Thiết kế, chế tạo máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in trên sản phẩm trong công đoạn đóng gói

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA
VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM
TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Đà Nẵng - Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA
VÀ PHÂN LOẠI NHÃN IN TRÊN SẢN PHẨM
TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử
Mã số: 60.52.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Đà Nẵng - Năm 2017


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

Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

HỒ ĐẮC VĂN NHÂN


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................. 2
3. Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu ............................................................ 3
4. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................. 3
6. Cấu trúc của luận văn ................................................................................ 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.......................... 5
1.1. TỔNG QUAN NHÀ MÁY FOSTER ELECTRIC ĐÀ NẴNG .................... 5
1.2. DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM ................................................... 6

1.2.1. Quy trình đóng gói và kiểm tra hiện tại .............................................. 6
1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của quy trình hiện tại ......................................... 7
1.2.3. Cải tiến quy trình đóng gói bằng máy tự động kiểm tra nhãn in trên
hộp sản phẩm và phân loại vào khay chứa............................................................ 7
1.2.4. Cấu tạo nhãn in và phân biệt các lỗi trên nhãn in ............................... 8
1.3. BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG NGHIỆP
NHẸ ....................................................................................................................... 9
1.3.1. Theo phương chuyển động.................................................................. 9
1.3.2. Theo kết cấu ...................................................................................... 10
1.3.3. Theo công dụng ................................................................................. 11
1.3.4. Theo cấu tạo ...................................................................................... 11
1.4. CHỌN CÔNG VIỆC ĐỂ THIẾT KẾ, TRANG BỊ CÔNG NGHỆ ............. 11
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................... 12
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG LABVIEW 13
2.1. GIỚI THIỆU LABVIEW ............................................................................. 13
2.1.1. Xử lý ảnh và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh............................... 13
2.1.2. Những vấn đề cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh ................................ 16
2.2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA LABVIEW .................................... 17
2.2.1. VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo .................................................. 17


2.2.2. Front Panel và Block Diagram .......................................................... 17
2.2.3. Icon & Connector .............................................................................. 19
2.3. CÁC KỸ THUẬT LẬP TRÌNH TRÊN LABVIEW ................................... 19
2.3.1. Tool palette........................................................................................ 19
2.3.2. Controls Palette (bảng điều khiển) .................................................... 19
2.3.3. Function palette ................................................................................. 21
2.4. CÁC KIỂU DỮ LIỆU ................................................................................. 21
2.4.1. Variables (biến) ................................................................................. 21
2.4.2. String ................................................................................................. 22

2.4.3. Array ................................................................................................. 23
2.4.4. Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình ..................................... 24
2.5. SUBVI VÀ CÁCH XÂY DỰNG SUBVI.................................................... 24
2.5.1. Khái niệm SubVI............................................................................... 24
2.5.2. Xây dựng SubVI................................................................................ 24
2.6. LỰA CHỌN TRANG BỊ XỬ LÝ ẢNH VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN
CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ ẢNH TRÊN LABVIEW 2013 ............................... 26
2.6.1. Thiết lập trang bị ............................................................................... 26
2.6.2. Khởi tạo giao diện chương trình xử lý ảnh của LABVIEW ............ 27
2.6.3. Cấu hình cho Camera xử lý ảnh ........................................................ 30
2.6.4. Cấu trúc chương trình Labview ........................................................ 31
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................... 32
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁY TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI VÀ
KIỂM TRA NHÃN IN ...................................................................................... 33
3.1. CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ TRANG BỊ CÔNG
NGHỆ .................................................................................................................. 33
3.1.1. Yêu cầu chung mô hình máy phân loại và kiểm tra nhãn in............. 33
3.1.2. Lựa chọn cấu tạo của mô hình máy tự động ..................................... 33
3.2. LỰA CHỌN ROBOT GẮP HÚT ................................................................ 35
3.2.1. Tính toán, thiết kế robot gắp hút ....................................................... 35
3.2.2. Các đặc tính của Robot đơn trục ....................................................... 36
3.2.3. Cấu trúc Robocylinder ...................................................................... 37
3.3. LỰA CHỌN CƠ CẤU CHO CHUYỂN ĐỘNG VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM .39
3.3.1. Sử dụng bộ truyền đai ....................................................................... 39
3.3.2. Một số thông số thiết kế ban đầu ...................................................... 40
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................... 42


CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
PLC VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI .................................. 43

