Luận văn:Nghiên cứu điều khiển tay máy dùng kỹ thuật xử lý ảnh

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức. Tay máy công nghiệp là một lĩnh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng xuất lao động. Kỹ thuật vi xử lí rất ưu việt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu điều khiển tay máy dùng kỹ thuật xử lý ảnh

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG PH M H NG CÔNG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. PHAN VĂN HI N Ph n bi n 1: PGS.TS. Nguy n H ng Anh NGHIÊN C U ĐI U KHI N TAY MÁY Ph n bi n 2: TS. Lê T n Duy DÙNG K THU T X LÝ NH Chuyên ngành : T Đ NG HÓA Mã s : 60.52.60 Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 24 tháng 07 năm 2010 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng - Năm 2010
3 4 - Nghiên c u dùng máy tính ñ x lý nh (c th là x lý hình tròn) và ñi u khi n tay máy thông qua PLC. M Đ U - Phân tích ñánh giá k t qu ñ t ñư c qua thi công. 1. Tính c p thi t c a ñ tài V i s trình bày và phân tích các v n ñ nêu trên, chúng tôi ñ t tên Trong th i ñ i ngày nay, ngành công nghi p ñóng vai trò quan cho ñ tài là: tr ng trong n n kinh t . T nh ng ngành như s n xu t, ch bi n “Nghiên c u ñi u khi n tay máy dùng k thu t x lý nh” lương th c th c ph m, nư c u ng cho ñ n các ngành công ngh ch 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u t o máy, công ngh ch t o ôtô, các ngành công ngh cao v.v…T t - Nghiên c u ñi u khi n tay máy 3 b c t do RRP. c nh ng ngành ñó có ñư c hi u qu kinh t cao không ít nh vào - Nghiên c u phương pháp dùng máy tính ñ x lý nh (c th là x lý các h th ng s n xu t t ñ ng, nh ng Robot t ñ ng, nh ng tay máy hình tròn) và ñi u khi n tay máy thông qua PLC b ng ph n m m công nghi p, chúng ñã thay th s c lao ñ ng con ngư i m t cách MATLAB. hi u qu nh t. Robot ñư c s d ng r ng rãi t nh ng nơi mà môi - Phân tích ñánh giá k t qu ñ t ñư c qua thi công tay máy RRP. trư ng có tính ñ c h i, nguy hi m, ñ chính xác cao…trong công - Nghiên c u hai Toolbox trong MATLAB c n thi t là: Image nghi p cho ñ n các công vi c h ng ngày. Do v y Robot có t m quan Processing Toolbox cho vi c x lý nh và OPC Toolbox cho vi c tr ng r t l n và là m t trong nh ng lĩnh v c nghiên c u hàng ñ u k t n i PLC. trong th i ñ i ngày nay. 4. Phương pháp nghiên c u Qua th i gian h c t p và nghiên c u chương trình th c s t - Nghiên c u thi t k màn hình giám sát và ñi u khi n trên máy ñ ng hóa t i Đ i h c Đà N ng, ta th y lĩnh v c nghiên c u v robot tính b ng ph n m m MATLAB ñ th c hi n. là m t lĩnh v c khá m i m ; ñ c bi t là nh ng Robot t ñ ng, nh ng - Nghiên c u và ñi u khi n tay máy 3 b c t do ñ g p v t c ñ nh trên tay máy công nghi p. Vì v y chúng tôi ñã quy t ñ nh ch n ñ tài m t ph ng nh s tr giúp b i Camera xác ñ nh t a ñ v t. “Nghiên c u ñi u khi n tay máy dùng k thu t x lý nh” mà c - S d ng phương pháp lý thuy t ñ ñ c và nghiên c u tài li u. th là x lý nh hình tròn, ñ nghiên c u trong lu n văn. Thông qua - Thi t k giao di n ñi u khi n quá trình ho t ñ ng c a tay máy lu n văn chúng tôi s kh o sát, nghiên c u và ñi u khi n tay máy 3 trên ph n m m Matlab. b c t do RRP ñ g p v t c ñ nh trên m t ph ng nh s tr giúp b i - Dùng phương pháp th c nghi m, l p trình mô ph ng và thi công. Camera xác ñ nh t a ñ v t. - Th c hi n trên ph n c ng là tay máy 3 b c t do RRP. 2. M c ñích nghiên c u - Đánh giá k t qu và ñ xu t hư ng phát tri n c a ñ tài. - Nghiên c u hai Toolbox trong MATLAB: 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài Image Processing Toolbox cho vi c x lý nh - Vi c x lý nh và ñi u khi n tay máy 3 b c t do RRP ñ ñưa vào ng OPC Toolbox cho vi c k t n i PLC. d ng th c t là r t c n thi t trong các ngành công nghi p hi n nay. - Nghiên c u ñi u khi n tay máy 3 b c t do RRP.
