khung. ............................................. 19
Tính chọn cơng suất động cơ........................................................................ 20
Lựa chọn phương án giải quyết ....................................................................... 22
Chương 4 Quy trình thiết kế .................................................................................. 24
Bản vẽ kỹ thuật mơ hình.................................................................................. 24
Bản vẽ 2D chi tiết của mơ hình .................................................................... 26
Bản vẽ 3D mơ phỏng mơ hình...................................................................... 27

Bản vẽ 3D khung mơ hình ............................................................................ 28
Bản vẽ 2D thiết kế khung mơ hình ............................................................... 29
Danh sách các thao tác chấp hành của mơ hình .............................................. 31
Thơng số kỹ thuật của phần cứng .................................................................... 32
Module nguồn Mitsubishi: R62P ................................................................. 32
CPU Mitsubishi MELSEC iQ-R: R04ENCPU ............................................ 33
Mô-đun đầu vào MITSUBISHI: RX42C4 ................................................... 34
Mô-đun Đầu Ra Transitor Mitsubishi PLC: RY42NT2P............................. 35
Mô-đun mạng Mitsubishi MELSEC iQ-R: RJ71EN71................................ 37
Main base unit: R38B ................................................................................... 38

ix


Nguồn tổ ong 24VDC................................................................................... 38
MCB (Miniature Circuit Breaker) ................................................................ 39
Contactor ...................................................................................................... 41
Cảm biến tiệm cận ...................................................................................... 42
Biến tần ....................................................................................................... 43
Động cơ giảm tốc 3 pha có thắng từ ........................................................... 44
Động cơ giảm tốc DC ................................................................................. 45
Relay trung gian ......................................................................................... 46
Relay nhiệt .................................................................................................. 47
Nút nhấn nhả Start, Stop, Reset .................................................................. 48
Thiết kế hệ thống điện ..................................................................................... 49
Bản vẽ thiết kế bảng điều khiển ................................................................... 49
Thiết kế mạch động lực động cơ băng tải 24VDC ....................................... 50
Thiết kế mạch động lực động cơ 3 pha ........................................................ 50
Thiết kế sơ đồ kết nối mạch điện ngoại vi ................................................... 51
Thiết kế hệ thống điều khiển ........................................................................... 52

Thiết trang chính Labview .......................................................................... 52
Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát sát chính trên Labview .............. 53
Xây dựng lưu đồ giải thuật .............................................................................. 54
Lưu đồ giải thuật tổng quan mơ hình ........................................................... 54
Lưu giải thuật khi có xe vào ......................................................................... 55
Lưu đồ giải thuật khi xe ra ........................................................................... 56

x


Chương 5 Thi công ................................................................................................ 57
Thi công mô phỏng mô hình ........................................................................... 57
Viết chương trình điều khiển cho hệ thống ..................................................... 60
Quy trình tạo IO SERVER ........................................................................... 60
Quy trình tạo mơ phỏng labview .................................................................. 61
Viết chương trình xử lý ảnh trên Labview ................................................... 61
Chương trình PLC ........................................................................................ 64
Mơ phỏng...................................................................................................... 66
Tạo mã QR ứng với từng ô gửi xe ................................................................ 68
Chạy mơ phỏng ............................................................................................... 68
Phân tích và so sánh. ....................................................................................... 73
Tổng kết ........................................................................................................... 74
Kết quả thống kê.............................................................................................. 75
Chương 6 Đánh giá kết quả, kết luận .................................................................... 76
Những mặt tích cực ......................................................................................... 76
Hướng phát triển. ............................................................................................. 77
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 78
Phụ Lục .................................................................................................................. 79

xi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1 Bãi đỗ xe dạng xếp hình .......................................................................... 5
Hình 1.2 Bãi đỗ xe dạng soắn ốc ............................................................................ 6
Hình 1.3 Bãi đỗ xe dạng hình trụ trịn .................................................................... 7
Hình 1.4 Bãi đỗ xe dạng xoay vịng ....................................................................... 8
Hình 1.5 Bãi đỗ dạng tồ nhà hình vng .............................................................. 9
Hình 1.6 Quá trình xử lý ảnh từ camera ............................................................... 12
Hình 1.7 Quá trình xử lý ảnh ................................................................................ 12
Hình 1.8 Tổng quan quá trình xử lý ảnh ............................................................... 13
Hình 1.9 Mã QR.................................................................................................... 13
Hình 1.10 Các “lỗ” trên QR code ......................................................................... 14

