Đối với một đất nước đang trong thời kì phát triển của sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là rấ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHÂN LOẠI
TRÁI CÂY
Ngành: KĨ THUẬT CƠ KHÍ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S LÊ HOÀI
Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1 Tổng quan về đề tài: 1
1.1.1 Tính cần thiết của đề tài: 1
1.1.2 Ứng dụng của đề tài: 1
1.2 Mục tiêu của đề tài: 2
1.2.1 Đối với đề tài: 2
1.2.2 Đối với cá nhân: 2
1.3 Giới hạn của đề tài: 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 3
2.1 Tìm hiểu đề tài: 3
2.1.1 Giới thiệu về trái thanh long Việt Nam: 3
2.1.2 Giá trị Kinh tế: 5
2.1.3 Giá trị dinh dưỡng: 5
2.1.4 Ở các nước tiên tiến trên thế giới: 7
2.2 Một số sản phẩm liên quan: 7
2.2.1 Một số máy trên thị trường: 8
2.2.2 Nhận định các sản phẩm liên quan: 11
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 12
3.1 Phương án thiết kế : 12
3.1.1 Giải pháp: 12
3.1.2 Phương án: 16
3.2 Các cấu hình tính năng, thông số liên quan: 18
3.2.1 Các loại băng tải: 18
3.2.2 Các loại khung băng tải: 20
3.2.3 Các loại động cơ: 23
3.2.4 Các loại xilanh khí nén: 24
3.2.5 Các loại ic và ardruino: 26
3.2.7 Các loại cảm biến màu : 31
3.2.8 Các loại van: 34
Trang 33.2.9 Các loại nguồn: 36
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 42
4.1 Thiết kế cơ khí hệ thống phân loại trái cây theo màu: 42
4.1.1 Chọn băng tải: 42
4.1.2 Chọn khung băng tải: 42
4.1.2 Chọn động cơ : 44
4.2 Thiết kế bộ điều khiển hệ thống phân loại trái cây theo màu: 48
4.2.1 Chọn bộ xử lý điều khiển: 48
4.2.2 Dây kết nối: 49
4.2.3 Chọn rơ le : 50
4.2.4 Nú t nhấn: 54
4.2.5 Van khí nén: 55
4.2.6 Cảm biến màu sắc : 56
4.2.7 Cảm vật cản : 59
4.2.8 Mạch giảm áp đầu ra 5V : 59
4.2.9 Màn hình hiển thị: 61
4.3 Sơ đồ khối và chức năng: 61
4.3.1 Sơ đồ khối : 62
4.3.2 Chứ c năng các khối : 62
4.4 Chương trình chuyển đổi màu: 64
CHƯƠNG 5: THI CÔNG 66
5.1 Thi công điện, điều khiển và cơ khí: 66
5.1.1 Thi công điện, điều khiển : 66
5.1.2 Thi công cơ khí: 68
5.2 Thi công lắp ráp mô hình: 71
5.2.1 Lắp ráp phần phân loại màu: 71
5.2.2 Lắp ráp phần phân loại kich thướt: 72
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74
6.1 Kết quả thực hiện: 74
6.1.1 Đánh giá kết quả: 74
6.1.2 Kết quả mô hình đạt được: 74
Trang 46.1.3 Hạn chế: 75
6.1.4 Hướng phát triển: 75
6.2 Kết luận: 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
