Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.69 MB, 63 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<small>HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM</small>
<b>LỜI CAM ĐOAN</b>
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng nhóm tơi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong đồ án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ cho bất kỳ đồ án nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn , các thơng tin trích dẫn trong đồ án này đều ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 08 tháng 02 năm 2024 Tác giả đồ án
Duy Lê Duy
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3"><b>LỜI CẢM ƠN</b>
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám đốc trường Học viện nông nghiệp Việt Nam. Ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện cùng tồn thể các thầy, cơ giáo trong khoa, trong trường đã dạy bảo, dìu dắt em trong suốt 5 năm qua dưới mái trường Học viện.
Đặc biệt em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Ngơ Trí Dương trưởng bộ mơn Tự động hóa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong q trình hồn thành đề tài tốt nghiệp này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, bạn bè và những người thân đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành tốt đợt làm đồ án này.
Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, mong q thầy cơ, và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn chỉnh tốt hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc tồn thể các thầy cô giáo trong khoa Cơ Điện, các thầy cô trong Học viện nơng nghiệp Việt Nam cùng tồn thể bạn bè, người thân sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 08 tháng 02 năm 2024 Sinh viên
Duy Lê Duy
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><b>MỤC LỤC</b>
<b>DANH MỤC BẢNG</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5"><b>MỞ ĐẦU1. Đặt vấn đề:</b>
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển. Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng phát triển được nâng cao và đổi mới để phát triển đất nước và cải thiện cuộc sống của con người. Trong đó cơng nghệ xử lí hình ảnh, quan sát và giám sát từ xa đang là một bước ngoặt cho sự phát triển thời đại 4.0. Cơng nghệ xử lí hình ảnh đã và đang được sử dụng trong mọi ngành nghề công việc vì sự tiên tiến và tiện ích nó mang lại. Vì vậy việc ứng dụng khoa học kĩ thuật ngày càng rộng rãi, phổ biến và mang lại những hiệu quả vô cùng cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội con người.
Hiện nay, có rất nhiều cách để mở-khóa cửa khác nhau, cụ thể như là sử dụng khóa cửa sắt thep bình thường ( hình thức này u cầu phải có chìa khóa ln đi theo bên mình và nếu có rơi mất thì sẽ mất rất nhiều thời gian để làm lại khóa mới).
Nhận thấy nhu cầu sử dụng đồ dùng thông minh đang tăng cao trong thời đại hiện đại hóa 4.0. Cũng như giúp các hộ gia đình hạn chế việc bị đánh rơi hoặc là bỏ qn chìa khóa dẫn đến việc khơng mở khóa được cửa. Vì vậy, em quyết định chọn đề tài “ Thiết kế thiết bị mở-khóa cửa sử dụng cảm biển vân tay” áp dụng phương pháp qt vân tay.
Bên cạnh đó, em cũng muốn thơng qua đề tài để tìm hiểu thêm về ứng dụng của công nghệ vào đời sống đồng thời vận dụng và hiểu sâu hơn về các kiến thức đã được học.
Em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành đề tài. Do thời gian cịn hạn chế trong q trình thực hiện khơng tránh khỏi những sai sót kính mong q thầy cơ bỏ qua. Em rất mong sự đóng góp của thầy cơ để đề tài em hồn thiện và có hướng phát triển hơn. Em xin cảm ơn!
<b>2. Mục đích của đồ án</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">Ứng dụng thành công công nghệ sinh trắc học ( cảm biến vân tay ) vào đề tài.
Chạy thử nghiệm thành công và đánh giá kết quả đạt được.
<b>3. Giới hạn</b>
Từ lý thuyết đến thực tế là một chặng đường dài, và với tốc độ phát triển hiện nay thì cơng nghệ và kiến thức thay đổi không ngừng. Với tầm hiểu biết hạn hẹp của em thì khó lịng giải quyết được nhiều yêu cầu trên thực tế vì nhiều khi chỉ cần thêm một yêu cầu cũng khiến khối lượng kiến thức liên quan cũng như độ khó tăng lên nhiều lần. Do đó, đồ án này chỉ tập trung vào xây dựng một hệ thống chứng minh được tính khả thi của đồ án và giới hạn như sau:
Mơ hình sử dụng cảm biến vân tay có thể sử dụng và cải tiến được thêm các công dụng khác.
Tốc độ quét của vân tay chưa được nhạy, do là dính bụi hoặc bám bẩn. Giới hạn về đối tượng nghiên cứu :
Đề tài chỉ dừng lại ở việc xây dựng mơ hình hệ thống.
Các thiết bị sử dụng chỉ mạng tính chất học thuật khơng tối ưu về kinh phí cũng như tính ổn định của thiết bị.
Đề tài được nghiên cứu qua các tài liệu, kiến thức trên mạng internet và các sách giáo trình.
Đề tài được thực hiện và thử nghiệm tại nhà riêng.
<b>4. Ý nghĩa</b>
Đề tài “Thiết kế thiết bị mở-khóa cửa sử dụng cảm biến vân tay ” được áp dụng vào trong đời sống nhằm phục vụ cho việc tự động sử dụng thiết bị. Là nền tảng cơ sở để xây dựng quy trình tự động hóa trong nơng nghiệp góp phần đưa sản xuất nông nghiệp của Việt Nam tiến gần hơn với nền nơng nghiệp 4.0. Q trình nhận dạng vân tay sẽ giúp hạn chế việc đánh rơi chìa khóa mà khơng lo bị đứng ở ngồi cửa. Mơ hình được dùng làm công cụ để nghiên cứu phát triển và thực nghiệm ứng dụng.
