Đồ án Đếm số lượng viên thuốc có trong vỉ thuốc

 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH 
 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 
 --------------------------------- 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG 
ĐỀ TÀI: 
 ĐẾM SỐ LƯỢNG VIÊN THUỐC CÓ 
 TRONG VỈ THUỐC 
 GVHD: ThS. Nguyễn Duy Thảo 
 SVTH: Võ Danh Quân 15141259 
 Nguyễn Minh Hảo 15141149 
 Tp. Hồ Chí Minh - 12/2019 
 LỜI CAM ĐOAN 
 Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không 
sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. 
 Nhóm thực hiện 
 Võ Danh Quân 
 Nguyễn Minh Hảo 
 iii 
 LỜI CẢM ƠN 
 Nhóm thực hiện đồ án xin gửi lời cảm ơn đến thầy GVHD Th.S Nguyễn 
Duy Thảo đã trực tiếp hướng dẫn, tham gia đóng góp, gợi ý các ý kiến, chia sẽ 
nhiều những kinh nghiệm và tận tình giúp đỡ cũng như tạo điều kiện tốt và thoải 
mái nhất để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài này. 
 Em xin gửi lời cảm ơn đến các quý thầy cô khoa Điện – Điện tử đã giúp đỡ 
và tạo điều kiện tốt cho chúng em thực hiện đề tài. 
 Ngoài ra, chúng em cũng cảm ơn các bạn học ở lớp 15141DT2C cũng như 
15141DT1B đã chia sẽ và giúp đỡ chúng em rất nhiều trong đề tài này. 
 Xin chân thành cảm ơn tất cả ! 
 Nhóm thực hiện 
 Võ Danh Quân 
 Nguyễn Minh Hảo 
 iv 
 MỤC LỤC 
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...i 
LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..ii 
LỜI CAM ĐOAN ..iii 
LỜI CẢM ƠN iv 
MỤC LỤC . .....v 
LIỆT KÊ HÌNH ... . vii 
LIỆT KÊ BẢNG .. ... x 
Chương 1. TỔNG QUAN ... ...1 
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ... ..2 
1.2. MỤC TIÊU ... ...2 
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 
1.4. GIỚI HẠN ... 2 
1.5. BỐ CỤC ...2 
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................... 4 
2.1. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÍ ẢNH ... ...4 
2.1.1. Giới thiệu về xử lý ảnh .4 
2.1.2. Các bước cơ bản trong xử lý ảnh ... .5 
2.1.3. Không gian màu ... ...6 
 2.1.3.1. Mô hình màu RGB ... ...6 
 2.1.3.2. Không gian màu HSV ... .8 
 2.1.3.3. Cách chuyển từ không gian màu RGB sang không gian màu 
 HSV .8 
2.1.4.Xử lý hình thái học (Morphology) 9 
 2.1.4.1. Phép toán giản nở .10 
 2.1.4.2. Phép toán co(Erosion) ...10 
 2.1.4.3. Phép toán mở (Opening) ... ... 10 
 2.1.4.4. Phép toán đóng (Closing) ... .. 11 
2.1.5. Cách vẽ đường viền ... .. 12 
2.2. NGÔN NGỮ PYTHON VÀ THƯ VIỆN OPENCV ... 12 
2.2.1. Hệ điều hành Raspbian ... .12 
2.2.2. Ngôn ngữ Python......................................................................................... 13 
 v 
2.2.3. Thư viện OpenCV ... .15 
2.2.3.1.Giới thiệu OpenCV ... ...15 
2.3. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 16 
2.3.1. Giới thiệu chuẩn giao tiếp UART ......16 
 2.3.2.1. Raspberry Pi 3 Model B 16 
2.3.3. Camera USB Logitech C270 .. .20 
2.3.4. Lcd 16x2 ... 21 
2.3.5. Arduino Uno R3 ... .23 
2.3.6. Module điều khiển động cơ L298 ... ..25 
2.3.7. Servo SG90 ...27 
2.3.8. Băng chuyền và Step motor . .. ..28 
2.3.9. Cảm biến siêu âm SRF 04 ... ..29 
Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ . .. ..30 
3.1. GIỚI THIỆU ..30 
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ... 31 
3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống .. 31 
3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch ... . 32 
 3.2.2.1. Thiết kế khối thu tín hiệu hình ảnh .. .32 
 3.2.2.2. Thiết kế khối cảm biến ..33 
 3.2.2.3. Thiết kế khối hiển thị ... .34 
 3.2.2.4. Khối công suất .. 35 
 3.2.2.5. Khối xử lý trung tâm . ... .36 
 3.2.2.6. Sơ đồ nguyên lí mạch điện của hệ thống .. 38 
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG . .. .41 
