Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu, thiết kế, và chế tạo mô-đun cấp liệu rung ứng dụng cho máy tách màu gạo

Nghiên cứu quy trình sản xuất chế biến gạo xuất khẩuĐề tiến hành nghiên cứu va ứng dụng máy tách màu gạo trong dây chuyên chếbiến gạo, cần tìm hiểu về quy trình công nghệ chế biến gạo tạ

TRUONG DAI HQC BACH KHOA

DO NGUYEN VAN TUAN

NGHIÊN CUU, THIET KE, VÀ CHE TAO MO-DUNCAP LIEU RUNG UNG DUNG CHO MAY TACH

MAU GAOChuyén nganh : Kỹ Thuật Co KhíMã sô: 60520103

TP.HO CHÍ MINH — THANG 6 NAM 2016

TRUONG DAI HQC BACH KHOA

DO NGUYEN VAN TUAN

NGHIÊN CUU, THIET KE, VÀ CHE TAO MO-DUNCAP LIEU RUNG UNG DUNG CHO MAY TACH

MAU GAOChuyén nganh : Kỹ Thuật Co KhíMã sô: 60520103

TP.HO CHÍ MINH — THANG 6 NAM 2016

Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS TS NGUYEN THANH NAM

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ky)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS NGUYEN MINH KY

(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi va chữ ky)

Cán bộ cham nhận xét 2 : TS NGUYEN TƯỜNG LONG

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc

Gia Tp HCM ngày 08 tháng 07 năm 2016

Thành phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)1 PGS TS Nguyễn Hồng Ngân

2 PGS TS Lưu Thanh Tùng3 TS Nguyễn Minh Kỳ4 TS Nguyễn Tường Long

3 TS Lê Ngọc Trần

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

~ £

Họ tên học viên: DO NGUYÊN VĂN TUẦN

Ngày, tháng, năm sinh: NNMRINVUI` Ốý Kỹ Thuật Cơ Kh

KIÊN DE TÀI: Nghiên Cứu, Thiết Kế và Chế Tạo Mô Dun Cấp Liệu Rung Ứng Dung

Cho Máy Tách Màu Gạo

KNHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nghiên cứu tông quan vê máy tách màu gạo và các công tr nh nghiên cứu aquan về máy tách màu gạo.

Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết và phân tích mô đun từ đó làm nên tảng cho việc

thiệt kê các cụm mô đun máy.

Th c hiện phân tích các cụm chức năng của máy trên cơ sở ứng dụng lý thuyết

mô đun từ đó th c hiện việc đánh giá và | a chọn phương án cho các cụm chính

trong máy đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật dé ra theo yêu c u.Tính toán thiết kế hệ thông máy, tính toán thiết kế chi tiết trong đó chủ yếu tập

trung vao việc tính toán cho các cụm được phân tích thành mô đun.

Th c hiện thiết kế các yêu c u điều khi n dam bảo các chức năng phục vụ quátr nh tạo h nh như yêu c u đề ra

Lập quy tr nh công nghệ chế tạo và chế tạo cụm cấp liệu rung và tích hợp vảomẫu máy tách màu tạo đ tạo ra một sản phẩm mẫu thử nghiệm trước khi sảnxuất hàng loạt

KNGÀY GIAO NHIỆM VỤ NNWNOW

K d | NHIỆM VỤ NIIMICMW

Dau tiên, tôi muôn cam ơn gia đình của mình Cám ơn Bo, Me và những ngườithan yêu luôn bên cạnh chăm sóc, động viên đê tôi có thê vững bước trên con đườnghọc tập cho tới ngày hôm nay.

Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp rất nhiều khó khăn mà tưởngchừng không thể giải quyết được, nhưng may mắn, tôi luôn được sự giúp đỡ và hướngdẫn tận tình từ người Thây của mình Từ khi bắt đầu luận văn, bước chân vào một lĩnhvực mới, cho đến ngày hoàn thành, Thay đã hướng dan va luôn tạo moi điều kiện thuậnlợi cho tôi để tìm hiểu về lý thuyết cũng như thực hiện mô hình Với sự kính trọng vàcảm kích tôi xin gởi lời cám ơn tới GS TS NGUYÊN THANH NAM người Thay đãluôn giúp đỡ, cho tôi những lời khuyên bồ ích trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin gởi lời cám ơn tới quý Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí đã giúp đỡ tôitrong quá trình làm luận văn, cũng như đã bỏ thời gian xem xét đề tài Tôi xin cảm ơnquý Thầy Cô đã tham gia giảng dạy chương trình đào tạo Thạc Sĩ ngành Kỹ Thuật Cơkhí đã trang bị cho tôi những kiến thức bố ich trong những năm học qua

Cuôi cùng tôi xin cảm ơn những người bạn đã luôn giúp đỡ tôi trong suôtnhững tháng ngày học cao học.

TP Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 06 năm 2016

Học viên thực hiện

Đỗ Nguyễn Văn Tuan

Nền kinh tế nước ta nói riêng và nên kinh tế thé giới nói chung dang trong giaiđoạn cạnh tranh khốc liệt trước xu hướng toàn cầu hóa Do đó xu hướng nội địa hóacác thiết bị máy móc trên thị trường là một nhu cầu cấp thiết để tăng tính cạnh tranh

của các doanh nghiệp trong nước.

Máy tách màu gạo xuất hiện trên thị trường nước ta và đang có một thi phanrộng lớn trên cả nước Các ứng dụng của máy rất phong phú va da dạng trong dâychuyển chế biến lúa gạo hoặc sử dụng phục vụ cho các đơn vi chế biến hạt điều, cà phêvà chè Có thể nói, máy tách màu gạo hiện nay là một thiết bị không thé thiếu trongngành chế biến lương thực thực phẩm của quốc gia và nhu cầu liên tục tăng nhanhtrước xu thé hội nhập

Tuy nhu cầu về mảng thiết bị này rất lớn, nhưng dé dau tư chi phi cho một máytách màu hiện nay khá cao và các thiết bi máy móc hau hết đều nhập khẩu từ nướcngoài Do đó chi phí tăng cao và việc bảo trì thay thế cũng khó khăn

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô-đun cấp liệu rung ứng dụng chomáy tách màu gạo” nhằm mục đích góp phan cho việc thiết kế máy tách mau gạo cókhả năng tạo ra các sản phẩm đa dạng có tính tích hợp lắp lẫn cao và chất lượng tươngđương các máy trên thị trường Qua đó dé tai phục vụ cho việc phát triển máy tách màuở Việt Nam, nâng cao được khả năng cạnh tranh trong xu thế hội nhập Quốc Tế

Học viên thực hiện

Đỗ Nguyễn Văn Tuan

Our country’s economy in specific and the world’s economy in general is inintense competition stage before the trend of the globalization Therefore, the trend oflocalization of equipment on the market is an urgent need to increase thecompetitiveness of domestic enterprises.

Nowadays, in Vietnam, rice-color-sorter is very polular in argriculture Itsapplications are very diversified, including rice processing, coffee bean processing, teaand other foods processing The importance of rice-color-sorter is undeniable and thedemand of rice-color-sorter keeps increasing for years.

Although the demand for this equipment is very large, but the cost toinvest fora rice-color-sorter is quite high now and the equipment mostly imported from abroad.Thus, the cost rises so high, the maintenance and replacement are so difficult.

The thesis "Applying modularity product design method in designingvibration-input part for rice-color-sorter" is aimed to design a rice-color-sorter that iscapable to creating diverse products with high- integrated, high quality and comparablewith other machines on the market Through that, this theme serves the developmentand mastery of rice-color-sorter manufacturing technology in Vietnam about the fieldof equipment, helps reduce the investment cost of similar equipment from abroad,domestic enterprises will have multiple initial conditions, improve the competitivenessin the upcoming integration trend.

Performer

Do Nguyen Van Tuan

Tôi tên: DO NGUYEN VĂN TUẦN, mã số học viên: 13041072, hiện là học viên cao

học ngành Kỹ Thuật Cơ Khí tại Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM.Tôi xin cam đoan:

- Luận văn nảy do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS TS NGUYÊN

THANH NAM.