Hình 2.1 Rịng rọc GT2 ........................................................................................ 17
Hình 2.2 Dây đai GT2 .......................................................................................... 18
Hình 2.3 Pulley GT2 20 răng 2mm ...................................................................... 18
Hình 2.4 Ray trượt vng ..................................................................................... 19
Hình 2.5 Xe mơ hình mơ phỏng tỉ lệ thực ............................................................ 20
Hình 2.6 Mơ hình dự kiến của nhóm .................................................................... 22
Hình 3.1 Mặt trước bản vẽ mơ hình kỹ thuật........................................................ 24
Hình 3.2 Mặt cạnh bản vẽ mơ hình kỹ thuật ........................................................ 24
Hình 3.3 Mặt trên bản vẽ mơ hình kỹ thuật .......................................................... 25
Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết mơ hình .......................................................................... 26
Hình 3.5 Bản vẽ 3D mơ hình kỹ thuật .................................................................. 27
Hình 3.6 Bản vẽ 3D khung cơ khí mơ phỏng khơng gian lưu trữ xe của mơ hình
bãi giữ xe tự động dạng xếp hình .......................................................................... 28
xii

Hình 3.7 Bản vẽ thiết kế 2D khung lưu trữ xe tự động dạng xếp hình................. 29
Hình 3.8 Nhơm định hình 20x20mm .................................................................... 30
Hình 3.9 khe kìm chữ L nhơm định hình 20x30mm ............................................ 30
Hình 3.10 Module R62P ....................................................................................... 32
Hình 3.11 CPU R04EN......................................................................................... 33
Hình 3.12 Module RX42C4 .................................................................................. 34
Hình 3.13 Sơ đồ mạch Module RX42C4 .............................................................. 35
Hình 3.14 Module RY42NTP ............................................................................... 35
Hình 3.15 Sơ đồ mạch Module RY42NTP ........................................................... 36
Hình 3.16 Module RJ71EN71 .............................................................................. 37
Hình 3.17 Main base unit R38B ........................................................................... 38
Hình 3.18 Nguồn tổ ơng 24VDC .......................................................................... 39
Hình 3.19 MCB .................................................................................................... 40
Hình 3.20 Contactor .............................................................................................. 41
Hình 3.21 Cảm biến tiệm cận ............................................................................... 42
Hình 3.22 Biến tần Mitsubishi FR - E720 - 0.4Kw .............................................. 43
Hình 3.23 Động cơ giảm tốc 3 pha có thắng từ .................................................... 44
Hình 3.24 Động cơ giảm tốc DC 24VDC ............................................................. 45
Hình 3.25 Relay trung gian ................................................................................... 46
Hình 3.26 Relay nhiệt ........................................................................................... 47
Hình 3.27 Nút nhấn............................................................................................... 48
Hình 3.28 Thiết kế bảng điều khiển...................................................................... 49
Hình 3.29 Mạch động lực động cơ băng tải ......................................................... 50
Hình 3.30 Mạch động lực động cơ 3 pha ............................................................. 50
Hình 3.31 Sơ đồ kết nối mạch điện ngoại vi ........................................................ 51
Hình 3.32 Giao diện bảo mật bản thiết kế Labview ............................................. 52
Hình 3.33 Giao diện điều khiển bản thiết kế Labview ......................................... 53
xiii