4.1. GIỚI THIỆU .. 41 
4.2. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ... 41 
4.2.1. Đóng gói bộ điều khiển ... ..41 
4.2.2. Thi công mô hình ... 42 
4.3. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 42 
4.3.1. Lưu đồ giải thuật ...42 
 4.3.1.1. Lưu đồ chương trình trên Raspberry ....42 
 4.3.1.2. Lưu đồ chương trình trên Arduino ...44 
 vi 
 4.3.1.3. Lưu đồ chương trình đo khoảng cách của cảm biến siêu âm 46 
 4.3.1.4. Lưu đồ chương trình của timer2 . ...47 
4.3.2. Phần mềm lập trình cho vi điểu khiển .48 
4.4. VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG – THAO TÁC .. .49 
4.4.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ... .49 
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ .. .51 
5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ...... .51 
5.2. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ... .51 
5.2.1. Mô hình sản phẩm ... .51 
5.2.2. Kết quả thực nghiệm từ việc nhận diện số thuốc . . 53 
5.3. NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ ..55 
5.3.1. Nhận xét ......55 
5.3.2. Đánh giá ......55 
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .. ..60 
6.1. KẾT LUẬN . ...60 
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN . ..61 
PHỤC LỤC ...62 
 I. Chương trình trên Raspberry 62 
 II. Chương trình trên Arduino ...64 
TÀI LIỆU THAM KHẢO xv 
 vii 
 LIỆT KÊ HÌNH 
Hình Trang 
Hình 2.1. Các bước cở bản trong xử lí ảnh. ... ....5 
Hình 2.2. Mô hình màu RGB . .. . ..5 
Hình 2.3. Ba kênh màu RGB riêng biệt . ... . 5 
Hình 2.4. Hình tròn màu sắc HSV .. .. ..8 
Hình 2.5. Ảnh gốc và ảnh sau khi dùng phép giản nở .. ...10 
Hình 2.6. Ảnh gốc và ảnh sau khi dùng phép co ... ..10 
Hình 2.7. Ảnh gốc và ảnh sau khi dùng phép mở ... .11 
Hình 2.8. Ảnh gốc và ảnh sau khi dùng phép đóng . 11 
Hình 2.9. Giao diện của Raspberry chạy hệ điều hành Raspbian 13 
Hình 2.10. Cửa sổ cho phép hoạt động các chuẩn giao tiếp. 13 
Hình 2.11. Phần mềm Python . ......14 
Hình 2.12. Raspberry Pi 1 Model B . .17 
Hình 2.13. Raspberry Pi 2 .17 
Hình 2.14. Raspberry Pi 3 Model B .18 
Hình 2.15. Sơ đồ chân Raspberry Pi 3 ..19 
Hình 2.16. Cấu trúc phần cứng của Raspberry Pi 3 ..19 
Hình 2.17. Camera Logitech C270 .. .20 
Hình 2.18. Lcd 16x2 . 21 
Hình 2.19. Sơ đồ chân Lcd 16x2 . .22 
Hình 2.20. Arduino Uno R3 .. 23 
Hình 2.21. Module điều khiển động cơ L298 .. . 25 
Hình 2.22. Sơ đồ chân của module L298 . .26 
Hình 2.23. Mạch nguyên lý của module L298 . .26 
Hình 2.24. Hình ảnh của servo SG90 ... .....27 
Hình 2.25. Băng chuyền . ... ... ....28 
Hình 2.26. Step motor . ... ...28 
Hình 2.27 biến siêu âm SRF04 . .. ..29 
Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống 31 
 Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý kết nối khối thu tín hiệu hình ảnh với Raspberry Pi 3+ 
 ...33 
 viii 
 Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến siêu âm SRF05 với arduino UNO 
R3 ..33 
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý kết nối LCD 16x2 với Arduino R3 ....34 
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý kết nối servo SG90 với Arduino R3 ..35 
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý kết nối Step motor với Arduino R3 .......35 
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý ngoại vi sử dụng ....36 
Hình 3.8. Sơ đồ kết nối thẻ nhớ với Raspberry ....37 
Hình 3.9. Sơ đồ chân Raspberry Pi 3+ .....38 
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lí toàn hệ thống 39 
Hình 4.1. Sơ đồ bố trí thiết bị được đóng gói trong mô hình ......41 
Hình 4.2. Hình ảnh vị trí các thiết bị được bố trí trên mô hình hệ thống .42 
Hình 4.3. Lưu đồ chương trình trên Raspberry ....42 
Hình 4.4. Lưu đồ chương trình trên Arduino .......44 