- Mọi công thức, hình ảnh, kết quả tính toán do chính tôi thực hiện hoặc có nguồn gốc

tham khảo rõ ràng.Tôi xin hoàn toàn chịu trach nhiệm về nội dung luận văn tot nghiệp cua mình.

Học viên thực hiện

Đỗ Nguyễn Văn Tuan

MỤC LỤC

18906 9% AẢ i

DANH MỤC KY HIỆU VA CHỮ VIET TAT woes cecseesseesseesseeseesseeseesneeseesneenenneenes ivDANH MỤC BANG BIEU o eeeseessesssessesssessneesessecsnecneesnecueeeneesscsneeseeeueeueeeneesneeneeseeenees VM908 0009011008425 viCHƯƠNG 1 TONG QUAN NGHIÊN CUU uuu cccccccccecesesesessscscsvscecscecececsceceeesevees |1.1 Tổng quan về dây chuyển chế biẾn ga0 ceecsseseesesesesesesesesesecscececessssvevens |

1.1.1 Tinh hình chế biến gạo xuất khẩu tại Việt Nam - +: |1.1.2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cao trong chế biến gạo 31.1.3 Nghiên cứu quy trình sản xuất chế biến gạo xuất khẩu 31.1.4 Thông số anh hưởng chất lượng hạt gạO - - + + sccsesscecxe: 71.2 Nghiên cứu ứng dụng máy tach màu gạo trên thé giới - - 5 s5 ss¿ 91.3 Sơ lược về máy tách màu gạo tại Việt Nam - -+++<<<<<s+2 111.4 Tham khảo các mau máy tach mau gạo trên thé giới - s5 ssse: 131.5 Tinh cấp thiết va tính mới trong nghiên cứu của dé tài - - s55: 21

1.5.1 Nhiệm vụ nghién CỨU << <5 1151111313111 1151 1x2 21

1.5.2 Giới hạn thực hiện nghiên cứu trong để tài ccccecrsrsreeeersreei 211.6 Phân tích điểm mới của nghiên cứu ¿c6 St +k+k#E£EeEeEeEerererees 21CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET VA PHAN TÍCH MÔ-ĐUN 23

2.1 Nguyên lý làm việc máy tách Mau Qa c1 sereses 23

2.2 Khái niệm về thiết kế sản phẩm theo mô-đun 5 + + +e+esEsEerereei 242.3 Ưu điểm của phương pháp thiết kế theo mô-đun - 2-5-5 5+ +s+£+sscse 242.4 Nguyên tắc thiết kế sản phẩm theo hướng mô-đun - 2-2-6 sx+xs4 26

2.4.1 Cơ sở và phương pháp thực hiện - +55 ++<<<<<<<ss2 262.4.2 Phương pháp tạo nhóm << << << + 1333115555555 sx2 30

2.5 Xây dựng quy trình thiết kế theo mô-đun cho máy tách màu gạo 35

2.5.1 Phát biểu bài toán thiết kẾ ¿sec 362.5.2 Xác định các yêu cầu kỹ thuật đối với máy tách màu gạo 362.6 Phân tích chức năng máy tách màu ØạO - 555 {555 ssssssssssss 362.7 Xây dựng đặc tính máy với yêu cầu chức năng chung 55-5: 37

i

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

2.8 Thực hiện mô-đun chức năng trong máy tách màu øØaO 52

2.8.1 _ Thiết kế mô-đun theo chức năng - - + x+k£E£EeEsEsrerrerees 522.8.2 Thiết kế theo mô-đun chức năng kết cẫu - sex 532.9 Kết qua phân tích thiết kế theo mô-đun - 2-6 6E +E£E£E£E£EeEeEeErereei 54CHUONG 3 TÍNH TOÁN THIET KE CHI TIET MO-DUN CAP LIEU 573.1 Xác định mục tiêu tính toán thiẾt kẾ c¿cxcsrtsrrsrrrrrrrrrrrrrrrrrre 573.2 Mục tiêu tính toán thiết kế cho mô-đun cấp liệu rung: 5-5: 573.3 Cơ sở tính toán lý thuyết quá trình di chuyển của hạt gạo - 573.4 Trường hop 1 : Chỉ tiết dịch chuyến từ trái sang phải : -: 583.5 Trường hợp 2 : Chỉ tiết dịch chuyển từ phải sang trái : -: 603.6 Tính toán thiết kế chỉ tiết cho máng cấp liệu rung - s5 s sec: 62

3.6.1 Tinh toán lưu lượng của máng runØ - <+<<<<<<<sssss2 63

3.6.2 Tính toán vận tốc của hạt gạo trung bình - «<2 63

3.6.3 Tinh toán góc nghiên của lò xo lá cụm rung -ss<- 643.6.4 Tinh toán biên độ rung theo hai phương X-X 64

3.6.5 Tinh toán thiết kế hình học của để rung - s s s+scsxexezee 65

3.6.6 Xác định lực kích rung của nam châm điện - 67

3.7 Tính cường độ dòng điện qua cuộn dây và cách điều chỉnh lực kích rung 673.8 Tổng hợp thông số tính toán thiết k6 ooo cccccccscscscscececssssssersteteteeeees 68CHƯƠNG 4._ QUY TRINH CÔNG NGHỆ CHE TẠO MO-DUN CAP LIEU

RUNG 71

4.1 Thanh lập các bản vẽ thiết kế cụm cấp liệu rung - s5 sec: 714.2 Xác định dạng sản II 73

4.3 Vật liệu và cơ tính vật LIỆU + + - + Ă E111 11811133 E1 kvv rrreevss 74

4.4 Phân tích yêu cầu kỹ thuậtt - - - + k+E+E+ESEEEx ST ng rerreg 744.5 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi - + +s+E+E+E+EsEsEerrereei 754.6 Đánh số các bề mặt gia CONG ececccsccesessssssssscsesesesecscscececessvevsvevseseseseseseee 804.7 Thiết kế phương án gia cÔng - cv S331 118151515 E1 rerkro 80

4.8 XAC inh 8i0(iï50ì 1115 .4 81

4.9, Xác định chế độ cat eceeeceeeseesseesseecseecseecseceseeeseeseeeseeeseeseeeneesneeceeeceeenneeneees 84

li

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

CHƯƠNG 5 CHE TẠO THU NGHIỆM CUM CAP LIEU RUNG TÍCH HỢPVÀO MAY TÁCH MAU GAO uecccccscsssssssscsescescscsescscsesscscsesscscsesscscsesscscsecacseecacsesees 91KET LUẬN VA HƯỚNG PHAT TRIEN CUA LUẬN VĂN -ccccccsscez 93//.88i500557.0 70.427 0 ÔỌOỒÔO 94

iii

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

DANH MỤC CÁC KY HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT

Ký hiệu Giải thích ý nghĩa Ghi chú

CLRR Cuu Long Delta Rice Research | Viện Lúa Đồng Băng Sông Cửu Long

RCS Rice Color Sorter May tach mau gao

GFR General Function Requirement | Yêu cầu chức năng chung

CIA Cluster Identification Algorithm | Thuật toán nhận dạng nhóm

CCD Charge-Coupled Device Thiét bi ghép dién tich

IV

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Thiết bi dùng trong dây chuyền chế biến gao_ - 7

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy NT PUBU - 19

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật máy NANTA-PUBUKING -=~============== 20

Bang 2.1 Ma trận quan hệ giữa cấu trúc máy và tan quan trong - 38

Bảng 2.2 Ma trận đồng dạng chức năng -==~==========================mer 46Bang 2.3 Ma trận đồng dạng kết cau - 51

Bảng 2.4 Ma tran đồng dang tổng hop -=-=================================mmem 52Bang 2.5 Ma tran mô-đun theo chức năng - 53

Bang 2.6 Ma trận mô-đun kết cầu -~ -~~-==~===================================r 54Bảng 2.7 Nội dung can thiết kế chi tiết trong từng cụm chức năng - 55

