Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền sản xuất beer

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------



ĐOÀN NGUYÊN MỸ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG
CHAI BỊ LỖI TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BEER

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số ngành: 60 52 02 02


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

ĐOÀN NGUYÊN MỸ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG
CHAI BỊ LỖI TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BEER

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số ngành: 60 52 02 02

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Võ Hoàng Duy

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2013


TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2013


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS. VÕ HOÀNG DUY
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ

TP. HCM

ngày 10 tháng 05 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
1.TS. Ngô Cao Cường

Chủ tịch hội đồng

2.TS. Nguyễn Thanh Phương

Phản biện 1

3.TS Nguyễn Hùng

Phản biện 2

4. PGS.TS. Trần Thu Hà

Ủy viên

5.TS Đinh Hoàng Bách

Ủy viên – thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá
LV


TS. Ngô Cao Cường


TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH

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

TP. HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: ĐOÀN NGUYÊN MỸ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 27/05/1978

Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

MSHV: 1181031038

I- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG CHAI BỊ LỖI TRONG DÂY
CHUYỀN SẢN XUẤT BEER
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nghiên cứu về hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất
- Nghiên cứu về lập trình LabVIEW xử lý ảnh cho dây chuyền sản xuất
- Xây dựng mô hình hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền sản xuất beer bằng
xử lý ảnh lập trình LabVIEW
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/06/2012
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27/03/2013
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. VÕ HOÀNG DUY
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

Võ Hoàng Duy

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

Đoàn Nguyên Mỹ


LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn, tuy gặp nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự
hướng dẫn tận tình của TS. Võ Hoàng Duy, tôi đã hoàn thành luận văn đúng thời
gian quy định. Để hoàn thành cuốn luận văn này, tôi xin bày tỏa lòng biết ơn sâu
sắc đối với
TS. Võ Hoàng Duy, thầy là người tận tâm hết lòng vì học viên, hướng dẫn nhiệt
tình và cung cấp cho tôi những tài liệu vô cùng quý giá trong thời gian thực hiện
luận văn.
Xin chân thành cám ơn tập thể thầy cô giáo trường đại học Kỹ Thuật Công
Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi, giúp tôi học
tập và nghiện cứu trong quá trình học cao học tại trường.
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng quản lý khoa học - Đào tạo
sau đại học trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh, đã giúp đỡ,
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và làm luận văn cao học tại
trường.

Xin chân thành cảm ơn các anh, chị đồng nghiệp đã hỗ trợ, giúp đỡ cho tôi
trong quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các anh, chị học viên cao học ngành “Kỹ thuật điện”
đã đóng góp ý kiến cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2013
Người Thực hiện

Đoàn Nguyên Mỹ


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Môi trường LabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng với các trợ
giúp tương tác, tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị giúp
tập hợp dữ liệu dễ dàng. Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi
thiết bị). Trong phạm vi của luận văn, tôi chủ yếu nghiên cứu về cách thức sử
dụng phần mềm LabVIEW cơ bản như: cách tạo giao diện, xử lý ảnh, ứng
dụng của LabVIEW trong điều khiển tự động . Nghiên cứu xử lý ảnh từ đó
kết hợp với phần mềm LabVIEW để tạo ra một ứng dụng cụ thể trong điều
khiển tự động ‘Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây
chuyền sản xuất beer’
Đối tượng nghiên cứu chung của luận văn là: phần mềm LabVIEW ,
card giao tiếp PC HDL USB 9090 và kết hợp phần xử lý ảnh. Tôi tập trung
nghiên cứu được một ứng dụng quen thuộc của LabVIEW và card giao tiếp PC
HDL USB 9090 . Đó là thu thập tín hiệu từ thiết bị bên ngoài (camera), xử lý
ảnh, giao tiếp với PC thông qua card giao tiếp HDL USB 9090 từ đó mô
phỏng và xử lý tín hiệu trong một quá trình sản xuất.
Trong đó, giao diện màn hình điều khiển thiết bị từ máy tính được thiết kế
với hình ảnh 3D theo thiết bị thực tế. Do đó, làm cho người vận hành dễ giám sát
và điều khiển thiết bị.