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7"><b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1. Giới thiệu về đề tài</b>
<b>1.1.1. Giới thiệu công nghệ sinh trắc học:</b>
<b> Theo Biometric Research Group,.Inc sinh trắc học (hay Biometrics) là</b>
các điểm thể chất và hành vi có thể đo lường cho phép thiết lập và xác minh danh tính của một cá nhân.
Sinh trắc học là quá trình các đặc điểm thể chất và đặc điểm khác của một người được phát hiện và ghi lại bởi một thiết bị hoặc hệ thống điện tử như một phương tiện xác nhận danh tính. Thuật ngữ “Sinh trắc học” bắt nguồn từ từ “Sinh trắc học”, dùng để chỉ việc phân tích thống kê quan sát các hiện tượng sinh trắc học.
Vì mã nhận dạng sinh trắc học là duy nhân của các cá nhân, chúng đáng tin cậy hơn trong việc xác minh danh tính so với các phương pháp khác như chứng minh nhân dân và mật khẩu.
Các mã nhận dạng hoặc phương thức sinh trắc học thường được phân loại là “sinh lý học” hoặc “hành vi”. Các mã nhận dạng sinh trắc học liên quan đến thể chất của một người và bao gồm: nhận dạng vân tay, bàn tay, nhận dạng tĩnh mạch, mùi, mùi hương, DNA, nhận dạng khuôn mặt, quét mống mắt.
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><b> Công nghệ sinh trắc học là các hệ thống hoặc ứng dụng được thiết kế để sử</b>
dụng dữ liệu sinh trắc học thu được từ các phương thức hoặc nhận dạng sinh trắc học. Hệ thống sinh trắc học là một quá trình tự động:
1) Thu thập dữ liệu sinh trắc học thông qua thiết bị nhận dạng sinh trắc học, chẳng hạn như máy quét hình ảnh cho dấu vân tay hoặc các mẫu tĩnh mạch lòng bàn tay hoặc một máy ảnh để thu thập các bản quét khôn mặt và mống mắt. 2) Trích xuất dữ liệu từ mẫu được gửi thực tế.
3) So sánh dữ liệu được quét từ những dữ liệu được thu thập để tham khảo. 4) Đối sánh giữa mẫu đã gửi với các mẫu.
5) Xác định hoặc xác minh xem danh tính của người giữa dữ liệu sinh trắc học có xác thực hay khơng.
Do đó, cơng nghệ sinh trắc học bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Thiết bị nhận dạng sinh trắc học là phần cứng thu thập, đọc và so sánh dữ liệu sinh trắc học. Dữ liệu sinh trắc học là một mẫu được lấy từ cá nhân và duy nhất. Phần mềm được nhúng trong công nghệ sinh trắc học bao gồm một công cự sinh trắc học xử lý dữ liệu sinh trắc học đã thu thập được. Phần mềm này thường hoạt động song song với phần cứng để vận hành quy trình thu thập dữ liệu sinh trắc học, trích xuất dữ liệu và thực hiện so sánh, bao gồm cả đối sánh dữ liệu.
<b>1.1.2 Lịch sử công nghệ sinh trắc học:</b>
<b> Ngày càng có nhiều người tiêu dùng chuyển sang thế giới kỹ thuật số.</b>
Tuy nhiên, sự phổ biến ngày càng tăng của các nền tảng mua sắm trực truyến và các dịch vụ tài chính online đã trở thành mục tiêu cho tội phạm mạng.
Với các mối đe dọa bảo mật tiềm tàng, các doanh nghiệp phải thực hiện các biện pháp an ninh mạng mạnh mẽ để ngăn chặn các tội phạm truy cập trái phép vào mạng của họ. Do đó, cơng nghệ sinh trắc học được coi là sự thay thế khả thi cho các phương pháp xác minh danh tính thơng thường. Đặc điểm sinh trắc học là thứ không thể giả mạo, do đó với việc sử dụng cơng nghệ sinh trắc học, các doanh nghiệp có thể chống lại các hacker nhằm tìm ra điểm yếu trong hệ thống.
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">Xác thực sinh trắc học nghe có vẻ như là cơng nghệ của tương lai nhưng thực tế việc sử dụng sinh trắc học cho mục đích nhận dạng đã được phát triển kể từ những năm 1800. Ban đầu nó dựa trên các mẫu giọng nói và dấu vân tay của con người và được sử dụng để xác định tội phạm. Nhưng khi cơng nghệ có những bước nhảy bọt, khoa học ính trắc học cũng phát triển khơng ngừng và hiện nay, công nghệ sinh trắc học đã được phổ biến rộng rãi ở khắp mọi nơi và cụ thể là ngay trên điện thoại của bạn.
<b> Năm 1823: Nhà khoa học Joannes Evangelista Purkinji tìm thấy các mơ</b>
hình và hình dạng của ngón tay.
<b> Năm 1880: Henry Faulds và W.J Herchel, trong một cơng trình cơng bố tên</b>
là “Nature”. đã đề xuất sử dụng vân tay như là phương thức độc đáo để xác định bản chất con người.
<b> Cuối thế kỉ 19 năm 1880: Tiến sĩ Henry Faulds đưa ra lý luận số lượng</b>
vân tay TRC(Total Ridge Count) có thể dự đốn tương đối chính xác mức độ phụ thuộc của chúng vào gen di truyền của con người được kế thừa trong đó có liên quan đến tiềm năng và trí tuệ của con người.
<b> Năm 1892: ông Fancis Galton đã chỉ ra rằng: vân tay của những cặp song</b>
sinh, anh em và di truyền cùng dòng máu thì có sự tương đồng. Chính điều này đã mở ra ngành nhân học.