Bang 3.1 Thông số đầu vào tính toán - 69

Bang 3.2 Thông số đầu ra tính toán - 70

Bang 4.1 Cau tạo cum cấp liệu rung - 72

Bang 4.2 Kết qua tính lượng du và kích thước trung gian - 82Bang 4.3 Bé mat 2 -= ==~==~===========r==========rrrrxrmx=r==r=em==rm=rmeem 82Bang 4.4 Bề mặt 3 -~ -~~ ~ =~~-=~===========================m===m==m=emm=emm=er 83Bang 4.5 Bề mặt 3 -~ -~~ ~ =~ =~===>=======================m===m==m=emmem==er 83Bang 4.6 Bề mặt 7&1] -~~-=~ ==-===============================m===m==m==rm=em==er 83

V

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

DANH MỤC HINH VE

Hình 1.1 Quy trình công nghệ chế biến lúa gạo của Đồng bang Sông Cửu Long - 4

Hình 1.2 Vị trí của máy tách mau gạo trong dây chuyển chế biến gạo - 7

Hình 1.3 Cau tạo sơ bộ của các cụm chức năng chính máy tách màu ISORT - 12

Hình 1.4 Sản phẩm hat được tách ra (hình trái) và sản phẩm bị loại (hình phải) - 13

Hình 1.5 Máy tách màu RMGS 1402 Series - 13

Hình 1.6 Thiết bi máng rung kiểu mới RMGS 1402 Series - 14

Hình 1.7 Thông số kích thước của máy RMGS 1402 Series - 15

Hình 1.8 May tach màu gạo 6SXM-400B - 16

Hình 1.9 May tách màu 320 CII Appearance (Trung Quốc) - 17

Hình 1.10 Thông số kích thước tách mau 320 CII Appearance (Trung Quốc) - 18

Hình 1.11 Máy tách màu NT PUBU - 18

Hình 2.1 Nguyên lý tách màu gạo - 23

Hình 2.2 Biểu đồ lắp máy tính cá nhân -==~==========================mm=r 29Hình 2.3 Phân tích theo cấu trúc của hệ thống xe - 29

Hình 2.4 Phân tích theo cấu trúc của bộ phận chuyên chở - 30

Hình 2.5 Ma trận liên thuộc chỉ tiết máy - 31

Hình 2.6 Các chỉ tiết máy được nhóm lại và tách khỏi ma trận - 34

Hình 2.7 Quy trình thiết kế theo mô-đun tổng quát - 35

Hình 2.8 Phác thảo sơ đồ cụm chức năng máy - 54

al

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Hình 3.1 Chi tiết dich chuyển từ trái sang phải - 59

Hình 3.2 Chi tiết dịch chuyển từ phải sang trái - 60

Hình 3.3 Ứng suất cho phép dùng tính toán cho vật liệu Polyurethane - 65

Hình 3.4 Lõi thép cua nam châm điện - 68

Hình 4.1 Máy tach màu gạo một kênh: - 71

Hình 4.2 Mô hình 3D cụm cấp liệu rung - 72

Hình 4.3 Mô hình cum cấp liệu rung được chế tạo - 73

Hình 4.4 Tính toán khối lượng của chỉ tiết cần gia cong - 73

Hình 4.5 Bản vẽ chỉ tiết của khung ga cấp liệu rung - 74

Hình 4.6 Bản vẽ lượng dư phôi duc - 80

Hình 4.7 Ban vẽ đánh số các bề mặt gia công - 80

Hinh 5.1 Khung may tach mau gao - 91

Hinh 5.2 May rung - 22222222 nnn enna nnn e ee 9]

Vii

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

CHUONG 1 TÓNG QUAN NGHIÊN CỨU

Tách màu gạo là một công nghệ đang được nghiên cứu áp dụng rộng rãi ở

nhiều nước trên thế giới đặc biệt là trong bối cảnh toàn cầu hóa và khu vực hóa nênkinh tế Tại Việt Nam đa phần các công ty chế biến nhập máy về lắp rap trong dâychuyên Trong chương này sẽ trình bay tong quan các nghiên cứu về máy tách màugạo, các dòng máy hiện có trên thị trường, nhu cầu thị trường và hướng nghiên cứusản phẩm để tiếp cận thị trường

1.1 Tổng quan về dây chuyền chế biến gạo1.1.1 Tình hình chế biến gạo xuất khẩu tại Việt Nam

Lương thực là nhu câu thiết yếu đối với con người Các hạt lương thực chínhbao gồm lúa mì, lúa gạo, bắp, ngoài ra còn có một số loại khác như cao lương,lúa mạch, kê Cây lúa đứng vi trí thứ hai sau lúa mì về diện tích trên thế gIỚI

Việt Nam có điều kiện khí hậu rất thích hợp cho việc trồng lúa, đó là khí hậunóng âm mưa nhiều Đồng thời lúa là cây trồng dễ canh tác, dễ chăm sóc nên

cũng thuận lợi cho trình độ kĩ thuật ở nước ta.Do thói quen nên một sô vùng gọi “lúa” là “thóc” Trong phạm vi luận vănnày hai thuật ngữ “lúa” và “thóc” là tương đương.

Từ chỗ là quốc gia nhập khâu lương thực, Việt Nam đã trở thành cường quốclúa gạo sau hai thập niên đổi mới theo hướng kinh tế thị trường có sự điều tiếtcủa Nhà nước Từ năm 1992 đến năm 1997, mỗi năm nước ta xuất khẩu khoảng2 triệu tan gạo Từ năm 1997 đến năm 2002, xuất khâu gạo của nước ta đạt trên 3triệu tắn/năm Và đến năm 2007 thì lên đến 4,5 triệu tắn/năm Năm 2008 xuấtkhâu gạo đạt 4,7 triệu tấn, kim ngạch đạt 2,9 tỉ đô la Mỹ (tính ra, giá bán bìnhquân 617,02 đô la My/tan) Nam 2009 xuất khẩu dat 6 triệu tan, kim ngach dat2.6 ti đô la Mỹ (giá ban bình quân 433,33 đô la Mỹ/ tan) Lượng gạo xuất khẩunăm 2010 dat 6,88 triệu tan, kim ngạch 3,23 tỉ đô la Mỹ, tăng 15,4% về lượng và21,2% về giá tri so với năm 2009 Hiện tại Việt Nam là nước xuất khẩu gạo đứngthứ hai thế giới chỉ sau Thái Lan [23]

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Theo Viện Lúa Đồng Bang Sông Cửu Long (Cưu Long Delta Rice ResearchInstitute hay CLRR), tỉ lệ that thoát sau thu hoạch khoảng 12 — 15% Các chuyêngia sau thu hoạch của Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (JRRIJ) đưa ra con sốthất thoát sau thu hoạch ở Việt Nam và các nước Đông Nam Á khoảng 15 — 20%sản lượng và làm giảm 10 — 30% giá trị hay thu nhập cho người sản xuất.

Với mức thiệt hại 12 — 15%, Đồng Băng Sông Cửu Long mất từ 2,4 — 3,15triệu tan lúa/năm, tương đương 912 — 1260 tỷ đồng Như vậy ton thất sau thuhoạch không chỉ làm giảm sản lượng mà còn ảnh hưởng lớn chất lượng, giá trị

hạt gạo, giảm thu nhập của nông dân [24].

Dù được mệnh danh là cường quốc xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới, nhưnggiá gạo xuất khâu Việt Nam vẫn thường thấp hơn gạo cùng loại trên thị trườngthế giới so với Thái Lan giá gạo thấp hơn khoảng 160 USD/tan Những thitrường nhập khẩu gạo cao cấp trên thế giới van do Thái Lan năm giữ Van dé naycó liên quan không ít đến quá trình áp dụng công nghệ sau thu hoạch ở nước ta,chưa kể công nghệ sau thu hoạch của nước ta còn nhiều mặt hạn chế so với TháiLan Điều này gây ra tốn thất và giảm giá trị gạo rất lớn làm giảm khả năng cạnhtranh của gạo Việt Nam trên thị trường quốc tế Việc này xảy ra do hàng loạt cácyếu tố từ sơ chế, tồn trữ đến chế biến chưa hợp lý, thể hiện ở nhiều mặt [24]:

e Đầu tư cho công tác nghiên cứu khoa học còn thấp

e Chưa quan tâm nhiêu về việc nâng cao chat lượng gạo xuât khâu.Nhận thức của người lao động chưa đúng.

