Luận văn Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống Park Assist (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống Park Assist (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÁI VÂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PARK ASSIST S K C 0 0 3 924 53 956 NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 3 4 4 1 Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 10 - 2011
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÁ I VÂN NGHIÊN CỨ U THIẾ T KẾ CHẾ TAỌ HÊ ̣ THỐ NG PARK ASSIST NGÀNH: KHAI THÁ C VÀ BẢ O TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉ O - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ̃ NGUYÊN THÁI VÂN NGHIÊN CỨ U THIẾ T KẾ CHẾ TAỌ ́ HÊ ̣ THÔNG PARK ASSIST ̉ NGÀNH: KHAI THÁ C VÀ BAO TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉ O - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
4. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THÁI VÂN NGHIÊN CỨ U THIẾ T KẾ CHẾ TAỌ HÊ ̣ THỐ NG PARK ASSIST NGÀNH: KHAI THÁ C VÀ BẢ O TRÌ Ô TÔ MÁ Y KÉ O MÃ SỐ: 605246 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2011
5. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên,, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày tháng năm
6. LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN THÁ I VÂN Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 08/07/1981 Nơi sinh: VĨNH LONG Quê quán: Xã HÒA NINH, LONG HỒ , VĨNH LONG Dân tộc: KINH Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0703.859288 - 0939996884 Fax: E-mail: thaivan.vilo@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy tập trung Hệ đào tạo: Cử nhân Cao đẳng Thời gian đào tạo từ : 09/1999 đến 03/2003 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao Đẳng SPKT Viñ h Long. Ngành học: Cơ khí đôṇ g lưc̣ 2. Đaị hoc̣ : Hê ̣đào taọ : Tại chức Thời gian đào tạo từ : 10/2006 đến 10/2008 Nơi hoc̣ (trường, thành phố): Trường Cao Đẳng SPKT Viñ h Long. Ngành học: Cơ khí đôṇ g lưc̣ Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Tâp̣ trung Thời gian đào tạo từ 10/2009 đến 10/2011 Nơi học (trường, thành phố):Trường Đaị Hoc̣ SPKT Tp. Hồ Chí Minh. Ngành học: Khai thác và Bảo trì ôtô máy kéo. Tên luận văn: Thiết kế chế taọ hê ̣thống Park Assist. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng. i
7. 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh B1 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 12/2008 Cty TNHH Phú Thành Trưởng phòng dic̣ h vu ̣ 05/2009 Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh Ôn thi cao hoc̣ 08/2009 Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh Thi đâụ cao hoc̣ 10/2009 Trường ĐH SPKT Tp.Hồ Chí Minh Học cao học IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày tháng năm 2011 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên ii
8. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của 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 Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2011 (Ký tên và ghi rõ họ tên) iii
9. LỜI CẢM TẠ Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn - Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, - Khoa Cơ Khí Động Lực - Thầy phó hiệu trưởng PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Thầy trưởng khoa Cơ khí động lực ThS Nguyễn Tấn Quốc, cùng toàn thể quý thầy cô giảng viên đã dạy và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian theo học tại trường. - Các bạn Kỹ sư cựu sinh viên và sinh viên đang học tại trường trong câu lạc bộ Nghiên cứ u khoa hoc̣ đã cùng nhau hỗ trợ nghiên cứu, học tập và thực hiện nhiều thử nghiệm thực tế hiệu quả và vô cùng bổ ích góp phần quan trọng trong việc xây dựng và thực hiện ý tưởng của đề tài. Tuy đề tài có thời gian thực hiện 6 tháng, nhưng do lượng kiến thức chủ chốt để phục vụ công tác nghiên cứu và thực hiện đề tài thuộc chuyên nghành điều khiển điện tử và công nghệ thông tin nên khả năng tiếp cận và lĩnh hội của học viên ngành khai thác và bảo trì ôtô máy kéo như em gặp rất nhiều khó khăn và hạn chế, tuy nhiên với sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Thầy TS Nguyễn Bá Hải cùng nhóm câu lac̣ bô ̣Nghiên cứ u khoa học, em đã lĩnh hội được rất nhiều kiến thức mới bổ ích cho chuyên ngành ôtô và cho công tác chuyên môn sau khi ra trường. Vì vậy một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy cùng toàn thể các bạn đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện để em hoàn thành khóa học thuận lợi. Xin kính chúc quý Thầy Cô cùng toàn thể các bạn luôn thành công và đồi dào sức khỏe! Tp Hồ Chí Minh, ngày .tháng .năm 2011. Người cảm tạ Nguyễn Thái Vân iv
10. TÓM TẮT Hê ̣thống Park Assist ra đời nhằm hỗ trơ ̣ người lái quan sát, xác định mối quan hê ̣giữa vi ̣trí đỗ xe muc̣ tiêu và vi ̣trí hiêṇ hành của xe để điều khiển quỹ đaọ chuyển đôṇ g cho xe lùi vào đúng vị trí mục tiêu thay cho người lái . Người lái chỉ điều khiển tốc đô ̣của xe thông qua bàn đap̣ ga và phanh . Hê ̣thống này gồm môṭ camera thu thâp̣ ảnh gử i về môṭ máy tính để phân tích xác điṇ h vi ̣trí muc̣ tiêu , sau đó máy tính se ̃ tính t oán độ lêc̣ h xe so với vi ̣trí muc̣ tiêu bằng thuâṭ toán xử lý ảnh để xác định quỹ đạo chuyển động điều khiển xe lùi vào đúng vị trí mục tiêu đã định . Hê ̣thống đa ̃ chaỵ thử nghiêṃ trên mô hình . Nhiêṃ vu ̣của mô hình hê ̣thống này là kiểm tra thuâṭ toán xử lý ảnh và ứng dụng kết quả để điều khiển hệ thống tự động. ABSTRACT A Park Assist System is designed to help driver to confirm a relationship between the target parking position and current position of the vehicle and controls reverse path of the vehicle so that vehicle moves back itseft to the correct target position instead of the driver. The driver only controls speed of vehicle through the accelerator and brake pedals. This system consists of a camera to acquire images and transmits to the computer in order to analyses and defines the target position, and then the computer will calculate the offset error by image processing algorithms to define the motion path and move back the precise target position automatically. The system is experiments have carried out on the model. The test results are to check image processing algorithms and to control automatic systems. v
11. MUC LUC̣ TRANG TƢẠ TRANG Quyết điṇ h giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt xiii Danh sách các hình xv Danh sách các bảng xxi Chƣơng 1: TỔ NG QUAN 1.1.Tổng quan về hướng nghiên cứ u. 1 1.1.1. Giới thiêụ . 1 1.1.2. Tổng quan kết quả nghiên cứ u trong và ngoài nước. 1 1.2. Lý do chọn đề tài. 2 1.3. Tính cấp thiết của đề tài. 3 1.4. Ý nghĩa khoa hoc̣ của đề tài. 3 1.5. Thưc̣ tiêñ của đề tài. 4 1.6. Mục đích nghiên cứu của đề tài. 4 1.7. Khách thể và đối tượng nghiên cứu. 4 1.8. Nhiêṃ vu ̣nghiên cứ u. 5 1.9. Giới haṇ của đề tài. 5 1.10. Phương pháp nghiên cứ u. 5 1.11. Kế hoac̣ h thưc̣ hiêṇ . 6 vi
12. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Lý thuyết quay vòng ôtô. 7 2.1.1. Động học quay vòng của ôtô. 7 2.1.2. Quay vòng ôtô trong hệ thống Park Assist. 9 2.2. Tổng quan về thuật toán điều khiển PID. 12 2.2.1. Giới thiệu vể thuật toán PID. 12 2.2.2. Lý thuyết về điều khiển PID. 13 2.2.2.1. Khâu tỉ lệ. 13 2.2.2.2. Khâu tích phân. 14 2.2.2.3. Khâu vi phân. 16 2.2.3. Vị trí và ứng dụng PID trong đề tài. 18 2.3. Lý thuyết về xử lý ảnh. 18 2.3.1. Giới thiệu xử lý ảnh. 18 2.3.2. Những khái niệm cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh. 20 2.3.2.1. Ảnh nhị phân. 20 2.3.2.2. Điểm ảnh. 20 2.3.2.3. Độ phân giải của ảnh. 21 2.3.2.4. Độ nét của ảnh. 21 2.3.2.5. Số lượng mặt. 21 2.3.2.6. Kiểu ảnh. 22 2.3.2.6.1. Ảnh xám. 22 2.3.2.6.2. Ảnh màu. 22 2.3.2.6.3. Ảnh phức hợp. 24 2.3.2.7. Các tập tin ảnh. 24 2.3.2.8. Sự miêu tả bản chất của ảnh trong NI Vision. 25 2.3.2.8.1. Viền ảnh. 26 2.3.2.8.2. Mặt nạ ảnh. 28 2.3.3. Hiển thi.̣ 30 2.3.3.1. Hiển thi ̣ảnh. 30 vii
