Tài liệu Thiết kế và xây dựng hệ thống đếm bao tự động với kích thước bao khác nhau dùng công nghệ xử lý ảnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ---------------------- NGUYỄN VĂN TÚ THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM BAO TỰ ĐỘNG VỚI KÍCH THƯỚC BAO KHÁC NHAU DÙNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH DESIGN OF BAG COUNTER DIFFERENT SIZE BY IMAGE PROCESSING METHOD Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện tử Mã số: 8520114 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2022 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Lê Thanh Hải ………………………… Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương ………………... Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. Lê Mỹ Hà ……………………………… Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 15 tháng 01 năm 2022. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. Chủ tịch: PGS. TS. Nguyễn Duy Anh 2. Thư ký: Tiến sĩ Đoàn Thế Thảo 3. Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Thanh Phương 4. Phản biện 2: PGS. TS. Lê Mỹ Hà 5. Ủy viên: Tiến sĩ Phùng Trí Công Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn thạc sĩ được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS. TS. Nguyễn Duy Anh TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN TÚ MSHV: 1870244 Ngày, tháng, năm sinh: 24/08/1989 Nơi sinh: Hải Dương Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ điện tử Mã số: 8520114 I. TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế và xây dựng hệ thống đếm bao tự động với kích thước khác nhau dùng công nghệ xử lý ảnh Design of bag counter different size by image processing method II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Tìm hiểu các điểm có thể cải tiến trong hệ thống đếm bao xuất hàng tại Nhà máy Đạm Cà Mau. 2. Nghiên cứu lựa chọn lựa các thông số phù hợp cho giải pháp đếm bao mới 3. Nghiên cứu thuật toán xử lý ảnh ứng dụng vào đếm và phân loại bao U rê 4. Nghiên cứu đưa ứng dụng để áp dụng phù hợp với đặc thù Nhà máy Đạm Cà Mau 5. Thực nghiệm kiểm chứng kết quả. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/06/2021 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2021 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TIẾN SĨ LÊ THANH HẢI Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20.... CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO Tiến sĩ Lê Thanh Hải PGS. TS. Nguyễn Quốc Chí TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ i LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ này được thực hiện tại trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh. Để hoàn thành luận văn này, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy giáo: Tiến sĩ Lê Thanh Hải đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong Bộ môn Cơ Điện Tử đã tận tình truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn của tôi. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn lớp cao học khóa 2018 chuyên ngành Cơ điện tử đã giúp tôi rất nhiều trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, khích lệ tinh thần để tôi có đủ nghị lực hoàn thành luận văn thạc sỹ. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 NGUYỄN VĂN TÚ ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay, các ứng dụng trong hệ thống kiểm đếm hàng hóa được sử dụng rộng rãi tại các nhà máy, các dây chuyền sản xuất. Trong đó, tại Nhà máy Đạm Cà Mau với công suất sản xuất trên 2400 tấn U rê/ngày, tương đương với đó sẽ có hơn 48.000 bao U rê loại 50Kg thành phẩm được xuất bán khỏi Nhà máy (chưa tính các sản phẩm khác của Nhà máy). Chính vì vậy, việc sử dụng bộ đếm có độ chính xác cao sẽ góp phần rất lớn vào việc giảm thiểu thất thoát hàng hóa cũng như tạo dựng niềm tin đối với khách hàng. Việc tích hợp các ứng dụng khác trên bộ đếm như: Cùng lúc xuất được nhiều loại sản phẩm với kích thước và mẫu mã bao bì khác nhau, thống kê số lượng của từng loại … sẽ giúp Nhà máy Đạm Cà Mau tinh gọn được các hệ thống khác, từ đó tiết giảm chi phí bảo dưỡng, chi phí vận hành cho Nhà máy. Đề tài nghiên cứu đề xuất giải pháp giải pháp đếm bao sản phẩm tại Nhà máy Đạm Cà Mau được thực hiện để đếm tối thiểu 10.000 bao sản phẩm của Nhà máy Đạm Cà Mau với sai số 0,02%, công suất đếm tối thiểu 9600 bao/giờ, trong một đơn hàng có 03 loại sản phẩm khác nhau với quy cách đóng bao 50Kg/bao và 40Kg/bao. Giải thuật áp dụng cho bộ đếm sử dụng phương pháp xử lý ảnh, camera được đặt trong không gian có môi trường ánh sáng không thay đổi (khu vực băng tải đặt trong mái che có ánh sáng điện màu vàng). iii ABSTRACT Currently, applications in the goods tallying system are widely used in factories, production