HD1 phan đình hiếu nghiên cứu thiết kế hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc và khối lượng

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - KHOA CƠ KHÍ BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Đình Hiếu Tên lớp : CĐT04 Tên nhóm : Nhóm Thành viên : Đoàn Huy Hoàng-2018606751 Nguyễn Văn Liêm-2018606038 Long-2018606810 BÀINguyễn TẬPVănLỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI:Thiết kếNăm sản2022 phẩm điện tử lắc ngược bậc tự kiểu quay Lời nói đầu Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, Cơ Điện Tử đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Xã hội ngày phát triển, nhu cầu vật chất tinh thần người ngày tăng lên, tốn tối ưu hóa sản xuất nhà sản xuất tìm cách giải Tự động hóa dây chuyền sản xuất phương án cấp thiết, địi hỏi nhanh chóng, xác, tăng suất, giảm thiểu sức lao động người Quá trình sản xuất tự động hóa cao giúp nâng cao suất sản xuất giảm chi phí, tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp Xét điều kiện cụ thể nước ta cơng cơng nghiệp hóa đại hóa sử dụng ngày nhiều thiết bị điều khiển tự động trình sản xuất, gia công, chế biến sản phẩm Điều dẫn tới việc hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa mức độ cao sản xuất hàng loạt sở sử dụng máy tự động, robot công nghiệp, Trong có khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán hệ thống phân loại sản phẩm Đồ án “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc khối lượng” nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức, đồng thời giúp cho sinh viên chúng em thấy mối liên hệ kiến thức học trường với ứng dụng bên thực tế, để sau trường làm việc có them kinh nghiệm q giá cơng việc Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, chế biến thực phẩm hỗ trợ người sống đại ngày Chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy, cô giáo khoa Cơ khí, trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội đặc biệt TS Phan Đình Hiếu hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em nhiều kiến thức quý báu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Với khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, thời gian gấp rút, qua trình thực đồ án tránh khỏi hạn chế, thiếu sót Chúng em kính mong bảo góp ý giúp đỡ q thầy để hồn thiện tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nhóm sinh viên thực Đồn Huy Hồng Nguyễn Văn Liêm Nguyễn Văn Long Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Các vấn đề đặt 10 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 10 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 11 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 1.6 Phương pháp nghiên cứu 12 1.6.1 Phương pháp lý thuyết 12 1.6.2 Phương pháp thực nghiệm 12 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Kết cấu hệ thống khí mơ hình phân loại cà chua 13 2.1.1 Tổng quan hệ thống 13 2.1.2 Băng tải 14 2.1.3 Động 15 2.2 Hệ thống cảm biến đo lường xử lý tín hiệu 18 2.2.1 Cảm biến màu sắc 18 2.2.2 Cảm biến khối lượng loadcell HX711 21 2.2.3 Cảm biến hồng ngoại 24 2.3 Kết cấu hệ thống điều khiển truyền thông 29 2.3.1 Giới thiệu vi điều khiển Arduino 29 2.3.2 Tổng quan LCD 34 2.3.3 Giao tiếp I2C 36 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 39 3.1 Thiết kế hệ thống khí 39 3.1.1 Sơ đồ hệ thống khí 39 3.1.2 Thiết kế băng tải 40 3.1.3 Tính chọn động băng tải 43 3.2 Lựa chọn linh kiện điện, điện tử cho hệ thống 47 3.2.1 Lựa chọn vi điều khiển 47 3.2.2 Lựa chọn cảm biến 51 3.2.3 Một số module hỗ trợ 54 3.3 Thiết kế hệ thống điện – điện tử cho hệ thống 57 3.3.1 Sơ đồ khối hệ thống 57 3.3.2 Khối thu tín hiệu cân nặng (loadcell module HX711) 58 3.3.3 Màn hình hiển thị LCD 59 3.3.4 Khối nguồn 59 3.3.5 Khối cảm biến màu 60 3.3.6 Cảm biến vị trí 61 3.3.7 Sơ đồ kết nối toàn hệ thống 61 3.4 Thi công hệ thống 62 3.4.1 Thiết kế mạch in 62 3.4.2 Lập trình hệ thống 65 3.4.3 Lắp đặt hệ thống 68 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71 4.1 Kết thực nghiệm 71 4.1.1 Kết nghiên cứu 71 4.1.2 Kết thi công 71 4.2 Đánh giá kết thu 72 4.3 Hướng phát triển tương lai 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 75 Danh mục bảng Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật Arduino Nano V3 48 Bảng 3.2: Bảng sơ đồ đấu nối 61 Bảng 3.3: Danh sách linh kiện 70 Danh mục hình vẽ đồ thị Hình 1.1 Hệ thống phân loại nơng sản tự động 10 Hình 1.2 Nơng dân phân loại cà chua tay 10 Hình 1.3 Dây chuyền phân loại cà chua tự động 11 Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống phân loại cà chua 13 Hình 2.2: Băng tải dây đai 15 Hình 2.3: Cấu tạo động giảm tốc 16 Hình 2.4: Các phận động giảm tốc 17 Hình 2.5: Động Servo 17 Hình 2.6: Một số loại cảm biến màu sắc 19 Hình 2.7: Cấu tạo cảm biến màu sắc 19 Hình 2.8: Bảng ma trận màu 20 Hình 2.9: màu 21 Hình 2.10: Loadcell 200g 22 Hình 2.11 Mạch cầu điện trở Wheatstone 23 Hình 2.12: Module HX711 23 Hình 2.13: Các tia tử ngoại bước song chúng 25 Hình 2.14: Cấu tạo cảm biến hồng ngoại thụ động 26 Hình 2.15: Cấu tạo cảm biến hồng ngoại chủ động 26 Hình 2.16: Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 28 Hình 2.17 Module thu phát hồng ngoại LM396 29 Hình 2.18 Giao diện phần mềm IDE 33 Hình 2.19 Menu file phần mêm IDE 34 Hình 2.20: Màn hình LCD gồm lớp chồng 35 Hình 2.21: Cách thức hoạt động hình LCD 35 Hình 2.22: Đường truyền tín hiệu I2C 36 Hình 3.1: Tổng quan kết cấu khí 39 Hình 3.2: Module băng tải 42 Hình 3.3: Lực tác dụng lên băng tải 44 void sv_setup() { sv1.write(sv1_setup); sv2.write(sv2_setup); sv3.write(sv3_setup); } void sv_move(byte i, byte time_) { switch (i) { case 1: for (int i = sv1_setup; i > sv1_move; i ) { sv1.write(i); delay(time_); } break; case 2: for (int i = sv2_setup; i > sv2_move; i ) { sv2.write(i); delay(time_); } break; 77 case 3: for (int i = sv3_setup; i < sv3_move; i++) { sv3.write(i); delay(time_ + 2); } break; } } unsigned long red; void setup() { digitalWrite(mor, off); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Phan loai"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("ca chua"); //Serial.begin(115200); sv1.attach(5); sv2.attach(6); sv3.attach(9); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(button, INPUT); pinMode(mor, OUTPUT); pinMode(sen1, INPUT); pinMode(sen2, INPUT); // Cấu hình chân 78 pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); // sensorOut input pinMode(sensorOut, INPUT); // Thang đo tần số 20% digitalWrite(S0, HIGH); digitalWrite(S1, LOW); scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN); scale.tare(); //Assuming there is no weight on the scale at start up, reset the scale to scale.set_scale(calibration_factor); //This value is obtained by using the SparkFun_HX711_Calibration sketch sv_setup(); for (int i = 0; i < 100; i++) { read_color_sensor(); red += redFrequency; } red = red / 100; lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Can nang: "); lcd.setCursor(0, 1); 79 lcd.print("Mau sac: "); sv1.detach(); sv2.detach(); sv3.detach(); } float read_weight(void) { return (scale.get_units()); } int xanh = 0, du_can = 0, thieu_can = 0; int color = 0; void read_color_sensor(void) { // Chọn đọc photodiodes đỏ (RED) digitalWrite(S2, LOW); digitalWrite(S3, LOW); // Đọc tần số redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); // Chọn đọc photodiodes xanh (GREEN) digitalWrite(S2, HIGH); digitalWrite(S3, HIGH); // Đọc tần số greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); if (redFrequency - greenFrequency >= -45) { color = 0; 80 } else { //Serial.println("RED"); color = 1; } } void lcd_print(byte col, byte row, String text, byte space = 3) { lcd.setCursor(col, row); size_t lens = text.length(); lcd.print(text); lcd.setCursor(lens + col, row); for (byte j = ; j < space ; j++) { lcd.print(" "); } } void loop() { static unsigned long time_ = millis(); float weight_now=0; float max_=0 ; // phan resset if (time_ - millis() > 1300) 81 { if (digitalRead(button) == LOW) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("RESET MODE"); scale.tare(); // reset scale.set_scale(calibration_factor); delay(500); float weight_ = read_weight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Can nang: "); lcd.setCursor(10, 0); lcd.print(weight_); } ///// else { // neu k reset /// if(abs(read_weight()) > 1) { delay(120); for(int k = ; k5g delay(500); 83 sv1.attach(5); sv2.attach(6); sv3.attach(9); lcd.clear(); lcd_print(0, 0, "Weight:"); lcd_print(9, 0, String(max_)); lcd_print(0, 1, "Color:"); digitalWrite(buzzer, 1); delay(600); digitalWrite(buzzer, 0); sv_move(3, 5); // neu nhu co vat thi cap phoo delay(50); delay(1000); read_color_sensor(); // doc mau sac for (int i = sv3_move; i > sv3_setup; i ) { sv3.write(i); delay(5); } digitalWrite(mor,on); // bat motor va quay servo ve vi tri cap phoi if (color == 0) { lcd_print(9, 1, "xanh"); while (digitalRead(sen1) == 1); sv_move(2, 2); 84 delay(150); sv2.write(sv2_setup); delay(10); xanh += 1; } else if (color == ) { lcd_print(9, 1, "do"); delay(10); if (max_< 75) { // 50g thi la du can lcd.setCursor(10, 1); while (digitalRead(sen2) == 1); delay(1200); du_can += 1; } 85 } digitalWrite(mor,off); // hien thi so luong len man hinh lcd delay(100); sv1.detach(); sv2.detach(); sv3.detach(); lcd.clear(); char text1[16], text2[16]; lcd.setCursor(0, 0); sprintf(text1, "Xanh: %d", xanh); lcd.print(text1); lcd.setCursor(0, 1); sprintf(text2, "du: %d thieu: %d", du_can, thieu_can); lcd.print(text2); // hien } } } time_ = millis(); } } 86 Bản vẽ mạch điều khiển hệ thống Bản vẽ hệ thống khí 87 Bản vẽ gá servo gạt phôi Bản vẽ tay gạt phân loại 88 Bản vẽ gá cảm biến màu Bản vẽ máng trượt 89 Bản vẽ gá bàn cân 90 91 ... nghệ cho hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc khối lượng - Nghiên cứu thiết kế điều khiển cho hệ thống phân loại sản phẩm - Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc khối. .. Hệ thống phân loại sản phẩm dựa chức chia làm nhiều loại như: − Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao − Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc − Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng. .. hình phân loại cà chua 2.1.1 Tổng quan hệ thống Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống phân loại cà chua Nguyên lý hoạt động: Hệ thống phân loại loại cà chua khác nhau: cà chua xanh, cà chua chín chưa đủ khối