4.1. TỔNG QUAN VỀ PLC ............................................................................... 43
4.2. SO SÁNH PLC VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC ................. 44
4.2.1. Hệ thống điều khiển PLC điển hình .................................................. 44
4.2.2. Vai trò của PLC ................................................................................. 44
4.2.3. Cấu tạo PLC ...................................................................................... 44
4.2.4. Ưu nhược điểm của hệ thống ............................................................ 45
4.3. PLC HÃNG DELTA .................................................................................... 46
4.3.1. Đặc điểm PLC hãng Delta ................................................................ 46
4.3.2. Cấu trúc phần cứng PLC hãng Delta ............................................... 47
4.3.3. Nguyên lý làm việc PLC hãng Delta ................................................ 47
4.3.4. Giới thiệu Series DVP-SV có cổng kết nối Ethernet ........................ 48
4.4. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC .................................... 49
4.4.1. Sơ đồ khối chương trình PLC ........................................................... 49
4.4.2. Ngõ IN/OUT trên PLC ...................................................................... 50
4.5. THIẾT KẾ GIÁM SÁT GIAO DIỆN HMI ................................................. 50
4.6. KẾT QUẢ .................................................................................................... 55
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................................... 57
KẾT LUẬN CHUNG ........................................................................................ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)
PHỤ LỤC


TÓM TẮT LUẬN VĂN
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TỰ ĐỘNG KIỂM TRA & PHÂN LOẠI NHÃN IN
TRÊN SẢN PHẨM TRONG CÔNG ĐOẠN ĐÓNG GÓI
Học viên: Hồ Đắc Văn Nhân
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử
Mã số: 60.52.01.14
Khóa: K33 PFIEV

Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt:
Trong nhà máy hiện đại ngày nay, công nghệ xử lý ảnh và ứng dụng công nghệ
này đã thay thế dần cho sự kiểm tra bằng mắt con người lao động ngày càng phát triển
nhằm loại bỏ rủi ro trong quá trình sản xuất và nâng cao năng suất cũng như hiệu quả
công việc. Tính ưu việt của công nghệ xử lý ảnh cho phép kiểm tra ở nhiều lĩnh vực
khác nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dệt may, công nghiệp điện tử..
Trong nhà máy chủ yếu vẫn sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn
dán nhãn mã vạch trong công đoạn đóng gói. Công đoạn này đòi hỏi sự tập trung của
công nhân để kiểm tra sự sai sót trong việc in ấn nhãn, mà trong đó các lỗi hay gặp
như :nhãn in mờ, không rõ nét, nhãn không in, sai code sản phẩm
Đề tài khai thác ứng dụng máy tự động kiểm tra và phân loại tem nhãn bằng xử
lý ảnh với phần mềm Labview . Cơ cấu gắp hút bằng robot đơn trục được điều khiển
và giám sát HMI qua PLC Delta DVP-SV.
TỪ KHÓA: Phần mềm Labview, Robot đơn trục, nhãn in
ABSTRACT
Nowadays, in current industrial factory, Image processing technology and its
application replaced for testing by eyes or labors more and more developed. That gets
rid of risks in manufacture and pushes high effective working and capacility.
Superiority of it permits to test many fields diferently such as food industry, textile
industry, electronic industry…
The factory employed labors to test label and barcode in packing process. This
requires to focus to check errors on label. Therefore, labors maybe not control and
mistake errors.
The topic describes application of automatic testing and distributing label
machine by image processing technology with Labview software. Clamping
mechanism by Robocylinder with control by PLC Delta DVP-SV and superviser by
HMI screen.
KEY WORDS: Labview software, Robocylinder single, label

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
4.1.
4.2.
4.3.

4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.8.

Tên hình
Các sản phẩm tai nghe sản xuất tại Foster
Trụ sở: KCN Hòa Cầm – TP. Đà Nẵng
nhãn in sản phẩm
Băng tải ngang
Băng tải nghiêng
Băng tải đứng
Băng tải xoắn
Băng tải cố định.
Băng tải di động
Băng tải hành lý
Băng tải con lăn
Sơ đồ quét ảnh
Front Panel của chương trình Labview
Block Diagram của chương trình LabVIEW
Giao diện controls palette
Giao diện Array Max- Min
Icon mặc định và Icon sau khi được tạo
Cách thức tạo Connector của một VI
Camera xử lý ảnh cơ chế zoom 20x-50x
Mô hình máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in
Cụm cơ cấu robot gắp hút
Cấu tạo của robot cylinder
Sơ đồ đấu nối thiết bị đến Robocylinder

Mô hình hệ thống điều khiển PLC
Cấu trúc phần cứng PLC hãng Delta
Nguyên lý làm việc PLC hãng Delta
Cách mở rộng Modul PLC hãng Delta
Giao diện xử lý ảnh Labview
Mô hình máy thực tế
Sản phẩm trên băng chuyền kiểm tra
Cụm robot gắp hút sản phẩm

