hệ thống phân loại bưu kiện theo mã barcode

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.83 MB, 40 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO</b>

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINHKHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Đồ án PLCGiảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trần Minh NguyệtSinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hưng _ 20151489</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

1.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu...7

1.5 Các đề tài liên quan...8

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...9

2.1 Giới thiệu về PLC...9

2.1.1 PLC là gì...9

2.1.2 Cấu trúc bên trong PLC...10

2.1.3 Nguyên tắc hoạt động của PLC...10

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN...22

3.1 Mơ tả quy trình thực hiện...22

3.2 Lựa chọn thiết bị...22

3.2.1 Lựa chọn khối điều khiển trung tâm...22 1

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

3.2.2 Lựa chọn cảm biến...24

3.2.2 Lựa chọn nút nhấn...28

3.2.3 Lựa chọn camera quét barcode...28

3.2.4 Lựa chọn băng tải...31

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Hình 3. 2 Hình ảnh cám biến quang thu phát độc lập...27

Hình 3. 3 Hình ảnh cảm biến quang khuếch tán...28

Hình 3. 4 Hình ảnh cám biến khoảng cách 5VDC E18 - D80NK...29

Hình 3. 5 Hình ảnh nút nhấn màu xanh...30

Hình 3. 6 Hình ảnh nút nhấn màu đỏ...30

Hình 3. 7 Hình ảnh scanner...31

Hình 3. 8 Hình ảnh camera cơng nghiệp Sony...32

Hình 3. 9 Hình ảnh camera điện thoại Vivo Y20...33

Hình 3. 10 Hình ảnh băng tải mini...34

Hình 3. 11 Hình ảnh động cơ RC Servo MG996R...34 3

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Hình 3. 12 Hình ảnh động cơ giảm tốc GA25-370...36 Hình 3. 13 Nguồn meanwell NES-25-24...37 Hình 3. 14 Hình ảnh relay trung gian của hãng Omron MY2N...38

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN</b>

<b>1.1Tầm quan trọng đề tài: </b>

Hệ thống phân loại bưu kiện theo mã barcode là một hệ thống tự động hóa, sử dụng các thiết bị quét mã vạch để nhận dạng và phân loại các bưu kiện theo các điểm đến khác nhau. Hệ thống này giúp tăng hiệu quả, chính xác và an tồn trong q trình vận chuyển và phân phối hàng hóa.

Hình 1. 1 Hình ảnh dây chuyền phân loại hàng hóa theo barcode.

Cơng nghệ barcode được ứng dụng đa dạng trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực như: Là yêu cầu bắt buộc cho việc đưa sản phẩm, hàng hóa tiến vào “chuỗi cung ứng” quốc tế. Đây là ngôn ngữ quốc tế về đơn hàng, thanh toán, vận chuyển,...Cũng như yếu tố quan trọng trong việc quản lý hoạt động nội bộ của doanh nghiệp, tổ chức như theo dõi, điều hành quá trình xuất nhập hàng, quản lý kho, kiểm kê tài sản, …

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Ngồi ra, trong cuộc sống, cơng nghệ barcode dễ dàng được bắt gặp tại: Thanh tốn ví điện tử, quảng cáo qua QR code Mã đơn giá hàng hóa cho thống kê đơn hàng tại quầy thanh toán, vé tàu, vé máy bay, vé xem phim, check in sự kiện. Xác minh thân phận: BHYT, căn cước công dân,... Phân loại mẫu xét nghiệm, hồ sơ bệnh án và kiểm tra nguồn gốc sản phẩm.

