Thiết Kế Chế Tạo Máy Cân Tự Động, In Giá Và Hạn Sử Dụng Của Sản Phẩm Rau Củ Quả Có Kết Nối Iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CÂN TỰ ĐỘNG, IN GIÁ VÀ HẠN SỬ DỤNG CỦA SẢN PHẨM RAU CỦ QUẢ CÓ KẾT NỐI IoT GVHD: TRẦN NGỌC ĐẢM SVTH: BÙI TRIỆU VĨ MSSV: 16146228 SVTH: TRƯƠNG VĂN SĨ MSSV: 16146182 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CÂN TỰ ĐỘNG, IN GIÁ VÀ HẠN SỬ DỤNG CỦA SẢN PHẨM RAU CỦ QUẢ CÓ KẾT NỐI IoT SVTH: BÙI TRIỆU VĨ TRƯƠNG VĂN SĨ 16146228 16146182 Khóa: 2016-2020 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: PGS TS TRẦN NGỌC ĐẢM Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………CƠ ĐIỆN TỬ………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên………………………………… MSSV:…………… Hội đồng:………… Họ tên sinh viên………………………………… MSSV:…………… Hội đồng:………… Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV hướng dẫn: Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) ii 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… iii Điểm đạt Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) iv PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: MSSV: ………… Hội đồng…… Họ tên sinh viên: MSSV: ………… Hội đồng…… Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV phản biện: Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: v Câu hỏi: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… vi Điểm đạt Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) vii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm chúng em riêng thân thành viên nhóm gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, gia đình ln theo sát chúng từ trước đến Nuôi nấng dạy dỗ chúng trưởng thành, bên cho lời khuyên, chỗ dựa vững lúc vấp ngã lúc khó khăn Kế đến chúng em xin gửi đến quý thầy cô của Khoa Đào tạo Chất lượng cao thầy cô công tác trường đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh học, không riêng kiến thức chun mơn mà cịn học cách sống đạo lý làm người Đặc biệt nhóm chúng em xin chân thành bày tỏ biết ơn sâu sắc đến với Thầy Trần Ngọc Đảm tận tình giúp đỡ chúng em śt q trình làm đồ án Cảm ơn thầy tận tình học thầy dành cho chúng em Có lúc căng thẳng, áp lực đó trui rèn để chúng em tốt sau bước chân đời va chạm với sống Và cuối cùng nhóm gửi đến người bạn, đồng đội kề vai sát cánh suốt thời sinh viên Cùng vượt qua khó khăn, chia sẻ bùi Cảm ơn bạn vượt qua tất để đến ngày hôm Do giới hạn định thời gian nghiên cứu vốn kiến thức giải vấn đề hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót trình nghiên cứu thực Vì vậy, nhóm chúng em mong nhận đánh giá, góp ý chân thành của quý thầy cô từ Hội đồng bảo vệ Chúng em xin cảm ơn đánh giá, nhận xét thẳng thắn đó chính kinh nghiệm, học giúp chúng em có thể cải thiện đề tài tương lai, giúp cho đồ án có giá trị mặt lý luận thực tiễn TP Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 07 năm 2020 Sinh viên thực đề tài: Bùi Triệu Vĩ Trương Văn Sĩ viii MỤC LỤC MỤC LỤC ix TÓM TẮT xvi ABSTRACT xvii : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 1.3 Phạm vi