Hình 3.34 Lưu đồ giải thuật tổng quan mơ hình................................................... 54
Hình 3.35 Lưu đồ giải thuật khi xe vào ................................................................ 55
Hình 3.36 Lưu đồ giải thuật khi xe ra ................................................................... 56
Hình 4.1 Cơ cấu nâng hạ - di chuyển ngang ......................................................... 57
Hình 4.2 Khung chịu tải giữ xe ............................................................................ 58
Hình 4.3 Băng tải di chuyển xe vào vị trí cẩu ...................................................... 58
Hình 4.4 Băng tải nhận xe từ cẩu chuyển ra ngồi ............................................... 59
Hình 4.5 Tủ điện ................................................................................................... 59
Hình 4.6 Mơ hình mơ phỏng tồn bộ hệ thống ..................................................... 60
Hình 4.7 Quy trình tạo IO Server ......................................................................... 60
Hình 4. 8 Quy trình khởi động Labview ............................................................... 61
Hình 4.9 Hàm trong Instrument Reads ................................................................. 62
Hình 4.10 Hàm IMAQ Read QR code.................................................................. 62
Hình 4.11 Chương trình Labview ......................................................................... 63
Hình 4.12 Giao diện quét mã gửi xe ..................................................................... 63
Hình 4.13 Tạo Project ........................................................................................... 64
Hình 4.14 Chọn các module cần thiết ................................................................... 64
Hình 4.15 Chọn main base – R38B ...................................................................... 65
Hình 4.16 Chọn Power Supply – R62P ................................................................ 65
Hình 4.17 Chọn R04ENCPU ................................................................................ 66
Hình 4.18 Chọn Module RJ71EN71(CCIEF) ....................................................... 66
Hình 4.19 Chọn Module RX42c4 ......................................................................... 64
Hình 4.20 Chọn Module RY42NT2P ................................................................... 64
Hình 4.21 Màn hình làm việc sau khi hồn thành các bước trên ......................... 65
Hình 4.22 Thao tác trên Factory IO ...................................................................... 66
Hình 4.23 Thao tác trên Factory IO ...................................................................... 66
xiv


Hình 4.24 Thao tác trên Factory IO ...................................................................... 67

Hình 4.25 Thao tác trên Factory IO ...................................................................... 67
Hình 4.26 Tạo mã QR ........................................................................................... 68
Hình 4.27 Thao tác trong HMI ............................................................................. 68
Hình 4.28 Thao tác trong bảng điều khiển và giám sát ........................................ 69
Hình 4.29 Quét mã để đưa xe vào điểm đỗ .......................................................... 69
Hình 4.30 Băng tải chuyển xe vào vị trí cơ cấu nâng, hạ - dịch chuyển ngang ... 70
Hình 4.31 Cẩu hoạt động đưa xe vào ơ đỗ xe ....................................................... 70
Hình 4.32 Gạt nút chuyển trạng thái hoạt động sang “xe ra” ............................... 71
Hình 4.33 Quét mã lấy xe ..................................................................................... 71
Hình 4.34 Xuất xe theo vị trí mã đã xác nhận ...................................................... 72
Hình 4. 35 Băng tải chuyển xe ra ngoài............................................................... 72

xv


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1 Bảng danh sách các thao tác chấp hành của mơ hình ............................ 31
Bảng 3.2 Thơng số kỹ thuật Module R62P ........................................................... 32
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật CPU R04EN ............................................................ 33
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật Module RX42C4 ..................................................... 34
Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật Module RY42NTP .................................................. 36
Bảng 3.6 Thống số kỹ thuật Module RJ71EN71 .................................................. 37
Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật nguồn tổ ong 24VDC .............................................. 39
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật cảm biến tiệm cận .................................................... 42
Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật biến tần Mitsubishi E700 ......................................... 43
Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật động cơ giảm tốc 3 pha có thắng từ ...................... 44
Bảng 3.13 Thông số động cơ giảm tốc DC ........................................................... 45
Bảng 3.14 Thông số kỹ thuật Relay trung gian .................................................... 46
Bảng 3.15 Thông số kỹ thuật nút nhấn ................................................................. 48