5 6 - Vì v y, trong lu n văn này ta ñi u khi n ñư c cho tay máy 3 b c t PLC S7-200 g m các ph n chính sau: do RRP. Trên cơ s ñó, ta nghiên c u m t s lu t ñi u khi n cho tay - Kh i CPU. máy 3 b c t do RRP trong môi trư ng làm vi c c a nó. - Kh i nh RAM, ROM, EPROM, EEPROM. - T t c các v n ñ ñư c ñ c p trong cu n lu n văn ñ u góp ph n vào - Kh i vào – ra. vi c nghiên c u, xây d ng và phát tri n tay máy. T o ti n ñ cho vi c - Kh i ngu n. nghiên c u ch t o tay máy, ñáp ng ñư c nhi u công d ng thi t th c trong công tác nghiên c u gi ng d y nư c ta. - Kh i m r ng. 6. C u trúc lu n văn 1.1.2. B nh PLC S7-200 Ngoài chương m ñ u, trong lu n văn còn có các ph n và B nh c a PLC thư ng có 3 vùng nh chính chương k ti p như sau: 1.1.2.1. Vùng nh ch a chương trình ng d ng M Đ U 1.1.2.2. Vùng nh ch a tham s CHƯƠNG 1: CƠ S LÝ THUY T 1.1.2.3. Vùng ch a các kh i d li u CHƯƠNG 2: THI T K VÀ THI CÔNG PH N C NG 1.1.3. B ñi u r ng xung (PWM, PTO) CHƯƠNG 3: XÂY D NG PH N M M CPU S7-200 có 2 ngõ ra xung t c ñ cao Q0.0, Q0.1, dùng cho K T LU N VÀ KI N NGH vi c ñi u r ng xung t c ñ cao trong các ng d ng ñi u khi n thi t b PH L C Chương 1 - CƠ S LÝ THUY T bên ngoài như ñi u khi n t c ñ ñ ng cơ, ñi u khi n nhi t ñ v.v... 1.1. Lý thuy t PLC S7-200 1.1.3.1. Đi u r ng xung 50% (PTO) Lý thuy t PLC thì r t r ng nên trong chương này tôi ch trình Đ th c hi n vi c phát xung t c ñ cao ch ñ PTO trư c h t bày nh ng khái ni m cơ b n và nh ng ph n lý thuy t liên quan PLC ta ph i th c hi n các bư c ñ nh d ng sau: S7-200 lo i CPU 224 ñư c s d ng ch y u trong lu n văn. Reset ngõ xung t c ñ cao chu kì ñ u c a chương trình. 1.1.1. Gi i thi u PLC S7-200 Ch n lo i ngõ ra phát xung t c ñ cao Q0.0 hay Q0.1. T nh ng năm 70 ñ ñáp ng nhu c u th c t s n xu t, các 1.1.3.2. Đi u r ng xung theo t l (PWM) m ch ñi u khi n b ng relay, b ñ nh th i ñã không còn phù h p, do Đ th c hi n vi c phát xung t c ñ cao ch ñ PWM trư c ñó b ñi u khi n logic kh trình (Programmable Logic Controller – PLC) ra ñ i. Các PLC ñ i ñ u ch th c hi n các phép tính logic, tín h t ta ph i th c hi n các bư c ñ nh d ng sau: hi u vào là tín hi u r i r c. Hi n nay PLC còn th c hi n ñư c các Reset ngõ xung t c ñ cao chu kì ñ u c a chương trình. phép tính s h c, logic và làm vi c v i tín hi u vào là tín hi u liên Ch n lo i ngõ ra phát xung t c ñ cao Q0.0 hay Q0.1. t c. PLC S7-200 là m t trong nh ng PLC m nh c a hãng Siemens. 1.1.4. B ñ m xung t c ñ cao (High-Speed Counter)