Luận văn chủ yếu tập trung xây dựng mô hình hệ thống hệ thống nhận
dạng chai bị lỗi trong dây chuyền sản xuất beer điều khiển bằng phần mềm
LabVIEW được thu gọn lại với đầu đủ các chi tiết như là một hệ thống trong thực
tế .
Thông qua luận văn này, tôi cũng hy vọng sẽ cung cấp một mô hình và


kiến thức hữu ích cho các kỹ sư, sinh viên .v.v… đang học tập và nghiên cứu về
xử lý ảnh điều khiển thiết bị bằng phần mềm LabVIEW.

ABSTRACT
Open LabVIEW environment is compatible with all hardwares with
interactive assistance, making source code and the ability to connect to
thousands of devices that make data collection easy. Because LabVIEW
provides connections to most devices. In the scope of this thesis, my research
mainly is on how to use the basic LabVIEW software such as: how to create
the interface and process image, some applications of LabVIEW in automatic
control. Research the image processing then combine with LabVIEW software
to create a specific application in automatic control “Research and design the
recognition system of faulty bottle in the beer production chain”
Study objects of the thesis are LabVIEW software, PC HDL USB 9090
contact card and a combination of image processing. I focus on a familiar
application of LabVIEW and PC HDL USB 9090 contact card. That is
collecting signals from external device (camera), image processing,
communicating with the PC HDL USB 9090 contact card, then simulating and
processing signals in a manufacturing process.
In the design, the device control display interface from computer is
designed with 3D images to comply with the actual device. Therefore, it is
easier for the operator to monitor and control the equipment.
The thesis mainly focused on developing a model of the recognition

system of faulty bottle in the beer production line controlled by LabVIEW
software, which its whole elements are fully miniaturized like a system in
practice.


Through this thesis, I hope to provide a useful model and knowledge for
engineers and students etc. who are studying and doing research on image
processing, controlling device using LabVIEW software.

MỤC LỤC
Tên đề mục

Trang

Lời cam đoan .....................................................................................................i
Lời cảm ơn .......................................................................................................ii
Tóm tắt luận văn ..............................................................................................iii
Abstract ...........................................................................................................iv
Mục lục ............................................................................................................. v
Danh mục các từ viết tắt .................................................................................viii
Danh mục các bảng biểu ...................................................................................ix
Danh mục các sơ đồ, hình ảnh...........................................................................x
Chương 1: Mở đầu ..........................................................................................1
1.1.

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

1.2.

Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................1

1.3.

Mục tiêu đề tài ........................................................................................2

1.4.

Nội dung nghiên cứu ..............................................................................2

1.5.

Phương pháp luận ...................................................................................2

1.6.

Phương pháp nghiên cứu ........................................................................3

1.7.

Nội dung luận văn ..................................................................................3

Chương 2: Tổng quan LabVIEW....................................................................4
2.1.LabVIEW là gì? .........................................................................................4
2.2.Các ứng dụng của LabVIEW......................................................................5


2.3.Các phép toán trong LabVIEW...................................................................8
2.3.1.Phép cộng hai số x,y.............................................................................8
2.3.2.Cấu trúc một bài LabVIEW................................................................13
2.3.3.Các phép toán thông thường...............................................................14