Bảng 4.1 Thống kê thời gian vận hành hệ thống .................................................. 73
Bảng 4.2 Kết quả thống kê .................................................................................... 75

xvi


Lời mở đầu
Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, Việt Nam có những vấn đề mới nảy sinh và
một trong số đó là sự mất cân bằng về mặt cơ sở hạ tầng giao thông đô thị. Hệ thống giao
thông dày đặc, nhu cầu sử dụng phương tiện cá nhân như xe ô tô ngày càng nhiều. Trong
khi đó, diện tích đất ngày càng hạn hẹp, các bãi gửi xe hiện có khơng đủ đáp ứng nhu
cầu gửi xe của người dân. Hình ảnh các xe ơ tơ đỗ xe trên các vỉa hè hoặc lòng được xuất
hiện thường xuyên hơn. Điều đó dẫn đến sự mất mỹ quan đơ thị và gây rối loạn trật tự
an tồn giao thơng. Thấy được vấn đề đó, nước ta cũng ngày càng thể hiện sự ưu tiên
trong các chính sách xây dựng cơ sở hạ tầng. Một trong những đột phá trong các chiến
lược phát triển kinh tế xã hội hiện nay là xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng đồng bộ, với
một số cơng trình hiện đại, tập trung vào hệ thống giao thông và hạ tầng đô thị. Nhằm
góp phần vào thực hiện chính sách đó cùng với mong muốn chung tay giải quyết các vấn
đề hiện tại và áp dụng những kiến thức đã học được vào thực tế, nhóm em đã quyết định
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình bãi giữ xe ô tô tự động sử
dụng công nghệ xử lý ảnh” này.
Đồ án này gồm có mơ hình hệ thống giữ xe tự động được điều khiển bằng PLC
hoạt động chính xác và ổn định. Ngồi ra cịn có hệ thống giám sát và thu thập thông tin
trên giao diện Labview. Bên cạnh đó, hệ thống cũng có chế độ điều khiển bằng tay để
giúp lấy xe khách hàng ra khỏi bãi xe trong trường hợp bị mất thẻ xe và có thể giải quyết
vấn đề khác khi hệ thống có lỗi khơng mong đợi.

xvii

Chương 1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Theo báo cáo bán hàng của VAMA (Hiệp hội các nhà sản xuất ôtô Việt Nam)
trong tháng 5/2019, doanh số bán hàng của thị trường đạt 27.373 xe, tăng 30% so với
tháng 4/2019, tăng 18% so với tháng 5/2018. Trong đó doanh số xe du lịch tăng 36%
so với tháng trước. Sản lượng của xe lắp ráp trong nước là 15.162 xe và số lượng xe
nhập khẩu nguyên chiếc là 12.211 xe, tăng lần lượt là 8% và 75% so với tháng 4/2019.
Điều đó cho thấy nhu cầu mua ô tô của người Việt Nam vẫn cịn rất lớn và chưa có
dấu hiệu giảm nhiệt. Đó là bởi vì xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại, kinh
doanh của người dân cũng tăng lên. Ngoài ra, sự ra đời của nhà sản xuất ơ tơ Việt
Nam Vinfast với các dịng nổi tiếng như Vinfast LUX và Fadil cũng sẽ hứa hẹn làm
tăng sự tiêu thụ ô tô của nước nhà. Tuy nhiên, đi cùng với sự phát triển đó là những
vấn đề nãy sinh về sự quá tải trong việc đáp ứng nhu cầu gửi xe của người dân. Nhiều
phương tiện còn phải sử dụng vỉa hè, lòng đường để đỗ xe. Điều đó gây nên sự cản
trở giao thơng, gây nên hiện tượng kẹt xe, tắc đường thường xuyên nhất là vào những
giờ cao điểm. Ngồi ra nó cũng làm mất mỹ quan đơ thị, an tồn trật tự cho người
dân bản địa. Để giải quyết được vấn đề đặt ra thì việc xây dựng các bãi giữ xe thơng
minh là hồn tồn thiết yếu. Những hệ thống đỗ xe ơ tô tự động như vậy sẽ được ứng
dụng các tiến bộ về khoa học kỹ thuật để vừa có thể đáp ứng được nhu cầu to lớn của
người dân, vừa mang vẻ đẹp kiến trúc, làm phong phú thêm cảnh quan đô thị của
thành phố.
Thừa hưởng những thành quả đi trước và mong muốn áp dụng những kiến thức
đã học vào thực tế để giải quyết những vấn đề nêu trên, chúng em quyết định nghiên
cứu và thi công đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình bãi giữ xe ô tô tự
động sử dụng công nghệ xử lý ảnh”.
1