Trang
5
6
8
9
9
10
10
10
10
11
11
14
18
18
20
23
25
26
27
34

36
38
39
43
47
47
48
55
56
56
57


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa –hiện đại hóa đất nước,
do đó việc đẩy mạnh vai trò của lao động sang tạo cải tiến trong công việc để
nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất nâng cao chất lượng , tăng năng
suất lao động là việc rất cần thiết. Hiện nay chi phí nhân công ngày tăng cao,
từ năm 2010 đến năm 2016 mức lương tối thiểu tăng 200% đối với doanh
nghiệp FDI. Thêm vào đó ngày càng nhiều công ty mới xuất hiện từ các quốc
gia Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin cạnh tranh về cả công nghệ và giá thành. Do
vậy yêu cầu không ngừng cải tiến thiết bị máy móc tại các phân xưởng sản
xuất nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí lao động đang là vấn đề
hết sức được chú trọng.
Bên cạnh đó, yêu cầu của khách hàng ngày càng khắc khe, các tiêu chuẩn
trong đo lường ,kiểm tra truy vết sản phẩm được đòi hỏi chỉnh chu và kỹ lưỡng
trước khi giao sản phẩm đến khách hàng. Trong nhà máy hiện nay, chủ yếu vẫn

sử dụng lao động thủ công để kiểm tra công đoạn dán nhãn mã vạch trong công
đoạn đóng gói. Công đoạn này đòi hỏi sự tập trung cao của công nhân để kiểm
tra sự sai sót trong việc in ấn nhãn, mà trong đó các lỗi hay gặp như :nhãn in
mờ, không rõ nét,nhãn không in, sai code sản phẩm…Do vậy dẫn đến các sản
phẩm đóng gói không đạt yêu cầu được gửi đến khách hàng, vấn đề này khi xảy
ra ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến công tác quản lý chất lượng của nhà máy
cũng như uy tín của công ty chưa kể các khoảng đền bù khá lớn do sai sót.
Đứng trước thực tế đó, nhiều giải pháp được đưa ra, trong đó việc sử dụng
robot scara được trang bị hệ thống vision dùng để phân loại và kiểm tra sản
phẩm khá khả thi như là robot scara ADTECH, TOSHIBA THL400, YAMAHA
YK400XG, EPSON LS3-401, những Robot này thường có chi phí đầu tư tương
đối cao khoảng từ 20,000-30,000 USD, do vậy việc áp dụng và nhân rộng tại
nhà máy khó triển khai.
Việc làm chủ công nghệ, nghiên cứu thiết kế, sản xuất, chế tạo hệ thống
mà không phụ thuộc vào công nghệ các hãng sản xuất lớn trên thế giới để chủ
động về công nghệ và giảm chi phí đầu tư là một yêu cầu cấp thiết đối với khoa
học công nghệ ở Việt Nam nói chung và công ty nói riêng.


2

Robot Scara Vision của ADTECH và YAMAHA
Xuất phát nhu cầu thực tế nêu trên, người nghiên cứu đã chon đề tài
“Thiết kế và chế tạo máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in trên sản
phẩm trong công đoạn đóng gói” để nghiên cứu và thực hiện luận văn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Thiết kế cụm máy có chức năng kiểm tra các nhãn in sót lỗi: sai model,
sai code khách hàng, in thiếu nét không rõ nét,hoặc chưa dán nhãn
 Phân loại các nhãn in đạt yêu cầu (OK) chuyển tiếp sang công đoạn kế
tiếp, loại ra nhãn in không đạt (NG) vào khu vực riêng.

Mô hình mô phỏng máy dự kiến thiết kế


3

3. Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
 Nghiên cứu ứng dụng Labviews trong xử lý ảnh
 Nghiên cứu hệ thống dẫn động băng tải
 Nghiên cứu thiết kế cụm robot 3 trục XYZ
 Nghiên cứu hệ thống điều khiển PLC và HMI
3.2. Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu xử lý ảnh phân tích chuỗi ký tự của phần mềm Labview
ứng dụng trong việc kiểm tra sản phẩm, đo lường , đánh giá của dây chuyền
sản xuất
 Nghiên cứu hệ thống phân loại của các dây chuyền tự động ở các nhà
máy khác
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp phương pháp khảo sát, lý thuyết và thực nghiệm:
Phương pháp khảo sát: Trên hiện trường dây chuyền sản xuất, đo cycle
time thực hiện thao tác tại công đoạn kiểm tra nhãn in và phân loại sản phẩm
vào khay thành phẩm .Lập checksheet ghi lại các danh mục cần kiểm tra lỗi
nhãn in và các lưu ý đặc biệt khi công nhân thao tác tại công đoạn này.
Phương pháp lý thuyết: Cơ sở lý thuyết ứng dụng Labview trong phân tích
xử lý ảnh để nhận diện các ký tự.Tính toán thiết kế các cụm chi tiết máy băng
tải, cơ cấu chấp hành khí nén, hệ thống điều khiển bằng PLC
Phương pháp thực nghiệm: Quan sát mô hình máy mô phỏng trên file 3D,
thử nghiệm các loại camera để biết các mức độ nhận diện so sánh, đánh giá.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