<b> Năm 1926: Harol Cummins đề xuất “Dermatoglyphics” (Sinh trắc học dấu</b>
vân tay) như là một thuật ngữ cho chuyên ngành để nghiên cứu dấu vân tay tại Hiệp hội hình thái học của Mỹ.
Năm 1930: Hiệp hội nghiên cứu hình thái sinh lý học (viết tắt là SSPP: Society for the Study of Physiological Pattems) bắt đầu công trinh nghiên cứu 5 chúng vân tay và những nét đặc trưng độc đáo của nó.
<b> Năm 1985: Tiến sĩ nổi tiếng Chen YI Mou - Đại học Havard nghiên cứu</b>
Sinh trác vân tay dựa trên Thuyết Đa Thông Minh của Tiến sĩ Howard Garder. Đây là lần đầu tiên phương pháp này được áp dụng sinh trắc vân tay trong lĩnh vực giáo dục và chức năng của bộ não liên quan đến dấu vân tây.
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><b>1.1.3 Ứng dụng công nghệ sinh trắc học:</b>
<b> - Các ứng dụng của sinh trắc học đang áp dụng hiện nay</b>
<i><b> Dấu vân tay - fingerprint</b></i>
Một hệ thống camera hồng ngoại đặc biệt sẽ được tích hợp dưới màn hình thiết bị. Khi người dùng đưa bàn tay qua màn hình thiết bị, hệ thống camera này sẽ kết hợp với ánh sáng từ màn hình để qt các thơng số tĩnh mạch của đối tượng rồi so sánh với dữ liệu gốc đã được đưa ra quết định cho phép mở khóa thiết bị hay khơng. Mặc dù phương pháp bảo mật này có vẻ khơng khác gì bảo mật vân tay được Apple cùng rất nhiều hãng smarthome áp dụng. Mức độ bảo mật được cho là cao hơn nhiều so với dấu vân tay nó nằm trong cơ thể và rất khó bị làm giả.
<i>Nhận diện khn mặt</i>
Nhận diện khuôn mặt là công nghệ tưởng chừng chỉ xuất hiện trong các bộ phim viễn tưởng. Nhưng ngày nay nó đã xuất hiện trong các thiết bị cơng nghệ phổ biến như mở khóa cửa bằng khn mặt, mở điện thoại bằng khuôn mặt. Công nghệ này đặc biệt được sử dụng nhiều trong quá trình tìm kiếm kẻ truy nã. Với hệ thống camera quan sát lắp đặt tại khu trung tâm và những nơi yêu cầu bảo mật cao như ngân hàng, sân bay, chung cư, văn phòng, nhà xưởng, kho bãi..v..v. Sử dụng phần mềm phân tích khn mặt cịn giúp phá các vụ án nhanh hơn.
<i>Sinh trắc học hành vi - Behavioral Biometri</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12"><i> </i>Công nghệ xác thực về hành vi được hình thành từ thói quan sử dụng của con người trên các thiết bị smartphone. Chúng phân tích các từ khóa mà người sử dụng hay sử dụng. Hay những ứng dụng mhay mở để phân tích các hành vi. Và tao ra lưu trữ cho những lần tiếp theo. Công nghệ này được phản ứng tích cực hơn từ đa số mọi người. Có thể đưa ra một cảnh báo và chặn truy cập vào tài khoản. Khi người dùng có hành vi sai lệch khi thực hiện đăng nhập. Nhóm dịch vụ tài chính tồn cầu BBVA sử dụng cơng nghệ cài đặt trên thiết bị di động.
<i> Nhịp tim - Cardiac Rhyth</i>
<i> </i>Mọi người có thể đã chẳng cịn lạ gì với theiets bị đọc điện tâm đồ (ECG) xuất hiện trong các bệnh viện. Về thực chất thì cơng nghệ điện tâm đồ khơng thể nói là có q nhiều đột phá, những gì xuất hiện trên bản đồ sinh trắc học đơn giản. Chỉ là các thiết bị nhỏ bé giúp kết nối với nhịp đập trái tim của người sử dụng và hệ thống tín hiệu. Được đeo trên người có thể xác nhận các nhịp tim riêng biệt khi hoạt động của từng cá nhân.
<i>Nhận diện qua võng mạc - Eye Scan</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Công nghệ quét võng mạc đã xuất hiện từ những năm 1980. Và là một trong những ứng dụng sinh trắc học nổi tiếng nhất. Ngày nay người ta chủ yếu sử dụng cho ứng dụng kiểm sốt ra vào trong mơi trường bảo mật cao: trong doanh trại, nhà chính phủ,…. Quét võng mạc là một cơng nghệ mới những rất có triển vọng.
<b>1.2 Mục đích nghiên cứu</b>
<b>Đề tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những</b>
kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống mở-đóng cửa bằng phương pháp quét vân tay.
Module thời gian thực RTC
<b>1.3 Nội dung nghiên cứu</b>
Tìm hiểu về cảm biến vân tay và phương pháp mở-đóng cửa tự động Thiết kế module cảm biến vân tay
Đánh giá kết quả thực hiện được.\
<b>1.4 Phương pháp nghiên cứu</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">Kết hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm:
Sau khi nhận đề tài, em đã tập trung tìm hiểu các vấn đề liên quan đến đề tài. Sau đó chế tạo mạch, sản phẩm để kiểm tra thực tế. Trong quá trình chạy thực tế kiểm tra lỗi, những hạn chế mắc phải để sửa và phát triển thêm các ý tưởng khác.
<i>Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị</i>
trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet.
<i>Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng các thu thập thơng tin từ sách, tạp chí</i>
về điện tử và truy cập từ mạng Internet.