Mục tiêu
Thiết kế và thi công được một hệ thống bãi giữ xe ơ tơ mang tính tự động cao
điều khiển bằng PLC và các thiết bị tự động khác như cảm biến, cơng tắc hành trình,
động cơ bước. Xây dựng được các phần mềm quản lý giám sát để tăng tính thơng
minh cho hệ thống. Để thực hiện một mơ hình bãi giữ xe ơ tơ mang tính tự động cao,
có khả năng tự động cất xe và trả xe.

Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau:
 NỘI DUNG 1: Thu thập dữ liệu về nhu cầu sử dụng xe ô tô cá nhân và các bãi
giữ xe hiện nay.
 NỘI DUNG 2: Tìm hiểu ưu và nhược điểm của một số bãi giữ xe ô tô đang
được áp dụng hiện nay.
 NỘI DUNG 3: Nghiên cứu, xây dựng thuật tốn điều khiển hệ thống bãi giữ
xe ơ tơ tự động.
 NỘI DUNG 4: Thiết kế và thi công mơ hình.
 NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện
 NỘI DUNG 6: Nhận xét ưu nhược điểm của toàn bộ hệ thống và hướng phát
triển đề tài.

Phạm vi nghiên cứu
Trong đề tài này, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung gồm có: nhu cầu
về bãi giữ xe hiện nay, phân tích và chọn ra giải pháp thiết kế phù hợp, nghiên cứu
xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống và giao tiếp giữa các thiết bị sử dụng.
Vì một số điều kiện khách quan cũng như chủ quan nên đề tài này sẽ có một số
giới hạn như sau:
-

Nhóm chỉ xây dựng ý tưởng và cách thức hoạt động, sau đó nhờ một xưởng cơ
khí để gia cơng mơ hình.

-

Kích thước mơ hình nhỏ gọn: chiều cao 70cm, chiều rộng 60cm và chiều dài
2


75cm.
-

Chỉ giới hạn số lượng vị trí để cất xe

-

Sử dụng loại động cơ DC giảm tốc 24V có hộp số đi kèm để vận hành hệ thống.

-

Nhóm khơng thi cơng tủ điện vì có một số linh kiện, thiết bị mượn ở phịng thực
hành của khoa, khơng thể tháo rời khỏi bộ thí nghiệm.

-

Hệ thống có thể tính chi phí giữ xe, cịn việc thu phí phải cần nhân viên thực hiện

Nội dung đề tài
 Chương 1: Giới thiệu đề tài.
 Chương 2: Tổng quan giải pháp.
 Chương 3: Phương pháp giải quyết.
 Chương 4: Quy trình thiết kế.

 Chương 5: Thi công mô phỏng.
 Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận.
Cụ thể như sau:
 Chương 1: Giới thiệu đề tài.
Trình bày vấn đề và lý do chọn đề tài, mục tiêu và bố cục của đề tài.
 Chương 2: Tổng quan giải pháp.
Phân tích ưu nhược điểm của các bãi giữ xe hiện có trên thị trường. Trình bày
một số lý thuyết liên quan để có thể thực hiện đề tài.
 Chương 3: Phương pháp giải quyết.
Phân tích lý do tại sao lại chọn phương án thiết kế bãi giữ xe dạng hình tháp
trụ và các lựa chọn linh kiện phù hợp với đề tài.

3


 Chương 4: Quy trình thiết kế.
Trình bày quá trình thực hiện mơ hình và các bước để có thể hồn thành hệ
thống bãi giữ xe ơ tơ tự động.
 Chương 5: Thi cơng mơ phỏng.
Trình bày những kết quả đạt được từ thực nghiệm. Phân tích, đánh giá và so
sánh với mục tiêu ban đầu đặt ra.
 Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận.
Trình bày những điểm mạnh và những điều chưa đạt được của hệ thống và
đưa ra các giải pháp phát triển cho đề tài trong tương lai.