2.4.Các loại Control và Indicator....................................................................15
2.4.1.Các Control thường dùng...................................................................15
2.4.2.Các dạng Indicator thường dùng.........................................................16
2.4.3.Kiểu dữ liệu trong LabVIEW..............................................................18
2.5.Vòng lặp while, vòng lặp for.....................................................................19
2.5.1.Vòng lặp while....................................................................................19
2.5.2.Vòng lặp for........................................................................................21
2.5.3.Ứng dụng vòng lặp vẽ đồ thị...............................................................22
2.6.Cấu trúc Case............................................................................................24
2.6.1.Cấu trúc trường hợp...............................................................................24
2.6.2.Ứng dụng của cấu trúc Case...................................................................25
Chương 3: Các ứng dụng card HDL USB 9090..........................................28
3.1. Giới thiệu HDL USB 9090 ......................................................................28
3.2. Cách kết nối thiết bị HDL USB 9090 vào máy tính..................................30
3.3. Các ứng dụng card HDL USB 9090 .......................................................35
3.3.1.Đọc tín hiệu từ encoder.......................................................................36
3.3.2.Phát xung PWM điều khiển động cơ...................................................38
3.4. Lý thuyết điều khiển PID..........................................................................41
3.4.1.Bản chất toán học thuật toán PID........................................................43
3.4.2.Điều khiển PID cho động cơ DC.........................................................47
Chương 4: Xử lý ảnh trong LabVIEW........................................................50
4.1. Điều khiển hình ảnh trong LabVIEW ......................................................50
4.1.1 Tổng quan về mô phỏng...................................................................50
4.1.2 Giới thiệu 3D trong LabVIEW.........................................................50
4.1.2.1 Công cụ cần thiết gồm.............................................................50


4.1.2.2 3D trong LabVIEW................................................................50
4.1.2.3 Một số demo mẫu....................................................................51
4.1.3 Thao tác mô phỏng 3D trong LabVIEW...........................................52

4.1.3.1 Tạo các khối hình học cơ bản.................................................52
4.1.3.2 Tạo nhiều vật thể và gán buộc cho vật thể.............................60
4.1.3.3 Tạo chuyển động cho các vật................................................62
4.1.3.4 Tạo chuyển động cho vật........................................................66
4.2. Xử lý ảnh LabVIEW.................................................................................68
4.2.1 Tổng quan về xử lý ảnh ..................................................................68
4.2.2 Xử lý ảnh LabVIEW........................................................................69
4.2.2.1 Thu nhận ảnh..........................................................................72
4.2.2.2 Xử lý ảnh................................................................................76
4.2.2.3 Xuất tín hiệu...........................................................................80
Chương 5: Xây dựng mô hình hệ thống nhận dạng chai bị lỗi .................82
5.1. Thiết kế băng tải ......................................................................................82
5.1.1.Mô tả cơ khí........................................................................................82
5.1.2.Sơ đồ mạch điện .................................................................................83
5.1.3.Mô hình thực tế...................................................................................84
5.2. Kết quả lập trình ......................................................................................88
5.3. Nhận xét...................................................................................................92
Chương 6: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển ...............................93
Phụ lục


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
LabVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering

Workbend
NI

National Instruments

BD

Block Diagram

FD

Front Panel


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1 Các control thường dùng......................................................................15
Bảng 2.2 Các Indicator thường dùng...................................................................17
Bảng

2.3

Kiểu

dữ

liệu

Trong

LabVIEW……………………………………………..18
Bảng 3.1 Mô tả cụ thể các chân tín hiệu của card HDL 9001.................................29