7 8 B ñ m xung t c ñ cao ñ m các s ki n t c ñ cao không ph a. Bư c 1: thu c vào chu kì quét c a CPU. T n s ñ m cao nh t ph thu c vào lo i CPU. Khi ñ m b ng hai pha, c hai xung clock ñ u có th ho t ñ ng t c ñ cao nh t. Chúng có th ho t ñ ng d ng nhân 1(1x) ho c nhân 4 (4x) khi ñ m hai pha. 1.1.4.1. Ho t ñ ng Reset 1.1.4.2. Các ch ñ ho t ñ ng Tùy t ng lo i ng d ng mà ta có th ch n nhi u ch ñ ñ c xung t c ñ cao khác nhau, có t t c 12 ch ñ ñ c xung t c ñ cao như sau: * Ch ñ 0,1,2: Hình 1.23: Mô hình cánh tay robot và các h tr c t a ñ Dùng ñ m 1 pha v i hư ng ñ m ñư c xác ñ nh b i Bit n i. G n h to ñ lên các khâu: * Ch ñ 3,4,5: - Đ i v i robot lo i này các tr c kh p ñ u song song v i Dùng ñ m 1 pha v i hư ng ñ m ñư c xác ñ nh b i Bit ngo i, nhau, các h to ñ ñ t t i các tâm tr c kh p. Khâu th hai có O2 ñ t t c là có th ch n t ngõ vào input. t i tâm tr c kh p ba và z2 hư ng v phía các khâu như hình v . + Khâu 1: Có O1 ñ t trên tr c kh p th hai và có x1 hư ng * Ch ñ 6,7,8: t tr c kh p th hai ñ n tr c kh p th ba và z1 n m trên tr c kh p Dùng ñ m 2 pha v i 2 xung vào, 1 xung dùng ñ ñ m tăng và th hai hư ng t dư i lên trên. Do ñó xác ñ nh ñư c O1. D a vào m t xung ñ m gi m. quy t c bàn tay ph i ta xác ñ nh ñư c y1. Ta th y z1 song song v i z2 * Ch ñ 9,10,11: nên O2 t nh ti n so v i O1 trên x1 m t ño n a2 (Trans(a2, 0,0)) và Dùng ñ ñ m xung A/B c a Encoder xác ñ nh ñư c y2 theo quy t c bàn tay ph i. 1.2. T ng quan v Robot + T O1 ta chon ñư c O0 trên tr c kh p m t và z0 n m trên tr c kh p Trong ph m vi ñ tài này, tác gi t p trung vào vi c nghiên c u m t hư ng t dư i lên trên. O1 chính là O0 t nh ti n ñi m t ño n a1 theo ñi u khi n cánh tay máy RRP. tr c x0 (Trans(a1,0,0)) và y0 ch n theo quy t c bàn tay ph i. + Ch n O3: n m trên tâm c a tr c kh p ba trùng v i tr c kh p th 1.3. Kh o sát tay máy 3 b c t do RRP hai và có z3 cùng chi u v i z2. Do ñó O3 chính là O2 t nh ti n ñi m t 1.3.1. Quy t c Denavit – Hartenberg (D-H) ño n d3 (Trans(0,0,d3)). 1.3.2. Thi t l p phương trình ñ ng h c c a tay máy robot Như v y, vi c g n h to ñ lên các khâu c a robot ñã hoàn thành.