4


Chương 2

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
Phân tích các giải pháp bãi giữ xe ôtô tự động phổ biến trên thị trường.
Do nhu cầu xã hội phát triển nên phương án bãi đỗ ô tô ngày càng đa dạng. Sau
đây là phần trình bày đặc điểm, ưu, nhược của một số phương án được áp dụng phổ
biến nhằm lựa chọn ra phương án phù hợp cho đề tài.
Các dạng bãi đỗ xe ô tô phổ biến hiện nay:
Bãi đỗ dạng xếp hình
Tất cả những gì bãi đỗ xe này cần chỉ là một bãi đất trống và một số nhân viên
quản lý, bán vé và ghi lại biển số xe của khách hàng.
 Ưu điểm:
 Chi phí đầu tư thấp.
 Chi phí vận hành thấp.
 Hệ thống vận hành đơn giản.
 Nhược điểm:
 Khơng có tính tự động cao.
 Số lượng chỗ giữ xe ít hơn so với các bãi giữ xe nhiều tầng cùng diện tích.
 Cần phải có một diện tích đất khá lớn.

Hình 1.1 Bãi đỗ xe dạng xếp hình
5


Bãi đỗ xe dạng khách hàng sẽ tự lái quanh tòa nhà.
Giải pháp giữ xe này cơ bản cũng giống như bãi đỗ xe truyền thống nhưng có
một điểm khác là được xây dựng thành một tịa nhà có nhiều tầng hơn. Khách hàng
sẽ tự lái xe vào chỗ gửi xe qua những đường vòng được thiết kế cho xe di chuyển.
Bãi đỗ xe dạng này có hình ảnh như hình 1.2.
 Ưu điểm:
 Có nhiều chỗ giữ xe hơn so với bãi giữ xe truyền thống. Tuy nhiên vẫn chưa tối
ưu lắm về mặt sử dụng không gian gửi xe.

 Nhược điểm:
-

Do khách hàng tự lái xe vào chỗ gửi xe nên tính an tồn chưa cao cũng như là
lượng khí thải từ xe ơ tơ chưa được cắt giảm nhiều.

Hình 1.2 Bãi đỗ xe dạng soắn ốc
Bãi đỗ xe ơ tơ tự động dạng tịa nhà hình trụ trịn.
Trong hệ thống bãi giữ xe ơ tơ tự động này, xe sẽ được cất giữ ở xung quanh hình
trụ trịn. Do đó tăng được số lượng chỗ gửi xe cho hệ thống. Bãi đỗ xe dạng này có
hình ảnh như hình 1.3.

6


 Ưu điểm:
 Có sức chứa số lượng xe lớn hơn so với những bãi đỗ xe ô tô tự động khác.
 Thời gian lấy xe nhanh, tính tự động cao.
 Tính thẩm mỹ của hệ thống cao, làm tăng mỹ quan đô thị của thành phố
hiện đại.
 Cắt giảm được một lượng khí thải của xe vì hệ thống hoạt động khi xe đã
tắt máy góp phần bảo vệ mơi trường.
 Nhược điểm:
 Vấn đề về chi phí đầu tư và u cầu về kỹ thuật cơng nghệ cao.

Hình 1.3 Bãi đỗ xe dạng hình trụ trịn
Bãi đỗ xe ô tô dạng xoay vòng.
Hệ thống bãi đỗ xe thông minh này được thiết kế giúp các xe được gửi xoay
vịng. Khi lấy xe ln phiên, hệ thống có thể quay hai chiều giúp lấy xe nhanh hơn.
Bãi đỗ xe dạng này có hình ảnh như hình 1.4.

 Ưu điểm:
 Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp.
 Thời gian cất và lấy xe nhanh chóng.
 Hệ thống gọn nhẹ, lắp đặt nhanh.

7