DANH MỤC CÁC LƯU ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Mã nguồn viết bằng LabVIEW
Hình 2.2 : Phân tích tổng của x và y
Hình 2.3 Cửa sổ giao diện LabVIEW khi mới khởi động
Hình 2.4 Front panel và Block digram
Hình 2.5 Lấy numeric control trên FP
Hình 2.6 Lấy numeric indicator trên FP
Hình 2.7 : Các nút bên trái và bên phải của hàm cộng
Hình 2.8: Phép tính căn và chia lấy dư
Hình 2.9 : Phép trị tuyệt đối và nhân với
Hình 2.10: Ví dụ về các control và Indicator
Hình 2.11: Cách lấy indicator
Hình 2.12 Lấy while loop tại BD
Hình 2.13:Tính tổng while loop
Hình 2.14: Sử dụng shift register
Hình 2.15 : For loop
Hình 2.16: Đồ thị hàm số y=2x vẽ bằng LabVIEW hàm while loop
Hình 2.17 Cấu trúc Case
Hình 2.18 : FP và BD của cấu trúc case
Hình 3.1 Card HDL USB 9090
Hình 3.2 Sơ đồ chân card USB HDL 9090
Hình 3.3 Sơ đồ kết card 9090 và Encoder
Hình 3.4 Cách nối dây giữa Card HDL 9090 và moto driver
Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển động cơ DC theo thuật toán PID
Hình 3.6 Cơ cấu điều khiển vị trí
Hình 3.7 Bộ PID điều khiển vị trí
Hình 3.8 Mô tả giá trị đặt, giá trị đo được và diện tích sai lệch
Hình 3.9 Sơ đồ kết nối phần cứng điều khiển PID động cơ DC
Hình 3.10 Kết quả lập trình P control cho động cơ DC
Hình 3.11 Giao diện người dùng điều khiển P cho động cơ DC

Hình 3.12 Đáp ứng của vị trí động cơ DC
Hình 4.1 :Các khối hình học trong môi trường 3D Picture
Hình 4.2: Mô phỏng động học cánh tay robot
Hình 4.3: Mô phỏng động học cánh tay 2 bậc tự do
Hình 4.4: Lấy hàm 3D Picture trên của sổ Front Panel (FP)
Hình 4.5 : Hàm 3D Picture xuất hiện trên giao diện của chương trình
Hình 4.6 : Thư viện 3D Picture Control trong LabVIEW
Hình4.7 : Hàm Creat Object trong thư viện 3D Picture Control
Hình 4.8: Lấy hàm Create Object ra cửa sổ Block Diagram (BD)
Hình 4.9 : Lấy hàm Create Sphere để tạo khối cầu
Hình 4.10 : Thiết lập bán kính cho khối cầu là 1 đơn vị chiều dài
Hình 4.11 : Thiết lập màu sắc cho khối cầu
Hình 4.12 : Thiết lập Class cho hàm Invoke Node

Trang
4
9
10
11
11
12
12
14
15
16
18
19
20
21
22

23
24
25
28
35
36
38
41
42
43
45
47
48
49
49
51
51
52
52
53
53
54
54
55
56
57
58


Hình 4.13 : Thiết lập Method cho hàm Invoke Node

Hình 4.14 : Hàm Invoke Node sau khi thiết lập Class và Method
Hình 4.15 : Thực hiện nối dây
Hình 4.16 : Kết quả hiển thị khối cầu
Hình 4.17 : Chỉnh góc quan sát vật thể
Hình 4.18 : Tạo thêm vật thể màu đỏ và ràng buộc giữa 2 vật thể
Hình 4.19 : Di chuyển vật MASTER đi 1 đơn vị theo chiều “+” trục x
Hình 4.20 : Tạo chuyển động 1 đơn vị theo chiều “+” trục x cho vật Slave
Hình 4.21 : Quay MASTER 90 độ quanh trục z thuận chiều kim đồng hồ

Hình 4.22: Hệ thống nhận dạng chai bị lỗi
Hình 4.23: Sơ đồ quá trình xử lý ảnh
Hình 4.24 : Sơ đồ xử lý ảnh trong công nghiệp
Hình 4.25 : Giao diện công cụ xử lý ảnh NI Assitant trên LabVIEW
Hình 4.26 : Sơ đồ xử lý ảnh trên LabVIEW
Hình 4.27 : Sơ đồ nối dây trên LabVIEW
Hình 4. 28 Cách lấy hàm Vision Acquisition trong LabVIEW
Hình4.29 : Mẫu nắp chai
Hinh 4.30 : Card giao tiếp HD 9090 và hàm giao tiếp IO hocdelam 9090

