Đếm thép cây tự động bằng xử lý ảnh

Trong bài báo này chúng tôi trình bày một ứng dụng xử lý ảnh trong công nghiệp. Nhiệm vụ cụ thể là đếm số cây thép trong một bó thép sản phẩm. Việc đếm tự động được thực hiện trong quá trình cân đóng bó. Ảnh của cây thép trên dây chuyền được thu bằng một camera tốc độ cao sau đó dùng chương trình xử lý nhận dạng và thực hiện đếm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đếm thép cây tự động bằng xử lý ảnhPhạm Đức LongTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ118(04): 119 - 124ĐẾM THÉP CÂY TỰ ĐỘNG BẰNG XỬ LÝ ẢNHPhạm Đức Long*Trường ĐH Công nghệ Thông tin và Truyền thông – ĐH Thái NguyênTÓM TẮTTrong bài báo này chúng tôi trình bày một ứng dụng xử lý ảnh trong công nghiệp. Nhiệm vụ cụ thểlà đếm số cây thép trong một bó thép sản phẩm. Việc đếm tự động được thực hiện trong quá trìnhcân đóng bó. Ảnh của cây thép trên dây chuyền được thu bằng một camera tốc độ cao sau đó dùngchương trình xử lý nhận dạng và thực hiện đếm. Camera có liên hệ với một máy tính PC. Có thểthiết lập số cây thép trong một bó bằng chương trình quản lý trên máy tính. Số liệu của mỗi bóthép gồm chủng loại, số cây, trọng lượng, trưởng ca sản xuất,... được lưu trong cơ sở dữ liệu(CSDL) của máy tính và in ra mã vạch để treo móc trên bó thép giúp cho việc quản lý, bán hàngthuận tiện. Trong bài báo chúng tôi cũng trình bày một khả năng đếm số cây thép sau đóng bódùng cho dây chuyền không có việc đếm và chia bó tự động.Từ khóa: Đếm thanh thép; xử lý ảnh trong công nghiệp.GIỚI THIỆU*Trong các nhà máy cán thép xây dựng hiệnnay tại Việt Nam thường có hai loại sản phẩmphổ biến là thép cuộn và thép cây. Các cuộnthép Φ5, Φ6 hoặc Φ8 được cuốn với đườngkính 1m đến 1.2 m, trọng lượng khoảng 380420kg. Các cây thép (thường là loại có cácgân xoắn) đường kính Φ10- Φ16 thường đượccắt với kích thước chiều dài 11,7 m và bóthành các bó; mỗi bó khoảng 20 cây. Tuỳ theođường kính của cây thép mỗi cây sẽ có trọnglượng dao động trong khoảng 7- trên 10 kg.Sản phẩm thép từ nhà máy được bán cho cácđại lý lớn theo đơn vị trọng lượng (tấn hàng).Các đại lý bán lẻ cho các khách hàng thườngbán theo cây thép. Để tránh thất thoát trongkhi vận chuyển và tăng cường quản lý khochặt thì việc đếm chính xác số cây thép chomỗi bó và trọng lượng tương ứng của mỗi bólà rất quan trọng.ĐÓNG BÓ THÉP TRONG NHÀ MÁYCÁN THÉPYêu cầu và thực trạngTrên dây chuyền cán thép cây, thép thànhphẩm sau khi qua khuôn cán cuối cùng đượcđưa lên sàn nguội (nhiệt độ lúc này còn*Tel: 0912551589; Email: pdlong@ictu.edu.vnkhoảng 7000-8000C), sau đó đưa đến máy cắttheo chiều dài yêu cầu rồi đến bộ phận đóngbó, cân sản phẩm (lúc này nhiệt độ cònkhoảng 3500C - 4000C); cả quá trình này là tựđộng. Tại khâu đóng bó hiện nay ở các nhàmáy số lượng cây thép chưa kiểm soát đượcchính xác 100% nên số lượng cây thép mỗi bókhông giống nhau gây khó khăn trong quản lýnhư trên đã nói. Việc quản lý thực hiện bằngnhân công ngồi đếm thủ công, ghi chép bằngtay nên dễ gây sai lệch về dữ liệu nhập - xuất.Các hệ thống đếm cơ khí thường nhanh chónghư hỏng và không kết nối chương trình quảnlý trên máy tính. Cũng đã có 1 số nghiên cứuđể xây dựng hệ thống đếm tự động này trêncơ sở dùng các thiết bị điện, tuy nhiên chưađạt được độ chính xác 100% và rất bị ảnhhưởng của nhiễu công nghiệp trong nhà máynên chưa áp dụng được trong sản xuất. Các hệthống nghiên cứu trước cũng chỉ là đơn giảnchưa có gắn kết với máy tính, mạng máy tínhđể thu thập số liệu tự động phục vụ cho nhậpxuất và quản lý của lãnh đạo. Hiện nay xu thếứng dụng công nghệ thông tin với các chươngtrình xử lý ảnh trong công nghiệp đã có thểgiải quyết nhiều nhiệm vụ kỹ thuật mà với cácphương pháp thuần túy cơ khí, điện tử riêngrẽ trước đây khó có thể giải quyết tốt [6].119Phạm Đức LongTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ118(04): 119 - 124Hình 1. Thép thanh trên băng tải a), b); Đóng bó c) và sản phẩm đeo nhãn mã vạch d)Đếm thép cây tự động trong quá trình thuhồi sản phẩmSơ đồ công nghệChúng tôi đã nghiên cứu thực trạng tại một sốnhà máy cán thép có sản lượng trung bình 200đến 300 nghìn tấn năm. Qua khảo sát đã đềxuất hướng sử dụng camera tốc độ cao đểthực hiện khâu đếm tự động bằng xử lý ảnhtrên băng tải xích trước khi đóng bó. Sơ đồcủa hệ thống (hình 2).Hoạt động của hệ thống:Thép cây trên sàn cán sau khi qua sàn nguội,qua máy cắt để cắt chiều dài yêu cầu (11.7m)được chuyển đến băng xích tải cuối trước khiđóng bó. Tại đây các nhóm cây thép được đưaqua một cơ cấu dàn thép để tách rời các câychồng lên nhau. Camera + máy tính Eye-RISthu ảnh và tính ra số cây thép đang chạy quaống kính. Khi đủ số cây thép trong một bómáy tính trên camera Eye-RIS sẽ điều khiểncơ cấu gạt số lượng cây thép theo yêu cầuxuống rãnh cân (hình 1 c), dừng băng tải đểđóng bó. Số liệu về số cây truyền từ Eye-RISvề PC và số lượng cân trong bó truyền về PCtừ “Cân và đóng bó” được sử dụng để in nhãnmã vạch treo vào mỗi bó thép. Số lượng câythép trong một bó có thể được đặt qua phầnmềm trên máy tính PC.Máy tính PC213Camera + máy tínhCơ cấu chấp hànhgạt số lượng cây théptheo yêu cầu4Sản phẩm5Đến đóng bóCơ cấu dànCân và6Băng tảiHình 2. Đếm thép cây bằng xử lý ảnh120Phạm Đức LongTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆCamera Eye-RIS118(04): 119 - 124Bắt đầuSố thanh=0;Thiết lập số thanh trong 1 bó thép N;Thu ảnhHình 3. Camera tốc độ cao Eye-RISĐây là loại camera + máy tính xử lý songsong ứng dụng công nghệ mạng nơ ron tế bàoCNN (Cellular Neural Network) do hãngAnaFocus LTD thiết kế và chế tạo [7]. Máytính bên trong Eye-RIS có mạng 25.344 bộ xửlý song song. Tốc độ bắt ảnh: 10000fps.Ngoài tính năng thu và xử lý ảnh, Eye-RIC cóthể thu và xử lý video. Thiết bị có kích thướcvà công suất tiêu thụ nhỏ với các đặc điểm:+ Kích thước: 47x47x26.53mm3, trọnglượng: 118g.+ Điện áp nuôi 12VDC, công suất tiêu thụ:2.7W.+ Đi ều khi ển và xử lý hình ảnh: Sử dụngchip Altera Nios II 32bit RISC bộ vi xử lýchạy ở 100MHz, 16MB SDRAM chochương trình và hình ảnh/ lưu trữ dữ liệu,EPC flash 8MB.+ Các cổng vào/ra: USB 2.0, UART…camera + máy tính Eye-RIS có thể hoạt độngđộc lập thu và xử lý hình ảnh hoặc có thểghép nối với máy tính (mạng máy tính) để thuthập số liệu và nhận các lệnh từ host PC. Đểlập trình trên Eye-RIS có thể sử dụng ngônngữ C qua bộ phần mềm Eye-RIS ADK củahãng cung cấp.Thuật toán xử ...