Trang thiết bị còn lạc hậu thiếu thốn.Áp dụng công nghệ chưa phù hợp.Đề khắc phục điều này, cần đầu tư nghiên cứu cải tiễn từ giai đoạn giống, gieotrồng, quy trình chế biến gạo và bảo quản sau chế biến để có được chất lượng tốtnhất, mang lại giá trị cao cho hạt gạo Việt Nam Vì thị trường trong nước và trênthế giới ngày càng yêu cầu chất lượng gạo cao hơn Còn đối với nhà sản xuất,chế biến gạo đòi hỏi một dây chuyển chế biến gạo với hiệu suất thu hồi gao cao,đạt chất lượng, tiết kiệm năng lượng Do đó, việc nghiên cứu phat triển máy tachmau gạo trong dây chuyên chế biến gạo dé tăng chất lượng gạo trước khi đem đi

2

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

đóng gói giữ một vai trò quan trong trong việc phát triển ngành chế biến lương

thực.

1.1.2 Nghiên cứu ứng dung công nghệ cao trong chế biến gạoỞ Việt Nam hiện nay việc nghiên cứu chuyển giao công nghệ và chế tạo máytach màu chưa được phô biến, hau hết là ta chi đầu tư nhập ngoại từ các hãng nhưTrung Quốc, Mỹ, Nhật, Hoa Kỳ, Ấn Độ nhưng chỉ dừng lại ở mức ứng dụng

[15].

Hiện tại ở Việt Nam có hai co sở lớn nhất chế tao may nông nghiệp là CôngTy Cơ Khí Long An và Cơ Khí Bùi Văn Ngọ Hiện tại việc nghiên cứu chế tạomáy tách màu vẫn đang được xúc tiễn Các công ty sản suất máy nông nghiệp ởViệt Nam đang có xu hướng sử dụng nhiều hơn các kết quả nghiên cứu trong ứngdụng chế tạo máy Trong đó, mảng nhận diện hình ảnh đang được chú ý pháttriển và ứng dụng chính trong máy tách mảu gạo

Thị giác máy là một lĩnh vực rất mới mẻ đối với các nhà nghiên cứu ở ViệtNam, nó chỉ mới xuất hiện gần đây ở trong các tổ chức quân đội và một số viện

nghiên cứu khác Việc áp dụng thị giác máy vào các ứng dụng nghiên cứu khoa

học được coi là một khởi đầu cho chặng đường phát triển của thị giác máy ở các

trường đại học hiện nay.

1.1.3 Nghiên cứu quy trình sản xuất chế biến gạo xuất khẩuĐề tiến hành nghiên cứu va ứng dụng máy tách màu gạo trong dây chuyên chếbiến gạo, cần tìm hiểu về quy trình công nghệ chế biến gạo tại Việt Nam hiệnnay, chủ yếu tại Đồng bằng sông Cửu Long Quy trình công nghệ chế biến gạo

được trình bày trong hình 1.1.

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Can dong bao

Hình 1 1 Quy trình công nghệ chế biến lúa gạo của Dong bằng Sông Cửu LongNguyên liệu đầu vào của qui trình chế biến là lúa (thóc) được thu mua trên thịtrường và đầu ra là gạo đã được đóng bao

Sau đây là các công đoạn và các thiết bị tương ứng trong quy trình chế biến gạo:

Công đoạn 1: Cân.

Cân khối lượng thóc đầu vào

Sau khi cân nhập liệu xong thóc được đưa vào thùng chứa.Công đoạn 2: Chứa vào thùng (Thùng chứa).

Công đoạn 3: Làm sạch (Máy làm sạch).Đâu vào là thóc từ thùng chứa sẽ được dua qua máy làm sạch dé làm sạch các

tạp chất trong thóc như: đá, sạn, dây bao, cát bụi, rơm,bụi ban có kích thướckhác với kích thước hạt nguyên liệu được phân ly qua lỗ sảng Đầu ra của công

đoạn này là thóc đã được làm sạch thô.

Công đoạn 4: Bóc vỏ thóc (Máy bóc vỏ, máy chà gạo lức, cối lức)

Thóc nguyên liệu sau khi được làm sạch thô sẽ được cho vào máy bóc vỏ

nhăm tách đi lớp vỏ (trâu) bên ngoài Hỗn hợp thu được sau khi bóc vỏ bao gồm:

gạo, thóc, trâu, tâm, cám, sạn, bụi bân.

GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Để Nguyễn Văn T' uấn

- Công đoạn 5: Tach trau (Máy tách trau)Hỗn hợp gồm: gạo, thóc, trâu, tắm, cám, sạn, bụi ban sau khi qua công đoạnbóc vỏ sẽ được đưa qua máy tách trâu nhăm loại bỏ trâu trong hỗn hợp và thu hồicám-bụi ban Hỗn hợp thu được ở ngõ ra của máy tách trâu bao gồm: gạo, thóc,

tâm sạn.Công đoạn 6: Tách sạn (Máy tách sạn)

Hỗn hợp gồm: gạo, thóc, trâu, tâm, cám, sạn sau khi qua công đoạn tách trâuvẫn còn lẫn sạn và một số tạp chất khác (giai đoạn làm sạch lúa nguyên liệu chỉlàm sạch thô) vì vậy cần được tách sạn thêm ở công đọan này Hỗn hợp thu được

ở ngõ ra gôm: gạo và thóc.Công đoạn 7: Tách thóc thô (Máy tách thóc)

Hỗn hợp gồm: gạo và thóc sau khi qua máy tách sạn được đưa qua công đoạntách thóc dé thu được gạo và thóc riêng biệt Gạo sẽ tiếp tục đi qua công đoạn xáttrắng và thóc sẽ được đưa về máy bóc vỏ

Công đoạn 8: Xát trăng lần 1 (Máy xát trang 1)Gao sau khi được tách thóc ở công đoạn 7 sẽ được cho qua máy xat trắng 1.Nhiệm vụ của công đọan này là bóc đi một phần lớp cám trên bề mặt hạt gạo vàlàm trắng gạo

Công đoạn 9: Xát trăng lần 2 (Máy xát trắng 2)Gạo sau khi được xát trắng ở công đoạn 8 sẽ được cho qua máy xát trắng 2.Nhiệm vụ của công đọan này là tiếp tục bóc đi lớp cám trên bề mặt hạt gạo vàlàm tăng độ trắng của gạo Sản phẩm của công đoạn này là gạo được làm trắng.- Công đoạn 10: Đánh bóng lần 1 (Máy đánh bóng 1)

Gạo sau khi được xát trang được đưa qua máy đánh bóng 1 để làm bóng gạo.Quá trình đánh bóng sẽ cải thiện độ bóng bề mặt của gạo đạt tiêu chuẩn xuấtkhẩu kiểu ma sát băng dao kết hợp phun sương, cho độ bóng cao, gãy vỡ thấp,không làm tăng độ am

Công đoạn 11: Đánh bóng lần 2 (Máy đánh bóng 2)Gạo sau khi qua máy đánh bóng 1 được đưa qua máy đánh bóng 2 dé làm tăngđộ bóng của gạo Sản phẩm của công đoạn này là gạo đã được đánh bóng

5

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

- Công đoạn 12: Tách thóc tinh (Máy tách thóc)

Gạo sau khi qua máy đánh bóng 2 vẫn còn lẫn một lượng nhỏ thóc, nên đượcđưa qua máy tách thóc để tách lượng thóc lẫn này Thóc thu được sẽ đưa về máybóc vỏ, còn gạo sẽ đi qua công đoạn sấy

- Công đoạn 13: Sấy (Hệ thống sấy)Trong quá trình đánh bóng gạo có sử dụng hơi nước để tạo một lớp hồ áo quagạo Vi vậy gạo ở công đoạn đánh bóng có một lượng âm nhất định Vì vậy canphải qua quá trình sây để làm cho gạo có một độ âm nhất định Sau đó Đạo sẽđược làm mát để giảm nhiệt độ gạo trong công đoạn sấy

- Công đoạn 14: Chọn hạt (Máy tach màu gao)

Gao sau khi được làm bóng sẽ được qua máy chọn hạt nhằm phân loại ra cácloại hạt gạo có kích thước khác nhau nhăm tăng tính đồng đều cũng như chất

lượng hạt gạo sau khi tách.- Công đoạn 15: Trộn gạo (Máy trộn gạo)

Công đoạn này nhằm trộn các loại gạo với nhau để thu được loại gạo có chấtlượng nhất định

- Công đoạn 16: Cân (Hệ thống cân — đóng bao)Ở công đoạn này gạo sau khi trộn sẽ được cân và đóng bao lại.Với quy trình chế biến gạo như đã nêu bên trên ta thấy được giá trị gia tăng vàkhả năng cạnh tranh của hạt gạo trên thị trường xuất khâu không thé thiếu vai tròcủa máy tách màu gạo vì nó nam ở vi trí thành phẩm của dây chuyên chế biến

gạo (Hình 1.2).