PHỤ LỤC 78
Phụ lục A: Mô phỏng và kiểm nghiệm chi tiết: 78
A.1 Mô phỏng và kiểm nghiệm khung băng tải: 78
A.2 Mô phỏng và kiểm nghiệm băng tải: 79
Phụ lục B: Quy trình công nghệ: 80
B.1: Nghiêm cứu chi tiết gia công: 81
B.2.Phương pháp gia công: 82
B.2.1 Chuẩn bị trước gia công: 82
B.2.2 Thứ tự các nguyên công rulo trước: 82
B.2.3 Thiết kế các nguyên công: 83
B.2.4 Thứ tự các nguyên công rulo sau: 98
B.2.5 Thiết kế các nguyên công : 99
B.3 Chương trình Arduino : 99
Trang 5DANH MỤC HÌNH
Hình 2 1: Thanh long ruột trắng, vỏ đỏ 4
Hình 2 2: Thanh long vỏ vàng 4
Hình 2 3: Thanh long ruột đỏ 5
Hình 2 4: Giá trị dinh dưỡng của thanh long 6
Hình 2 5: Thanh long được bày bán ở Australia 7
Hình 2 6: Máy phân loại trái cây 8
Hình 2 7: Máy phân loại dạng thanh cuộn 9
Hình 2 8: Máy phân loại theo màu sắc 10
Hình 3 1: Sơ đồ hệ thống 17
Hình 3 2: Sơ đồ hoạt động của hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 3 3: Băng tải xích 19
Hình 3 4: Băng tải PVC 19
Hình 3 5: Băng tải con lăn 20
Hình 3 6: Băng tải cao su 20
Hình 3 7: Thép sơn tĩnh điện 21
Hình 3 8: Thép hộp không gỉ 21
Hình 3 9: Nhôm tấm 22
Hình 3 10:Động cơ giảm tốc K4H2 22
Hình 3 11: Động cơ giảm tốc 775 23
Hình 3 12: Động cơ giảm tốc 160rmp 23
Hình 3 13: Xilanh khí nén vuông 24
Hình 3 14: Xilanh khí nén vuông 25
Hình 3 15: Xilanh khí nén tròn 25
Hình 3 16: IC SIO 27
Hình 3 17: IC Sound 27
Hình 3 18: IC Card Net 28
Trang 6Hình 3 19: IC dao động nguồn 28
Hình 3 20: Cảm biến màu sắt TSC230 V1 31
Hình 3 21: Cảm biến màu sắc TSC230 V2 32
Hình 3 22: Cảm biến màu sắc TCS3200 33
Hình 3 23: Van khí nén STNC 35
Hình 3 24: Van khí nén SMC 36
Hình 3 25: Van khí nén Airtac 36
Hình 3 26: Nguồn tổ ong 12V Meanwell 37
Hình 3 27: Nguồn Meanwell 12V 20A 37
Hình 3 28: Nguồn tổ ong 12V 30A 39
Hình 3 29: Kiểu dáng nguồn tổ ong 24V 30A 39
Hình 3 30: Nguồn Meanwell 36V 40
Hình 3 31: Nguồn tổ ong Meanwell 48V 40
Hình 3 32: Nguồ n tổ ong 24V 41
Hình 4 1: Băng tải PVC 42
Hình 4 2: Khung băng tải 43
Hình 4 3: Động cơ DS-400.110/S555S 44
Hình 4 4: Cấu tạo băng tải 45
Hình 4 5: Thông số của xylanh mini SMC CDJ2D 46
Hình 4 6: Xy lanh khí nén mini SMC CDJ2D 47
Hình 4 7: Dây cáp kết nối Arduino 50
Hình 4 8: Nguyên lý hoạt động Rơ le 52
Hình 4 9: Rơ le SRD-12VDC-SL-C 54
Hình 4 10: Nú t nhấn 55
Hình 4 11: Van khí nén thường đóng 3/2 56
Hình 4 12:Cảm biến màu sắc TSC230 V1 56
Hình 4 13: Cảm biến màu TSC230 V2 57
Hình 4 14: Cảm biến màu sắc TCS3200 58