9 10 b. Bư c 2: d. Bư c 4: Tính các ma tr n bi n ñ i thu n nh t L p b ng thông s DH. Thông qua các phân tích trên ta xác 2 T3 = A3 ñ nh ñư c các thông s DH c a tay máy 3 b c t do RRP + Matr n Khâu θi αi ai di 1 T3 = A2 .2 T3 = A2 A3 + Matr n 1 θ1∗ 0 a1 0 T3 = A1 .1 T3 = A1 A2 A3 + Matr n Như v y: 2 θ 2∗ 1800 a2 0 1 0 0 0 c 2 s2 a 2 c 2  1 0 0 0 0 0 s 0 a 2 s 2  0 1 0 0 1 0 0 * 3 0 0 0 d3 − c2 2 T3 =   1 T3 =  2 . = c. Bư c 3: 0 0 1 d3  0 0 −1 0  0 0 1 d3  Xác ñ nh các matr n An      0 0 0 1 0 0 0 1  0 0 0 1 Trên cơ s các h to ñ n ñ nh cho t t c các khâu liên k t c 2 s2 0 a2c2  c1 − s1 0 a1c1  c2 s2 0 a2 c2  c a Robot ta có th thi t l p m i quan h gi a các h to ñ n i ti p s  s c  s − c 0 a s  nhau (n0); (n-1); (n) b i các phép quay và t nh ti n sau ñây: − c2 0 a2 s2  0 a1s1   2 1 T3 =  2 T3 =  1 1 . 2 2 2 Quay quanh tr c zn-1 m t góc m θ n 0 0 −1 − d3  0 0 1 0   0 0 − 1 − d3       T nh ti n d c tr c zn-1 m t ño n dn 0 0 0 1  0 0 0 1 0 0 0 1  T nh ti n d c tr c xn-1 m t ño n an c1c2 − s1s2 c1s2 + s1c2 0 a2c1c2 − a2c1s2 + a1c1  Quay quanh tr c xn m t góc xo n αn s c + c s s s − c c 0 a s c − a c s + a s  B n phép bi n ñ i ñ ng nh t này th hi n quan h c a h to T3 =  1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 1 ñ thu c khâu th n so v i h to ñ thu c khâu th n-1 và tích c a  0 0 −1 − d3  chúng ñư c g i là ma tr n A.    0 0 0 1  An = Rot(z,θ).Trans(0,0,0).Rot(x,α) Matr n T3 là matr n xác ñ nh hư ng và v trí c a khâu ch p hành cosθ -sinθ cosα sinθ sinα acosθ  cu i.  sinθ cosθ cosα -cosθ sinα asinθ  n x o x a x p x  An =   n o a  0 sinα cosα d  py    T3 =  y y y  = A1 1T3  0 0 0 1  nz oz a z p z  Ta quy ư c cách vi t t t các hàm lư ng giác như sau:   0 0 0 1 c1 = cos θ1 ; s1 = sin θ1 ; c 2 = cos θ 2 ; s 2 = sin θ 2 ; Ta có h phương trình ñ ng h c thu n c a robot như sau: T matr n t ng quát An ta xác ñ nh ñư c các matr n An c a Robot n x = c1c 2 − c1 s 2 o x = c1 s 2 + s1c 2 a x = 0 px = a2c1c2 −a2c1s2 +a1c1 c th như sau:     n y = c1c 2 + s1 s 2 o y = s1 s 2 − c1c 2 a y = 0 py = a2s1c2 −a2c1s2 +a1s1 c1 − s1 0 a1c1  c2 s2 0 a2c2  1 0 0 0     p = −d3 s  s −c 0 a s  0 1 0 0 n z = 0 ; o z = 0 ;  a z = −1 ;  z A1 =  1 c1 0 a1 s1  A2 =  2 2 2 2 A3 =   0 0 1 0   0 0 −1 0  0 0 1 d3  1.3.3. Đ ng h c ngư c cho tay máy 3 b c t do d ng RRP       Các thông s ñã bi t chi u dài c a khâu 1: L1 =17cm, chi u 0 0 0 1  0 0 0 1  0 0 0 1 dài khâu 2: L2= 17cm. Góc g p ban ñ u c a khâu 1 và khâu 2 là 300.
11 12 Gi s ñi m A có t a ñ (x,y) n m trong vùng làm vi c c a θ 2 : là góc quay c a khâu 2 so v i v trí ban ñ u. tay máy, thì khâu 1 s quay 1 góc φ1 và khâu 2 s quay 1 góc φ2 ñ n L: là chi u dài t góc t a ñ ñ n v t. α : là góc h p b i L và oy v trí c a ñi m A(x,y). ñây các góc φ1 , φ2 là góc quay c a tay máy β : là góc h p b i L và l2 mà ta c n xác ñ nh.Chi u xu ng h tr c oxy ta ñươc: γ : là góc h p b i l1 và l2 x V i ñi m A(x,y). Xét tam giác vuông OXA ta có: Chi u dài: L = x 2 + y 2 a) Trư ng h p v t t a ñ có y < 0: A(x,y) x l 2 + L2 − l12 l 2 + l 2 − L2 l1 α = a tan( ) β = a cos( 2 ) γ = a cos( 2 1 ) y 2.l2 .L 2.l2 .l1 γ • Góc kh p th nh t c n quay là: θ1=α+β+450 L l2 β • Góc kh p th hai c n quay là: θ2=γ-300 α b) Trư ng h p v t t a ñ có y = 0: l 2 + L2 − l12 l 2 + l 2 − L2 y 45 -y β = a cos( 2 ) γ = a cos( 2 1 ) 2.l2 .L 2.l2 .l1 30 B(x0,y0) • Góc kh p th nh t c n quay là: θ1=β+450 +900 • Góc