13. 2.3.3.2. Các phương pháp hiển thị. 31 2.3.3.3. Các phương pháp ánh xạ đối với hiển thị ảnh 16 bit. 32 2.3.3.4. Bảng màu. 33 2.3.3.4.1. Bảng màu xám - Gray Palette. 35 2.3.3.4.2. Bảng màu nhiệt độ - Temperature Palette. 35 2.3.3.4.3. Bảng màu cầu vòng - Rainbow Palette. 35 2.3.3.4.4. Bảng màu gradient - Gradient Palette. 36 2.3.3.4.5. Bảng màu nhị phân - Binary Palette. 36 2.3.3.5. Vùng ảnh cần quan tâm – ROI. 38 2.3.4. Thiết lâp̣ và hiêụ chỉnh hê ̣thống thu thâp̣ ảnh. 39 2.3.4.1. Thiết lâp̣ hê ̣thống hình ảnh. 39 2.3.4.2. Thu thâp̣ ảnh chất lươṇ g. 40 2.3.4.2.1. Độ phân giải. 41 2.3.4.2.2. Trường quan sát. 41 2.3.4.2.3. Kích thước cảm biến và số lượng phần tử trong cảm biến. 42 2.3.4.2.3. Tiêu cư ̣ của thấu kính. 42 2.3.4.2.4. Độ tương phản. 42 2.3.4.2.5. Độ sâu của trường quan sát. 43 2.3.4.2.6. Phối cảnh. 43 2.3.4.2.7. Sư ̣ sai lêc̣ h. 44 2.3.4.3. Hiêụ chỉnh không gian. 44 2.3.4.3.1.Các định nghĩa về hiệu chỉnh không gian. 45 2.3.4.4.1. Quá trình hiệu chỉnh. 46 2.3.4.4.2. Hê ̣thống toạ đô.̣ 47 2.3.4.4.3. Các thuật toán hiệu chỉnh. 49 2.3.4.4.4. Thông tin chất lươṇ g hiêụ chỉnh. 50 2.3.4.4.5. Sử a chữa ảnh. 51 2.3.4.4.6. Phương pháp chia tỉ lệ. 52 viii
14. 2.3.4.4.7. Khu vưc̣ sử a chữa. 53 2.3.4.4.8. Sư ̣ hiêụ chỉnh đơn giản. 54 2.3.5. Phân tích ảnh. 55 2.3.5.1. Biểu đô.̀ 55 2.3.5.1.1. Biểu đồ tuyến. 57 2.3.5.1.2. Biểu đồ lũy tích. 58 2.3.5.1.3. Tỉ lệ biểu đồ. 59 2.3.5.1.4. Biểu đồ của ảnh màu. 59 2.3.5.2. Biên daṇ g đường. 60 2.3.5.3. Các phép đo cường độ. 61 2.3.6. Xử lý ảnh. 61 2.3.6.1. Bảng tra. 61 2.3.6.1.1. Xác định trước bảng tra LUT. 63 2.3.6.1.2. Hiêụ chỉnh loga và đô ̣tương phản gamma ngươc̣ . 64 2.3.6.1.3. Hiêụ chỉnh hàm số mũ và đô ̣tương phản gamma. 66 2.3.6.1.4. Cân bằng. 68 2.3.6.2. Các nhân chập. 69 2.3.6.3. Lọc không gian. 71 2.3.6.3.1. Bô ̣loc̣ tuyến. 73 2.3.6.3.2. Bô ̣loc̣ Laplacian. 78 2.3.6.3.3. Bô ̣loc̣ Smoothing. 81 2.3.6.3.4. Bô ̣loc̣ Gaussian. 83 2.3.6.3.5. Bô ̣loc̣ phi tuyến. 84 2.3.6.3.5.1.Bô ̣loc̣ prewitt phi tuyến. 84 2.3.6.3.5.2. Bô ̣loc̣ sobel phi tuyến. 85 2.3.6.4. Xám hóa ảnh. 87 Chƣơng 3: PHẦ N MỀ M Ƣ́ NG DUṆ G 3.1. Phần mềm NI Vision Assistant. 88 3.1.1. Giới thiêụ . 88 ix
15. 3.1.2. Các đặc điểm của NI Vision Assistant. 89 3.1.3. Tiêṇ ích của công cụ HELP. 90 3.1.3.1. Vision Assistant với bối cảnh Help và Tooltips. 90 3.1.3.2. Các bản thảo trong Vision Assistant. 91 3.1.4. Xử lý ảnh với Vision Assistant. 91 3.1.4.1. Khai thác Vision Assistant. 91 3.1.4.2. Các daṇ g ảnh thu được trong Vision Assistant. 96 3.1.4.2.1. Mở cửa sổ Acquisition. 97 3.1.4.2.2. Chụp nhanh một ảnh. 99 3.1.4.2.3. Chộp lấy một ảnh. 99 3.1.4.2.4. Thu nhận chuỗi hình ảnh. 100 3.1.5. Phân tích cấu trúc đối tượng với Particle Analysis. 101 3.1.5.1. Điṇ h nghiã Particle Analysis. 101 3.1.5.2. Mục đích phân tích chất điểm. 101 3.1.5.3. Chuẩn bị ảnh cho Particle Analysis. 102 3.1.5.3.1. Khảo sát ảnh. 102 3.1.5.3.2. Lọc ảnh. 103 3.1.5.3.3. Kiểm tra kết quả lọc. 103 3.1.5.4.Tách rời mẫu từ nền với Thresholding. 103 3.1.5.5. Chỉnh sửa mẫu với Morphological Functions. 107 3.1.5.6. Cô lập các mẫu tròn. 108 3.1.5.7. Phân tích các mẫu hình tròn. 109 3.1.5.8. Kiểm tra các Script phân tích mẫu. 110 3.1.5.9. Lưu Script phân tích mẫu. 112 3.1.5.10. Ước lượng thời gian xử lý. 112 3.1.5.11. Tạo một LabVIEW VI. 112 3.1.5.12. Tạo một chương trình C. 114 3.1.6. Kiểm tra bô ̣phâṇ với Gauging. 114 3.1.6.1. Điṇ h nghiã gauging. 114 x