Hệ thống phân loại bưu kiện theo mã barcode có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực sau: Ngành chuyển phát nhanh: giúp giảm thời gian và chi phí xử lý, sắp xếp và giao hàng cho các đơn hàng đa kênh. Hệ thống này cũng giúp tăng khả năng theo dõi và kiểm soát chất lượng của các bưu kiện. Ngành cơng nghiệp nhẹ: giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và kho bãi, giảm lãng phí và tăng năng suất. Cũng như giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng . Ngành công nghiệp dược phẩm: giúp đảm bảo an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng của các sản phẩm dược phẩm, giúp ngăn ngừa sự nhầm lẫn, đánh cắp và làm giả của các sản phẩm dược phẩm. Phân loại hàng hóa - quản lý kho: Barcode được dùng để phân loại hàng hóa và quản lý kho vô cùng tiện lợi, bởi hàng hóa khi được dán tem mã vạch hỗ trợ rất lớn cho con người trong quá trình nhập và xuất hàng hóa. Đồng thời sử dụng mã vạch để kiểm sốt hàng hóa cịn tồn đọng trong kho và lúc này con người có thể đưa ra những quyết định về nhập, xuất hàng một cách hợp lý nhằm giảm chi phí tồn kho hữu ích. Phân biệt hàng thật - hàng giả: Barcode có chuỗi số định danh giúp cho con người hồn tồn có thể kiểm tra nhanh chóng nguồn gốc của sản phẩm. Từ đó, có thể nhận diện hàng hóa được nhập về có phải là hàng thật hay không. Đồng thời, với sự xuất hiện của Barcode cũng giúp cho con người kiểm tra hàng hóa được nhanh chóng và đơn giản, giúp tiết kiệm thời gian hơn rất nhiều. Thanh toán giao dịch: Hiện nay, những siêu thị, cửa hàng tiện lợi hầu như đều trang bị cho mình máy đọc mã vạch để tiết kiệm thời gian thanh toán sản phẩm cho khách hàng. Đồng thời, mỗi một sản phẩm bán đi cũng được hệ thống quản lý bán hàng kiểm soát và đối chiếu được. Điều này giúp cho các công ty, doanh nghiệp nâng cao hiệu quả của việc quản trị và tiết kiệm chi phí hoạt động, cơng tác trong q trình kinh doanh. Ứng dụng khác: Thêm vào đó, Barcode cũng được ứng dụng ở nhiều công việc khác nhau trong đời sống hàng ngày 6

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

của con người có thể kể đến như: Nhiều hãng hàng không trên thế giới đã và đang sử dụng Barcode để phân loại hành lý của hành khách ký gửi, giúp cho chúng không bị chuyển cho nhầm người hoặc thất lạc ở đâu đó.

- Dây chuyền chạy ổn định phân loại được 3 sản phẩm, vận chuyển về 3 khu vực khác nhau.

- Sử dụng camera để xử lý hình ảnh barcode gửi dữ liệu về PLC.

- Tốc độ phân loại 10 sản phẩm/phút là trọng lượng mỗi sản phẩm lên đến 0.3 kg. - Giám sát và điều khiển băng tải, động cơ được trên màn hình SCADA, theo dõi được số lượng mỗi sản phẩm, thời gian thực lúc phân loại và lưu giá trị về SQL.

- Với quy mơ của mơ hình nhóm thực hiện thì dây chuyền chỉ mới có thể phân loại được 3 sản phẩm, tốc độ phân loại còn chậm 5 sản phẩm/phút có thể sai

Trình bày tầm quan trọng của đề tài, các phương pháp thực hiện, mục tiêu cũng như giới hạn của đề tài.

<b>- Chương 2: Cơ sở lý thuyết</b>

Trình bày những cơ sở lý thuyết về phân loại theo barcode, các khối trong mơ hình cũng lý thuyết về các thiết bị được chọn.

<b>- Chương 3: Nội dung thực hiện</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Mô tả quy quy trình vận hành hệ thống, trình bày các lý do lựa chọn thiết bị phù hợp nhất với mơ hình nhằm đảm bảo tối ưu chi phí cũng như hoạt động một cách hiệu quả.

<b>- Chương 4: Thi cơng hệ thống</b>

Trình bày q trình thực hiện và các bước để có thể hồn thành hệ thống. Viết các chương trình điều khiển, lập trình giám sát.

<b>- Chương 5: Phân tích kết quả</b>

Trình bày kết quả đạt được từ mơ hình thực tế. Đưa ra các phân tích, đánh giá, so sánh với mục tiêu ban đầu đặt ra.

<b>- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển</b>

Trình bày ưu điểm và nhược điểm của hệ thống, đưa ra các hướng phát triển cho đề tài trong tương lai.

<b>❖ Phương pháp nghiên cứu</b>

Phân tích tổng hợp các đề tài luận án của các anh chị đi trước. Tìm hiểu về lý thuyết xử lý ảnh, lập trình PLC.

Hệ thống phân loại bưu kiện tự động được ứng dụng rộng rãi trong các công ty chuyển phát nhanh như: Shopee Express, Lazada,Tiki,... và trong các công ty thương mại điện tử, các nhà máy sản xuất công nghiệp hiện đại.