kh p th hai c n quay là: θ2=γ-300 c) Trư ng h p v t t a ñ có y > 0: y l 2 + L2 − l12 l 2 + l 2 − L2 α = a tan( ) β = a cos( 2 ) γ = a cos( 2 1 ) x 2.l2 .L 2.l2 .l1 -x • Góc kh p th nh t c n quay là: θ1=α+β+450 + 900 • Góc kh p th hai c n quay là: θ2=γ-300 ñây ta có: 1.4. X lý nh θ1 : là góc quay c a khâu 1 so v i v trí ban ñ u. 1.4.1. Thay ñ i ñ tương ph n θ 2 : là góc quay c a khâu 2 so v i v trí ban ñ u. 1.4.2. L c nhi u L: là chi u dài t góc t a ñ ñ n v t. 1.4.2.1. L c không gian trung bình α : là góc h p b i L và Oy 1.4.2.2. L c thông th p β : là góc h p b i L và l2 γ : là góc h p b i l1 và l2 1.4.2.3. L c nhi u Gaussian V i ñi m A(x,y). Xét tam giác vuông OXA ta có: 1.4.2.4. L c ñ ng hình (Homomorphic filtering) Chi u dài: L = x 2 + y 2 1.4.2.5. L c trung v (Median filter) ñây ta có: 1.4.2.6. L c gi trung v (pseudo median filter) θ1 là góc quay c a khâu 1 so v i v trí ban ñ u.
13 14 1.4.2.7. L c ngoài Hàm imview ch hi n th nh n m trong thư m c làm vi c c a Matlab 1.5. Phương pháp phân ño n nh ho c ñư ng d n. N u dùng hàm imview mà không ch ra thông s 1.5.1. Phân ño n b ng m t ngư ng nào thì nó s m ra h p tho i cho ta ch n file c n hi n th . 1.5.2. Phương pháp c c b + Dùng hàm imshow 1.5.3. Phương pháp chia tách, k t n i, và phát tri n vùng N u ta ch ra m t file mà ch a nhi u nh, hàm imview ch hi n th nh ñ u tiên trong file ñó. Đ xem t t c các nh trong file, s d ng 1.5.4. Phương pháp tách cây t phân (quadtree) hàm imread ñ nh p m i nh vào trong không gian làm vi c c a 1.5.5. Phương pháp làm n i biên nh Matlab sau ñó g i hàm imview nhi u l n ñ hi n th m i nh riêng 1.6. ng d ng MATLAB bi t. Ta có th s d ng hàm imshow thay cho imview. Ta s d ng Trong lu n văn này chúng tôi ch s d ng 2 Toolbox là Image imshow ñ hi n th m t nh ñã ñư c nh p vào trong không gian làm Processing Toolbox và OPC Toolbox. Image Processing Toolbox vi c. Ví d : dùng cho vi c x lý nh l y t Camera ñ xác ñ nh t a ñ v t và ricesfig = imread(‘rices.jpg’); % Đ c nh vào OPC Toobox dùng ñ k t n i MATLAB v i PLC. imshow (ricesfig) 1.6.1. X lý nh trong MATLAB Ta cũng có th ch ra tên c a file nh như m t tham s truy n 1.6.1.1. Các khái ni m cơ b n vào cho hàm như sau : 1.6.1.2. Các lo i nh imshow (‘rices.jpg’) 1.6.1.3. Cơ b n v x lý nh b ng MATLAB Khi s d ng c u trúc này thì d li u nh không ñư c nh p vào * Đ c m t nh ñ h a: trong không gian làm vi c. Tuy nhiên ,ta có th mang nh vào trong RGB=imread(‘rices.jpg’); không gian làm vi c b ng cách s d ng hàm getimage. Hàm này s Hàm imread s nh n ra ñ nh d ng file ñ s d ng t tên file. Ta cũng nh n d li u nh t handle c a m t ñ i tư ng nh hi n t i. Ch ng h n có th ch ra ñ nh d ng file như m t tham s trong hàm imread. ricefig = getimage; Matlab tr giúp r t nhi u ñ nh d ng ñ ho thông d ng ch ng h n : Lúc này nh s ñư c gán vào bi n ricefig BMP , GIF , JPEG , PNG , TIFF … * Các hàm chuy n ñ i ki u nh: * Hi n th nh: Các hàm sau ñây ñư c s d ng trong vi c convert nh: + Dùng hàm imview - dither: T o m t nh nh phân t m t nh cư ng ñ ñen tr ng Đ hi n th m t nh ta có th dùng hàm imview hi n th nh n m VD: BW = dither(I) % V i I là m t nh ñen tr ng. trong Workspace c a Matlab. Ví d : T o m t nh ch s t m t nh RGB ricesfig = imread(‘rices.jpg’); % Đ c nh vào VD: X =dither(RGB,MAP) % nh ch s MAP không hơn 65536 màu. imview (ricesfig) - gray2ind: T o m t nh ch s t m t nh cư ng ñ ñen tr ng.