5.1. Ý nghĩa khoa học: làm chủ công nghệ điều khiển hệ thống thiết bị
kiểm tra nhãn in tương tự hệ thống kiểm tra vision
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
 Loại bỏ những sai sót nhầm lẫn ở công đoạn in nhãn, nâng cao chất
lượng của quy trình kiểm soát ở công đoạn đóng gói thành phẩm. Nâng cao uy
tín của công ty đối với khách hàng.
 Chi phí đầu tư thấp giảm đến 50% chi phí đầu tư cho 1 hệ thống robot
scara có trang bị hệ thống vision.
 Giảm chi phí nhân công 1 người ở công đoạn kiểm tra nhãn in sản
phẩm. Toàn nhà máy có 30 dây chuyền, như vậy giảm được 30 người và chi phí
ước tính cho một nhân công 400 USD/tháng. Tiết kiệm 12,000 $/tháng


4

6. Cấu trúc của luận văn
MỞ ĐẦU
 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
 Phương pháp nghiên cứu
 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu các loại băng tải nhẹ trong công nghiệp đóng gói, phân tích
công đoạn đóng gói hiện tại, đưa ra các bước thiết kế trang bị công nghệ cho
công đoạn đóng gói cải tiến.
Chương 2: PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG
LABVIEW
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của xử lý ảnh bằng ứng dụng Labview . Xây
dựng giao diện chương trình xử lý ảnh, đồng thời chọn lựa chọn trang thiết bị
phù hợp để thực hiện việc xử lý ảnh.
Chương 3: THIẾT KẾ CỤM MÁY ROBOT GẮP HÚT VÀ TRUYỀN

ĐỘNG BĂNG TẢI
Thiết kế xây dựng mô hình 3D của cụm máy robot gắp hút, lựa chọn trang
bị công nghệ bố trí phù hợp của cơ cấu truyền động băng tải và robot gắp hút
Chương 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ
ĐỘNG PLC VÀ THIẾT LẬP GIAO DIỆN GIÁM SÁT HMI
Lựa chọn trang bị điện để lập trình và Thiết kế chương trình trên PLC
Delta cùng với chương trình giám sát giao diện HMI điều khiển tọa độ robot gắp
hút.


5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN NHÀ MÁY FOSTER ELECTRIC ĐÀ NẴNG
Foster Electric, một trong những tập đoàn hàng đầu chuyên sản xuất các
thiết bị điện tử, hệ thống loa, tai nghe, micro speaker, loa thiết bị âm thanh, loa
xe hơi... có trụ sở chính đặt tại Tokyo-Nhật Bản đến nay tập đoàn đã có hơn 32
nhà máy, chi nhánh hoạt động trên khắp thế giới.
Ngày thành lập : 20/06/1949
Vốn đầu tư : 3.770 triệu JPY (33.9 triệu USD)
Trụ sở chính của công ty: 1-1-109 Tsutsujigaoka, thành phố Akishima Tokyo, Nhật Bản
Các sản phẩm chính
 Headphones – Tai nghe điện thoại di động
 Headsets - Ống nghe điện đài
 Speaker for Automotives - Loa ô tô
 Speaker for TV – Loa Ti vi
 Micro Acoustic Transducers - Thiết bị truyền đổi âm thanh siêu nhỏ
 Hi-Fi Speaker Systems – Hệ thống loa Hi-fi
 Professional Audio Equipment – Thiết bị nghe chuyên nghiệp

Hình 1.1. Các sản phẩm tai nghe sản xuất tại Foster
Tại Việt Nam, Công ty TNHH Điện tử Foster (Việt Nam) được thành lập
từ cuối năm 2006 có trụ sở tại khu công nghiệp Việt Nam Singapore (VSIP)
Thuận An, Bình Dương chuyên sản xuất các loại tai nghe (earphone, headphone)
dùng cho điện thoại di động. Đến nay, công ty đã có 3 nhà máy đang hoạt động
tại Việt Nam : VSIP1, VSIP2 – Bình Dương & KCN Hòa Cầm - Đà Nẵng.


6

Hình 1.2. Trụ sở: KCN Hòa Cầm – TP. Đà Nẵng
Thành lập: tháng 6-2008
Hoạt động: tháng 1-2009
Sản phẩm chính: Các loại tai nghe điện thoại (Headphones)
Số lượng CNV (tháng 12/2014): 9.045 người
Văn hóa công ty Xây dựng môi trường làm việc tại công ty trên tinh
thần: « Tôn trọng; Hợp tác; Trung Thực; Trách nhiệm; Thân thiện; Công
bằng »

1.2. DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM
1.2.1. Quy trình đóng gói và kiểm tra hiện tại
Quy trình đóng gói là phân đoạn cuối cùng của công đoạn hoàn thành sản
phẩm. Trong công đoạn này bao gồm : công đoạn in tem , kiểm tra tem nhãn,
đóng gói quét tem in và bỏ vào khay chứa.
Có thể mô hình hóa công đoạn này theo sơ đồ như sau:


7

Sơ đồ 1.1. Quy trình đóng gói hiện tại

1.2.2. Ưu điểm và hạn chế của quy trình hiện tại
Ưu điểm:
+ Quy trình đơn giản dễ thực hiện
+ Đào tạo lao động đơn giản
Khuyết điểm:
+ Bỏ lọt qua lỗi in tem bị sai,tem bị hỏng in mờ , mất nét
+ Hiệu suất công đoạn chưa cao.
+ Không thống kê chính xác những lỗi in tem bị sai so với tiêu chuẩn
+ Thời gian hoàn thành 1 sản phẩm khá lâu.
1.2.3. Cải tiến quy trình đóng gói bằng máy tự động kiểm tra nhãn in
trên hộp sản phẩm và phân loại vào khay chứa

Sơ đồ 1.2. Quy trình đóng gói cải tiến


8

Sơ đồ 1.3. Bảng so sánh kết quả trước và sau khi cải tiến
Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao hơn so với công đoạn thủ công
+ Kiểm soát lỗi in tem chặt chẽ hơn
Khuyết điểm:
+ Thêm công tác bảo trì và đảm bảo vận hành máy
+ Quy trình thực hiện phức tạp hơn
1.2.4. Cấu tạo nhãn in và phân biệt các lỗi trên nhãn in
a. Mẫu nhãn in

Hình 1.3. nhãn in sản phẩm
b. Cấu tạo
S31: Mã code sản phẩm Samsung

160929: ngày sản xuất được hiểu Năm 2016 tháng 09 ngày 29
01: Sản xuất tại chuyển số 01
105: Số thứ tự sản phẩm được đóng gói
c. Các lỗi chất lượng in trên tem nhãn
Trong quá trình sản xuất thường xuyên gặp phải các vấn đề về chất lượng
do các nguyên nhân 4M : Con người, máy móc, vật tư đầu vao , phương pháp.
Do vậy, các lỗi trên sản phẩm được phòng chất lượng ban hành các loại lỗi in


9

trong quá trình sản xuất thành các bảng tiêu chuẩn lỗi nhầm để phán định sản
phẩm OK hay NG.
Có thể phân ra các lỗi như sau:
 Lỗi in sai Model. Nguyên nhân có nhiều model triển khai trên 1 line nên
khi triển khai sản xuất do cài đặt sai ban đầu gây lỗi in sai model
 Lỗi in mờ,in mất nét
 Nhãn in bị nhăn, rách
 Nhãn không đọc được barcode
1.3. BĂNG TẢI TRONG LĨNH VỰC ĐÓNG GÓI NGÀNH CÔNG
NGHIỆP NHẸ
Các băng tải thường dùng để di chuyển các vật liệu đơn chiếc theo phương
ngang, phương thẳng đứng hoặc phương xoắn. Trong các dây chuyền sản xuất,
các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện vận chuyển các
linh kiện nhẹ và trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực
phẩm,hóa chất và một số ngành công nghiệp khác thì dùng để vận chuyển sản
phẩm hoàn thành và chưa hoàn thành ở các giai đoạn, các phân xưởng, đồng
thời cũng như loại bỏ các sản phẩm không dùng được.
1.3.1. Theo phương chuyển động.
Theo phương ngang: Băng tải loại này

được ứng dụng trong việc vận chuyển các
loại nguyên liệu cho ngành xây dựng, vận
chuyển than đá hoặc những sản phẩm đóng
gói.
Hình 1.4. Băng tải ngang
Theo phương nghiêng: Dùng vận chuyển sản phẩm trên cao đã được đóng
gói, đóng thùng hoặc vận chuyển các sản phẩm dạng rời như than đá, sỏi… Kết
cấu loại băng tải này là băng tải đai vải,
chân của băng tải có thể nâng lên hạ xuống
để tạo dốc nghiêng hoặc ở cố định nhưng
lớn nhất phải nhỏ hơn góc ma sát giữa vật
liệu và băng từ 7-10 độ.

Hình 1.5. Băng tải nghiêng


10

Theo phương đứng: Băng tải loại này dùng
để vận chuyển dạng kiện hoặc khối nhỏ lên cao.
Thông thường thì băng tải loại này vận chuyển
hàng từ trên xuống hoặc từ dưới lên, hình dáng
bên ngoài giống băng tải gầu. Đặc biệt nó còn ưu
điểm nữa là không tốn diện tích nơi nó vận hành

Hình 1.6. Băng tải đứng
Theo phương xoắn: Băng tải loại này dùng để
vận chuyển những kiện hàng nhỏ vừa, hình dáng của
nó như con ốc xoắn. Nó cũng vận chuyển hàng từ trên
xuống và ngược lại. Nó cũng có ưu điểm nữa là không

tốn diện tích nơi nó vận hành.

Hình 1.7. Băng tải xoắn
1.3.2. Theo kết cấu
Loại cố định: Băng tải loại này sử dụng
trong dây chuyền sản xuất có tính liên tục và
đặt cố định trong dây chuyền.