Trang 7Hình 4 15: Cảm biến vật cản Thông số kỹ thuật: 59
Hình 4 16: Mạch giảm áp đầu ra 5V 60
Hình 4 17: Sơ đồ khối mô hình thiết kế, chế tạo máy phân loại trái thanh long 62
Hình 4 18: Sơ đồ khối quy trình vận hành 63
Hình 5 1: Thi công mạch điện 65
Hình 5 2: Lắp ráp mạch điện 66
Hình 5 3: Hoàn thiện phần điện, điều khiển 67
Hình 5 4: Gia công pully trên máy tiện 67
Hình 5 5: Sử dụng máy khoan để gia công 68
Hình 5 6: Taro lỗ 68
Hình 5 7: Đo kích thướt trước khi cắt 69
Hình 5 8: Sử dụng máy cắt 69
Hình 5 9: Mô hình phần phân loại màu 70
Hình 5 10: Mô hình phần phân loại kích thướt 71
Hình 5 11: Mô hình máy hoàn chỉnh 72
Hình B 1: Bản vẽ rulo trước 78
Hình B 2: Bản vẽ Rulo sau 79
Hình B 3: Khỏa mặt đầu chi tiết 83
Hình B 4: Gia công mặt trụ Ø43 85
Hình B 5: Gia công mặt trụ Ø76 88
Hình B 6: Gia công mặt trụ Ø72 91
Hình B 7: Gia công mặt trụ Ø72 91
Hình B 8: Gia công mặt trụ Ø43 93
Hình B 9: Khoan taro lỗ M5 976
Trang 8DANH MỤC BẢNG
Bảng 3 1: Tổng hợp các vấn đề liên quan đến chủ đề nhóm 12
Bảng 3 2: Thu thập thông tin và chọn ra các đề tài đề xuất 13
Bảng 3 3: Đánh giá các đề tài đề xuất 15
Bảng 3 4: Thông số kỹ thuật của Arduino 29
Bảng 3 5: Nguồn tổ ông 12V 37
Bảng 3 6: Nguổn Meanwell 12V 20A 38
Bảng 3 7: Nguổn Meanwell 12V 30A 39
Bảng 3 8: Nguồn tổ ong 24V 30A 40
Bảng 3 9: Nguồn Meanwell 36V 41
Bảng 3 10: Nguồn tổ ong Meanwell 48V 42
Bảng 4 1: Thông số kỹ thuật động cơ DS-400.110/S555S 47
Bảng 4 2: Thông số kỹ thuật của Arduino 51
Bảng 4 3: Thông số kỹ thuật của Ro le SRD-5VDC-SL-C 56
Bảng 6 1: Kết quả sau quá trình phân loại và đếm số lượng trái thanh long 75
Trang 9LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào lao động sản xuất là một nhu cầu thiết yếu không thể thiếu Nó quyết định tăng năng xuất lao động, hạ già thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, hiệu quả kinh tế Đối với một đất nước đang trong thời kì phát triển của sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là rất quan trọng và là một việc hết sức cần thiết
Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Kỹ thuật cơ khí” cùng những như cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, chúng em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vục tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước
Vì lí do đó nên nhóm chúng em đã thống nhất và đi đến quyết định chọn đề tài "Thiết
kế, chế tạo máy phân loại trái cây."