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
Môi trường LabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng đo với các
trợ giúp tương tác, tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị
giúp tập hợp dữ liệu dễ dàng. Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết
mọi thiết bị , nên có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng LabVIEW vào các
hệ thống hiện tại.
Luận văn này, đi vào nghiên cứu xử lý ảnh trong LabVIEW và xây
dựng mô hình hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền sản xuất beer
điều khiển hệ thống bằng phần mềm LabVIEW. Kết quả nghiên cứu sẽ đưa ra

một cách nhìn tổng quát lý ảnh trong LabVIEW, về ứng dụng LabVIEW trong
việc điều khiển và giám sát hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền
sản xuất beer, có thể là công cụ hữu ích cho những sinh viên đang học tập và
nghiên cứu về xử lý ảnh trong LabVIEW điều khiển hệ thống .

58
59
59
60
60
61
64
65
67
67

68
68
70
71
72
72
77
87


1.2.Tính cấp thiết của đề tài
Xử lý ảnh là một lĩnh vực khoa học đã xuất hiện từ lâu và được ứng dụng
nhiều trong y học, khoa học vũ trụ và dự báo thời tiết. Ngày nay, sự phát triển
của kỹ thuật điện tử đã cho ra đời nhiều loại camera và cảm biến hình ảnh có

độ phân giải cao và tốc độ lấy ảnh nhanh, với giá cả phù hợp tùy hãng sản xuất
và tùy mức độ thông minh của thiết bị, chất lượng hình ảnh, từ đó đã cho phép
xử lý ảnh được ứng dụng nhiều hơn vào công nghiệp, nhất là trong lĩnh vực
quản lý chất lượng, nhận dạng lỗi sản phẩm và phân loại sản phẩm dựa vào
các đặc tính có thể nhận dạng được bằng mắt thường và những đặc điểm bề
ngoài không thể nhận dạng bằng mắt thường. Với những đặc tính không thể
nhận dạng bằng mắt thường do đặc điểm cần nhận dạng quá nhỏ hoặc hình
dạng quá phức tạp, hoặc yêu cầu nhận diện nhiều vị trí ở cùng một thời điểm,
xử lý ảnh là một công cụ vô cùng hiệu quả với độ chính xác và độ tin cậy cao.
Tuy nhiên, ở Việt Nam hiện nay, xử lý ảnh trong công nghiệp vẫn còn
là một lĩnh vực khá mới mẻ và đang bắt đầu phát triển. Vì vậy, việc nghiên
cứu, khai thác các ứng dụng của xử lý ảnh sẽ mở ra nhiều cơ hội cho sinh
viên.
Vấn đề tự động hóa trong điều khiển và giám sát các thiết bị nói chung
là một trong những giải pháp hàng đầu trong sự nghiệp công nghiệp hóa và
hiện đại hóa ở Việt Nam hiện nay. Do đó, luận văn này đưa ra một mô hình
điều khiển hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền sản xuất beer
bằng phần xử lý ảnh trong LabVIEW đáp ứng yêu cầu điều khiển thực tế nêu
trên.
1.3.Mục tiêu của đề tài
Trong phạm vi của luận văn, tôi chủ yếu nghiên cứu về cách thức sử
dụng phần mềm LabVIEW cơ bản như: cách tạo giao diện, xử lý ảnh, ứng
dụng của LabVIEW trong điều khiển tự động . Nghiên cứu xử lý ảnh từ đó
kết hợp với phần mềm LabVIEW để tạo ra một ứng dụng cụ thể trong điều
khiển tự động ‘Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây
chuyền sản xuất beer’.
1.4.Nội dung nghiên cứu