1.5 Ý nghĩa thực tiễn
- Thực tế có rất nhiều cơng ty, doanh nghiệp đã áp dụng cơng nghệ mở-khóa cửa thơng minh sử dụng cảm biến vân tay này. Nó mang lại tính hữu ích cao, tiết kiệm thời gian cho cơng nhân cũng như quản lý, cải thiện chất lượng cuộc sống - Tạo tính tư duy, sáng tạo cho sinh viên trong q trình nghiên cứu.
- Có tính linh động và mở rộng cho sinh viên thiết kế mơ hình dựa trên cơ sở thực tiễn.
- Mơ hình nhỏ, đơn giản nhưng tiện lợi, hữu ích.
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15"><small> </small>
<b>CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Đối tượng nghiên cứu</b>
Trong cuộc sống hiện nay, mở cửa bằng dấu vân tay là phương thức mở khóa hiện đại được sử dụng trong các dịng khóa vân tay, khóa cửa điện tử.
<b>2.1.1. Phân loại các phương pháp mở-khóa cửa thơng minh:2.2.1 Mở-khóa cửa bằng thẻ từ:</b>
Mở-khóa cửa bằng thẻ từ là thiết bị điện tử hoạt động khi cắm điện và sử dụng thẻ từ cảm ứng gắn chip (RFID) để nhân viên mở-khóa cửa.
Ưu điểm của cách mở-khóa cửa này là:
<b> - Mở khóa tiện lợi và nhanh chóng:</b>
Người dùng chỉ cần chạm đầu ngón tay lên phần đầu đọc, chưa đầy một giây, cửa sẽ được mở ra.
Người sử dụng không cần luôn mang theo chìa khóa bên người giống như với loại ổ khóa cơ truyền thống.
Khơng lo lắng việc qn chìa khóa hay đánh rơi, làm mất chìa khóa
Chìa khóa là vân tay, người dùng có thể mở khóa mà khơng cần bất kỳ phương tiện hay công cụ nào khác.
<b> - Độ an toàn, bảo mật tối ưu</b>
Mỗi người có một dấu vân tay khác nhau, khơng thể trùng lặp
Ổ khóa cửa kết hợp cơng nghệ nhận dạng vân tay hiện đại, cho phép khóa ngăn chặn mọi tình trạng sao chép, làm giả, lấy trộm vân tay
Những người khơng có dấu vân tay hợp lệ, chưa đăng ký vân tay trước đó khơng thể mở cửa trong bất kỳ trường hợp nào.
<b>2.2.2 Mở cửa bằng vân tay</b>
Với cách lưu dữ liệu tương tự như mở cửa bằng thẻ từ, khưng mở cửa bằng vân tay được áp dụng công nghệ hiện đại hơn. Cách này khắc phục được hạn chế việc quân hay làm mất thẻ so với cách trên. Song máy cũng có một vài
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">nhược điểm như khơng nhạy khi tay ướt, máy cũ cịn hay gặp lỗi không xác định được vân tay và chi phí lắp đặt cao hơn cho với việc mở cửa bằng thẻ từ. Mở cửa thông minh bằng vân tay cũng không quá phù hợp với các ngành nghề, công việc dễ làm mờ vân tay như tiếp xúc với sơn hoặc có nhiều bụi bặm, làm đồ gỗ... Ưu điểm của cách mở-khóa cửa này là:
<b> - Mở khóa tiện lợi và nhanh chóng:</b>
Người dùng chỉ cần chạm đầu ngón tay lên phần đầu đọc, chưa đầy một giây, cửa sẽ được mở ra.
Người sử dụng không cần luôn mang theo chìa khóa bên người giống như với loại ổ khóa cơ truyền thống.
Khơng lo lắng việc qn chìa khóa hay đánh rơi, làm mất chìa khóa
Chìa khóa là vân tay, người dùng có thể mở khóa mà khơng cần bất kỳ phương tiện hay công cụ nào khác.
<b> - Độ an toàn, bảo mật tối ưu</b>
Mỗi người có một dấu vân tay khác nhau, khơng thể trùng lặp
Ổ khóa cửa kết hợp cơng nghệ nhận dạng vân tay hiện đại, cho phép khóa ngăn chặn mọi tình trạng sao chép, làm giả, lấy trộm vân tay
Những người khơng có dấu vân tay hợp lệ, chưa đăng ký vân tay trước đó khơng thể mở cửa trong bất kỳ trường hợp nào.
Nhược điểm của cách mở cửa này là:
- Lỗi xác nhận vân tay không phải lúc nào cũng thưc hiện được…. - Chi phí lắp đặt sử dụng cao
<b>2.2.3 Mở cửa bằng nhận diện khuôn mặt</b>
Đây là cách mở cửa được nhiều công ty đầu tư, sử dụng hiện nay nhằm tăng độ an ninh an toàn. Cơ chế hoạt động của hình thức này là sử dụng cơng nghệ nhận diện khuôn mặt Face ID để ghi nhận nhân viên.
Ưu điểm của mở cửa nhận diện khuôn mặt - Tính xác thực cao
- Hiện đại và nhanh chóng
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">- Góp phần đảm bảo an ninh Nhược điểm khi sử dụng:
- Cần đầu tư máy tốt thì hoạt động mới ổn định - Tốc độ chấm công chậm hơn so với thẻ
- Chi phí lắp đặt sử dụng cao
<b>Kết luận: Mỗi cách mở cửa thơng minh đều có ưu và nhược điểm riêng</b>
nhưng đều hỗ trợ người dùng sử dụng. Dựa trên những ưu nhược điểm đó và tùy
<i>theo các người sử dụng đưa ra lựa chọn hiệu quả và tối ưu nhất. Nhưng phương</i>
<i>pháp mở cửa bằng vân tay đang được sử dụng rộng rãi nhất ở thời điểm hiện tạivì nó nhanh gọn, minh bạch, xác thực cao.</i>
<b>2.2 Tìm hiểu về cảm biến vân tay</b>
Công nghệ cảm biến vân tay ngày càng thông dụng và phát triển. Không chỉ được sử dụng để tích hợp tính năng bảo mật trên các dịng smartphone hiện nay. Cơng nghệ cảm ứng vân cịn cịn được ứng dụng tích hợp vào các thiết bị hiện đại khác như: Laptop, Tivi, máy chấm cơng, Khóa cửa…Vậy cảm biến vân tay là gì?