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

_ Dây chuyền

sản xuâtgạo xuâtkhâu

Hình 1 2 Vi trí của máy tách màu gạo trong dây chuyên chế biến gạo.1.1.4 Thông số ảnh hướng chất lượng hạt gạo

Theo quy trình công nghệ chê biên gạo nêu trên cân phân ra các công đoạnchính tương ứng với các thiệt bị đề tạo ra sản phầm gạo như sau:

Bang 1 1 Thiết bị dùng trong dây chuyên chế biến gạo.STT Công đoạn Thiết bị

1 Can Cân định lượng2 Chứa vào thùng Thùng chứa3 Làm sạch Máy làm sạch

4 Bóc vỏ May bóc vỏ trau- Céi lức5 Tach trau May tach trau-Quat thôi trâu

6 Tach san May tach san7 Tach thóc thô Máy tách thóc

8 Xát trang lần 1 May xát trang 1

7

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

9 Xát trắng lần 2 Máy xát trắng 210 | Đánh bóng lần 1 Máy đánh bóng 1II | Đánh bóng lần 2 Máy đánh bóng 2

12 Tach thóc tinh May tách thóc

l3 | Say Hé thong say

14 Quy trinh chon hat May tach mau gao15 Tron gao May trộn gạo

16 Đóng gói Hệ thống cân - đóng baoTrong nghiên cứu của đề tai sẽ tập trung thiết kế máy tách màu gạo theo hướngmô-đun hóa dé phát triển vào sản xuất Sau đây là một số chỉ tiêu mà thị trường yêucầu với máy tách màu gạo:

Theo định nghĩa Krp được xác định bang tỉ số giữa lượng gạo tốt nam trongphế phẩm chiếm bao nhiêu phần, thường thì tỷ lệ này được thị trường yêu cầu ở

mức: 15%, [6].

Trong đó:

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

e mrp: khối lượng gạo tốt trong phế phẩme_ myn: khối lượng hỗn hợp gạo trong phế phẩmKết luận:

Như vay, trong dây chuyên chế biến gạo hiện nay thì máy tach màu gạo có vaitrò quan trọng và quyết định khả năng cạnh tranh của hạt gạo về mặt đáp ứng cáctiêu chuẩn xuất khẩu Do đó, việc nghiên cứu thiết kế máy tách màu gạo theohướng mô-đun hóa để phục vụ cho công tác sản xuất hang loạt là rất cấp thiết,trước nhu cau vẻ trang thiết bị cho hơn 500 nhà máy chế biến gạo tại Việt Nam.1.2 Nghiên cứu máy tách màu gạo trên thé giới

Quá trình nghiên cứu cho thay lịch sử phát triển của máy tach mau gạo bat đầutừ những năm 70 của thế kỷ 20, khi mà kỹ thuật nhận diện hình ảnh đã phát triểnvà đạt được một số thành tựu thì sự phát triển của các máy phân tách dựa trên kỹthuật này được đầu tư phát triển rất nhanh Trong đó, vấn đề ứng dụng công nghệxử lý ảnh trong máy /ách mau gạo được đặt ra dé phát triển liên tục trong 50 nămcho đến nay, có thé kế đến các mốc thời điểm [9]:

1932: Máy tách màu hạt thương mại đầu tiên ra đời tại Lowell, Michigan,

Mỹ bởi công ty Electric Sorting Machine.

1934: Phát triển các thiết bi tự động cho phân loại đậu phộng trang.1935: Phát triển máy tách màu hạt dựa trên nguyên lý lựa chọn 2 màu (two-

color selection).

1940: Phat triển hệ thong cấp liệu rung cho máy tách mau.1941-1970: Phát triển máy tách màu cho nhiều loại hạt khác nhau.Thập niên 1970: Phát triển nghiên cứu máy tách màu sử dụng khung cấp liệunhiều ngăn trượt cho hạt đậu và gạo

Năm 1978: đã xuất hiện máy tách màu hạt nhiều ngăn đầu tiên (38 ngăn hoạtđộng đồng thời của hãng MEGASORTS, Mỹ)

Thập niên 1980: Đưa ra khái niệm và phát triển máy phân loại hạt dùng kỹthuật hồng ngoại trong nhận diện hình ảnh

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

1993: Phát triển hệ thống camera nhận diện tốc độ cao CCD và công nghệnhận dạng hạt dang di chuyền dạng rơi tự do.

1995: Phát triển hệ thông camera CCD với việc tích hợp hồng ngoại và dãy

kích thước.

1996: Phát triển hệ thong nhận dang thông qua hình dạng và chiều dài.1997: Phát triển hệ thống nhận dạng sử dụng kết hợp cả nhận dạng hình ảnhthông thường và phiên bản hồng ngoại

1999: Phát triển phân loại hạt dựa trên nguyên lý sử dụng quét laser trongcamera dé ghi hình

2000: Phát triển phân loại hạt dựa trên nguyên lý sử dụng tia UV trongcamera dé ghi hình

Việc nghiên cứu thiết kế máy tách màu gạo trong dây chuyển chế biến gạođang được các nước trên thế giới thực hiện tiếp tục nghiên cứu để cải tiễn liêntục Qua đó cho thấy được tính thời sự của thiết bị này đến nay vẫn còn nguyên.Tham khảo một số nghiên cứu trên thé giới cho thấy được phan nao công nghệ vàthiết bị được giai mã, đề tài nghiên cứu xin được trích dẫn một SỐ công trình báonghiên cứu về các ứng dụng trong sản xuất thiết bị như sau:

e Bai báo: “Assessing breakage and cracks of parboiled rice kernels by imageanalysis techniques” cua nhóm tac gia Francis Courtois, Matthieu Faessel,

Catherine Bonazzi (France) về ứng dung dựa trên kỹ thuật phan tích hìnhảnh để định lượng một số thông số về chất lượng gạo hoặc các loại ngũ cốckhác Kỹ thuật xử ly ảnh đã giải quyết được van dé quan trọng đó là độchính xác khi nhận dạng hạt bang ảnh số nhưng với tốc độ xử lý chưa caonên vẫn đề còn lại là năng suất thấp

e Patent số US5678477 Husking apparatus Nghiên cứu về hệ thống mángnghiêng tải liệu và cơ cau điều chỉnh lưu lượng, lớp thóc cấp liệu máy bócvỏ Công nghệ máng nghiên này có vai trò quan trọng nhằm đảm bảo đượchạt gạo sẽ nằm chìm dưới đáy máy và tăng sự 6n định của dòng hat làm cho

việc nhận dạng dé phân tách hạt chính xác và giảm sô lân hôi gạo lại.