- Nghiên cứu mô hình phần cứng hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây

chuyền sản xuất beer
- Nghiên cứu mô hình phần mềm labVIEW
- Card giao tiếp PC HDL USB 9090 và kết hợp phần xử lý ảnh, nghiên cứu
được một ứng dụng quen thuộc của LabVIEW và card giao tiếp PC HDL USB
9090 . Đó là thu thập tín hiệu từ thiết bị bên ngoài (camera), xử lý ảnh , giao
tiếp với PC thông qua card giao tiếp HDL USB 9090 từ đó mô phỏng và xử
lý tín hiệu trong một quá trình sản xuất.
- Đánh giá hiệu quả mô hình hệ thống nhận dạng chai bị lỗi trong dây chuyền
sản xuất beer điều khiển bằng LabVIEW
1.5.Phương pháp luận
- Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cho những ai quan tâm, nghiên cứu
đến hệ thống điều khiển phần mềm LabVIEW.
- Tìm hiểu xử lý ảnh trong LabVIEW.
- Tìm hiểu sử dụng phần mềm LabVIEW.
- Luận văn này cung cấp một mô hình điều khiển hệ thống nhận dạng chai bị lỗi
trong dây chuyền sản xuất beer bằng phần mềm xử lý ảnh trong LabVIEW có
thể ứng dụng trong thực tiễn.
1.6.Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và đọc hiểu các tài liệu liên quan từ cán bộ hướng dẫn, sách, các bài
báo và internet.v.v…
- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống dây chuyền sản xuất
- Nghiên cứu phần mềm LabVIEW
- Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống bằng phần mềm LabVIEW
- Lập trình phần mềm, kết nối phần cứng và chạy thử.
- Đánh giá hiệu quả của việc điều khiển hệ thống.
1.7.Nội dung luận văn
Nội dung luận văn gồm 6 chương:
Chương 1 : Mở đầu
Chương 2 : Tổng quan về LabVIEW
Chương 3 : Các ứng dụng với card HDL USB 9090

Chương 4 : Xử lý ảnh trong LabVIEW


Chương 5 : Xây dựng mô hình nhận dạng chai bị lỗi
Chương 6 : Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển
1.8.Tài liệu tham khảo

Chương 2
TỔNG QUAN VỀ LabVIEW
2.1 LabVIEW là gì ?
LabVIEW (viết tắt của Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench) là môi trường ngôn ngữ đồ họa hiệu quả trong việc giao tiếp đa kênh
giữ con người, thuật toán và các thiết bị.
Gọi LabVIEW là ngôn ngữ đồ học hiệu quả vì về cách thức lập trình,
LabVIEW khác với các ngôn ngữ C (hay Python, Basic, vv.). Thay vì sử dụng
các từ vựng (từ khóa) cố định, LabVIEW sử dụng các khối hình ảnh sinh động
và các dây nối để tạo ra các lệnh và các hàm như trong hình 2.1. Cũng chính vì
sự khác biệt này, LabVIEW đã giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản hơn bao
giờ hết. Đặc biệt, LabVIEW rất phù hợp đối với kỹ sư, nhà khoa học, hay giảng
viên. Chính sự đơn giản, dễ học, dễ nhớ đã giúp cho LabVIEW trở thành một
trong những công cụ phổ biến trong các ứng dụng thu thập dữ liệu từ các cảm
biến, phát triển các thuật toán, và điều khiển thiết bị tại các phòng thí nghiệm
trên thế giới.

Hình 2.1: Mã nguồn viết bằng LabVIEW


Về ý nghĩa kỹ thuật, LabVIEW cũng được dùng để lập trình ra các chương
trình (source code: mã nguồn) trên máy tính tương tự các ngôn ngữ lập trình
dựa trên chữ (text – bassed language) như C, Python, Java, Basic, vv