<b> Định nghĩa:</b>
Cảm biến vân tay hay cịn có tên gọi khác là cảm biến nhận diện vân tay là một dạng lưu trữu vân tay của người dùng bằng công nghệ sinh trắc học với những loại sóng khác nhau, sau đó lưu lại những bề mặt lồi lõm và cả lớp da của tay để lưu lại nhằm đảm bảo tính bảo mật khi người dùng sử dụng.
<b> Nguyên lý hoạt động:</b>
Về cơ bản, cảm biến vân tay là một hệ thống có khả năng lưu bản in vân tay của người dùng một cách nhanh chóng nhờ một hệ thống được đặt dưới khung quét. Người dùng đặt tay lên khung quét và các cảm biến trên khung quét sẽ lưu lại cách hình ảnh đó và các phân mềm, vi xử lý sẽ phân tích hình ảnh này theo
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">các vị trí lồi/lõm trên đầu ngón tay của bạn. Khi đặt ngón tay lên trên một thiết bị đọc vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ qt hình ảnh ngón tay đó và đưa vào hệ thống. Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc điểm vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống.
<b> Ưu nhược điểm của cảm biến vân tay:</b>
Ưu điểm:
- So với các thiết bị thơng thường việc mở khóa bằng cảm biến vân tay sẽ nhanh hơn với độ nhạy cao: chỉ cần chạm hoặc vuốt nhẹ
- Không cần ghi nhớ mật khẩu, dễ dàng thao tác, tiếp cận dễ dàng với
<b> Cảm biến vân tay là một hệ thống xác thực, khơng có chức năng bảo vệ</b>
dữ liệu. Chính vì vậy người khác có thể sử dụng ngón tay của bạn mở khóa cửa khi bạn ngủ hoặc mất ý thức.
<b>2.4 Phân loại cảm biến vân tay2.4.1 Cảm biến quang học</b>
Cảm biến này sẽ sử dụng một camera chuyên dụng để chụp lại hình ảnh của dấu vân tay trên bề mặt kính, bề mặt kính của cảm biến loại này được phủ một lớp mặt kính. Bức ảnh sau khi được hệ thống camera chụp lại sẽ được nén lại và chuyển sang tín hiệu số để chuyển đến khối xử lý hình ảnh phía sau.
Cơng nghệ này có nhược điểm là nhận dạng vân tay lâu. Thiếu độ chính xác cao, khả năng xử lý dấu vân tay mất nhiều thời gian hơn so với các loại khác.
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19"><b>2.4.2 Cảm biến điện dung</b>
<b> Cảm biến loại này dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, bề mặt cảm biến sẽ</b>
được bố trí một ma trận tụ điện, ma trận này sẽ có nhiệm vụ tái tạo lại hinhfa nhr vân tay khi được lấy mẫu. Khi ngón tay của người dùng đặt trên bề mặt cảm biến, ngay lập tức nó sẽ tạo nên sự thay đổi điện dung trong từng con tụ trên ma trận tụ điện, tùy vào độ nông sâu của vân tay ở từng điểm mà trị số tụ điện sẽ khác nhau. Dựa vào trị số điện dung ở từng node hệ thống sẽ dựng lại ảnh vân tay trên ngón vừa lấy mẫu để gửi về khối xử lý và so sánh.
Cảm biến loại này có cấu tạo mỏng và có độ bảo mật cao hơn cảm biến quang học vì thế nó được áp dụng ở các thiết bị các nhân như máy điện thoại di động hoặc một số dòng thiết bị cao cấp khác.
<b>2.4.3 Cảm biến siêu âm</b>
<b> Là sự đột phá trong công nghệ bảo mật vân tay, loại bỏ đi những bất tiện</b>
của cảm biến vân tay điện dung chẳng hạn như không thể sử dụng khi vân tay bị ướt hay chiếm kích thước một vùng đáng kể trên thiết bị, nhất là trong lúc các smartphone với xu thế tràn viền đang khá thịnh hành.
Bằng cách sử dụng âm thanh tần số sóng để nhận diện các chi tiết trên vân tay người dùng, khi quét vân tay, một số xung áp lực sẽ được thu lại, một số dội ngược vào cảm biến gồm đường vân, lỗ chân lông, các chi tiết khác để nhận diện sự riêng biệt. Sóng này khơng chỉ qt bề mặt lồi lõm mà còn cả lớp da dưới ngón tay, tránh những trường hợp làm giả ngón tay tinh vi hiện nay. Cảm biến này bao gốm máy phát và máy thu.
Cảm biến siêu âm là cơng nghệ cịn khá mới đối với giới cơng nghệ và chi phí khá cao.
<b>2.5 Cảm biến vân tay</b>
<b>Giới thiệu cảm biến vân tay</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><b> Điện áp sử dụng: 3.0 đến 3.6VDC (thường cấp 3.3VDC, </b>lưu ý quan trọng nếu cấp lớn hơn 3.3VDC cảm biến sẽ cháy ngay lập tức).