Tính năng của hệ thống tại Shopee Express:

- Giảm nhân công phân loại đến 70%, công suất phân loại tăng lên từ đó sẽ giảm chi phí rất lớn trong hoạt động Logistics.

- Tỷ lệ phân loại bưu kiện sai rất thấp đến 0.01%.

- Tỷ lệ sai hỏng, vỡ và móp méo giảm chất lượng dịch vụ nâng cao.

- Ứng dụng công nghệ mới bao gồm hệ thống dẫn động, thân xe nhẹ giúp giảm điện năng tiêu thụ 20%.

<b>❖ Trong học tập, nghiên cứu</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Vì đây là một đề tài khá thú vị và có tính ứng dụng thực tiễn nên được rất nhiều anh chị sinh viên đi trước đã nghiên cứu. Vào năm 2022 tại trường đại học sư phạm và kỹ thuật TP Hồ Chí Minh đã có nhóm tác giả Đoàn Trung Hà và Nguyễn Thành Nguyên đã thực hiện đề tài “Ứng dụng xử lý ảnh phân loại sản phẩm theo mã vạch”.

<b>CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT</b>

<b>2.1Giới thiệu về PLC2.1.1 PLC là gì</b>

PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được). Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật tốn điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan) ...

Ngơn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngơn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.

PLC là thiết bị điều khiển Có cấu trúc máy tính bao gồm bộ xử lý trung tâm CPU, Bộ nhớ ROM, Bộ nhớ RAM, dùng để nhớ chương trình ứng dụng, và các cổng Vào/ Ra -INPUT/ OUTPUT

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Hình 2. 1 Hình ảnh các dòng PLC.

<b>2.1.2 Cấu trúc bên trong PLC</b>

- Bộ nhớ chương trình RAM, ROM

- Một bộ vi xử lý trung tâm CPU, có vai trị xử lý các thuật tốn - Các modul vào/ra tín hiệu

- Đầu tiên các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (sensor, contact, …) được đưa vào CPU thông qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị được điều khiển bên ngoài theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn.

- Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thơng nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vòng quét (Scan Cycle).

- Thường thì việc thực hiện một vịng qt xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1 ms-100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hình 2. 4 Hình ảnh cảm biến hình ảnh.

<b>2.3.2 Cảm biến nhiệt độ</b>

Loại cảm biến này thường được thiết kế dưới dạng một đầu dò nhiệt độ. Từ đó, các thơng số nhiệt được tiếp nhận và truyền tín hiệu đến thiết bị đo nhiệt. Cảm biến nhiệt độ thường được dùng để đo các đặc tính nhiệt độ của chất lỏng, rắn và khí trong một số ngành công nghiệp chế biến, môi trường hiện nay.

Các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng hiện nay như: nhiệt kế bức xạ, cảm biến nhiệt bán dẫn, điện trở oxit kim loại, nhiệt điện trở,…

Hình 2. 5 Hình ảnh cám biến nhiệt độ.

Cảm biến gia tốc (tên tiếng Anh: accelerometer) là cảm biến tiếp nhận tín hiệu gia tốc hoặc độ rung của các vật thể. Sau đó, tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu điện để hiển thị lên màn hình. Cảm biến gia tốc thường được sử dụng trong các loại máy đo độ rung và bộ thu thập dữ liệu độ rung.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hình 2. 6 Hình ảnh cảm biến gia tốc.

<b>2.3.4 Cảm biến quang điện (Photoelectric sensor)</b>

Chủ yếu được sử dụng để phát hiện các đối tượng hoặc sự thay đổi trong trên bề mặt thơng qua đặc tính quang học. Cấu tạo cơ bản của các loại cảm biến quang điện bao gồm bộ phát (dùng để phát ánh sáng) và bộ thu (dùng để nhận ánh sáng).

Hình 2. 7 Hình ảnh cảm biến quang điện.

<b>2.4Mã barcode</b>

Barcode là thuật ngữ tiếng Anh được dịch sang tiếng Việt là "Mã vạch". Đây là một công nghệ phổ biến hiện nay được sử dụng để thu thập và nhận dạng dữ liệu thông qua một mã số, chữ số của một đối tượng nhất định nào đó. Đồng thời, mã vạch này có độ nhỏ lớn khác nhau và có khoảng trống song song xen kẽ nhau. Chúng được sắp xếp theo một quy tắc mã hóa để các máy quét và máy đọc mã vạch có thể nhận dạng và đọc được thơng tin.