Đồng thời, LabVIEW hỗ trợ các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên, vv. Xây
dựng (thực thi) các thuật toán một cách nhanh, gọn, sáng tạo, và dễ hiểu nhờ các
khối hình ảnh có tính gợi nhớ và cách thức hoạt động theo kiểu dòng dữ liệu
(date flow) lần lượt từ trái qua phải. Các thuật toán này được áp dụng lên các
mạch điện và cơ cấu chấp hành thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với
LabVIEW thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như chuẩn giao tiếp RS232 (giao tiếp
qua cổng COM), chuẩn USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP, UDP, chuẩn GBIB,
vv. Vì vậy LabVIEW là một ngôn ngữ giao tiếp đa kênh.
2.2. Các ứng dụng của LabVIEW
LabVIEW được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử,
robotics, vật lý, toán học, sinh học, vật lý, ôtô, vv. Nhìn chung:
- LabVIEW giúp kỹ sư kết nối bất kỳ cảm biến và bất kỳ cơ cấu chấp hành
nào với máy tính.
- LabVIEW có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương
tự (analog), tín hiệu số (digital) hình ảnh (vision), âm thanh (audio). Vv.
- LabVIEW hỗ trợ các giao thức giao tiếp khác nhau như RS232, RS485,
TCP/IP, PCI, PXI, và như vậy.
- LabVIEW cũng có thể tạo ra các thực thi độc lập và các thư viện chia sẽ (ví
dụ như viên liên kết động DLL), bởi vì LabVIEW là một trình biên dịch 32 – bít.
Ứng dụng đo lường, là giao diện thu nhập dữ liệu các thông tin cần thiết của
tàu vũ trụ cỡ nhỏ tại cơ quan hàng không và vũ trụ NASA, Hoa Kỳ.

Ứng dụng hình này giới thiệu áp dụng của việc sử dụng LabVIEW và card
Hocdelam USB 9001 hoặc NI USB 6008 để thực hiện đo tín hiệu, vẽ biểu đồ đặc


tuyến các cảm biến trong ô tô và thuật nghiệm thực toán chuyển đổi cảm biến nhằm
hạ giá thành sửa chữa xe ô tô. Ứng dụng này được thực hiện tại Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP.HCM năm 2008.

Điều khiển xe ô tô từ xa, là giao diện điều khiển ôtô bảy chỗ (xe Captival)
từ xa được thực hiện bởi thành viên Hocdelam Group tại phòng thí nghiệm
Biorobotics, Hàn Quốc. Giao diện này hoàn toàn được xây dựng trong môi trường
lập trình LabVIEW có khả năng hiển thị các thông số và tín hiệu thực như: vận tốc
xe, mực xăng, vị trí tay số của xe, video truyền từ xe qua mạng không dây, âm thanh
từ động cơ có tỷ lệ thuận với vị trí bướm ga cũng được giả lập làm cho việc điều
khiển xe từ xa giống với việc lái xe trực tiếp nhằm nâng cao chất lượng điều khiển
xe.

Mô phỏng 3D, mô tả ứng dụng mô phỏng một cánh tay robot đơn giản do
Thạc sĩ Đỗ Trung Hiếu thực hiện.


Điều khiển phương tiện không người lái, mô tả ứng dụng LabVIEW điều
khiển robot không người lái nhằm dò tìm và khám phá dưới nước của tập đoàn
Nexans.

Thu thập hình ảnh và mô phỏng động lực học, trình bày ứng dụng mô
phỏng hệ thống lài không trục lái trong ôtô. Đồng thời, hình ảnh từ wedcam thông
thường gắn qua cổng USB) được thu thập và đưa lên giao diện người dùng
(Graphical User Interface – GUI).

Thuật toán điều khiển tự động vị trí động cơ DC theo thuật toán PID và
giao diện trực quan

được Hocdelam Group viết dựa trên cơ sở phần mềm

LabVIEW. Với giao diện, người điều khiển sẽ dễ dàng quan sát giá trị vị trí mong
muốn, và vị trí thực tế của động cơ, đồng thời, so sánh và đánh giá được tốc độ đáp
ứng, độ ổn định của động cơ DC trong quá trình vận hành.