Đồ án của chúng em gồm 6 chương:
Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan giải pháp Chương 3: Phương pháp giải quyết Chương 4: Quy trình thiết kế Chương 5: Thi công
Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luâ ̣n
Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của nhóm còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót Nhóm em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô
và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài
Trang 10CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tổng quan về đề tài:
1.1.1 Tính cần thiết của đề tài:
Khoa học kĩ thuật luôn luôn phát triển trong tất cả các lĩnh vực, nhất là các ngành sản xuất Việc đòi hỏi cải tiến và nâng cấp hệ thống sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu Xét thấy ngành nông nghiệp cây ăn quả ở một số tỉnh thành ở Việt Nam đang phát triển đặt trưng là cây thanh long, với sản lượng mỗi năm lên đến vài trăm nghìn tấn nhưng quá trình phân loại sản phẩm tốn quá nhiểu thời gian và cả nhân lực Lúc này khoa học kỹ thuật có thể giúp ích rất nhiều trong quá trình sản xuất với những hệ thống sản xuất tiên tiến
Một trong những hệ thống đó là hệ thống phân loại tự động Hệ thống này giúp cho sản xuất linh hoạt hơn, tiết kiệm thời gian và nhân lực, tăng sản lượng, đem lại lợi ích kinh tế cao và hiệu quả
Để phân loại sản phẩm có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên hiện nay các phương pháp này còn làm thủ công chưa được ứng dụng nhiều và hiệu quả
Trước thực tiễn đó, nhóm em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo máy phân loại trái thanh long” để nghiên cứu và thực hiện nhằm giúp ích cho quá trình sản xuất của nước ta
1.1.2 Ứng dụng của đề tài:
Đề tài máy phân loại trái thanh long ra đời nhằm tiết kiệm cho các nhà máy sản xuất, các hộ kinh doanh, những thương lái đi thu mua một khoản chi phí nhân công tương đối lớn, tiết kiệm được nhiều thời gian, mà chất lượng trái thanh long vẫn đảm bảo được chất lượng
Nhìn vào sản diện tích trồng thanh long ở nước ta lên đến 33 nghìn ha, sản lượng sản xuất đạt 700.000 tấn/năm Thì quá trình phân loại thanh long chín đạt chuẩn và kích thướt
là đều mọi nhà nông đều phải làm trước khi đưa ra thị trường cung cấp cho người tiêu thụ
Vì thế mô hình máy phân loại dựa vào màu sắt và kích thướt của nhóm chúng em có thể giúp ích rất nhiều cho người dân Việt Nam ta
Trang 111.2 Mục tiêu của đề tài:
1.2.1 Đối với đề tài:
Thiết kế, tính toán và thi công mô hình máy phân loại trái cây Công suất 25kg/h Gia công chế tạo các chi tiết của mô hình
Lắp ráp hoàn thiệt mô hình
Kiểm tra khả năng vận hành và năng suất của mô hình
1.2.2 Đối với cá nhân:
Là những người thực hiện đề tài, đây là cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội vâ ̣n động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu được với những vấn
đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân những kiến thức bổ ích cần thiết để có thể ứng dụng vào thực tế
Kĩ năng làm việc theo nhóm, tìm kiếm tài liệu, học hỏi, phát huy năng lực của bản thân
1.3 Giới hạn của đề tài:
Đề tài nhóm chọn là máy phân loại trái thanh long
Khối lượng chuẩn để phân loại là 300-400g