lines. In particular, at Ca Mau Fertilizer Plant with a production capacity of over 2400 tons of Urea per day, equivalent to that, there will be more than 48,000 bags of Urea type 50Kg finished products sold from the Factory (excluding other products of the Factory). Therefore, the use of high-precision counters will contribute greatly to minimizing loss of goods as well as building trust for customers. The integration of other applications on the counter such as: At the same time exporting a variety of products with different sizes and packaging designs, statistics on the number of each type..etc.. will help Ca Mau Fertilizer Plant streamline other systems, thereby reducing maintenance costs and operating costs for the factory. The research project proposes a solution to count the product bags at Ca Mau Fertilizer Plant to count at least 10,000 bags of products Ca Mau Fertilizer Plant with a margin of error of 0.02%, minimum counting capacity of 960 bags per hour, in one order there are 03 different types of products with the packaging of 50Kg / bag and 40Kg / bag. The algorithm applied to the counter uses the image processing method, the camera is placed in a space with a bright environment unchanged (the conveyor area located in the roof has yellow electric light). iv LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong luận văn này dựa trên các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi. Nội dung của luận văn có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí, website được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình. Trường đại học Bách Khoa TP.HCM không liên quan đến những vi phạm (nếu có) về tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021 NGUYỄN VĂN TÚ v MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................ 1 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU ........... 1 1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI......................................................................................... 3 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC ................................................... 6 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC .................................................... 8 1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................... 9 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 9 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 9 1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 9 1.7 TIÊU CHI ĐÁNH GIÁ .................................................................................... 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 11 2.1 LÝ THUYẾT XỬ LÝ ẢNH ............................................................................. 11 2.1.1 Các khái niệm trong xử lý ảnh ................................................................... 11 2.1.2 Các hệ màu thông dụng ............................................................................. 14 2.1.3 Các thuật toán trong xử lý ảnh ................................................................... 17 a. Mạng Neural (Neural Network) ................................................................. 17 b. Gradient descent ........................................................................................ 19 c. Mô hình mạng Neural tổng quát ................................................................ 19 d. Phép tính convolution ................................................................................ 20 e. Mạng thần kinh tích chập (Convolutional neural network) [9] ................... 25 f. Giới thiệu về YOLO [13] ........................................................................... 30 2.2 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON .............................................................. 38 2.2.1 Các khái niệm cơ bản và cài đặt Python ..................................................... 38 2.3 CAMERA SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP ............................................. 43 2.3.1 Khái niệm camera công nghiệp .................................................................. 43 2.3.2 Các thông số cần biết của camera .............................................................. 45 2.3.3 Lựa chọn camera cho các ứng dụng. .......................................................... 48 2.4 ÁNH SÁNG ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG XỬ LÝ ẢNH..................... 51 2.4.1 Các định nghĩa ........................................................................................... 51 2.4.2 Ánh sáng trong xử lý ảnh công nghiệp ....................................................... 