Dịng tiêu thụ: 30 đến 60mA, trung bình 40mA Chế độ so sánh kiểm tra: có 2 chế độ 1:1 và 1: N. Giao tiếp truyền thông: USB /UART
Tốc độ Baudrate UART: 9600 x N (N từ 1 đến 12), mặc định N=6 baudrate = 57600,8,1.
Giao tiếp USB: 2.0 full speed
Kích thước hình ảnh cảm biến (pixel): 256 x 288 pixels
Trong cuộc sống hiện nay, nhu cầu về màu sắc sản phẩm ngày càng được chú trọng, để đáp ứng nhu cầu cần thiết đó nên thị trường ra nhiều sản phẩm có
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">màu sắc đa dạng. Ở đây sản phẩm sử dụng màu sắc của quả quýt, có hai nhóm màu sắc cơ bản là : Màu sắc sản phẩm phổ biến , màu sắc sản phẩm ít phổ biến. Cách chia màu sắc này dựa vào sự phổ biến của màu sắc sản phẩm ở trong cuộc sống, nhóm màu sắc chính ( xanh, vàng, đỏ) và các màu sắc còn lại là màu sắc ít thơng dụng hơn nên thuộc nhóm cịn lại. Ở đề tài này nhóm sử dụng màu sắc quả thực tế là quả quýt với 2 màu xanh và vàng.
<b>a. Giới thiệu về không gian màu sắc</b>
Không gian màu là những phương pháp định lượng màu sắc được thiết lập công thức một cách khoa học. Hệ thống không gian màu cho phép mỗi màu được xác định theo số học, bằng cách đó ta có thể chọn và lặp lại những màu nào đó thật chính xác. Bạn sẽ tiếp xúc với những khơng gian màu chính sau đây: HLS (sắc thái, quang độ và độ bão hòa), HSB (sắc thái, độ bão hòa và độ đậm nhạt), RGB (đỏ, lục, lam) và CYMK (xanh hóa học, vàng, tím sen, đen). CMYK là khơng gian màu được sử dụng trong công nghiệp in ấn và bị giới hạn bởi mức độ thể hiện của mực in và chất màu. Không gian RGB - hệ thống màu thường gặp nhất trong nghệ thuật nhiếp ảnh số - sử dụng ánh sáng, do vậy cho ta phổ màu rộng hơn các chất màu CYMK. Điều quan trọng là bạn phải lưu ý sự khác biệt giữa những hệ thống màu mà bạn đang làm việc với những biến đổi màu có thể sẽ xảy ra giữa màn hình hiển thị và kết xuất in ấn.
- Không gian màu RGB
Không gian màu RGB hoặc hệ thống màu RGB , tạo ra tất cả các màu từ sự kết hợp của các màu Red, Green và Blue.
Màu đỏ, xanh lục và xanh lam sử dụng 8 bit mỗi màu, có giá trị nguyên từ 0 đến 255. Điều này làm cho 256 * 256 * 256 = 16777216 có thể có màu.
RGB ≡ Đỏ, Xanh lục, Xanh lam.
Mỗi pixel trong màn hình LED hiển thị màu sắc theo cách này, bằng sự kết hợp của các đèn LED màu đỏ, xanh lục và xanh lam (điốt phát quang).
Khi điểm ảnh màu đỏ được đặt thành 0, đèn LED sẽ tắt. Khi pixel màu đỏ được đặt thành 255, đèn LED được bật hồn tồn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><i>Hình 2. 1. Khơng gian màu RGB</i>
Màu RGB xanh lam : Blue RGB code = 0*65536+0*256+255 = #0000FF. Màu RGB vàng : Yellow RGB code = 255*65536+255*256+0 = #FFFF00.
- Không gian màu CMYK
CMYK là không gian màu được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp in ấn. Ý tưởng cơ bản của hệ không gian này là dùng 4 màu sắc cơ bản phục vụ cho việc pha trộn mực in. Trên thực tế người ta dùng 3 màu là C=Cyan: xanh lơ, M=Magenta: hồng xẫm và Y= Yellow: vàng để biểu diễn các màu sắc khác nhau. Nếu lấy màu hồng xẫm cộng vàng sẽ ra đỏ, màu xẫm kết hợp với xanh lơ sẽ cho ra xanh lam. Sự kết hợp của 3 màu trên sẽ cho ra màu đen, tuy nhiên màu đen ở đây không phải là đen tuyệt đối và có độ tương phản lớn.
<i>Hình 2. 2. Khơng gian màu CMYK</i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">Nguyên lý hoạt động : Nguyên lý của hệ màu CMYK là hấp thụ ánh sáng. Màu chúng ta nhìn thấy chính là từ phần ánh sáng không hấp thụ. Diễn giải cách khác, chúng hoạt động trên cơ chế vật không tự phát ra ánh sáng. Mà chỉ phản xạ ánh sáng từ các nguồn sáng chiếu tới.
Vậy nên, thay vì thêm độ sáng để có những màu sắc khác nhau. Hệ màu CMYK sẽ loại trừ ánh sáng từ màu trắng (ánh sáng gốc) để tạo ra những màu sắc khác. Mặt khác, 3 màu Cyan, Magenta và Yellow khi kết hợp cũng sẽ tạo ra màu đen.
Màu CMYK được dùng trong các thiết kế phục vụ cho mục đích in ấn. Ví dụ như poster, flyer, brochure, portfolio, name card, catalogue, sách và tạp chí, bộ nhận diện thương hiệu, bao bì, ...