10

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

e Công trình “Modularity in the Design of Complex Engineering Systems’’,Carliss Y Baldwin Kim B Clark, 2004 [1] Công trình nghiên cứu trình

bày về van dé kỹ thuật thiết kế theo mô-đun, các kinh nghiệm trong quátrình xây dựng phân tích để thực hiện thiết kế hệ thống thành mô-đunchuyên môn hóa Phân tích về chỉ phí và những hiệu quả kinh tế mang lại từviệc thực hiện thiết kế hệ thống theo phương pháp mô-đun

e Công trình “The Option Value of Modularity in Design”, Carliss Baldwin, Kim B Clark, trich tu Design Rules, Volume 1: The Power ofModularity, Harvard Business School, 16/5/2002 [2], cong trinh thuc hién

những nghiên cứu về quá trình và cung cấp các kỹ thuật dé xây dựng cácmô-đun thuộc tính của hệ thống, từ đó các phép ghép mô-đun giúp cho việchình thành hệ thống nhanh, có thé dé dang phân tích các tiêu chí kỹ thuậtcũng như thay đôi theo yêu cầu của khách hàng từ các nội dung thiết kế ban

đầu.

1.3 So lược về máy tách màu gao tại Việt NamViệc ứng dụng công nghệ cao trong thiết kế máy tách màu gạo được các quốcgia phát triển rất quan tâm, điển hình có một số nhà cung cấp máy tách màu gạo

tại thị trường Việt Nam như: Satake (Nhật), hãng Buhler (Anh), Agro — Indus

(Malaysia), Zhejiang Zhancheng Machinery (Trung Quốc) Trong đó thiết bị tách màu hiện đang sử dụng rộng rãi ở Việt Nam là của hãngSatake (Nhật), đây là hãng hang đầu về máy móc, thiết bị trong dây chuyển chếbiến gạo đặc biệt là thiết bị máy tách màu gạo

Theo tham khảo từ Catalogue của hãng ISORT (Hàn Quốc), sơ lược có thé tìm

hiệu được kêt câu sơ bộ của một máy tách màu với các cụm chức năng chính củamay.

II

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

được 20 ngôn ngữ.

Máng Thải LiệuKhu vực nơi thành phẩm và tạp

chất được đưa ra ngoài.

Hình 1 3 Cấu tao sơ bộ của các cụm chức năng chính may tách mau ISORT.Nghiên cứu và khảo sát các máy cho thấy về nguyên lý, máy tách màu gạokhông phức tạp nhưng cân nghiên cứu thiết kế cơ khí sao cho phối hợp chính xácvới bộ phận điều khiển ở tốc độ cao và điều kiện làm việc của máy đòi hỏi yêucầu rất cao Do đó ta cần tìm hiểu về công dụng chung và nguyên lý hoạt độngcủa máy tách màu gạo nói chung Máy hoàn chỉnh là thiết bị có thể tách và loạibỏ các hạt gạo có màu khác với màu của mẫu gạo đã thiết lập trước tùy theo sự

hiệu chỉnh của người sử dụng mong muôn.

Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của máy thì với gạo hỗn hợp gạo, sạn,tắm cám bụi, từ hộp cấp liệu qua máng cấp nguyên liệu lớn Sau đó toàn bộnguyên liệu sẽ chảy đều trên máng rung và cấp đều đặn cho một tập hợp cáckênh dẫn có chiều dai lớn Hat gạo được định hướng trên kênh dẫn bởi các rãnhđược xẻ sẵn và đảm bảo một vận tốc gần như 6n định khi trượt ra khỏi máng.Ngay tại vị trí này sẽ có một camera ghi nhận hình ảnh và xử lý Một đầu thôi đặtgân sát tại vị trí đó sẽ thổi các hạt không đúng chất lượng ra một ngăn riêng để

thu nhận lại.

Trong máy có bộ cảm biến hình ảnh, kết hợp với các đầu thôi hạt Các hạt sẽ

đi qua bộ cảm biên, nêu có sự khác biệt vê màu thì sẽ bi thôi sang một ngăn chứakhác.

12

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Hình 1 4 Sản phẩm hạt được tách ra (hình trai) và sản phẩm bị loại (hình phai)1.4 Tham khảo các mẫu máy tách màu gạo trên thé giới

a) May tách màu RMGS 1402 SERIES (Nhat)

Máy tach mau Satake với sé-ri RMGS1402 được thiết kế cải tiến giúp tăngcường tỷ lệ hồi với năng suất cao và đảm bảo an toàn vệ sinh hơn, hiệu quả tách

màu gạo cao.

Hình 1.5 May tách màu RMGS 1402 Series

Những điểm kỹ thuật chính của máy tách màu gạo RMGS 1420 Series.e_ Tỷ lệthu hồi gạo của máy tách mau:

Không gian hoạt động của rãnh phụ được tăng tối đa với 14 rãnh bổ sung

(tông cộng là 27 rãnh) Máng làm tăng tỷ lệ thu hôi trong tách màu lân 2 băngviệc tập trung cao hơn vào vùng tách màu nên hiệu suât tách hạt gạo cao hơn.e Năng suất cua máy tach mau gạo:

Các thiệt kê bộ phận nạp liệu và phêu kiêu mới phân phôi gạo tôt hơn và dêkiêm soát hơn đôi với mọi sản phâm.

e Hệ thong vệ sinh hút bụi trong máy tách màu gạo:

13

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Hệ thống thông gió được thiết kế để loại bỏ cám và bụi tích tụ lại bên trong

máy tách màu Một chôi quét sẽ tự động kích hoạt khi cám bám tụ lại bộ phậnquang học, đảm bảo cho máy luôn sạch sẽ giúp máy hoạt động liên tục, ôn định.

e_ Hiệu qua của thiết kế bộ điều khiển của máy:Tất cả các thiết bị điện tử và phan mềm đều được thiết kế mới Những thay đổi

cả về thiệt kê máy lần công nghệ xử lý sô làm tăng hiệu quả tách màu của máy.

e Tinh năng thân thiện dé sử dung của thiết bị:Máy tách màu được trang bị màn hình cảm ứng LCD cải tiễn Phần mềm với

đặc tính tự động cao Máy cũng dùng hai chế độ vận hành: Bảo trì và Vận hành.Với chế độ Bảo trì, các cài đặt tối ưu sản phẩm được thiết lập và lưu vào máy.Với chế độ Vận hành, việc tách màu sẽ được thực hiện ở những chỗ được cài đặt

chế độ cân thiết giúp làm giảm các vẫn đề về vận hành

Hình 1 6 Thiết bị máng rung kiểu mới RMGS 1402 Series

Dac tính của may:

e Bộ cảm biến CCD (Tat cả các kiểu)Máy RMGS Satake với độ phân giải rất cao, 0.14m giúp quá trình nhận diênhạt lỗi rất nhỏ Mỗi camera với 2048 ảnh điểm, tầm nhìn rộng 280mm của chiềurộng phân máng rải liệu giúp cho máy có thể nhận dạng và loại bỏ các góc

khuyêt nhỏ với độ chính xác cao.

e Bộ cảm biến NIR (kiểu AMS/BM)

14

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

Bộ cảm biên NIR (Tia hông ngoại tam gân) đáp ứng nhu câu cơ bản của các

nhà máy xay xát gạo ở thế kỷ 21 Công nghệ NIR loại bỏ các tạp chất như thủytinh, nhựa, đá bang cách tận dụng quang phổ ánh sáng hồng ngoại để nhận dangtạp chất nguy hiểm Công nghệ NIR đảm bảo chất lượng sản phẩm băng cách

giảm sai sót.

e Thiết kế nhỏ gonMáy RMGS Satake được thiết kế để thực hiện hoạt động tách màu với kíchthước máy nhỏ gọn Máy tiết kiệm và tối ưu lượng khí nén trên máng tới 1/3 lần

SO với các máy tách màu hiệu GS Kêt câu súng phun với 252 vòi băn hơi đượcđặt gân với dòng gạo, cách đêu nhau 3.3mm một cái dé thực hiện việc tách mau

gạo Với bộ cảm ứng CCD có độ phân giải cao, máy RMGS kiểm tra triệt để

Nang suất tôi Gạo xát 16.2 21.6 27.0

da (t/gic) Gao lire 6.1 10.8 13.5

Điện nang cung cap AC200V, 1 Pha

Điện nang tiêu Tôi đa 6.0 kW

thu Định mức 40 kV

Khai lượng khí |_ Máy nén khí 7.5~15.0Nl/min

yêu cau May hút bụi 15m3/min

< Front View > < Side View >~ WwW - } L

Hình 1 7 Thông số kích thước của máy RMGS 1402 Series

e Những ưu diém của may

GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam

15

HVTH: Để Nguyễn Văn T' uấn

* Năng suất đầu vào thay đối theo loại nguyên liệu, các ứng dụng và tỷ lệ nhiễmban ban đầu.