Màu sắc phải đảm bảo là xanh hoặc đỏ
Quá trình phân loại đạt 80/100 trái chính xác là đạt yêu cầu
Quy mô: sử dụng cho hộ thu mua nhỏ lẽ hoặc hộ nông dân
Năng xuất 200Kg/8 giờ
Trang 12CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
2.1 Tìm hiểu đề tài:
2.1.1 Giới thiệu về trái thanh long Việt Nam:
Thanh long là một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả và cũng là tên của một vài chi của họ xương rồng thanh long là loài thực vật bản địa tại Mexico, các nước Trung Mỹ
và Nam Mỹ Hiện nay, loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam
Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt là ở miền tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác
Tại Việt Nam gọi là thanh long, tên tiếng Anh là Pitahaya hay còn gọi là Dragon fruit Thanh long được trồng tương đối tập trung trên quy mô thương mại với diện tích khoảng
2000 ha trong đó Bình Thuận chiếm 1.000 ha cây thanh long (Dragon fruit) chịu hạn giỏi nên được trồng ở những vùng nóng Đặc biệt cây thanh long (Dragon fruit) có hiện tượng rụng nụ, cây này có vòng chín 3 lần Từ xanh sang đỏ, từ đỏ sang xanh, từ xanh sang đỏ sậm đến lần chín thứ 3 là lần chín cuối cùng và là lần ngon nhất của trái Làm vậy thì hơi mất công sức cho nên nhà vườn chỉ để chín lần 2 là bán ra thị trường
Thanh long có thân bò với 3 cánh dẹt, màu xanh lục nhạt, nhiều lá đài và cánh hoa dính vào nhau thành ống Nhiều tiểu nhuỵ, bầu hạ cho quả thịt với lớp vỏ ngòai màu đỏ tươi với những phiến hoa còn lại Quả dài 18-20cm, đưòng kính từ 12-15cm Sau lớp vỏ hơi dầy mầu đỏ là phần thịt mầu trắng xanh (hoặc đỏ) với rất nhiều hạt màu đen nhỏ hơn hạt vừng
Các giống thanh long được trồng tại Việt Nam:
Thanh long ruột trắng, vỏ đỏ: Loại này được trồng phổ biến ở các tỉnh nam Trung Bộ
và Nam Bộ nhưng thương hiệu nổi tiếng nhất là ở Bình Thuận Loại này sinh trưởng và phát triển tốt ở những nơi có cường độ ánh sáng cao và toàn phần Được trồng trên nhiều loại đất khác nhau
Trang 13Hình 2 1: Thanh long ruột trắng, vỏ đỏ
Thanh long vỏ vàng: Cũng có đặc điểm sinh học giống thanh long ruột trắng thông thường, tuy nhiên giống thanh long vỏ vàng thay cho các tai trái là những cục gù có gai, ruột màu trắng, hạt to nhỏ không đều Các chuyên gia cho rằng giống thanh long vỏ xanh
và vỏ vàng còn biểu hiện nhiều tính hoang dã nhưng là nguồn gen quý trong nghiên cứu
tạo giống thanh long mới
Hình 2 2: Thanh long vỏ vàng
Thanh long ruột đỏ: loại này hiện nay được trồng ở một vài nơi ở Bình Thuận, có yêu cầu về sinh trưởng và dinh dưỡng cao, vì vậy nên loại này rất khó trồng
Trang 142.1.3 Giá trị dinh dưỡng:
Độ ẩm: 85.3%; Năng lượng: 67.7Kcal; Protein 1.1g; Chất bo 0.57g; Cacbohydrates 11.2g; Chất xơ 1.34g, Canxi 10.2mg; Phospho 27.5mg; Natri 8.9mg; Magie 38.9mg; Kali 272mg; Sắt 3.37mg; Kẽm 0.35mg; Sorbitol 32.7mg; Vitamin C 6mg (12mg đối với Loại ruột đỏ); Protid 1.1g (1.3g đối với Loại ruột đỏ); Một số chỉ tiêu như protit, đặc biệt chỉ
Trang 15tiêu Vitamin C ở thanh long ruột đỏ cao hơn nhiều so với thanh long ruột trắng Ngoài ra từ thanh long, người ta đã phân lập được n-hentriancotan (C31H64), β-sitosterol, và một vài sterol khác