đề tài: 1.4 Bố cục : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nhu cầu thực trạng 2.2 Một số sản phẩm máy cân dán nhãn tự động có thị trường nay4 2.3 Tổng quan cân dán nhãn có sử dụng IoT 2.3.1 Cân tĩnh 2.3.2 Cân tự động liên tục: 2.3.3 Cân tự động không liên tục 2.3.4 Các loại cân tự động 2.3.5 Tổng quan máy dán nhãn 2.3.6 Các loại máy dán nhãn phỗ biến 2.3.7 Tổng quan IoT ứng dụng đề tài : PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN NGUYÊN LÝ MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG (CÂN VÀ DÁN NHÃN) 10 3.1 Phương án thiết kế chọn nguyên lý máy cho băng tải cân tự động 10 3.1.1 Tổng quan cảm biến cân nặng 10 3.1.2 Loadcell sử dụng nguyên lý đo độ biến dạng dùng mạch cầu Wheatstone 10 3.1.3 Loadcell sử dụng nguyên lý đo biến dạng phục hồi lực điện từ (EMFR) 13 ix Hình Các bước thi cơng mạch 4.3 Lập trình hệ thống 4.3.1 Lưu đồ tổng quan hệ thống 44 Hình 10 Sơ đồ khới giao tiếp của hệ thống Giải thích lưu đồ: Dùng Raspberry làm khối sử lý trung tâm, thu nhận điều khiển khối riêng biệt Khối GUI: giao diện cho người sử dụng hình nơi làm việc Nó đóng vai trị khới, có vai trị điều khiển hiển cho tồn hệ thớng hoạt động - Khới WEB: có chức chính cập nhật giá loại rau trình duyệt web kết nối mạng với Raspberry Người dùng cập nhật giá nơi làm việc văn phịng mà khơng cần phải trực tiếp đến nơi sản xuất - Khối Database: trung tâm chứa liệu giá của loại rau, để khối web truy cập chỉnh sửa giá 4.3.2 Cách thức hoạt động khối - 45 4.3.2.1 Khối GUI Để lập trình giao diện cho hệ thớng, nhóm chúng em dùng ngơn ngữ Python để lập trình giao diện Vì chương trình giao diện của Python chạy hoạt động luồng giao diện, xử lý tác vụ giao tiếp với GPIO bên ngoài, nên chúng em chia thành hai luồng xử lý chính: luồng dùng để hiển thị giao diện cho người dùng sử dụng, luồng để đọc tín hiệu cảm biến điều khiển khới cơng suất Trong giao diện có hai trang chính: Home Data Hình 11 Giao diện hình Phần giao diện Home: Cung cấp cho người dùng nhìn tổng quan hệ thớng Giao diện cung cấp người dùng thông tin khối lượng giá cả, thống kê suất làm việc của máy với loại rau Trước tiến hành cân, người dùng chọn loại rau hình 46 Hình 12 Thao tác chọn loại rau Sau nhấn nút Start, hệ thống hoạt động Trên hình hiển thị thông tin khối lượng giá thành của gói hàng Bên góc phải hình hiển thị sớ lượng gói hàng thơng tin tổng giá thành của gói hàng đó Ngồi cịn có phím STOP để dừng băng tải, phím RESET reset tất thông số ban đầu, phím CALC để chỉnh lại độ xác của cân sau nhiều lần hoạt động Trong giao diện Data: Dùng để cập nhật giá cả, thêm xóa loại rau cần thiết trực tiếp máy theo nhu cầu sử dụng điểm khác Hình 13 Giao diện Data Xử lý tín hiệu điều khiển GUI 47 Luồng xử lý tín hiệu điều khiển thiết bị: có chức đọc tín hiệu cảm biến xử lý gửi thông tin khối lượng đến giao diện, điều khiển mạch công suất máy in nhãn Hình 14 Lưu đồ nút nhấn GUI 48 Hình 15 Lưu đồ điều khiển 49 Giải thích lưu đồ: Khai báo thư viện, thiết lập cấy hình kết nới máy in, khai báo giá trị