15 16 VD: I = imread('cameraman.tif'); figure, imshow(X,map) [X, map] = gray2ind(I, 16); Hàm l y biên: khoanh vùng biên v t như nh ng l tr ng trên figure, imshow(X, map); n n nh. - grayslice: T o m t nh ch s t m t nh cư ng ñ ñen tr ng B = Bwboundaries(BW) b ng cách ñ t ngư ng. VD: I = imread('rice.png'); VD: I = imread('snowflakes.png'); BW = im2bw(I, graythresh(I)); X = grayslice(I,16); [B,L] = bwboundaries(BW,'noholes'); figure, imshow(I), figure, imshow(X,jet(16)) imshow(label2rgb(L, @jet, [.5 .5 .5])) - im2bw: T o m t nh nh phân t m t nh cư ng ñ , nh ch hold on s hay nh RGB b ng cách ñ t ngư ng ánh sáng. for k = 1:length(B) VD: BW = im2bw(X,map,0.4); % Ngư ng 0.4 boundary = B{k}; figure, imshow(X,map), figure, imshow(BW)% Hi n th plot(boundary(:,2), boundary(:,1), 'w', 'LineWidth', 2) - ind2gray: T o m t nh cư ng ñ ñen tr ng t m t nh ch s . 1.6.1.4. H th ng to ñ VD: I = ind2gray(X,map); M t nh ñư c c u t o t ma tr n các ñi m nh. Các ñi m nh figure, imshow(X,map), figure, imshow(I); trong m t nh ñư c s p x p có tr t t riêng. Do ñó v trí c a m t - ind2rgb: T o m t nh RGB t m t nh ch s . ñi m nh cũng s có t a ñ riêng trong nh ñó. Trong Matlab thì có - mat2gray: T o m t nh cư ng ñ ñen tr ng t d li u trong hai h t a ñ là t a ñ pixel và t a ñ không gian. m t ma tr n b ng cách l y t l gi li u. 1.6.1.5. Phân tích nh VD: I = imread('rice.png'); Trong k thu t phân tích nh thì có r t nhi u bư c khác nhau, J = filter2(fspecial('sobel'), I); nhưng v i yêu c u c a lu n văn chúng tôi xin trình bày hai bư c cơ K = mat2gray(J); b n trong khâu phân tích m t nh. Đó là: phát hi n c nh (Edge figure, imshow(I), figure, imshow(K) Detection) và tìm biên c a v t (Boundary Tracing). - rgb2gray: T o m t nh cư ng ñ ñen tr ng t m t nh RGB. 1.6.2. OPC Toolbox c a MATLAB VD: I = imread('board.tif'); 1.6.2.1. Sơ lư c OPC Toolbox J = rgb2gray(I); Ph n m m OPC Toolbox là m t ph n m m m r ng kh năng figure, imshow(I), figure, imshow(J); trong môi trư ng MATLAB và SIMULINK. - rgb2ind: T o m t nh ch s t m t nh RGB. Chúng ta có th tăng cư ng nh ng ng d ng v i Toolbox v i VD: RGB = imread('peppers.png'); vi c s d ng hàm callback như: b t ñ u nh n s ki n, khai báo s [X,map] = rgb2ind(RGB,128); ki n, thay ñ i s ki n…
17 18 1.6.2.2. S d ng OPC Toolbox Writeasync ( tên bi n, giá tr c a bi n) Các hàm cơ b n c a OPC Toolbox: * Đ c d li u b t ñ ng b m t bi n: * T o m t Object k t n i v i Server Readasync ( tên bi n) Object name = opcda( ‘locallhost’, ‘OPC Client Name’) Chương 2 - THI T K VÀ THI CÔNG PH N C NG VD: da = opcda(‘locallhost’, ‘S7200.OPCServer’) 2.1. Thi t k m ch * K t n i v i Server: 2.1.1. M ch ngu n Connect( Object name) Kh i ngu n ph i ñáp ng các yêu c u sau: VD: Connect(da) - 5V c p cho encoder ho t ñ ng v i ñi n áp DC n ñ nh. * Ng ng k t n i v i server: - 12V c p cho vi c khi n relay và b ph n kích d n FET ñ Disconnect( Object name) khi n motor ho t ñ ng. VD: Disconnect( da) - 24V c p ngu n cho PLC và c p cho ñ ng cơ... * T o m t nhóm ñ qu n lý các bi n: 2.1.2. M ch chuy n ñ i ñi n áp grp1 =addgroup( Object name) PLC ho t ñ ng ñi n áp 24V DC nhưng m ch công su t ho t VD: grp1 =addgroup(da) ñ ng 12V DC và Encoder ñ c tín hi u xung ho t ñ ng 5V DC. * T o bi n trong m t nhóm: Do v y ñ giao ti p gi a chúng v i nhau c n ph i có m ch chuy n Tên bi n = additm( Group name, ‘bi n truy c p trên Server’) áp. Linh ki n cơ b n c a m ch là Opto quang. VD: itm1 = additm(grp1,McroWin.s7200.Start) 2.1.3. Mach công su t * Xóa m t Object: Đây là m t ph n m ch công su t ti p nh n tín hi u t PLC ñ Delete ( object name) khi n motor. Có th ho t ñ ng theo ON/OFF ho c ñi u xung. Đ o VD: Delete ( da) chi u ñ ng cơ nh role. * Lưu m t Object vào Workspace c a Matlab: 2.1.4. M ch ñ o chi u ñ ng cơ Save myopc “Oblect name” ULN2803 ñư c c u t o bên trong gi ng như m t transistor * T i lên m t Object: NPN darlington có Emiter n i GND, Colector là ngõ ra, và Base là Load myopc ngõ vào. Ch có tác d ng ñ o m c 1 thành 0. Còn mu n ñ o m c 0 * Ghi d li u vào m t bi n: thành 1 thì ph i có ñi n tr kéo lên bên ngoài. Write ( tên bi n, giá tr c a bi n) 2.1.5. M ch l y tín hi u xung t encoder ñưa vào PLC * Đ c d li u m t bi n: Vì encoder có áp s d ng là 5V, nên ngõ ra là tín hi u xung Read ( tên bi n) 5V. Ta dùng opto ñ chuy n tín hi u xung 5V c a encoder thành tín * Ghi d li u vào m t bi n: hi u xung 24V c p cho PLC.
19 20 Khi xung encoder m c 0(0V) làm cho opto d n, và tín hi u Chương 3 - XÂY D NG PH N M M ngõ ra là 24V, và ngư c l i khi xung encoder m c 1(5V) thì opto 3.1. Lưu ñ gi i thu t cho toàn h th ng không d n, s là 0V. START 2.2. Thi công 2.2.1. Mô hình thi công tay máy 3 b c t do RRP 2.2.2. M ch ñi u khi n Xác ñ nh tâm c a v t c n g p 2.2.3. Không gian làm vi c Tóm t t k t n i ph n c ng: Xác ñ nh t a ñ c a v t trong trong h quy chi u J2, J3, J5, J6 là các jumper 4 k t n i t i các encoder. J7 là ngõ ra sau khi chuy n ñ i tín hi u xung 5V c a encoder Gi i ñ ng h c ngư c thành 24V nh opto và ñưa vào PLC theo các chân: I0.0, I0.1 cho HSC0 encoder c a khâu ñ I0.3, I0.4 cho HSC4 encoder c a khâu 1 Truy n d li u cho PLC I0.6, I0.7 cho HSC1 encoder c a khâu 2 K t n i t i ngõ ra c a PLC l n lư t là. Th c hi n g p v t PWM1 chân Q0.0 PWM2 chân Q0.1 PWM3 chân Q0.2 Th c hi n ñ t v t PWM4 chân Q0.3 Nam châm ñi n chân Q1.0 ROLE1 chân Q0.4 Tr v v trí ban ñ u ROLE2 chân Q0.5 ROLE3 chân Q0.6 END ROLE4 chân Q0.7