Hình 1.8. Băng tải cố định.
Loại di động: Được dùng trong dây
chuyền không có tính liên tục hay cố định, có
hay không đều không ảnh hưởng đến dây
chuyền. Kết cấu giống như băng tải cố định
nhưng khác ở chỗ có gắn bộ phận chuyển
động ở dưới chân đế của băng tải.
Hình 1.9. Băng tải di động


11

1.3.3. Theo công dụng
Loại vạn năng: Có thể dùng để vận chuyển
nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Loại chuyên dùng: Được sử dụng chuyên
chở các vật dụng cá nhân gia đình (băng
hành tải hành lý), thức ăn. Băng tải loại này
rất hiện đại
Hình 1.10. Băng tải hành lý
1.3.4. Theo cấu tạo
Băng tải con lăn: Băng tải loại này

không có bộ phận kéo, người sử dụng phải
tác động lực để trượt những sản phẩm trên
con lăn .

Hình 1.11. Băng tải con lăn
1.4. CHỌN CÔNG VIỆC ĐỂ THIẾT KẾ, TRANG BỊ CÔNG NGHỆ
Trên cơ sở phân tích công việc trong quy trình đóng gói sản phẩm . Ưu
nhược điểm của công đoạn hiện tại. Lập ra sơ đồ các công việc cần phải thiết kế,
nghiên cứu , trang bị công nghệ
Như vậy, máy tự động này phải bao gồm các module vận hành được bố trí
như sau:
+ Cụm băng tải chuyển sản phẩm sau khi in dán tem
+ Cụm máy phân tích ảnh
+ Cụm robot có cơ cấu gắp hút
+ Cụm băng tải chuyển sản phẩm hoàn thiện OK
+ Module điều khiển chương trình và các thiết bị sensor phát hiện vật thể
Có thể mô hình hóa các module bẳng sơ đồ như bên dưới :


12

Sơ đồ 1.4. Sơ đồ mô hình hóa máy tự động kiểm tra
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
+ Nghiên cứu các loại băng tải nhẹ trong công nghiệp đóng gói
+ Nghiên cứu quy trình đóng gói hiện tại
+ Nghiên cứu thiết kế và lựa chọn các trang bị công nghệ cho công đoạn
kiểm tra nhãn in bẳng các bước như sau:
B1: Thiết kế Cụm băng tải chuyển sản phẩm sau khi in dán tem
B2: Thiết kế Cụm máy phân tích ảnh
B3: Thiết kế Cụm robot có cơ cấu gắp hút

B4: Thiết kế Cụm băng tải chuyển sản phẩm hoàn thiện OK
B5: Thiết kế Module điều khiển chương trình qua lập trình PLC và lập
trình giao diện HMI


13

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH XỬ LÝ ẢNH BẰNG ỨNG DỤNG
LABVIEW
2.1. GIỚI THIỆU LABVIEW
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
là một phần mềm máy tính được phát triển bởi National Instruments. LabVIEW
dùng trong hầu hết các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự
động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh ở
các nước đặc biệt là Mỹ, Hàn quốc, Nhật Bản. Các ứng dụng lên quan đến thu
thập và xử lý hình ảnh theo thời gian thực được sử dụng rộng rãi trong rôbốt
phục vụ (vệ sinh, trông nom nhà cửa, công nghiệp thực phẩm, tìm kiếm cứu nạn,
kiểm tra, giám sát, ứng dụng y tế, cứu hỏa,..) rôbốt công nghiệp.Việc sử dụng
các ứng dụng này giúp cho các hệ thống quan sát và nhận biết rõ về môi trường
làm việc qua đó sẽ có sự tương tác hiệu quả hơn.
2.1.1. Xử lý ảnh và các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh
a. Xử lý ảnh và quá trình phát triển
Xử lý ảnh là một lĩnh vực mang tính khoa học và công nghệ. Nó là một
ngành khoa học mới mẽ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng tốc độ phát
triển của nó rất nhanh, kích thích các trung tâm nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt
là máy tính chuyên dụng riêng cho nó ngày càng đa dạng và mở rộng.
Con người thu nhận thông tin qua các giác quan, trong đó thị giác đóng
vai trò quan trọng nhất. Những năm trở lại đây với sự phát triển của phần cứng
máy tính, xử lý ảnh và đồ họa phát triển một cách mạnh mẽ và có nhiều ứng
dụng trong cuộc sống. 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 quá trình
xử lý ảnh có thể là một ảnh “tốt hơn” hay một kết luận.
Các phương pháp xử lý ảnh bắt đầu từ các ứng dụng chính như nâng cao
chất lượng ảnh và phân tích ảnh. Ứng dụng đầu tiên được biết đến là nâng cao
chất lượng ảnh báo được truyền qua cáp từ Luân đôn đến New York từ những
năm 1920. Vấn đề nâng cao chất lượng ảnh có liên quan tới phân bố mức sáng
và độ phân giải của ảnh. Việc nâng cao chất lượng ảnh được phát triển vào
khoảng những năm 1955. Điều này có thể giải thích được vì sau thế chiến thứ
hai, máy tính phát triển nhanh tạo điều kiện cho quá trình xử lý ảnh sô thuận lợi.
Năm 1964, máy tính đã có khả năng xử lý và nâng cao chất lượng ảnh từ mặt
trăng và vệ tinh Ranger 7 của Mỹ bao gồm: làm nổi đường biên, lưu ảnh. Từ


14

năm 1964 đến nay, các phương tiện xử lý, nâng cao chất lượng, nhận dạng ảnh
phát triển không ngừng. Các phương pháp tri thức nhân tạo như mạng nơ ron
nhân tạo, các thuật toán xử lý hiện đại và cải tiến, các công cụ nén ảnh ngày
càng được áp dụng rộng rãi và thu nhiều kết quả khả quan.
Có thể xem một ví dụ minh họa cho quá trình trên.