cảm biến ban đầu Kiểm tra nút START giao diện, nhấn gán giá trị cho chạy băng tải cân băng tải dán nhãn Kiểm tra cảm biến S1 có xung cạnh xuống gán giá trị biến trung gian cho temp_s1=1 bắt đầu đọc cảm biến HX711 gán giá trị đọc vào biến weight Khi cảm biến S2 kích, ngừng đọc cảm biến HX711, bắt đầu tính giá trị trung bình của biến weight, gửi giá trị trung bình của biến weight giao diện máy in để in nhãn, sau đó gán cho biến trung gian temp_s2=1 Khi temp_s2=2 kiểm tra cảm biến S3, S3 kích cho motor M3 chạy Motor M3 chạy cảm biến S4 kích 4.3.2.2 Khối trình duyệt WEB Được thiết kế để người dùng trực tiếp cập nhật giá văn phòng làm việc, phận quản lý bán hàng Để đảm bảo độ bảo mật người dùng cần đăng nhập tài khoản đặt trước Hình 16 Giao diện đăng nhập Sau đăng nhập người dùng vào giao diện của bảng giá trình duyệt web Họ thay đổi thơng tin của loại rau, cập nhật thông tin hàng ngày trình duyệt mà khơng phải x́ng thao tác trực tiếp máy 50 : KẾT QUẢ, NHẬT XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết tổng quan Sau thời gian dài tìm hiểu tài liệu chun mơn, tham khảo nguồn tài liệu từ Internet với giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn, nhóm thực đề tài “Thiết kế chế tạo máy cân tự động, in giá hạn hạn sử dụng của sản phẩm rau củ có kết nới IoT” đạt yêu định, hoàn thành xong yêu cầu đề Nhóm rút nhiều vấn đề khác từ việc thiết kế thi cơng mơ hình tới việc sử dụng phần mềm Trong đó gồm nội dung sau: Đối với phần cứng: biết cách gia cơng lắp đặt nhơm định hình, thiết kế thi cơng hệ thống điện cung cấp cho hệ thống, cách sử dụng máy in dán nhãn kit Raspberry Đối với phần mềm: biết cách thiết kế mô phỏng hệ thống SolidWorks, thiết kế, thi công mạch PCB, biết cách lập trình Python, biết nguyên lý cách đọc cảm biến khối lượng có nhiều kinh nghiệm xử lý vần đề phát sinh lập trình 5.2 Kết đạt 5.2.1 Mơ hình sản phẩm hồn thiện Sau lên phương án thiết kế, tính tốn thi cơng nhóm chúng em hoàn thiện máy cân dán nhãn tự động sau Hình 5.1 Mơ hình máy hồn thiện 3D 51 Hình 5.2 Vị trí cụm chi tiết của máy cân dán nhãn 3D Hình 5.3 Sản phẩm hồn thiện 52 Hình 5.4 Các cụm chi tiết của sản phẩm hoàn thiện 5.2.2 Kết thực nghiệm cân tự động Để kiểm tra tính ổn định độ xác của máy nhóm em thực cân lấy giá trị thực nghiệm thu kết bảng dưới: Bảng 5.1 Thống kê khối lượng đo sau 50 lần Khối lượng Giá trị trung Khới lượng bình đọc Min Khới lượng Max Sai số Min Sai số max 217 217.17 214.86 219.57 -2.13 2.57 439 437.09 435.51 438.49 -3.48 -0.51 1034 1034.92 1030.54 1037.95 -3.45 3.95 1507 1513.14 1509.54 1518.60 2.53 11.6 (g) 53 Để khảo sát tính ổn định của hệ thớng cân tự động, nhóm thực cân 50 lần sản phẩm có khới lượng lần lượt 217g, 439g, 1034g 1507g Các giá trị đo, thể biểu đồ bên dưới: Hình 5.5 Biểu đồ so sánh giá trị đo giá trị thực tế 5.2.3 Kết thu từ máy in nhãn Hình 5.6 Sản phẩm dán nhãn cho đậu rồng 54 Hình 5.7 Sản phẩm dán nhãn cho khổ qua 5.3 Nhận xét đáng giá 5.3.1 Nhận xét kết đạt Từ sớ liệu thu thập nhóm rút kết sau: - Về phần cân tự