21 22 3.2. Lưu ñ gi i thu t cho x lý nh 3.3. Lưu ñ gi i thu t cho chương trình PLC START 3.3.1. Lưu ñ gi i thu t cho chương trình chính START N RUN = 1? XÓA CÁC BIT Y KH I T O COUNTER L y nh t Camera KH I T O ĐI U XUNG N P GIÁ TR BAN Đ U CHO WORD Chuy n t nh màu sang nh xám LOAD GIÁ TR ĐIÊU XUNG L Y GIÁ TR Chuy n t nh xám sang nh nh COUNTER CHUY N Đ I phân CÁC GIÁ TR Lo i b nh ng ñi m tr ng nh N START=1? Y L p ñ y l tr ng so v i n n nh N MANUAL=0? N L y biên v t Y CONTROL =10? L y tâm v t d a vào biên ñã xác N Y ñ nh CONTROL= ĐI U KHI N B NG TAY RESET COUNTER 11? Y Hi n th k t qu CH Y G P V T VITRI_BANDAU END END
23 24 3.3.2. Lưu ñ gi i thu t cho chương trình con 3.3.2.2. Chương trình con kh i t o Motor 3.3.2.1. Chương trình con quay v v trí ban ñ u START START KH I T O ĐI U XUNG Q0.0 N CÔNG T C 1=1? Y KH I T O ĐI U XUNG Q0.1 B T MOTOR1, ROLE1 T T MOTOR1, ROLE1 END N CÔNG T C 2=1? 3.3.2.3. Chương trình con Reset các Byte s d ng START Y B T MOTOR2, ROLE2 T T MOTOR2, ROLE2 CHO CÁC BYTE LƯU GIÁ TR HSC =0 CHO CÁC BYTE LƯU GIÁ TR G P V T C A KHÂU 1,2,3 =0 N CÔNG T C 3=1? CHO CÁC BYTE LƯU GIÁ TR Đ T V T C A KHÂU 1,2,3 =0 Y B T MOTOR3, ROLE3 CHO CÁC BYTE LƯU GIÁ TR NĂNG =0 T T MOTOR3, ROLE3 CHO CÁC BYTE LƯU GIÁ TR ĐI U KHI N =0 END END
25 26 3.3.2.4. Chương trình con reset Counter K T LU N VÀ KI N NGH START 1. Nh ng k t qu ñ t ñư c c a lu n văn KH I T O L I COUNTER 0 (Đ M - Lu n văn hoàn thành ñúng th i h n và ñ t ñư c yêu c u ñ t ra. ENCODER KHÂU 1) - Thi công ph n c ng g n gàng, m ch ho t ñ ng n ñ nh ñáp ng yêu c u c a lu n văn. Khi tay máy ho t ñ ng m c dù v n ñ ñi u KH I T O L I COUNTER 4 (Đ M ENCODER KHÂU 2) khi n v n chưa th c s t i ưu nhưng tay máy v n g p ñư c v t. - Đ tài này không ph i là m t ñ tài d , vì có nhi u bài toán c n KH I T O L I COUNTER 1 (Đ M ph i gi i quy t. V i k t qu ñ t ñư c thì có th xem như cơ b n gi i ENCODER KHÂU 3) quy t các v n ñ c t lõi, nhưng c n phát tri n hơn n a. - Sau khi hoàn thành lu n văn, tôi ñã h c t p ñư c r t nhi u END nhi u ki n th c v PLC, lý thuy t v tay máy robot, v x lý nh trong Matlab v.v… Chúng s là hành trang quý báu cho công vi c 3.3.2.5. Chương trình con d ng Motor sau nay. 2. Nh ng v n ñ c n ti p t c nghiên c u và th c hi n START - M c dù lu n văn hoàn thành m c tiêu ñ ra nhưng ñ ng d ng th c t thì còn kho ng cách r t l n. Do v y c n ph i phát tri n hơn n a. XÓA BIT MOTOR, ROLE - Đi u khi n t i ưu l trình c a tay máy. - S d ng c m bi n góc v i ñ phân gi i cao hơn và k t c u cơ khí t t hơn ñ táy máy khi ho t ñ ng ít b sai s góc. XÓA BIT CH Y TRONG CHƯƠNG - Thi t k và ñi u khi n tay máy v i s b c t do l n hơn 3 b c. TRÌNH - X lý nh c n ph i t t hơn, lo i b ñư c nhi u do ánh sáng và màu n n gây ra. XÓA BIT ĐI U XUNG END