Hình 2.1. Sơ đồ quét ảnh
Có thể hiểu tiến trình xử lý trên như sau
Phần thu nhận ảnh (Image Acquisition)
Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng. Thường ảnh nhận qua
camera là ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, mỗi ảnh
25 dòng), cũng có loại camera đã số hoá (như loại CCD – Change Coupled
Device) là loại photodiot tạo cường độ sáng tại mỗi điểm ảnh.
Camera thường dùng là loại quét dòng: ảnh tạo ra có dạng hai chiều. Chất
lượng một ảnh thu nhận được phụ thuộc vào thiết bị thu, vào môi trường (ánh

sáng, phong cảnh).
Tiền xử lý (Image Processing)
Sau bộ thu nhận, ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp nên cần đưa vào bộ
tiền xử lý để nâng cao chất lượng. Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc
nhiễu, nâng độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn.
Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh
Phân vùng ảnh là tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần để biểu
diễn phân tích, nhận dạng ảnh. Ví dụ: để nhận dạng chữ (hoặc mã vạch) trên
phong bì thư cho mục đích phân loại bưu phẩm, cần chia các câu, chữ về địa chỉ
hoặc tên người thành các từ, các chữ, các số (hoặc các vạch) riêng biệt để nhận
dạng. Đây là phần phức tạp khó khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi,


15

làm mất độ chính xác của ảnh. Kết quả nhận dạng ảnh phụ thuộc rất nhiều vào
công đoạn này.
Biểu diễn ảnh (Image Representation)
Đầu ra ảnh sau phân đoạn chứa các điểm ảnh của vùng ảnh (ảnh đã phân
đoạn) cộng với mã liên kết với các vùng lận cận. Việc biến đổi các số liệu này
thành dạng thích hợp là cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính. Việc chọn
các tính chất để thể hiện ảnh gọi là trích chọn đặc trưng (Feature Selection) gắn
với việc tách các đặc tính của ảnh dưới dạng các thông tin định lượng hoặc làm
cơ sở để phân biệt lớp đối tượng này với đối tượng khác trong phạm vi ảnh nhận
được. Ví dụ: trong nhận dạng ký tự trên phong bì thư, chúng ta miêu tả các đặc
trưng của từng ký tự giúp phân biệt ký tự này với ký tự khác.
Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation)
Nhận dạng ảnh là quá trình xác định ảnh. Quá trình này thường thu được
bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học (hoặc lưu) từ trước. Nội suy là
phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng. Ví dụ: một loạt chữ số và nét gạch

ngang trên phong bì thư có thể được nội suy thành mã điện thoại. Có nhiều cách
phân loai ảnh khác nhau về ảnh. Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán
học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ảnh cơ bản:
- Nhận dạng theo tham số.
- Nhận dạng theo cấu trúc.
Một số đối tượng nhận dạng khá phổ biến hiện nay đang được áp dụng
trong khoa học và công nghệ là: nhận dạng ký tự (chữ in, chữ viết tay, chữ ký
điện tử), nhận dạng văn bản (Text), nhận dạng vân tay, nhận dạng mã vạch, nhận
dạng mặt người…
Cơ sở tri thức (Knowledge Base)
Như đã nói ở trên, ảnh là một đối tượng khá phức tạp về đường nét, độ
sáng tối, dung lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo
nhiễu. Trong nhiều khâu xử lý và phân tích ảnh ngoài việc đơn giản hóa các
phương pháp toán học đảm bảo tiện lợi cho xử lý, người ta mong muốn bắt
chước quy trình tiếp nhận và xử lý ảnh theo cách của con người. Trong các bước
xử lý đó, nhiều khâu hiện nay đã xử lý theo các phương pháp trí tuệ con người.
Vì vậy, đây các cơ sở tri thức được phát huy. Trong tài liệu, chương 6 về nhận
dạng ảnh có nêu một vài ví dụ về cách sử dụng các cơ sở tri thức đó.


16
2.1.2. Những vấn đề cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh

a. Điểm ảnh (Picture Element)
Gốc của ảnh (ảnh tự nhiên) là ảnh liên tục về không gian và độ sáng. Để xử
lý bằng máy tính (số), ảnh cần phải được số hoá. Số hoá ảnh là sự biến đổi gần
đúng một ảnh liên tục thành một tập điểm phù hợp với ảnh thật về vị trí (không
gian) và độ sáng (mức xám). Khoảng cách giữa các điểm ảnh đó được thiết lập
sao cho mắt người không phân biệt được ranh giới giữa chúng. Mỗi một điểm
như vậy gọi là điểm ảnh (PEL: Picture Element) hay gọi tắt là Pixel. Trong

khuôn khổ ảnh hai chiều, mỗi pixel ứng với cặp tọa độ (x, y).
Định nghĩa: Điểm ảnh (Pixel) là một phần tử của ảnh số tại toạ độ (x, y)
với độ xám hoặc màu nhất định. Kích thước và khoảng cách giữa các điểm ảnh
đó được chọn thích hợp sao cho mắt người cảm nhận sự liên tục về không gian
và mức xám (hoặc màu) của ảnh số gần như ảnh thật. Mỗi phần tử trong ma trận
được gọi là một phần tử ảnh.
b. Độ phân giải của ảnh
Định nghĩa: Độ phân giải (Resolution) của ảnh là mật độ điểm ảnh được
ấn định trên một ảnh số được hiển thị.
Theo định nghĩa, khoảng cách giữa các điểm ảnh phải được chọn sao cho
mắt người vẫn thấy được sự liên tục của ảnh. Việc lựa chọn khoảng cách thích
hợp tạo nên một mật độ phân bổ, đó chính là độ phân giải và được phân bố theo
trục x và y trong không gian hai chiều.
Ví dụ: Độ phân giải của ảnh trên màn hình CGA (Color Graphic Adaptor)
là một lưới điểm theo chiều ngang màn hình: 320 điểm chiều dọc * 200 điểm
ảnh (320*200). Rõ ràng, cùng màn hình CGA 12” ta nhận thấy mịn hơn màn
hình CGA 17” độ phân giải 320*200. Lý do: cùng một mật độ (độ phân giải)
nhưng diện tích màn hình rộng hơn thì độ mịn (liên tục của các điểm) kém hơn.
c. Mức xám của ảnh
Một điểm ảnh (pixel) có hai đặc trưng cơ bản là vị trí (x, y) của điểm ảnh
và độ xám của nó. Dưới đây chúng ta xem xét một số khái niệm và thuật ngữ
thường dùng trong xử lý ảnh.
Định nghĩa: Mức xám của điểm ảnh là cường độ sáng của nó được gán
bằng giá trị số tại điểm đó.
Các thang giá trị mức xám thông thường: 16, 32, 64, 128, 256 (Mức 256 là
mức phổ dụng. Lý do: từ kỹ thuật máy tính dùng 1 byte (8 bit) để biểu diễn mức
xám: Mức xám dùng 1 byte biểu diễn: =256 mức, tức là từ 0 đến 255).


17

Ảnh đen trắng: là ảnh có hai màu đen, trắng (không chứa màu khác) với
mức xám ở các điểm ảnh có thể khác nhau.
Ảnh nhị phân: ảnh chỉ có 2 mức đen trắng phân biệt tức dùng 1bit mô tả
21mức khác nhau. Nói cách khác: mỗi điểm ảnh của ảnh nhị phân chỉ có thể là 0
hoặc 1.
Ảnh màu: trong khuôn khổ lý thuyết ba màu (Red, Blue, Green) để tạo nên
thế giới màu, người ta thường dùng 3 byte để mô tả mức màu, khi đó các giá trị
màu:
= ≈ 16,7 triệu.
2.2. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA LABVIEW
2.2.1. VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo
Lập trình Labview được thực hiện trên cơ sở là các thiết bị ảo (VI). Các đối
tượng trong các thiết bị ảo được sử dụng để mô phỏng các thiết bị thực, nhưng
chúng được thêm vào bởi phần mềm. Các VI tương tự như các hàm trong lập
trình bằng ngôn ngữ.
2.2.2. Front Panel và Block Diagram
Một chương trình trong LabView gồm hai phần chính: một là giao diện với
người sử dụng (Front Panel), hai là giao diện dạng sơ đồ khối cung cấp mã
nguồn (Block Diagram) và các biểu tượng kết nối (Icon/Connector).
a. Front panel
Front panel là một panel tương tự như panel của thiết bị thực tế. Ví dụ các
nút bấm, nút bật, các đồ thị và các bộ điều khiển. Từ Front Panel người dùng
chạy và quan sát kết quả có thể dùng chuột, bàn phím để đưa dữ liệu vào sau đó
cho chương trình chạy và quan sát. Front Panel thường gồm các bộ điều khiển
(Control) và các bộ hiển thị (Indicator).
Control là các đối tượng được đặt trên Front Panel để cung cấp dữ liệu cho
chương trình. Nó tương tự như đầu vào cung cấp dữ liệu.
Indicator là đối tượng được đặt trên Front Panel dùng để hiện thị kết quả
nó tương tự như bộ phận đầu ra của chương trình.