Tính vị, tác dụng: Vị ngọt, nhạt, tính mát; có tác dụng thanh nhiệt, nhuận phế, chỉ khái hoá đàm; thân có tác dụng thư cân hoạt lạc, giải độc
Công dụng, chỉ định và phối hợp: Quả thanh long là một loại quả ăn giải nhiệt, nhuận tràng Hoa được dùng trị viêm phế quản, viêm hạch bạch huyết thể lao, lao phổi, say rượu Liều dùng 15-30g, dạng thuốc sắc Thân dùng trị bỏng lửa, bỏng nước, gãy xương, viêm tuyến mang tai, đinh nhọt (sang ung) Dùng một lượng thân vừa đủ loại bỏ vỏ và gai, giã nát, lấy nước bôi hay dùng bã đắp
Đơn thuốc: Chữa viêm phế quản, lao và viêm hạch bạch huyết não: Hoa thanh long 30g, nấu canh với thịt lợn mà ăn
Hình 2 4: Giá trị dinh dưỡng của thanh long
Trang 162.1.4 Ở các nước tiên tiến trên thế giới:
Giám đốc Sở Công Thương Long An, cho biết trung bình mỗi năm sản lượng thanh long của tỉnh Long An đạt khoảng 330.000 tấn
Bên cạnh thanh long truyền thống vỏ đỏ ruột trắng, Long An còn có sản phẩm chủ lực là thanh long ruột đỏ Ngoài ra, tỉnh cũng đã phát triển nhiều giống thanh long tím hồng, thanh long vỏ màu vàng ruột trắng đẹp mắt với thành phần dinh dưỡng cao
Đặc biệt, quả thanh long Châu Thành đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp giấy chứng nhận đăng ký chỉ dẫn địa lý và nhãn hiệu thanh long Tầm Vu cũng được bảo hộ tại 5 quốc gia gồm Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Singapore và Trung Quốc
Hình 2 5: Thanh long được bày bán ở Australia
2.2 Một số sản phẩm liên quan:
Để đáp ứng nhu cầu của nông dân, hiện nay thị trường trong và ngoài nước đã có các loại máy phân loại trái cây phụ vụ cho người sản xuất
Trang 172.2.1 Một số máy trên thị trường:
2.2.1.1 Máy phân loại trái cây số lượng lớn:
Hình 2 6: Máy phân loại trái cây
- Thông số kỹ thuật:
Đặc điểm kỹ thuật mô hình: GGFJ-800
Cấp độ: Cấp độ 5
Quy cách gia công: tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng
Hiệu quả làm việc: 1-3T / h
Công suất động cơ: 5.5kw
Kích thước: 8000 × 1150 × 1100mm
- Ưu điểm:
Kết cấu máy chắc chắn, quy mô sản xuất lớn
Hoạt động bền bỉ, tuổi thọ sự dụng cao
Năng suất lớn, tiết kiệm nhân công
Trang 18- Nhượt điểm:
Giá thành cao, cồng kềnh
Chỉ phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp
Tính tự động hóa còn hạng chế
2.2.1.2 Máy phân loại trái cây băng tải thanh cuộn:
Hình 2 7: Máy phân loại dạng thanh cuộn
- Thông số kỹ thuật:
Chế độ l: JY-FX5 Điện áp: 380V Công suất: 0,75KW Kích thước: 4160 * 1010 * 930 mm Cân nặng: 350kg
Trang 19Sức chứa: 500-1000kg
- Ưu điểm:
Cấu trúc đơn giản, nhỏ gọn và chắc chắn
Hoạt động đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp, bảo trì dễ dàng
Sử dụng phổ biến trong cơ sở sản xuất
- Nhượt điểm : Chỉ phù hợp cho các quy mô sản xuất lớn
Giá thành cao
Tính tự động hóa, tương tác khi vận hành còn hạn chế
2.2.1.3 Máy phân loại sản phẩm theo màu sắt:
Hình 2 8: Máy phân loại theo màu sắc
Trang 20- Thông số kỹ thuật:
Năng suất: 0.8-15 tấn/ giờ (tùy vào mỗi loại model)
Tỉ lệ phân loại chính xác: >99%
Nguồn điện: 220V, 50Hz Nguồn khí nén: 0.6-0.8 MPa Khối lượng máy: 400 – 1200 KG
Tính ứng dụng không cao, chỉ sử dụng phổ biến trong công nghiệp
Chỉ sử dụng cho các loại trái cây có kích thướt nhỏ