52 vi 2.4.3 Kỹ thuật chiếu sáng ................................................................................... 53 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ ĐẾM BAO THỰC NGHIỆM ...................................... 59 3.1 ĐỐI TƯỢNG NHẬN DẠNG ........................................................................... 59 3.2 XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN, TIÊU CHÍ CỦA HỆ THỐNG BỘ ĐẾM.................. 60 3.3 LỰA CHỌN CAMERA ................................................................................... 61 3.4 CÁC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG ........................................................... 61 3.5 SƠ ĐỒ KẾT NỐI ............................................................................................. 65 3.5.1 Sơ đồ kết nối ............................................................................................. 65 3.5.2 Lưu đồ giải thuật ....................................................................................... 66 3.6 LẬP TRÌNH PHẦN MỀM, KẾT NỐI TÍN HIỆU ............................................ 68 3.6.1 Lập trình xử lý ảnh .................................................................................... 68 3.6.2 Lập trình PLC và SCADA ......................................................................... 69 3.7 Mô tả hoạt động của bộ đếm............................................................................. 69 3.8 Kết quả thực nghiệm ........................................................................................ 72 3.8.1 Tiến hành thực nghiệm .............................................................................. 73 3.8.2 Kết quả thực nghiệm .................................................................................. 75 3.9 Phân tích kết quả thực nghiệm so với yêu cầu ban đầu ..................................... 77 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................ 78 4.1 Kết luận............................................................................................................ 78 4.2 hướng phát triển của đề tài ............................................................................... 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 79 PHỤ LỤC 01 : IO LIST PLC..................................................................................... 82 PHỤ LỤC 02 : CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH PLC ............................................... 83 PHỤ LỤC 03 : CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH PLC ............................................... 89 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1: Các dòng sản phẩm đơn dòng của Nhà máy Đạm Cà Mau.......................... 1 Hình 1. 2: Các sản phẩm phân bón NPK của Nhà máy Đạm Cà Mau .......................... 2 Hình 1. 3: Các sản phẩm phân bón NPK của Nhà máy Đạm Cà Mau .......................... 2 Hình 1. 4: Hình ảnh hệ thống xuất hàng tại Nhà máy Đạm Cà Mau ............................ 3 Hình 1. 5: Mật độ các giữa các bao trên băng tải xuất hàng ........................................ 4 Hình 1. 6: Bộ đếm hiện hữu tại Nhà máy Đạm Cà Mau ............................................... 5 Hình 1. 7: Mô hình lắp máy kiểm tra nhãn dán và phân loại........................................ 6 Hình 1. 8: Đếm con giống sử dụng camera quét ảnh.................................................... 7 Hình 1. 9: Hệ thống phát hiện lỗi sản phẩm sử dụng camera ....................................... 8 Hình 1. 10: Hệ thống đếm sản phẩm đóng gói ............................................................. 8 Hình 1. 11: Hệ thống đếm người ra/vào tòa nhà bằng phương pháp xử lý ảnh ............ 9 Hình 2. 1: Ảnh số ....................................................................................................... 11 Hình 2. 2: Ảnh màu.................................................................................................... 12 Hình 2. 3: Ảnh đa mức xám ....................................................................................... 12 Hình 2. 4: Ảnh nhị phân............................................................................................. 13 Hình 2. 5: Sự khác biệt giữa 2 ảnh có độ phân giải khác nhau................................... 14 Hình 2. 6: Hệ màu RGB ............................................................................................. 15 Hình 2. 7: Hệ màu HSV ............................................................................................. 16 Hình 2. 