- Không gian màu HSV
HSV và cũng gần tương tự như HSL là không gian màu được dùng nhiều trong việc ch ỉnh sữa ảnh, phân tích ảnh và một phần của lĩnh vực thị giác máy tính. Hệ khơng gian này dựa vào 3 thông số sau để mô tả màu sắc H = Hue: màu sắc, S = Saturation: độ đậm đặc, sự bảo hòa, V = value: giá trị cường độ sáng.
Không gian màu này thường được biểu diễn dưới dạng hình trụ hoặc hình nón.
<i>Hình 2. 3. Khơng gian màu HSV</i>
Ví dụ: màu đen là sự kết hợp của các kênh màu (R, G, B)với giá trị tương ứng (0, 0, 0) màu trắng có giá trị (255,255, 255), màu vàng có giá trị (255, 255, 0), màu tím đậm có giá trị (64, 0, 128) ...Nếu ta dùng 16bit để mã hóa một kênh màu (48bit cho tồn bộ 3 kênh màu) thì dãi màu sẽ trãi rộng lên tới 3*2^16 = ... Một con số rất lớn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24"><b>b. Phương pháp nhận diện màu sắc </b>
Với ảnh chụp thu nhận được từ Camera sẽ cho không gian màu của ảnh là RGB, khơng gian màu RGB khơng thích hợp cho việc nhận dạng màu sắc, để phân loại màu sắc người ta thường dùng khơng gian màu HSV. Vì vậy cần chuyển đổi ảnh gốc từ không gian RGB sang ảnh không gian HSV.
Là bước sửa chất lượng ảnh như việc lọc nhiễu hay tăng cường độ sáng, để nâng cao chất lượng ảnh và chuyển ảnh xám để dễ dàng nhận dạng ảnh.
Chuyển đổi xám: giả sử hình ảnh được lưu trữ dưới dạng RGB. Điều này có nghĩa là ba ma trận xám tương ứng cho màu Red, Green, Blue. Cơng việc là tìm cách tổng hợp ba ma trận này về thành một ma trận duy nhất.
Lọc trung bình: Giả sử có một ảnh đầu vào với I(x,y) là giá trị điểm ảnh tại một điểm (x,y) và một ngưỡng 0.
Bước 1: Tính tổng các thành phần trong ma trận lọc.
Bước 2 : Chia lấy trung bình của tổng các thành phần trong ma trận được tính ở trên với số lượng các phần tử của cửa sổ lọc ra một giá trị.
Bước 3 : Hiệu chỉnh - Chuyển đổi ảnh
Chuyển đổi xám: giả sử hình ảnh được lưu trữ dưới dạng RGB. Điều này có nghĩa là ba ma trận xám tương ứng cho màu Red, Green, Blue. Cơng việc là
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">tìm cách tổng hợp ba ma trận này về thành một ma trận duy nhất. Một trong số công thức phổ biến để thực hiện là
Khơng gian màu RGB khơng thích hợp cho việc nhận dạng màu sắc, để phân biệt màu sắc người ta thường dùng khơng gian màu HSV. Vì vậy ta cần chuyển đổi ảnh có khơng gian màu RGB sang ảnh có khơng gian màu HSV
- Nhận dạng và phân loại
Ta nhận dạng màu sắc dựa vào các đặc điểm riêng biệt của từng màu, khi có được các đặc điểm riêng biệt của từng màu ta tiến hành phân loại từng màu sắc sản phẩm một nhờ vào việc so sánh các đặc điểm riêng biệt của chúng đối với các giá trị đã định trước. Ta lần lượt so sánh từng màu một từ màu xanh đến màu vàng. Nếu các đặc điểm trùng khớp với đặc điểm đề ra ở màu trước thì ta kết luận ngay đó là sản phẩm của màu đó và ngược lại.
<b>2.1.2. Trang thiết bị điều khiển và phần mềm vận hànha. Bộ điều khiển PLC</b>
<i>Hình 2. 5. PLC board fx3u</i>
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, đây là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các điều khiển logic thông qua ngơn ngữ lập trình. Giúp đặt lệnh các chương trình chạy cho băng tải đa
Người sử dụng có thể lập trình thực hiện một loạt trình tự các cơng việc. Các cơng việc này được kích hoạt bởi tác nhân tác động vào PLC hoặc qua hoạt động có trễ như thời gian nhất định. Khi cơng việc được kích hoạt bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp lại” chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại thời điểm đã lập trình.
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">Tuy nhiên trong quá trình làm việc hệ thống PLC còn nhiều nhược điểm để khắc phục những nhược điểm này nhà sản xuất có thể dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) để chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Lập trình dễ dàng.
- Kích thước gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
- Dung lượng bộ nhớ của hệ thống lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.
- Có độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp.
- Khả năng giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các module mở rộng.
<i>Hình 2. 6. Sơ đồ chân của FX3U - 24MT</i>
Thông số kĩ thuật của PLC board fx3u – 24MT. Ngõ vào/ra : 14 vào / 10 ra.
Ngõ vào analog : 6 ngõ vào analog, độ chính xác 12bit, A0-AD2: 0-10V, A3-AD5: 0-20mA; Đọc cấu trúc lệnh RD3A.
Ngõ ra analog : 2 ngõ ra analog, độ chính xác 12bit, ngõ ra vơn: 0-10V, ngõ ra analog với cấu trúc lệnh WR3A.
Nguồn cấp : 24VDC – 1A.
Phần mềm lập trình : GX Developer - GX-Work 2.