* May nén khí có năng suất cao hơn có thé sẽ đáp ứng nếu độ nhiễm ban cao.* Kiểu AMS và AIS được trang bị thêm thiết bị tách màu phụ trợ

* Năng suất được tính theo tỷ lệ tách màu chính:phụ là 2:1

b) May tách màu gao 6SXM-400B

——ễ'

Hình 1, 8 May tách màu gạo 6SXM-400B

Đặc tính kỹ thuật của máy 6SXM-400B

- Dua trên cau trúc nhiều mô-đun song song, máy tách màu gạo tích hợp cảmbiến camera kỹ thuật số tiên tiến CCD, tach mau quang học, bộ phận táchnguyên liệu tốc độ cao, thuật toán điều khiến tần số tức thời và giao thứctruyền tín hiệu nhanh từ đó giúp nâng cao khả năng tách mau

- _ Màn hình hién thị cảm ứng đem lại giao diện thân thiện với kha năng cungcấp đây đủ thông tin cần thiết trong quá trình vận hành thiết bị cũng như sửa

chữa.- Ngoài các tính năng cơ bản trên thì máy còn có những chức năng:

e Mang nạp liệu phang, dốc, hệ thống vận hành tích hợp và xử lý số tốcđộ cao cho kết quả phân tách tốt cùng tuôi tho lâu bền cho thiết bị

16

GVHD: GS TS Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

e Khả năng tính toán đa kích cỡ, t6 hợp các thuật toán giúp quá trình

vận hành được thuận tiện.

e Hệ thống quang học đặc biệt, chế độ tách màu linh hoạt cho nhiềunguyên liệu thô khác nhau và mục đích loại bỏ phế phẩm khác nhau,máy thực hiện được việc tách màu đồng thời cho hạt vàng và hạt trắngsữa với năng suất lớn

e Giao diện thân thiện và sử dụng máy đơn giản nhưng đạt hiệu qua

1 Máng nạp liệu phang, dốc, hệ thống vận hành tích hợp và xử lý số tốc độcao đem lại kết quả phân tách tốt cùng tuôi thọ lâu bền cho thiết bị.2 Khả năng tính toán đa kích cỡ, tô hợp nhiều thuật toán đem lại một hệ

thống vận hành thông minh.3 Hệ thống quang học đặc biệt, chế độ tách màu linh hoạt cho nhiều

nguyên liệu thô khác nhau và mục đích loại bỏ phế phẩm khác nhau,những ưu điểm giúp cho thiết bi khả năng tách màu đồng thời cho hatvàng vả hạt trắng sữa với hiệu quả cao

Máy tách màu NT PUBU có hai thé hệ máy nhưng với đặc tính kỹ thuật khác

nhau nhăm phục vụ theo nhu câu của người sử dụng sản phâm.Các đặc tính kỹ thuật của may tách màu NT PUBU:

18

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

e Bộ cảm biên CCD với độ nhạy cao (2048 pixel) có thê nhận biết cácđiểm lôi cực nhỏ 0.14mm.

e Hai Camera CCD quan sát từ hai phía trước va sau.e Lô súng có kích thước 3.2mm giúp băn chính xác các hạt 101.e Máy có thê tách được nhiêu loại nguyên liệu khác nhau nhờ vào hệ

thông cài đặt linh hoạt.e Phương pháp điêu chỉnh dòng nguyên liệu ôn định băng thiệt bị sử

dụng các cảm biên đê điêu khiên hệ thông.

Bang 1 2 Thông so kỹ thuát của máy NT PUBU— Model _ Kích thước CIS dau vào Điện năng tiêu thụ C/S nén khí

(R x D x C Imm) (Tấn! giờ) (KW) /220V-50,60 Hz (Hp)NT PUBU 3 1021 x 1500 x 1880 3-5 18-24 15NT PUBU 5 1320 x 1500 x 1880 50-10 22-30 20NT PUBU 10 1626 x 1500 x 1880 7—14 35 20NT PUBU 20 1944 x 1500 x 1880 8-20 4 25

Công suất dau vào phụ thuộc vào tỉ lệ tạp chất, đặc điễm bên ngoài, trọng lượng của nguyên liệu

e) Máy tách màu NANTA- PUBUKING.Các đặc tính kỹ thuật của máy tích màu:

Công suất máy lớn lớn với số kênh rộng là 384 kênh.Hệ thông CCD Camera phân giải cao với kỹ thuật DCS

LED sử dụng công nghệ Diode phát quang có độ phát sáng cao.

Máy có khả năng tách cùng lúc nhiều loại phế phẩm khác nhau va tapchất (đá, gỗ )

Tích hợp và điều hành bằng Window XP, cải thiện khả năng điềukhiển

Hệ thông dau thu và phân tích hình anh được thiết kế và tích hợp trênboard mạch điều khiển

Máy được thiết kế dé sử dụng với giao diện đa ngôn ngữ (có tiếng

Bang 1 3 Thông số kỹ thuật máy NANTA-PUBUKINGModel ˆ Kích thước CIS dau vào Dién nang tiéu thu C/S nén khí

(RxDx€C mm) (Tan/ giờ) (KW) /220V-50,60 Hz (Hp)PUBU King -1 1021 x 1540 x 1810 2 -4 1.6 5PUBU King -2 1328 x 1540 x 1810 4-8 2 75PUBU King -3 1635 x 1540 x 1810 6-12 2.5 10PUBU King -4 1942 x 1540 x 1810 8-16 3 15PUBU King -5 2249 x 1540 x 1810 10 — 20 3.5 20PUBU King -6 2556 x 1540 x 1810 12 —24 4 25

Công suất dau vào phụ thuộc vào ti lệ tap chat, đặc diém bên ngoài, trong lượng của nguyên liệuTrên cơ sở đánh giá tình hình nghiên cứu tổng quan và phân tích những công

trình nghiên cứu của dé tài, những điêm chính trong lĩnh vực nghiên cứu có thêtóm gọn một sô nét như sau:

e Việc nghiên cứu về công nghệ nhận dạng hình ảnh đã phát triển nhanh trongthời gian dài Các phương pháp để ứng dụng các công nghệ này vảo thực tếcũng rất đa dạng Trên thế giới, nhiều công ty đã thực hiện kết hợp công nghệtiên tiễn với việc sản suất ra các máy tách hạt có độ ôn định, năng suất và kếtquả tách hạt cao Việc thiết kế chế tạo một thiết bị tương tự dựa trên các thôngtin về công nghệ là hoàn toan khả thi và mới ở nước ta

Máy tách hạt chủ yếu dựa trên công nghệ nhận diện hình ảnh và hệ thống cấpphôi, thôi khí dé loại bỏ hạt sai Trong đó hiện nay chủ yếu nghiên cứu củaluận văn là thực hiện thiết kế một hệ thống cơ khí chuẩn thì việc thực hiệntriển khai các giải pháp về công nghệ và phần mềm mới khả thi được

Điểm khó khăn khi thực hiện chế tạo các thiết bị tách màu là trình độ chế tạochỉ tiết và vật liệu ở trong nước chưa cao nên các chỉ tiết chủ yếu cần đượcmua và lắp ráp Thiết bi đầu phun khí dé thôi hạt sai là một ví dụ Cho nênquá trình thiết kế máy theo hướng mô-đun hóa sẽ giúp hoan thiện máy

Việc tiễn hành chế tạo và hiệu chỉnh thành công m6 hình may tách màu sẽ tạonhiều thuận lợi cho quá trình nghiên cứu hoàn thiện thiết kế theo mô-đun, cóthể nhân rộng trên nền các mô-đun máy này cho máy lớn khi có nhu cầu về

năng suât cao.

GVHD: GS.TS Nguyễn Thanh Nam

20

HVTH: Để Nguyễn Văn T' uấn

1.5 Tính cấp thiết và tính mới trong nghiên cứu của đề tài

1.5.1 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tổng quan về máy tách màu gạo từ đó xác định các nội dung thực hiện trongquá trình thiết kế máy tách màu gạo theo mô đun

- Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết về quá trình thiết kế theo mô-đun Sau đó thực

hiện việc tính toán phan chia các mô-đun trong máy tách màu gạo dựa trên các tiêu

chí về năng suất và chất lượng, trong đó tập trung phân tích mô-đun cấp liệu rung.- Thực hiện tính toán thiết kế cho mô-đun cấp liệu rung, xây dựng qui trình côngnghệ gia công chế tạo cho các chỉ tiết cụm cấp liệu rung

- Ứng dụng các kết quả nghiên cứu thiết kế trong quá trình triển khai chế tạo đun cấp liệu rung

mô Thực nghiệm dé đánh giá các kết quả đạt được của mômô đun cấp liệu rung.1.5.2 Phạm vi giới hạn nghiên cứu trong đề tài

Trong phạm vi nghiên cứu dé tài tập trung vao các nội dung như sau:- Thực hiện nghiên cứu tổng quan về công nghệ và thiết bị

- Đề xuất phương án và thực hiện các công việc thiết kế theo mô-đun.- Tính toán thiết kế chỉ tiết cho mô đun cấp liệu rung để ứng dụng cho quá trìnhchế tạo thử nghiệm trong đề tải

1.6 Phân tích điểm mới của nghiên cứu

Như trình bày ở trên nhu cầu sử dụng máy tách màu gạo trong sản xuất là rấtlớn nhưng giá thành của máy lực cản với các doanh nghiệp chế bién gạo ở quymô trung bình và nhỏ vì gánh nặng chỉ phí đầu tư ban đầu và khả năng sử dụngkhông hết công suất máy trong điều kiện làm việc tại Việt Nam

Sản phẩm máy tách màu sẽ đem lại giá trị gia tăng cao cho hạt gạo thông quaviệc giảm giá thành trong quy trình sản xuất, cụ thể là vốn đầu tư ban đầu chothiết bị từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp Việt Nam trên thịtrường xuất khẩu gạo thế giới

Chính vì lẽ đó, mục tiêu nghiên cứu của đề tải là làm chủ việc thiết kế theohướng phân tích thành các mô-đun phục vụ chế tạo va lắp ráp hàng loạt sản phẩm

21

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

máy tách mau gạo sẽ nâng cao được tính cạnh tranh của sản phẩm từ đó cho thayđược tính ứng dụng của các nghiên cứu khoa học trong đề tài để đóng góp vàothực tiễn, đó là điểm mới khi dự kiến triển khai sản xuất thiết bị trong nước hiện

nay.

Kết luận:Trong chương này đã trình bày các nội dung liên quan về tổng quan nghiêncứu nhăm phục vụ cho quá trình thiết kế theo mô-đun cho máy tách mảu gạo.Thông qua đó cho thay các hướng phát triển thiết kế cho máy tách mau gạo theomô-đun Phạm vi của đề tài sẽ tập trung phân tích thiết kế theo mô-đun máy táchmau gạo và tính toán thiết kế chỉ tiết cho mô đun cấp liệu rung

22

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET VA PHAN

TÍCH MO-DUN2.1 Nguyên ly làm việc của máy tách màu gao

Trong nghiên cứu của đề tài, việc tách màu gạo là phân đoạn trải các hạt gạovà sau đó là quá trình nhận dạng tốt xấu và thực hiện tách hạt gạo được định nghĩalà xấu Hiện nay, theo như các kết quả nghiên cứu thì việc thực hiện tách mau vớinăng suất cao sẽ dựa trên nguyên lý tách mau như trên hình 2.1

2.0 =~ ay Cum phan) * loại

® /⁄// ty, _k_ um

e ⁄ thôi

© HạtsaiThanh phẩm

aa Hat thành phẩm

Hình 2 1 Nguyên lý tách màu gạo

M6 tả: Cơ câu cấp phôi rung đưa gạo từ các máng chứa liệu rải ra các rãnh củamang trượt gạo, máng này có chức năng làm ổn định và tách dòng gạo Sau khidòng gạo được 6n định di chuyển đến vị trí camera quan sát, sau quá trình xử lý ảnhsẽ phát tín hiệu cho bộ phận chấp hành là súng phun khí nén thực hiện việc táchmàu Gạo lỗi sẽ bị tách ra khỏi gạo thành phẩm

Nhận xét:

- - Với nguyên lý cấp phôi cho vật liệu là hạt gạo trong nhóm vat liệu rời chonên việc thực hiện các chuyền động tách các hạt gạo từ nguồn và định hướngchúng lại trên một máng dẫn rồi dùng các cảm biến và thiết bị phân loại đểtách lọc các hạt xấu là nguyên lý chung, nhưng với các tham khảo về nguyên

lý tách màu gạo của các máy trên thị trường thì ý tưởng của nguyên lý này có

tính kha thi cao và kết câu của máy tách màu gạo sẽ được linh hoạt và nhỏ

nha sử dụng máy tách màu gạo thì cấu trúc máy theo hình 2.1 sẽ có ưu điểmhơn vì sau khi hạt gạo va chạm với máng thì vận tốc ban đầu sẽ giảm đi vàsuy ra vận tốc cuối máng sẽ giảm va van đề nhận dang anh dé điều khiến sẽdễ dàng hơn.

2.2 Khái niệm về thiết kế sản phẩm theo mô-đunThiết kế sản phẩm theo mô-đun là một phương pháp thiết kế mới nhằm để giatăng hiện quả của quá trình thiết kế truyền thống Đối với phương pháp thiết kếtruyền thống, khi chúng ta thay đổi hay cải tiến sản phẩm hiện có thì phải thiết kếlại toàn bộ đòi hỏi rất nhiều thời gian va chi phí phát triển sản phẩm Ngoài ra, chấtlượng va giá thành sản phẩm cũng là một trở ngại đối với phương pháp nay vì khócó thé kiểm soát được các mối tương quan của quá trình thay đối thông số thiết kếkhi có sự cập nhật từ quá trình chế tạo Với phương pháp thiết kế theo mô-đunkhông phải thiết kế và chế tạo trực tiếp sản phẩm nữa mà nó sẽ được phân chiathành các mô-đun thực hiện các chức năng và quản lý các thông số trong mô-đunnày dé kiểm soát được tất cả những sự thay đổi trong quá trình phát triển sản phẩmcủa một mô-đun và ảnh hưởng lên toàn hệ thống Các mô-đun được thiết kế độc lậpvới nhau về mặt chức năng nên chúng có thể được thiết kế và chế tạo độc lập ở

nhiêu nơi với điều kiện sản xuât dựa trên các tiêu chuân thiết kê được thông nhat.

Trong thiết kế theo mô-đun thì quá trình diễn ra được kiểm tra độc lập vớinhau nên khi lắp ráp lại với nhau sẽ hình thành một sản phẩm đảm bảo được tiêu chítong thé nhưng khi thay đổi cải tiễn một phần nhỏ thi các phần khác sẽ linh hoạtthay đôi tương thích theo các liên kết đặt ra từ trước, thay thế hay hiệu chỉnh một sốmô-đun sẽ hình thành một sản phẩm cải tiến mới mà không phải thiết kế lại toàn bộsản phẩm

2.3 Ưu điểm của phương pháp thiết kế theo mô-đun1) Giảm thời gian thiết kế và phái triển sản phẩm

Thứ nhất, bằng cách vận dụng ý tưởng thiết kế theo mô-đun trong thiết kế sảnphẩm, công ty có thé giảm bớt số lượng các chỉ tiết cần thiết dé thiết kế và nhómphát triển sản phẩm có thé sử dụng lại hầu hết các chi tiết nền tảng giống nhau

24

GVHD: GS.7S Nguyễn Thanh Nam HVTH: Đổ Nguyễn Văn Tuấn