16. 3.1.6.2. Tiến hành kiểm tra. 116 3.1.6.2.1. Tìm kiếm các điểm đo bằng công cụ Pattern Matching. 116 3.1.6.2.2.Tìm kiếm cạnh trong ảnh. 119 3.1.6.2.3. Thực hiện các phép đo. 120 3.1.6.2.4. Phân tích các kết quả. 123 3.1.7. Sử duṇ g hê ̣thống toạ đô ̣để kiểm tra bộ phận chi tiết. 124 3.1.7.1. Xác định đặc điểm dựa trên hê ̣toạ đô.̣ 125 3.1.7.2. Xác định hệ tọa độ. 127 3.1.7.3. Kiểm tra laị hình daṇ g ảnh. 127 3.1.7.4. Kiểm tra bản thảo của ngàm tơ răng. 128 3.1.7.5. Lưu bản thảo tơ răng. 130 3.1.7.6. Phân tích kết quả. 130 3.2. Phần mềm LabVIEW. 131 3.2.1. Giới thiệu phần mềm LabVIEW. 131 3.2.1.1. Giới thiệu chung. 131 3.2.1.2. Giao diện của LabVIEW. 132 3.2.1.2.1. Front Panel. 132 3.2.1.2.2. Block Diagram. 133 3.2.1.2.3. Icon và Connector. 136 3.2.1.3. Các công cụ hỗ trợ lập trình LabVIEW cơ bản. 137 3.2.1.3.1. Controls Palette. 137 3.2.1.3.2. Functions Palette. 140 3.2.1.3.3. Các kiểu dữ liệu trong LabVIEW. 142 3.2.1.3.4. Một số khối chương trình thông dụng trong Functions Palette . 146 3.2.2. SubVI và cách xây dưṇ g SubVI. 153 3.2.2.1. Khái niệm SubVI. 153 3.2.2.2 Xây dựng SubVI. 153 3.2.2.2.1. Tạo một SubVI từ một VI. 153 xi
17. 3.2.2.2.2. Tạo ộtm SubVI từ một phần của VI. 156 Chƣơng 4 : XÂY DƢṆ G THUÂṬ TOÁ N ĐIỀ U KHIỂ N HÊ ̣ THỐ NG PARK ASSIST 4.1. Xây dưṇ g lưu đồ . 157 4.1.1. Kỹ thuật lùi xe và hành vi của người lái. 157 4.1.2. Xây dưṇ g lưu đồ hành vi. 158 4.1.3. Xây dưṇ g lưu đồ giải thuâṭ . 159 4.2. Chương trình điều khiển. 160 4.2.1. Giao diêṇ người dùng. 160 4.2.2. Viết chương trình điều khiển. 165 4.2.2.1. Khối khởi taọ và thiết lâp̣ hê ̣thống. 165 4.2.2.2. Thu thâp̣ và xử lý ảnh. 168 4.2.2.3. Khối chương trình điều khiển cơ cấu chấp hành của hê ̣thô.́n g 173 4.2.2.4. Thoát khỏi chương trình và giải phóng bộ nhớ. 175 Chƣơng 5: CHẾ TAỌ MÔ HÌNH VÀ THƢC̣ NGHIỆM 5.1. Chế taọ mô hình. 176 5.1.1. Kết cấu mô hình. 176 5.1.2. Nguyên lý chuyển hướng của mô hình . 177 5.1.3. Phần cứ ng điều khiển của hê ̣thống. 177 5.2. Nguyên lý điều khiển hê ̣thống. 177 5.3. Thưc̣ nghiêṃ . 177 Chƣơng 6: KẾ T LUÂṆ 6.1. Kết quả đaṭ đươc̣ của đề tài. 181 6.2. Những vấn đề còn tồn taị . 181 6.3. Hướng phát triển của đề tài. 182 TÀI LIỆU THAM KHẢO 183 xii
18. DANH SÁ CH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Minh hoạ một phương pháp quay vòng ôtô. 7 Hình 2.2: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô. 7 Hình 2.3: Đồ thị về mối quan hệ giữa các góc quay vòng lý thuyết và thực tế của hai bánh xe dẫn hướng. 8 Hình 2.4: Sơ đồ minh hoạ tương ứ ng giữa model 2 vết và model 1 vết. 9 Hình 2.5: Sơ đồ quan hê ̣động học của ôtô khi chạy tiến tới phía trước 10 Hình 2.6: Sơ đồ quan hê ̣động học của ôtô khi chạy lùi 11 Hình 2.7. Đồ thị quan hê theọ thời gian, tương ứ ngba giá trị Kp (Ki và Kd là hằng số). 14 Hình 2.8. Đồ thị quan hê theọ thời gian, tương ứng với ba giá trị Ki (Kp và Kd không đổi) 15 Hình 2.9. Đồ thị quan hê ̣theo thời gian, tương ứ ng với ba giá trị Kd (Kp and Ki không đổi) 17 Hình 2.10. Sơ đồ khối điều mô hình bằng thuâṭ toán PID. 18 Hình 2.11. Điểm quy chiếu không gian của điểm ảnh (0,0) 20 Hình 2.12. Miêu tả bên trong ảnh. 25 Hình 2.13. Thiết lặp các giá trị điểm ảnh cho viền ảnh đã được số hóa. 27 Hình 2.14. Sự ảnh hưởng của mặt nạ ảnh. 28 Hình 2.15.Sử dụng khoảng offset để giới hạn mặt nạ ảnh. 29 Hình 2.16. Ảnh sử dụng mặt nạ với hai khoảng offset khác n. hau 30 Hình 2.17. Bảng màu xám. 35 Hình 2.18. Bảng màu nhiệt độ 35 Hình 2.19. Bảng màu cầu vòng 36 Hình 2.20. Bảng màu gradient. 36 Hình 2.21. Nhãn màu sắc của ảnh nhị phân. 37 Hình 2.22. Các loại đường biên một ROI có thể có. 38 xv
19. Hình 2.23. Minh hoạ các yếu tố của môṭ hê ̣thống thu nhâṇ ảnh . 40 Hình 2.24. Mối quan hê ̣giữa đô ̣phân giải phần tử và trường quan sát. 41 Hình 2.25. Mối quan hê ̣giữa góc camera và đối tươṇ g đang xét 43 Hình 2.26. Các lỗi phối cảnh và sự sai lệch của ảnh 44 Hình 2.27. Sư ̣ thiết lâp̣ hiêụ chỉnh 46 Hình 2.28. Gốc và góc của hê ̣thống toạ đô.̣ 47 Hình 2.29. Hướng các truc̣ của hê ̣thống toạ đô.̣ 48 Hình 2.30. Hiêụ chỉnh các ROI .50 Hình 2.31. Các phương pháp tỉ lệ. 52 Hình 2.32. Các phương pháp ROI. 53 Hình 2.33. Xác định một hê ̣thống toạ đô ̣mới. 55 Hình 2.34. Đồ thị biểu đồ phân tích ảnh .57 Hình 2.35. Mâũ của môṭ biểu đồ tuyến. 58 Hình 2.36. Mâũ của môṭ biểu đồ lũy tích. 58 Hình 3.37. Biểu đồ của cùng môṭ ảnh qua viêc̣ sử duṇ g các tỉ lê ̣ tuyến và loga theo trục tung. 59 Hình 2.38. Biên daṇ g đường. 60 Hình 2.39. Biểu đồ tuyến linear. 61 Hình 2.40. Đồ thị hàm tỉ lệ f(x). 63 Hình 2.41. Ảnh sau khi biến đổi LUT. 63 Hình 2.42. Đồ thị các hàm hiệu chỉnh 65 Hình 2.43. Ảnh và biểu đồ gốc 65 Hình 2.44. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi lũy thừ1a/ Y với Y = 1.5. 66 Hình 2.45. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi căn bậc hai và lũy thừa 1/Y với Y = 2. 66 Hình 2.46. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi loga. 66 Hình 2.47. Đồ thị phép biến đổi hàm số mũ và độ tương phản gamma 67 Hình 2.48. Ảnh gốc và các biểu đồ của nó 67 Hình 2.49. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi lũy thừa Y với Y = 1.5 68 xvi
20. Hình 2.50. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi bình phương và lũy thừa Y với Y = 2. 68 Hình 2.51. Ảnh và biểu đồ của phép biến đổi hàm số mũ. 68 Hình 2.52. Các ví dụ nhân. 70 Hình 2.53. Cơ hoc̣ của viêc̣ loc̣ . 70 Hình 2.54. Lọc các điểm ảnh biên. 71 Hình 2.55. Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc Gradient. 73 Hỉnh 2.56. Ảnh sau khi được bộ lọc Gradient rút cạnh nằm ngang. 74 Hình 2.57 Ảnh sau khi sử dụng bộ lọc Gradient. 74 Hình 2.58. Ảnh đã lọc với Prewitt#14 có hệ số trung tâm bằng 0. 77 Hình 2.59. Ảnh đã lọc với Prewitt#15 có hệ số trung tâm bằng 1. 77 Hình 2.60. Ảnh có độ dày caṇ h thay đổi theo đô ̣rôṇ g nhân tương ứ ng. 78 Hình 2.61.Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc Laplacian. 78 Hình 2.62. Bộ lọc Laplacian rút ra viền ảnh. 79 Hình 2.63. Bộ lọc Laplacian làm nổi bật viền để tạo ra ảnh. 79 Hình 2.64. Ảnh đã lọc bằng Laplacian #3 có hê ̣số trung tâm bằng 8. 80 Hình 2.65. Ảnh đã lọc bằng Laplacian #3 có hệ số trung tâm bằng 4. 80 Hình 2.66. Ảnh có độ dày caṇ h thay đổi theo đô ̣rôṇ gLaplacian tương ứng. 81 Hình 2.67. Ảnh nguồn trước khi lọc smoothing. 81 Hình 2.68. Ảnh sau khi lọc smoothing. 81 Hình 2.69a và 2.69b. Các ảnh đã lọc với nhân tương ứng. 83 Hình 2.70. Ảnh nguồn trước khi sử dụng bộ lọc gaussian. 83 Hình 2.71. Ảnh sau khi lọc gaussian. 84 Hình 2.72. Ảnh trước và sau khi đa ̃ loc̣ sigma. 86 Hình 2.73. Ảnh trước và sau khi lọc lowpass. 86 Hình 3.1. Trình duyệt ảnh. 93 Hình 3.2. Một ảnh xử lý. 94 xvii
21. Hình 3.3. Ngưỡng của một ảnh. 95 Hình 3.4. Ảnh đã đươc̣ lập ngưỡng 96 Hình 3.5. Thu nhận ảnh trong Vision Assistant. 98 Hình 3.6. Các thiết bị và các kênh IMAQ 99 Hình 3.7. Dùng Line Profile để kiểm tra các cạnh của ảnh. 103 Hình 3.8: Dùng Line Profile để kiểm tra các cạnh mẫu. 105 Hình 3.9. Cô lập các mẫu từ nền bằng Thresholding. 106 Hình 3.10. Điều chỉnh các mẫu với chức năng Morphologycal. 107 Hình 3.11. Cô lập các mẫu tròn. 109 Hình 3.12. So sánh ảnh gốc với ảnh đã xử lý. 111 Hình 3.13. Kiểm tra các bản thảo phân tích mẫu. 111 Hình 3.14 Tạo một LabView VI. 113 Hình 3.15. Đặc điểm của giá đỡ. 115 Hình 3.16. Chọn lựa một dưỡng mâũ . 117 Hình 3.17. Chọn lựa khu vực tìm kiếm thứ 2. 118 Hình 3.18. Tìm kiếm các cạnh cho khoảng cách bề rông của giá đỡ. 119 Hình 3.19. Dùng chức năng Caliper để tìm đô ̣rôṇ g của trung tâm. 121 Hình 3.20. Dùng công cụ Caliper Tool để chọn các phép đo. 122 Hình 3.21. Tạo một dưỡng mẫu Template Pattern. 126 Hình 3.22. Xác định vùng cần kiểm tra hình daṇ g. 128 Hình 3.23. Giao diện người dùng Front Panel 133 Hình 3.24. Giao diện Block Diagram. 134 Hình 3.25. a. Icon của một SubVI, b. Connector. 136 Hình 3.26. Vị trí Icon và Connector 136 Hình 3.27. Control palette Express. 137 Hình 3.28. Bộ điều khiển numeric control. 138 Hình 3.29. Bộ hiển thị numeric control. 138 Hình 3.30. Boolean. 139 Hình 3.31. String và Path. 140 xviii