động: Cân chưa có tính ổn định, giá trị sai số khối lượng lớn tăng Cân có giá trị sai số từ 2g- 3g khoảng khối lượng 200g đến 1000g Khi khối lượng 1500g giá trị sai sớ có xu hướng tăng dần giá trị sai số không ổn định Do tính chất của rau củ bị hao hụt khới lượng sau thời gian vận chuyển, bảo quản nên sai sớ từ 2g- 3g chấp nhận Vì vậy hệ thống đảm bảo yêu cầu đề từ ban đầu - Về phần dán nhãn: gặp vấn đề khó khăn dán nhãn tự động lên gói rau củ - Về phần người dùng: Giao diện điều khiển đơn giản, dễ dàng sử dụng phù hợp với yêu cầu của hệ thống 5.3.2 Đánh giá kết đạt Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu thực đề tài nhóm đưa đánh giá sau: - Đề tài có tính ứng dụng cao vào thực tế Phạm vi sử dụng nơi sản xuất rau củ quả, siêu thị, nơi sản phẩm đầu cuối đến người tiêu dùng 55 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu với giúp đỡ của thầy Trần Ngọc Đảm, hệ thớng của nhóm hồn thành đáp ứng yêu cầu của đề tài Máy hoạt động tốt, chức cân dán nhãn thực hiệu Nhưng vài trường hợp không mong muốn Ưu điểm: - Hệ thống nhỏ gọn, phù hợp siêu thị, nơi sản xuất - Lắp đặt thuận tiện, dễ dàng vận hành - Giao diện người dùng đơn giản dễ sử dụng - Sản phẩm chạy ổn định - Giá trị sai số cân nằm giá trị cho phép Nhược điểm: - Hệ thớng có tớc độ cịn chậm - Có sai sớ cao cân sản phẩm có trọng khối lớn - Các cảm biến bị nhiễu - Hệ thớng dán nhãn cịn chưa ổn định 6.2 Hướng phát triển Qua thời gian nghiên cứu đề tài, nhóm thấy điểm hạn chế của mơ hình nhu cầu cần thiết của đề tải, nên nhóm đưa số hướng phát triển của hệ thống để đạt hiệu hồn thiện - Hệ thớng cần tăng tăng tốc độ dán nhãn để tăng xuất của tồn hệ thớng Áp dụng xử lý ảnh để phận biết cảc sản phẩm bị lỗi, bị hư hại q trình vận chuyển Ngồi cịn dùng để phát nhãn dán bị sai vị trí Giảm thiểu sai số cân của hệ thống 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Lộc, “Cơ sở thiết kế máy”, nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Trần Quốc Hùng, “Dung Sai- Kỹ Thuật Đo” – Nhà xuất Đại Học Q́c Gia Thành phớ Hồ Chí Minh [3] ThS Hồ Ngọc Bớn, ThS Nguyễn Văn Đồn, “Giáo trình Hình Họa- Vẽ Kỹ Thuật” – Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành phớ Hồ Chí Minh [4] https://www.raspberrypi.org [5] https://www.ishida.com [6] https://www.mt.com/vn/vi/home.html [7] https://industryknife.com [8] http://tansaobaca.com [9] http://www.cantanphat.com [10] https://intechvietnam.com [11] https://vihand.vn [12] https://www.sieuthivienthong.com 57 ... KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CÂN TỰ ĐỘNG, IN GIÁ VÀ HẠN SỬ DỤNG CỦA SẢN PHẨM RAU CỦ QUẢ CÓ KẾT NỐI IoT SVTH: BÙI TRIỆU VĨ TRƯƠNG... ? ?Thiết kế chế tạo máy cân tự động, in giá hạn sử dụng của sản phẩm rau củ có kết nới IoT? ?? Đới tượng hướng tới của đề tài hệ thống siêu thị cửa hàng tiện lợi có kinh doanh mặt hàng rau. .. in nhãn sản phẩm thiết kế giao diện người dùng kết nối IoT Chương 5: Kết quả, nhận xét đánh giá Chạy thực nghiệm thu thập liệu đánh giá chức chính của máy: cân tự động lấy khối lượng, in