Nói một cách đơn giản hơn thì Barcode chính là sự thể hiện thơng tin dưới hình dạng có thể thấy được từ mắt thường trên bề mặt sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc hiểu được.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 2. 8 Hình ảnh mã barcode.

Băng tải (băng chuyền) hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các đồ vật từ điểm này sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B. Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng cơng nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việc lộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó. Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năng suất an tồn lao động.

Vì vậy băng chuyền, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp. Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao cho công ty.

Ứng dụng của băng tải trong công nghiệp:

- Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện…

- Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, giày dép,… - Dùng để vận chuyển hàng hố, đóng gói sản phẩm,…

Ngồi ra băng tải NHA cịn được ứng dụng vào rất nhiều ngành sản xuất khác nhằm mang lại hiệu quả kinh tế trong sản xuất.

Bên cạnh đó, hệ thống băng tải – băng chuyền có thể được lắp đặt bất cứ nơi nào, mọi địa hình, khơng những mang lại hiệu quả kinh tế cao nó cịn giảm thiểu tai nạn trong lao động bảo đảm tính an tồn lao động cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Hình 2. 9 Hình ảnh băng tải.

<b>2.6Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm</b>

Trong thời đại công nghiệp phát triển mạnh mẽ hiện nay, sản xuất hàng loạt đang được chú trọng và đẩy mạnh hơn bao giờ hết bởi nhu cầu thị yếu ngày càng tăng. Hiện nay trong hầu hết các nhà máy có rất nhiều dây chuyền sản xuất được thiết kế và đưa vào sử dụng. Để đạt được mục tiêu phân chia sản phẩm về đúng loại, đúng mẫu mã, kích thước, trọng lượng, … thì dây chuyền phân loại sản phẩm được ra đời. Có rất nhiều dây chuyền phân loại sản phẩm hiện có như: phân loại sản phẩm theo kích thước, theo màu sắc, theo hình dạng, theo cân nặng, theo mã vạch…

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 2. 10 Hình ảnh hệ thống phân loại

Camera là thiết bị dùng để chụp ảnh, ghi hình một sự kiện hay một q trình nào đó. Ngày nay cùng với sự phát triển vượt trội của công nghệ, camera ngày càng được thiết kế nhỏ gọn, hiện đại, linh hoạt, mang lại hình ảnh và video sắc nét, sống động. Trên thị trường hiện có rất nhiều hãng sản xuất camera với nhiều loại đa dạngvề mẫu mã, kiểu dáng, kích thước giúp người mua có nhiều sự lựa chọn. Trong cơng nghiệp, quy trình xử lý ảnh đang được nghiên cứu và phát triển rất mạnh mẽ trong thời gian qua tạo nên một bước đột phá trong ngành công nghệ và sản xuất. Hệ thống sản xuất có tích hợp xử lý ảnh giúp hiện đại hóa, tự động hóa quy trình, giúp nhà máy nâng cao năng suất, tiết kiệm thời gian, chi phí nhân cơng. Để thực hiện được quy trình xử lý ảnh này cần phải có những chiếc camera phù hợp có nhiệm vụ chụp/ghi các loại sản phẩm, hàng hóa đưa vào hệ thống máy tính để xử lý.

Một số loại camera:

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 2. 11 Hình ảnh camera cầu. <sub>Hình 2. 12 Hình ảnh camera thân</sub>

Hình 2. 13 Hình ảnh camera hồng ngoại Hình 2. 14 Hình ảnh camera cơng nghiệp Ngồi ra cịn các loại camera khác như: Camera wifi (Camera khơng dây), Camera bí mật (Discreet camera), Camera ống kính rời (C-Mount camera), Camera ngày/đêm (Day/Night camera), Camera xoay 360 độ (PTZ camera), Camera analog (AHD, HD-CVI, HD-TVI camera), Camera IP, …

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

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Sơ đồ q trính sử lý hình 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 khơng gian và nó có thể xem như một hàm n biến P(c1, c2,..., cn). Do đó, ảnh trong xử lý ảnh có thể xem như ảnh n chiều. Sơ đồ tổng quát của một hệ thống xử lý ảnh:

Sơ đồ các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh.