báo cáo bài tập lớn thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài máy phân loại sản phẩm. thiết kế hệ thống cơ điện tử đề tài máy phân loại sản phẩm
Yêu cầu thị trường, công ty, môi trường
Theo Cục Trồng trọt, diện tích cà phê Việt Nam đạt trên 664.000 ha, sản lượng cà phê đạt trên 1,5 triệu tấn nhân/năm; cà phê Robusta chiếm diện tích lớn (93%), còn lại là cà phê Arabica Cà phê Việt Nam được xuất khẩu sang trên 80 quốc gia và vùng lãnh thổ Năm 2018, Tổng cục Hải quan Việt Nam đã công bố nước ta xuất khẩu hơn 1,8 triệu tấn với kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 tỷ USD, chiếm 14% thị phần và hơn 10% giá trị cà phê nhân xuất khẩu toàn cầu, đứng thứ 2 sau Brazil
Hình 1.1 Số lượng và giá trị xuất khẩu cà phê Việt Nam trong giai đoạn 2010 - 2018
Theo VICOFA, trong thời điểm này diện tích và sản lượng cà phê không có biến động mạnh, cả nước có trên 140 doanh nghiệp xuất khẩu, trong đó có khoảng 20 doanh nghiệp nước ngoài có máy móc hoặc cơ quan đại diện ở Việt Nam và khoảng 4 doanh nghiệp hàng đầu cà phê ở Việt Nam là TCT Cà phê Việt Nam, Cà phê 2/9, XNK Intimex, và Tập đoàn Thái Hòa
Với số lượng máy móc hạn chế kéo theo chi phí sản xuất tăng lên cụ thể trong việc phân loại sản phẩm đã chiếm tới 10% tổng chi phí tương đương 350 triệu USD
Chính vì vấn đề đó chúng ta đang rất cần các loại máy móc nông nghiệp nói chung và máy phân loại sản phẩm nói riêng
Với vấn đề này, chúng tôi đã tiến hành khảo sát trên 100 công ty, doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất, xuất khẩu sản phẩm nông nghiệp và đã cho ra kết quả như sau:
Khi đặt câu hỏi về việc lựa chọn phương thức làm việc trong quá trình sản xuất phân loại sản phẩm, kết quả thu được khá khả quan khi các doanh nghiệp hướng tới việc áp dụng máy móc vào sản xuất với 76.5% lựa chọn phương thức làm việc tự động
Hình 1.2 Tỉ lệ phần trăm hình thức làm việc mong muốn
Trong số đó, có tới 73.5% doanh nghiệp bày tỏ đang rất cần áp dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất của họ
Hình 1.3 Nhu cầu về tự động hóa trong quá trình sản xuất Đặt vấn đề về việc liệu hiện nay các máy móc phân loại sản phẩm đã đáp ứng đủ nhu cầu hay chưa thì câu trả lời khá khiêm tốn với 61.8% cho biết chỉ mới đạt được 1 phần nhỏ
Hình 1.4 Nhu cầu đáp ứng máy phân loại sản phẩm hiện nay
Trong thời điểm này diện tích và sản lượng cà phê không có biến động mạnh, cả nước có trên 140 doanh nghiệp xuất khẩu, trong đó chỉ chiếm thành phần khá thấp là khoảng 20 doanh nghiệp nước ngoài có máy móc hoặc cơ quan đại diện ở Việt Nam tức 20% thị phần cho thấy sự cần thiết của ý tưởng thiết kế hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc đối với ngành xuất khẩu nói chung và các nhà mày chế biến xuất khẩu hạt cà phê nói riêng
Hình 1.5 Số lượng máy tự động trong sản xuất xuất khẩu hạt cafe
Trong đó khi hỏi về máy phân loại hạt cà phê thì đã biết đến các máy móc phân loại tự động, hiệu suất cao đã và đang có mặt trên thị trường Chiếm thị phần nhiều bao gồm các sản phẩm phân loại cà phê theo màu sắc và kích thước Điều này cho thấy sự cạnh tranh cao trong thị trường khi sản phầm của công ty đưa vào sản xuất đại trà và yêu cầu cải tiến, hoàn thiện và tối ưu sản phẩm của công ty về các tiêu chí yêu cầu của khách hàng kết hợp với các phương thức marketing hiệu quả để có thể cạnh tranh công bằng, thậm chí tạo lợi thế trước những mẫu mã tên tuổi trên thị trường
Hình 1.6 Các loại máy phân loại hạt cafe đã từng sử dụng
Với lợi thế về quy mô và sản lượng cafe đứng thứ 2 thế giới tuy nhiên lại thiếu hụt về trang thiết bị cụ thể là máy phân loại hạt cafe cùng với đó là nhu cầu lớn về mặt tự động hóa quá trình sản xuất, chế biến trong thời công nghệ 4.0 hiện nay
Vì vậy, việc phát triển và sản xuất máy phân loại hạt cafe theo màu sắc là rất cần thiết
1.1.2 Tìm kiếm và hình thành ý tưởng
Nhóm đã đặt ra các tiêu chí cụ thể và tiến hành khảo sát trên 100 doanh nghiệp vừa và nhỏ trên cả nước và nhiều chuyên gia phân tích thị trường với chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất, chế biến nông- lâm sản với mục tiêu đưa ra định lượng về nhu cầu của thị trường về loại sản phẩm này và các tiêu chí, đánh giá của họ về thiết bị Quá trình khảo sát thực tế cho ra kết quả như sau:
Về tiêu chí, yêu cầu của thị trường và mức đánh giá của họ về hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc
Hình 1.7 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm
Hình 1.8 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm
Hình 1.9 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm
Theo đó, ta có thể thấy các tiêu chí được các doanh nghiệp quan tâm nhất lần lượt đó là:
Hình 1.10 Kết quả khảo sát thị trường về nhu cầu khách hàng
Với các tiêu chí đánh giá nhóm nghiên cứu và phát triển đặt ra đã thu được kết quả mức độ nhu cầu của thị trường đối với sản phẩm máy phân loại cà phê theo màu sắc với điều kiện thiết bị đáp ứng trên 70% tiêu chí đặt ra Cụ thể là 59% được cho là rất cần và 28.2% được cho là cần thiết
Hiện nay trên thị trường Việt Nam, Máy tách màu WeSort - New CCD được sử dụng phổ biến nhất, chiếm 63% thị phần máy phân loại cà phê trong nước độ chính xác là 99,99% với năng suất đạt trung bình 5 tấn/h Độ chính xác của các máy trên thị trường gần như bão hòa vì vậy sẽ tập trung nghiên cứu phát triển về năng suất, độ ổn định, an toàn cho sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất Ý tưởng thiết kế hệ thống cỡ vừa và nhỏ phân loại hạt cà phê theo màu sắc: tập trung nghiên cứu tối ưu hóa năng suất trung bình cho các dòng sản phẩm đạt 5,5-6 tấn/h chất lượng ≥ 99,99%, sử dụng module đã được tối ưu hóa đồng thời cải tiến chế tạo các bộ phận có thể theo năng lực công ty
Khả năng của công ty
• Khả năng của công ty: có thể sản xuất 6-8 sản phẩm trên ngày
• Nguồn nhân lực: Có 500 nhân viên trong đó có 350 kĩ sư cơ khí, điện tử và cơ điện tử
• Chi nhánh: Gồm 3 chi nhánh với quy mô mỗi nhà máy là 10.000 m2
• Sử dụng module có sẵn:
➢ Thiêt bị nhận diện màu sắc
➢ Mạch xử lý trung tâm
➢ Các thiết bị phụ: đèn, bộ rung, thùng chứa thành phần, nút bấm…
• Chiến lược phát triển sản phẩm:
➢ Tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm bằng màu sắc của các nông - lâm sản dạng hạt
➢ Cung cấp các bản dung thử cho một số nhà máy chế biến nông- lâm sản
➢ Có các ưu đãi khi người dùng mua sản phẩm để thu hút khách hàng
➢ Thường xuyên cải tiến và tối ưu hóa hệ thống để người dung dễ dàng sử dụng và đạt hiệu quả cao
➢ Vòng đời của một sản phẩm là: 10 năm
➢ Cung cấp phiên bản cập nhật ra thị trường: 02 năm/1 phiên bản
Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm cần có những bộ phận sau:
• Thiết bị nhận biết màu sắc
• Cơ cấu tách hạt phế phẩm s
• Cụm thiết bị điều khiển
• Cụm thiết bị xử lý
Các thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và được bố trí động bộ với nhau để đạt hiệu suất cao nhất Việc phân chia các thành phần như trên mang tính chất tương đối giúp chúng ta hình dung được sản phẩm
Hình 1.11 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo màu sắc
Phễu nguyên liệu có mục đích để chứa và dự trữ hạt cả phê nhằm sự hoạt động liên tục và ổn định của hệ thống đồng thời đóng vai trò định hướng nguyên liệu cấp I để cung cấp nguyên liệu cho máy rung
Hình 1.12 Phễu cấp nguyên liệu
Phễu là nơi chứa hạt cần xử lý Hạt được cung cấp vào phễu bằng băng chuyền từ khâu sản xuất thô trước đó và từ thành phẩm đã đươc phân loại lần 1 và lần 2 1.2.2 Bộ phận rung
Trong quá trình vận hành cần điều chỉnh lưu lượng đầu vào của nguyên liệu thì cần có bộ phận rung để làm điều đó Ngoài ra bộ phận rung giúp hạn chế sự cố tắc nghẽn của nguyên liệu đầu vào
Nguyên lí hoạt động: sử dụng động cơ tạo chuyển động tịnh tiến theo 2 phương đồng thời có màng lọc bụi và kết hợp với quạt gió để loại bỏ các vật nhẹ khác Lấy hạt từ phễu chuyển vào khâu tiếp theo Ưu điểm: Tạo chuyển động ổn định, hỗ trợ giảm nhiễu cho hệ thống phát hiện và xử lý hình ảnh
Nhược điểm: tạo rung động, tiếng ồn, làm việc liên tục, động cơ phải điều chỉnh thích hợp với năng suất làm việc để tránh quá tải
Hình 1.13 Cơ cấu rung trong máy phân loại sản phẩm
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây tải sản xuất các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu Ưu điểm:
• Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang và nằm nghiêng
• Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) nằm dưới bộ phận kéo có tác dụng làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc
• Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) nằm dưới bộ phận kéo có tác dụng làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc
Cấu tạo của băng tải gồm: Một động cơ có giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ; một con lăn truyền trục chuyển động; hệ thống khung đỡ con lăn; hệ thống dây băng hoặc con lăn
Nguyên lý hoạt động: Động cơ được gắn vào một đầu của băng tải thông qua bộ truyền chuyển động hoặc bắt trực tiếp với con lăn dẫn động Khi động cơ quay sẽ truyền chuyển động cho con lăn dẫn động và nhờ ma sát của bề mặt băng tải với con lăn sẽ làm cho băng tải chuyển động theo chiều chuyển động của con lăn
Băng tải được cố định nhờ khung băng tải và được kéo căng bởi con lăn băng tải Trong quá trình vận hành, băng tải luôn tì đè và tạo ra ma sát lên con lăn Làm việc nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và tang dẫn – con lăn
Hình 1.14 Băng tải định hướng
1.2.4 Cụm thiết bị điều khiển
Thiết bị điều khiển bao gồm các cổng kết nối truyền thông giữa máy tính với các thiết bị ngoại vi như: camera, động cơ, đèn,… thông qua winform trên máy tính có thể điều khiển bật/ tắt, chế độ hoạt động, công suất, cài đặt hệ thống, hiển thị thông tin… màn hình điều khiển trực tiếp trên thiết bị có các chức năng như điều khiển và hiển thị như qua trên
1.2.5 Cơ cấu tách hạt phế phẩm
Dựa vào hoạt động nhận biết chính xác của thiết bị nhận biết màu sắc, tín hiệu được xử lí và gửi tới cơ cấu tách hạt nhắn tính toán và loại bỏ đúng hạt không đúng với yêu cầu
Hình 1.16 Cơ cấu tách hạt phế phẩm
1.2.6 Thiết bị xử lý trung tâm
Qua nghiên cứu, nhận định năng suất thiết bị là yếu tố quyết định sự thành công của dự án vì vậy thiết bị xử lý có vai trò quan trọng bởi nó như bộ não của cả hệ thống Dòng sản phẩm PLC S7-1200 (6ES7212-1AE40-0XB0) chứa CPU mạnh mẽ, phản ứng nhanh chóng với các sự kiện của quy trình, Ngắt giao tiếp cho phép trao đổi thông tin nhanh chóng và dễ dàng với các thiết bị ngoại vi với 1 cổng Ethernet, tốc độ thực thi tính toán thực là 18 μs/lệnh, Tốc độ thực thi Boolean là 18 μs/lệnh thích hợp để xử lý dữ liệu lớn và nhanh như hình ảnh
Hình 1.17 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC
Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
Dưới đây là Bảng kế hoạch làm rõ nhiệm vụ và mốc thời gian hoàn thành của nhóm vạch ra và làm theo nhằm đạt được hiểu quả cao nhất trong công việc
STT Thời Gian Nhiệm Vụ
1 15/05/2023 - 01/06/2023 Tìm hiểu và phân tích thị trường
3 08/05/2023 - 15/06/2023 Lên kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
6 29/04/2023 - 30/05/2023 Thử nghiệm tại công ty
7 30/05/2023 - 30/08/2023 Đưa ra vận hành thử nghiệm dòng sản phẩm alpha
8 30/08/2023 - 15/09/2023 Thu thập thông tin phản hồi từ người dùng thử nghiệm
9 15/09/2023 - 15/09/2023 Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến
10 15/02/2022 - 15/08/2023 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta
11 15/05/2022 - 30/11/2023 Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi, tối ưu hóa thiết bị
12 01/02/2022 - 01/03/2023 Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch marketing
13 Từ 01/03/2024 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hoàn thiện và liên tục cập nhật thông tin phản hồi
Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc
Thiết lập danh sách yêu cầu
Danh sách yêu cầu cho dự án thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Phân loại Nhận dạng Trang Những thay đổi
Yêu cầu Chịu trách nhiệm
H=1,5÷2m Khối lượng hệ thống: Số lượng súng cần thiết kế: 80 ÷ 0,5 0 (van)
Vị trí đặt súng so với miệng thùng chứa hạt phế phẩm là: 650mm
Tầm bay xa của hạt cần đạt được:
2.0,65= 0,96𝑚/𝑠 (3.4.2) Thời gian đóng mở của van theo yêu cầu là 0,2ms khi đó vận tốc cần cấp cho hạt là: 0,96m/s
Nên gia tốc của hạt:
⇔ 𝐹 = 3,12 𝑁 Áp suất khí nén trên mỗi van:
1.0,5 = 6,24𝑁 /𝑚 2 = 6,24 10 −5 𝐵𝑎𝑟 (3.4.4) Áp suất trong bình khí nén:
6,24 10 5 160 ≈ 0,01 𝐵𝑎𝑟 3.2.6 Khối ngõ vào (Khối sử lý tín hiệu màu) a Arduino UNO R3 SMD
➢ Số chân Digital: 14 (hỗ trợ 6 chân PWM)
➢ Dòng ra trên chân Digital: Max 40mA
➢ Dung lượng các bộ nhớ: Flash: 32KB, SRAM: 2KB, EEPROM: 1KB
➢ Tốc độ xử lý: 16MHz
Tính năng và ứng dụng:
Vì Arduino giống như một máy tính nhỏ nên nó có các tính năng khả trình (lập trình được) và tương tác giao tiếp môi trường thông qua cảm biến điện tử, đèn, động cơ,… Ứng dụng hiện nay của Arduino rất rộng trong lĩnh vực điện tử điều khiển, ví dụ như làm robot, máy bay không người lái,…đến các điều khiểu có điều kiện đơn giản như đèn và động cơ,
Chức năng trong hệ thống: Nhận tín hiệu và phân tích tín hiệu trả về từ cảm biến màu Nhận biết màu của sản phẩm và xuất tín hiệu ra đến module relay b Module Relay
Hình 3.7 Module 4 Relay 5v Điện áp nuôi mạch: 5 V/DC - Dòng tiêu thụ: 200mA/ 1 relay
Relay trên mạch: đóng ngắt max: 250V/AC- 10A hoặc 30V/DC-10A
Chức năng trong mạch: nhận tín hiệu kích từ Arduino R3 SMD, tiếp đến sẽ đóng ngắt dòng điện có áp là 24V/DC vào INPUT của PLC c Cảm biến màu săc TCS34725
Hình 3.8 Cảm biến màu sắc TCS34725
➢ Điện áp sử dụng: 3~5V/DC
➢ Giải màu sắc đo: RGB 0~255
Chức năng trong hệ thống: Cảm biến màu TCS34725 nhận biết màu của sản phẩm bằng cách đo độ phạn xạ của màu sắc từ ba màu cơ bản là đỏ, xanh lá và xanh dương, sau đó truyền tín hiệu về Arduino
3.2.7 Khối ngõ ra a Module TB6560 3A
Tính năng và Ứng dụng:
➢ Module điều khiển động cơ TB6560 là module chuyên dùng điều khiển động cơ bước lưỡng cực
➢ Module có các chế độ full bước, nửa bước và vi bước
➢ Phương pháp điều kiển đơn giản, chọn dòng ra từ 0.3A đến 3A - Thông số kĩ thuật:
➢ Tích hợp opto cách ly 6N137 tốc độ cao cách ly tín hiệu điều kiển với board điều khiển, an toàn và chống nhiễu
➢ TB6560 có tản nhiệt nhôm lớn, tản nhiệt hiệu quả
➢ Thích hợp với động cơ bước 43, 57, 86,
➢ Có công tắc setup dòng tải tối đa 3A
➢ Có công tắc setup vi bước 1:1, 1:2, 1:8, 1:16
➢ Có công tắc để cài vị trí luôn cố định
➢ Sử dụng đơn giản, cấp nguồn, thông số morto và xung điều kiển - Khối nguồn:
➢ Modul TB6560 sử dụng nguồn cấp 12V-DC hoặc 24V-DC cấp cho động cơ bước hoạt động
➢ Tạo ra điện áp 5V-DC cấp cho các khối còn lại
➢ Cách ly tín hiệu điều khiển với khối Driver động cơ
Khối tín hiệu điều khiển:
➢ Gồm 6 chân: EN-, EN+, CW-, CW+, CLK-, CLK+
➢ EN-, EN+: Tín hiệu cho phép/không cho phép modul hoạt động
➢ CW-, CW+: Tín hiệu điều khiển chiều quay của động cơ
➢ CLK-, CLK+: Tín hiệu xung điều khiển bước quay động cơ
➢ Với thiết kế 2 chân điều khiển 1 chức năng như thế này, modul TB6560 cho phép người dùng tùy chọn tín hiệu điều khiển là 0 hoặc 1
➢ Ví dụ khi nối các chân EN+, CW+, CLK+ lên +5V-DC thì ta sẽ đưa tín hiệu điều khiển 0V vào các chân EN-, CW-, CLK-
Khối thiết lập chế độ:
➢ Gồm các switch cho phép người dùng thiết lập các chế độ tùy chọn như: Chọn dòng điện chạy qua động cơ, điều chỉnh độ rộng góc bước - Khối Driver động cơ:
➢ Sử dụng IC TB6560 điều khiển hoạt động cử động cơ bước
➢ Gồm 4 chân: A+, A-, B+, B- cho phép kết nối với 4 đầu dây của động cơ
Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây Động cơ bước với Module TB6560 3A b Động cơ bước
Bước Góc 1.8 0 Điện Trở 500VDC/100MΩ/Min
Bền điện môi 50Hz/minute | 500V/Min Nhiệt độ môi trường 20 0 𝐶 ~ + 50 0 𝐶
Moment xoắn tĩnh 2,5 (Kg.cm)
Kích thước trục 34 mm Đường kính trục 12,7/14 mm (tùy chọn) với rãnh then
Dây màu đỏ -A, Dây màu vàng –B Dây màu xanh lá cây –C, Dây màu xanh dương -D
Hình 3.12 Thông số động cơ
3.2.8 Sơ đồ tổng thể và sơ đồ đấu dây
Sơ đồ khối tổng thể
Hình 3.13 Sơ đồ khối tổng thể
Sơ đồ nối dây tổng thể
Hình 3.14 Sơ đồ nối dây tổng thể
Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 3.15 Sơ đồ đấu dây PLC
Sơ đồ đấu Driver và động cơ bước
Hình 3.16 Sơ đồ đấu driver và động cơ
Sơ đồ đấu nối dây sử lý tín hiệu màu
Hình 3.17 Sơ đồ đấu dây và động cơ
3.2.9 Thiết bị điều khiển trực tiếp và gián tiếp
➢ Giải pháp: nút nhấn vật lý
➢ Tính chất: phủ Aqua chống bám bụi
➢ Vị trí: cạnh màn hình AMOLED 14 inch
➢ Chức năng: điều khiển hoạt động của hệ thống
➢ Giải pháp: thiết bị máy tính và phần mềm đi kèm
➢ Cách thức giao tiếp: sử dụng truyền thông nối tiếp RS232
➢ Chức năng: hiển thị hình ảnh, thông số, chế độ làm việc, điều khiển hoạt động của hệ thống
Hình 3.18 Sơ đồ kết nối Ưu điểm:
➢ Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
➢ Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện
➢ Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp
Hình 3.19 Cổng chuyển đổi Đặc điểm:
➢ Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là ±12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm -
➢ Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps
➢ Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
➢ Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm
➢ Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m
➢ Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 28800, 38400 56600, 115200 bps
Giải pháp cho những chức năng phụ trợ
Nhóm Bộ phận Chức năng Thông số thiết kế
Cơ khí Phễu nhiên liệu Để chứa các hạt cần phân loại
+ Mặt trên: hình chữ nhật (45 x 45cm)
+ Mặt dưới hình chữ nhật (15 x 45cm)
Bộ rung và định hướng
Nguyên liệu đổ xuống bộ rung sẽ được phân bổ đều xuống Lọc phế phẩm, bụi, rác định hình dòng chảy cho nguyên liệu
+ Sàng lọc bụi, tạp chất: kích thước lỗ D=4mm + Quạt gió: số lượng 04 Kích thước:
+ Điện áp hoạt động: DC 12V0,45A
Băng tải Để vận chuyển và dẫn hướng các hạt
100x800x20cm + Vật liệu: thép hợp kim
+ Đặc điểm nổi bật: rãnh trên mặt chuyển động
Vỏ máy Để cố định các bộ phận, chống rung động, đảm bảo an toàn và tính thẩm mĩ
+ Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm
+ Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm
+ Vật liệu: hợp kim thép Điện
Quan sát và ghi lại hình ảnh của từng hạt nguyên liệu, sau đó gửi thông tin cho Hệ thống CPU xử lý
+ Camera công nghiệp + CkVision dòng hcname
Hộp quang học Hỗ trợ camera ghi chính xác trong mọi điều kiện
2 dãy đèn led trên, 1 dãy đèn led dưới và 1 đèn bảng nền hỗ trợ cho camera phía trước
Loại bỏ các hạt phế phẩm
+ Áp suất: 0,01 Bar + Chu kì: 0,2ms Động cơ
Tạo chuyển động rung và tịnh tiến để di chuyển nguyên liệu
Hiển thị hình ảnh, thông tin hệ thống Kích thước: 12inch
Thiết bị xử lí trung tâm
Thu thập- tiếp nhận- xử lý- phản hồi các tín hiệu
DC20,428,8V DC + Kích thước: 90 x 100 x 75 mm
Máy tính+ Phần mềm điều khiển Điều khiển, thiết lập chế độ thiết bị
Hiển thị hình ảnh, thông tin hệ thống
Sử dụng chuẩn giao tiếp truyền thông nối tiếp RS232
Bảng 3.2 Các giải pháp thiết kế
Một số lỗi điều hành có thể xảy ra
STT Lỗi vận hành có thể có Biện pháp khắc phục
1 Hạt cà phê ra không đều hoặc bị kẹt ở miệng đáy phễu nguyên liệu
Thêm cơ cấu chặn bằng thanh chắn, điều khiển bộ phận rung hoạt động công suất lớn hơn
2 Bộ phân rung hoạt động kể cả khi không có nguyên liệu
Sử dụng cảm biến xác định có nguyên liệu trong phễu và đã mở thanh chắn phễu
3 Nguồn sáng không ổn định gây ảnh hưởng quá trình nhận biết hạt
Sử dụng cảm biến ánh sáng báo hiệu sự đứt quãng trong việc chiếu sáng
4 Hạt bị văng nhiều ra khỏi máng dẫn nguyên liệu Điều chỉnh thanh chắn nhằm giảm lưu lượng hạt
5 Camera bị xước do va chạm với nguyên liệu
Sử dụng lớp phủ chống xước, không bám bụi
Cảm biến có thể bị giảm hiệu quả làm việc do quá trình vận chuyển và lắp đặt
Gắn các kí hiệu cảnh báo cho bên vận chuyển; đính kèm như máy sách hướng dẫn sử dụng và lắp đặt
Bảng 3.3 Các lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục
Checklist của sản phẩm
CHECKLIST MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC
KIỂM TRA TIÊU CHUẨN ĐÁNH
1 Vỏ Kích thước thân máy
Vật liệu Thép hợp kim ✓
Tải trọng cho phép 90kg ✓
Tải trọng khuyến nghị 50-60kg ✓
An toàn điện 350VAC ✓ Độ hở giữa các tấm ghép < 0.05mm ✓
Hình thức Gờ liên kết và đinh vít ✓
Chống va đập Đóng hộp có xốp chống va đập x
Lắp ráp chức năng phụ sau khi vận chuyển ✓
Chi phí phát sinh < $100 ✓ Độ bền ước tính 5 năm x
Kính chắn trước và sau khoang máy Có/không ✓
Thời gian làm việc liên tục tối đa 96 tiếng ✓
Sắp xếp khoa học Tản nhiệt tốt ✓
Chống ẩm Độ ẩm không khí 75 –
Hoạt động của mạch Đạt hiệu suất 93 – 97% x
Công suất động cơ 2.1 – 3.9KW ✓ Độ trễ bộ điều khiển < 5ms ✓
Relay chống cháy nổ, chập điện Có/không ✓
Màn hình điều khiển Độ phân giải Full HD (1920x1080) ✓ Độ tương phản 15000:1 ✓ Độ sáng 3300 Lumen ✓
Tấm nền Tuổi thọ > 4000 giờ x Điều khiển Qua app hoặc trực tiếp trên máy ✓
Bộ phận cảnh báo hết nguyên liệu Có/không ✓
Bộ phận cảnh báo lưu lượng hạt Có/không ✓
Rung động trong quá trình làm việc < 5mm/s x
Số cơ cấu bị hư hại (chi tiết vào phần ghi chú nếu có)
Bảng 3.4 Bảng checklist sản phẩm
Thiết kế chi tiết
Hình 3.20 Tổng thể hệ thống máy phân loại sản phẩm
Hình 3.21 Tổng thể hệ thống máy phân loại sản phẩm
3.6.2 Chi tiết từng bộ phận
Hình 3.22 Phễu và máng dẫn định hướng
Hình 3.25 Bộ phận tách màu
Bản vẽ chi tiết
Hệ thống cơ điện tử cho sản phẩm phân loại hạt cà phê là một giải pháp tự động và hiệu quả để phân loại hạt cà phê theo các tiêu chí như kích thước, màu sắc và chất lượng Dưới đây là một tổng kết về thiết kế hệ thống này:
• Xác định yêu cầu cụ thể của việc phân loại hạt cà phê, bao gồm các tiêu chí như kích thước, màu sắc và chất lượng
• Đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy cao trong quá trình phân loại
• Xác định công suất và tốc độ xử lý phù hợp với quy mô sản xuất và nhu cầu của khách hàng
• Xây dựng một hệ thống cơ điện tử có sự kết hợp giữa các cảm biến, bộ xử lý, hệ thống điều khiển và cơ cấu cơ điện tử để thực hiện quá trình phân loại
• Đảm bảo tính linh hoạt và dễ dàng mở rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất tương lai
• Xác định giao diện người dùng thân thiện để quản lý và điều khiển hệ thống một cách dễ dàng và hiệu quả
• Chọn các cảm biến phù hợp để thu thập dữ liệu về kích thước, màu sắc và chất lượng của hạt cà phê
• Phát triển một hệ thống điều khiển để xử lý dữ liệu thu thập được từ cảm biến và ra quyết định về việc phân loại hạt
• Thiết kế cơ cấu cơ điện tử để phân loại các hạt cà phê dựa trên quyết định từ hệ thống điều khiển
Xây dựng và kiểm tra:
• Xây dựng hệ thống cơ điện tử dựa trên thiết kế chi tiết đã được xác định
• Thực hiện các bước kiểm tra và hiệu chỉnh để đảm bảo tính chính xác và hiệu suất của hệ thống
• Kiểm tra tất cả các chức năng của hệ