8: Hệ màu Lab .............................................................................................. 17 Hình 2. 9: Mô tả mạng neuron ở người ...................................................................... 17 Hình 2. 10: Mô tả mạng neuron ở não người ............................................................. 18 Hình 2. 11: Mô hình mạng Neuron tổng quát ............................................................. 19 Hình 2. 12: Mô tả thuật toán Kernel .......................................................................... 21 Hình 2. 13: Mô tả thuật toán padding ........................................................................ 22 Hình 2. 14: Mô tả thuật toán tăng kích thước ma trận ............................................... 23 Hình 2. 15: Mô tả thuật toán Stride=1, padding=1 .................................................... 23 Hình 2. 16: Môt tả thuật toán với giá trị Stride =2, padding =1 ................................ 24 Hình 2. 17: Ảnh giữ nguyên ....................................................................................... 24 Hình 2. 18: Ảnh sau khi xử lý thuật toán kernel ......................................................... 25 viii Hình 2. 19: Ảnh đã dùng thuật toán làm mờ .............................................................. 25 Hình 2. 20: Mô tả tensor 3 chiều kích thước .............................................................. 26 Hình 2. 21: Convolutional layer ................................................................................ 27 Hình 2. 22: Hình ảnh sau khi pooling size ................................................................. 28 Hình 2. 23: Đồ thị hàm Sigmoid activation ................................................................ 29 Hình 2. 24: Đồ thị hàm Tanh activation ..................................................................... 29 Hình 2. 25: Đồ thị hàm Dying ReLU .......................................................................... 30 Hình 2. 26: Đồ thị hàm Leaky ReLU .......................................................................... 30 Hình 2. 27: Tạo bounding quanh đối tượng ............................................................... 32 Hình 2. 28: Kích thước bounding đối tượng ............................................................... 32 Hình 2. 29: Mô tả các thức hoạt động YOLO ............................................................. 33 Hình 2. 30: Minh họa phát hiện vật thể bằng phương pháp YOLO ............................. 35 Hình 2. 31: Kiến trúc CNN trong xử lý ảnh ................................................................ 36 Hình 2. 32: Icon phần mềm Python ............................................................................ 39 Hình 2. 33: Giao diện download Python tại trang chủ ............................................... 41 Hình 2. 34: Giao diện cài đặt Python ......................................................................... 42 Hình 2. 35: Giao diện báo cài đặt Python thành công ................................................ 42 Hình 2. 36: Camera công nghiệp chuẩn IP 67 của hãng IMPERX ........................... 43 Hình 2. 37: Một bức ảnh siêu nét chụp bằng camera VN-200MX............................... 44 Hình 2. 38: Camera công nghiệp sử dụng chuẩn kết nối Ethernet .............................. 45 Hình 2. 39: Cảm biến hình ảnh .................................................................................. 45 Hình 2. 40: Camera lens ............................................................................................ 46 Hình 2. 41: Hình ảnh với độ phân giải khác nhau ...................................................... 47 Hình 2. 42: Mô tả thị tiêu cự ống kính ....................................................................... 47 Hình 2. 43: Mô tả mối quan hệ giữa tiêu cự và độ rộng của góc nhìn ........................ 48 Hình 2. 44: Mô tả các thông số của camera ............................................................... 49 Hình 2. 45: Quang phổ điện từ .................................................................................. 51 Hình 2. 46: Tương tác ánh sáng với vật thể ............................................................... 52 Hình 2. 47: Hai hình ảnh được chụp trong 2 môi trường ánh sáng khác nhau ........... 52 Hình 2. 48: Các góc của ánh sáng ............................................................................. 54 Hình 2. 49: Sơ đồ chiếu sáng Light field (trái) và Dark field (phải) ........................... 55 ix Hình 2. 50: Chiếu sáng vật bằng đèn Ringlight góc cao (trái) và đèn Ring light góc thấp (phải) ......................................................................................................................... 