<b>b. Phần mềm GX Work2</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27"><i>Hình 2. 7. Giao diện GX Work2</i>
- Tổng quan
Đây là phiên bản phần mềm nâng cấp và thay thế cho phần mềm GX Developer, lập trình cho các dịng PLC FX, Q, L, A, S, CNC
GX Works2 là phiên bản nâng cấp và thay thế cho GX Developer bị hạn chế một số tính năng. Những cải tiến trong phiên bản phần mềm này gồm có:
Giao diện được thiết kế lại một cách trực quan hơn để thuận tiện cho người sử dụng
Thư viện các modul được cập nhập đầy đủ hơn
Hỗ trợ thêm những ngơn ngữ lập trình như FBD và SFC Thao tác tùy chỉnh các thông số dễ dàng
Bộ cài đặt được tích hợp thêm các gói phần mềm hỗ trợ
GX Work 2 là phần mềm được Mitsubishi nâng cấp và thay thế cho GX Developer với giao diện trực quan đẹp hơn hơn, thao tác mượt mà và có hỗ trợ thêm các ngơn ngữ lập trình khác như là FBD (Function Block Diagram), SFC (Sequential Function Chart). Phần mềm này khá nặng, nếu máy tính lập trình cấu hình thấp thì có thể sử dụng GX Developer.
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">Cấu hình màn hình trong của GX Work2
<i>Hình 2. 8. Vị trí của từng thanh trong GX Work2</i>
Thanh tiêu đề : Thanh tiêu đề hiện tên các dự án đang sử dụng
<i>Hình 2. 9. Thanh tiêu đề</i>
Thanh menu: Thanh menu được sử dụng khá thường xuyên khi làm việc với GX Works2. Click vào thanh menu để chọn những chức năng khác nhau từ thanh menu.
Thanh công cụ: Thanh công cụ gồm những biểu tượng rất trực quan và dễ sử dụng cho những chức năng thơng dụng. Nó khiến các thao tác nhanh hơn.
<i>Hình 2. 10. Thanh cơng cụ</i>
Tap : Khi làm việc với nhiều cửa sổ đang mở, nó thể hiện theo dạng trình duyệt tab . Click vào tab sẽ kích hoạt cửa sổ làm việc tương ứng
Xem nội dung hiển thị : Xem nội dung hiển thị thể hiện nội dung của trình hiển thị hiện tại
Vùng quản lý project : xem vùng đang chọn vùng thể hiện nội dung của vùng hiện tại.
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">Khu vực soạn thảo chương trình (cửa sổ làm việc) : Màn hình chỉnh sửa thể hiện nhiều loại màn hình như màn hình tạo chương trình và màn hình tạo comment để chỉnh sửa biểu đồ lader, chú thích, và tham số.
Cửa sổ Output : Cửa sổ đầu ra thể hiện sự biên dịch và kiể mtra kết quả (như lỗi và cảnh báo).
Thanh trạng thái : Thanh trạng thái thể hiện thơng tin trạng thái của GX Works2.
<i>Hình 2. 11. Thanh trạng thái</i>
- Chức năng
GX Works2 quản lý các chương trình và thông số đầu vào của dự án cho mỗi CPU điều khiển khả trình.
Lập trình :
Chương trình có thể được tạo ra trong một Dự án đơn giản theo cách tương tự với GX Developer.
Lập trình cấu trúc trong một dự án cấu trúc cũng khả thi với GX Works2
<i>Hình 2. 12. Ví dụ về lập trình trong GX Work2</i>
Cài đặt tham số :
Tham số cho CPU điều khiển khả trình và tham số cấu hình mạng có thể được đặt với GX Works2.
Tham số cho khối chức năng thơng minh cũng có thể được cài đặt
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30"><i>Hình 2. 13. Cài đặt các tham số</i>
Viết/đọc dữ liệu đến/từ một CPU điều khiển khả trình.
Tạo chương trình tuần tự có thể được viết/đọc từ một CPU điều khiển khả trình sử dụng Read từ PLC/Write của chức năng PLC. Đồng thời, với chương trình thay đổi chức năng trực tuyến, chương trình tuần tự có thể bị thay đổi ngay cả khi CPU điều khiển khả trình đang chạy (RUN).
<i>Hình 2. 14. Khả năng đọc và viết dữ liệu</i>
Quan sát/sốt lỗi :
Tạo chương trình tuần tự có thể được viết cho CPU điều khiển khả trình và giá trị của thiết bị khi hoạt động của nó đang được theo dõi trực tuyến/ngoại tuyến.
<i>Hình 2. 15. Sốt lỗi trong chương trình</i>
Chuẩn đốn
Trạng thái lỗi hiện tại và lịch sử lỗi của CPU điều khiển khả trìnhcó thể được chuẩn đoán.
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">Với chức năng chuẩn đốn, cơng việc khơi phục có thể được hồn thành trong thời gian ngắn.
Với chức năng theo dõi hệ thống (cho QCPU (Q mode)/LCPU), thông tin cụ thể trong module chức năng thơng tin có thể được lấy về. Điều này giúp cho rút ngắn thời gian phục hồi dữ liệu khi hệ thống đang lỗi.
<i>Hình 2. 16. Chuẩn đốn trạng thái</i>
<b>c. Phần mềm Visual Studio </b>
<i>Hình 2. 17. Giao diện Visual Studio</i>
- Tổng quan về phần mềm
Visual Studio là một mơi trường phát triển tích hợp được phát triển bởi Microsoft. Visual Studio cịn được gọi là “trình soạn thảo mã được nhiều người sử dụng nhất thế giới”, đây là một trong những công cụ hỗ trợ lập trình website nổi tiếng nhất hiện nay mà chưa phần mềm nào có thể thay thế chúng.
- Cấu trúc
Visual Studio không hỗ trợ cho bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào về giải pháp hoặc cơng cụ thực chất thay vào đó nó cho phép cắm chức năng được mã hóa như là một VSPackage. Visual Studio SDK cũng bao gồm Managed Package
</div>