Hình 4.5. Lưu đồ chương trình đo khoảng cách của cảm biến siêu âm ...46 
Hình 4.6. Lưu đồ chương trình của timer2 ...47 
Hình 4.7. Phần mềm lập trình Arduino IDE .....48 
Hình 4.8. Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE .......49 
Hình 4.9. Một đoạn code của chương trình Arduino 49 
Hình 4.10. Giao diện của Terminal khi thực hiện dòng lệnh 50 
Hình 4.11. Giao diện output khi chưa có vỉ thuốc 50 
Hình 5.1. Mô hình hệ thống mặt trên 51 
Hình 5.2: Mô hình của hệ thống mặt bên phải ......52 
Hình 5.3: Mô hình của hệ thống mặt bên trái .......52 
Hình 5.4. Đếm số thuốc con nhộng đúng chuẩn ( 2 viên) ... ..53 
Hình 5.5. Đếm số thuốc màu gạch đúng chuẩn ( 6 viên) . 53 
Hình 5.6. Đếm số thuốc con nhộng đúng chuẩn ( 8 viên) ... ..53 
Hình 5.7. Đếm số thuốc màu gạch đúng chuẩn ( 4 viên) ... ...54 
Hình 5.8. Đếm số thuốc màu gạch đúng chuẩn ( 9 viên)..........................................54 
Hình 5.9. Đếm đúng tại trường hợp không có viên thuốc nào trên vỉ ..54 
Hình 5.10. Đếm sai tại trường hợp thuốc nhộng có 3 viên thuốc ... ..55 
Hình 5.11. Đếm sai tại trường hợp thuốc gạch có 8 viên thuốc 55 
 ix 
 LIỆT KÊ BẢNG 
Bảng Trang 
Bảng 3.1. Bảng thống kê dòng tiêu thụ của các thiết bị 38 
Bảng 5.1. Bảng giám sát đánh giá đếm số lượng viên thuốc ( thuốc tròn màu 
cam) ...57 
Bảng 5.2. Bảng giám sát đánh giá đếm số lượng viên thuốc ( thuốc 
nhộng) .. .58 
 x 
 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 
Chương 1. TỔNG QUAN 
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
 Thế giới đang trong làn sóng của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Công 
nghệ về điều khiển thông minh và điều khiển tự động cũng phát triển theo, chúng 
được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong công nghiệp và đời sống. Tự động hóa là 
một nhân tố quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Nhờ có tự 
động hóa trong công nghiệp, các nhà máy đã và đang trở nên hiệu quả hơn trong 
việc sử dụng năng lượng, nguyên vật liệu và nguồn nhân lực. Tự động hóa trong 
công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống quản lý như máy tính, robot và công nghệ 
thông tin để điều khiển các loại máy móc và quy trình sản xuất khác nhau trong 
công nghiệp. Bên cạch đó Hệ Thống Nhúng là một phần không thể thiếu, đặc biệt 
trong các hệ thống điều khiển, với những tính năng thích ứng với môi trường công 
nghiệp và giá thành rẻ. Do đó, nhóm chúng tôi chọn hướng nghiên cứu, ứng dụng 
Xử lí ảnh trong hệ thống nhúng vào dây chuyền sản xuất trong Dược. 
 Ứng dụng tự động hóa vào sản xuất Dược là một lĩnh vực còn khá mới mẻ, 
một trong những yêu cầu nghiêm ngặt trong một mô hình sản xuất Dược là môi 
trường vô trùng nên việc giảm sự có mặt của con người tham gia vào dây chuyền 
sản xuất là một trong những bài toán đang được giải quyết. Nhận thấy điều đó thì 
nhóm chúng tôi đã nghiên cứu và thi công hệ thống có thể tự động loại bỏ những vỉ 
thuốc lỗi sau khi ép vỉ để giảm bớt nhân công phải phân loại sau khi thành phẩm. 
Để giải quyết vấn đề đó một trong những giải pháp tối ưu nhất là dùng công nghệ 
xử lý ảnh, với công nghệ xử lý ảnh hiện nay và tốc độ xử lý cao là thể đáp ứng 
được. 
 Để đáp ứng nhu cầu thực tế trên giúp cho hệ thống của nhà máy ngày càng 
được tối ưu và muốn ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn. Được sự giới 
thiệu của bộ môn và cùng với sự hỗ trợ từ GVHD. Nhận thấy sự mới mẻ và cần 
thiết của mô hình nên nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài “ĐẾM SỐ LƯỢNG 
VIÊN THUỐC CÓ TRONG VỈ THUỐC” để nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt 
nghiệp. 
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1