55 Hình 2. 51: So sánh hình ảnh logo và đồng xu chụp bằng đèn Ringtight góc cao (trên) và đèn Ringlight góc thấp (dưới) ............................................................................... 56 Hình 2. 52: Sơ đồ chiếu sáng phía sau Bright light (trái) và hình ảnh nắp chai khi chiếu sáng bằng phương pháp này (phải) ............................................................................ 56 Hình 2. 53: Mô hình đèn Telecentric backlight (trên) và hình ảnh vật khi .................. 57 Hình 2. 54: Sơ đồ chiếu sáng phía sau Dark light ...................................................... 57 Hình 2. 55: Mô hình kết hợp chiếu sáng đèn Dome và Ringlight góc thấp ................. 58 Hình 3. 1: Hình ảnh 3 mẫu bao sản phẩm được sử dụng trong đề tài ......................... 59 Hình 3. 2: Mô phỏng các vị trí bao sản phẩm trên băng tải ....................................... 60 Hình 3. 3: Hình dạng camera Logitech C922............................................................. 61 Hình 3. 4: Hình dạng bên ngoài PLC S7-200 CPU224 .............................................. 62 Hình 3. 5: Chân đế băng tải ....................................................................................... 63 Hình 3. 6: Các bát kết nối khung băng tải .................................................................. 63 Hình 3. 7: Băng tải sản phẩm sau khi lắp đặt ............................................................ 64 Hình 3. 8: Hình dạng chân đế gắn camera................................................................. 64 Hình 3. 9: Sơ đồ kết nối phần cứng hệ thống bộ đếm ................................................. 65 Hình 3. 10: Lưu đồ giải thuật xử lý ảnh ..................................................................... 66 Hình 3. 11: Lưu đồ giải thuật PLC hệ thống đếm bao ................................................ 67 Hình 3. 12: Hàm Loss trong quá trình huấn luyện ..................................................... 68 Hình 3. 13: Giá trị IOU và giá trị mAP kết thúc quá trình huấn luyện. ...................... 69 Hình 3. 14: Hình ảnh mẫu sản phẩm ......................................................................... 70 Hình 3. 15: Bộ nguồn và PLC điều khiển hệ thống .................................................... 70 Hình 3. 16: Hình ảnh sản phẩm thực tế trên băng tải ................................................. 71 Hình 3. 17: Hình ảnh sản phẩm thu được từ camera .................................................. 71 Hình 3. 18: Giao diện vận hành HMI......................................................................... 72 Hình 3. 19: Biểu đồ so sánh thông số thử nghiệm ...................................................... 74 Hình 3. 20: Biểu đồ so sánh số lượng các loại mẫu khi thử nghiệm ........................... 74 Hình 3. 21: Biểu đồ thể hiện kết quả đếm thực nghiệm .............................................. 76 Hình 3. 22: Biểu đồ thông số kết quả thử nghiệm ....................................................... 76 x Hình 4. 1: Hình ảnh mẫu sản phẩm ........................................................................... 70 Hình 4. 2: Bộ nguồn và PLC điều khiển hệ thống ...................................................... 70 Hình 4. 3: Hình ảnh sản phẩm thực tế trên băng tải .................................................. 71 Hình 4. 4: Hình ảnh sản phẩm thu được từ camera .................................................... 71 Hình 4. 5: Giao diện vận hành HMI........................................................................... 72 xi DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1. 1: Bảng tiêu chí đánh giá của đề tài.............................................................. 10 Bảng 2. 1: Bảng giá trị và màu sắc thực tế hệ màu RGB ............................................ 15 Bảng 2. 2: Bảng phân chia các bức xạ sóng điện từ ................................................... 51 Bảng 3. 1: Bảng mô tả các trường hợp tiến hành thực nghiệm ................................... 73 Bảng 3. 2: Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 75 Bảng 3. 3: So sánh kết quả thực nghiệm và tiêu chí đánh giá ban đầu ....................... 77 xii LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY ĐẠM CÀ MAU Tại Nhà máy Đạm Cà Mau, mỗi loại sản phẩm sẽ có những mẫu mã đặc trưng riêng của từng dòng sản phẩm giúp khách hàng có thể phân biệt được các sản phẩm khác nhau. Mỗi loại sản phẩm sẽ có quy cách đóng bao khác nhau để phù hợp với nhu cầu sử dụng và cách thức phân phối, bán hàng. Dưới đây là các loại sản phẩm của Nhà máy Đạm Cà Mau:  Dòng phân đơn bao gồm có 6 loại sản phẩm: U rê hạt đục, N.Humate+TE, U rê Bio, DAP Cà Mau, N46. Plus Cà Mau, Kali Cà Mau. Hình 1. 1: Các dòng sản phẩm đơn dòng của Nhà máy Đạm Cà Mau [1] 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ  Dòng phân bón NPK gồm có 9 loại sản phẩm với các công thức khác nhau như: NPK 17-7-17, NPK 18-6-18 Gold, NPK 18-6-18, NPK 16-16-10, NPK 16-16-8+TE, NPK 15-15-15+10S, NPK 16-7-17, NPK 20-20-15+TE, NPK 16-16-8. Hình 1. 2: Các sản phẩm phân bón NPK của Nhà máy Đạm Cà Mau [1]  Các sản phẩm phân bón cao cấp: Bao gồm 2 loại sản phẩm OM Cà Mau Green và OM Cà Mau Tech. Hình 1. 3: Các sản phẩm phân bón NPK của Nhà máy Đạm Cà Mau [1] 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Tại Nhà máy Đạm Cà Mau, hệ thống xuất hàng hiện hữu có 4 line xuất hàng xuống xà lan với công suất tối thiểu 960 bao/giờ. Các sản phẩm xuất hàng là các dòng phân bón đơn dòng, phân bón NPK hoặc dòng phân bón cao cấp. Hầu hết các dòng phân bón tại Nhà máy Đạm Cà Mau đa số đều là các dòng phân bón từ gốc U rê và được đóng báo thành phẩm với mẫu mã đặc trưng của từng sản phẩm. Quy cách đóng bao (quy cách đóng gói gồm có 50Kg/bao, 45Kg/bao, 25Kg/bao) và mẫu mã đa dạng tùy thuộc vào từng loại sản phẩm. Hình 1. 4: Hình ảnh hệ thống xuất hàng tại Nhà máy Đạm Cà Mau Đặc điểm xuất hàng tại Nhà máy Đạm Cà Mau: Hiện tại các sà lan cập cảng sẽ được tạo đơn hàng với duy nhất một loại sản phẩm của Nhà máy Đạm Cà Mau do bộ đếm hiện hữu chỉ đếm được các sản phẩm cùng loại với 1 quy cách đóng bao đồng nhất. Nếu cần xuất sản phẩm có quy cách khác thì bộ đếm cần đếm cần phải căn chỉnh lại cấu hình. Ngoài ra, các bao sản phẩm chạy trên băng tải có vị trí và mật độ bao không đồng nhất (do việc bốc bao lên băng tải xuất hàng có sử dụng con người bốc 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ từ pallet. Các yếu tố này thường gây cho bộ đếm không nhận dạng đúng sản phẩm và đếm sai số lượng hàng hóa. Hình 1. 5: Mật độ các giữa các bao tại Nhà máy Đạm Cà Mau trên băng tải xuất hàng Tổng quan bộ đếm hiện hữu tại Nhà máy Đạm Cà Mau: Các bộ đếm bao hiện hữu tại Nhà máy Đạm Cà Mau là các hệ thống sử dụng PLC S7-200 của hãng Siemens với thành phần cấu thành chính là cảm biến quang học thông thường có kết nối hiển thị giá trị đã đếm được lên bảng LED đặt tại vị trí đếm và vị trí các xà lan có thể quan sát. Các bộ đếm được lắp đặt phía trên các băng tải xuất hàng. Các bao thành phẩm chạy qua bộ đếm sẽ được bộ đếm ghi nhận số lượng, giá trị số lượng này là cơ sở để bàn giao hàng hóa giữa Nhà máy Đạm Cà Mau và khách hàng. Bộ đếm hiện hữu chỉ đếm được một loại sản phẩm cùng một kích thước và mẫu mã bao bì đồng nhất. Thông số thống kê duy nhất là số lượng đã đếm qua bộ đếm. Ngoài ra, bộ đếm 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ hiện hữu thường gây sai số khi các bao sản phẩm đi sát nhau hoặc vị trí bao đặt lệch trên băng tải. Hình 1. 6: Bộ đếm hiện hữu tại Nhà máy Đạm Cà Mau Dựa trên các vấn đề nêu trên, đề tài nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế bộ đếm cho phép đếm được các bao có kích thước khác nhau (quy cách đóng bao khác nhau), mẫu mã khác nhau và đếm chính xác trong các tình huống bao đi sát nhau tại Nhà máy Đạm Cà Mau dựa trên giải thuật xử lý ảnh. Để thực hiện mục tiêu trên, tác giả đã đề xuất phương pháp thực hiện nghiên cứu từ mô phỏng đến áp dụng kiểm chứng thực nghiệm. Trong đó, quá trình mô phỏng và thực nghiệm được thực hiện bằng hệ thống đếm bao thực tế với kích thước bao có tỉ lệ thu nhỏ so với bao sản phẩm thực tế tại Nhà máy Đạm Cà Mau. Kết quả 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ trên được đánh giá phân tích làm cơ sở cho việc áp dụng lắp đặt hệ thống thực tế trên dây truyền xuất hàng tại Nhà máy Đạm Cà Mau. 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Trong những năm gần đây, ứng dụng phương pháp xử lý ảnh trong việc kiểm đếm số lượng ngày càng phát triển và được ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Ứng dụng xử lý ảnh cho máy tự động kiểm tra và phân loại nhãn in trên sản phẩm trong công đoạn đóng gói [2] Bài báo đã trình bày phương pháp phân loại sản phẩm dựa vào nhãn dán và barcode trên các sản phẩm sử dụng xử lý ảnh qua phần mềm Labview. Các tác giả của bài báo đã đề cập đến ứng dụng xử lý ảnh vào mục đích kiểm đếm sản phẩm dựa vào nhận biết thông qua nhãn dán và barcode khác nhau. Hình 1. 7: Mô hình lắp máy kiểm tra nhãn dán và phân loại [3] Ứng dụng xử lý ảnh trong việc đếm số lượng tôm giống: [4] Ưu điểm Đếm được các vật chuyển động không theo quy Nhược điểm Sai số lớn luật, đếm được các vật có kích thước nhỏ. 6