2.2.2 Nhận định các sản phẩm liên quan:
Nhìn chung các sản phẩm trên thị trường còn hạn chế về mặt kích thướt , tính ứng dụng chưa đa dạng do chỉ phù hợp với quy mô sản xuất lớn, các quy mô nhỏ lẻ và hộ gia đình vẫn chưa thể áp dụng phổ biến các giải pháp trên
Tính tự động hóa vẫn chưa được áp dụng phổ biến, đa phần các sản phẩm đều phân loại theo dạng cơ, chưa tích hợp được một số kỹ thuật tự động hiện nay vào sản phẩm Chưa tiếp cận được với các hộ sản xuất do tính phổ biến rộng rãi còn hạn chế, các sản phẩm chỉ được quảng bá qua các phương tiện truyền thông trên mạng còn đối với người dân hạn chế kiến thức về internet thì khó tiếp xúc được các thông tin về các sản phẩm trên thị trường hiện nay
Trang 21CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
3.1 Phương án thiết kế : 3.1.1 Giải pháp:
Bước đầu tiên các cá nhân trong nhóm sẽ đưa ra một số vấn đề liên quan đến chủ đề máy nông nghiệp đã nêu trên
5 Giá thành thuê nhân công càng ngày càng tăng
6 Tạo môi trường làm việc an toàn hơn cho người lao động
7
Đưa khoa học kỹ thuật vào sản xuất để tăng năng suất đồng thời đạt yêu câu kiểm định
Trang 22Bảng 3.2 Thu thập thông tin và chọn ra các đề tài đề xuất
Người kinh doanh gặp khó khăn trong việc thuê người nhân công làm việc trông thời gian ngắn
Mô tả: Vì quá khó khăn trong việc thuê người lao động phổ thông theo thời vụ thì hiện tại hầu hết người lao động phổ thông đều làm các công
ty xí nghiệp nơi có nhiều ưu đải hơn cho người lao động
Đề xuất đề tài nhóm “ Thiết kế hệ thống cần ít người vận hành” Người chủ khu vườn gặp
khó khăn trong việc tốn quá nhiều tiền để thuê nhân công có tay nghề đồng loạt
Mô tả: để có nâng suất lao động trên những các nhân cao thì người chủ phải tuyển người có kinh nghiệm, những người có kinh nghiệm trong công việc thì phải có nhiều ưu đải so với các người thiếu kinh nghiệm quá cao
Đề xuất đề tài nhóm Tạo ra máy dễ xử dụng và cần ít kinh nghiệm
Trang 23Người kinh doanh gặp khó khăn trong kiểm soát chất lượng đồng loạt cho
Đề xuất đề tài nhóm Thiết kế máy có tính an toàn cao hơn để phục
vụ người nông dân
Trang 24Đưa khoa học kỹ thuật vào sản xuất để tăng năng suất đồng thời đạt yêu câu kiểm định
Mô tả: hiện tại người nông dân đang đưa các khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất để nâng cao đời sống và sản lượng đạt được có các công việc hàng ngày
Đề xuất đề tài nhóm Thiết kế máy có thể áp dụng trong nhiều lĩnh
Thiết kế phân loại vừa bằng xilanh
và băng chuyền
Dễ sử dụng kiến thức và kinh nghiệm hiện có của bạn
Nhiều người muốn tham gia giải quyết vấn đề này
Trang 25Dễ dàng tiếp cận được với các bên liên quan đến vấn
Dễ thu thập thông
Không đòi hỏi chi phí cao để thực hiện
Kết luận: Sau quá trình đánh giá, cho điểm các đề tài dự kiến thì nhóm chọn được đề
tài chính thức đó là: “Thiết kế và chế tạo máy phân loại trái cây” sử dụng xilanh và băn
chuyền
3.1.2 Phương án:
Hệ thống thực hiện việc đưa trái thanh long lên băng chuyên, cho trái thanh long đi qua cảm biến màu và cảm biến vật giúp phân loại trái đỏ và trái trái xanh, đồng thời hiển thị số lượng trên màn hình LCD Trái xanh được xylanh đẩy vào khay đựng, trái đỏ di chuyển đến vị trí băng chuyền phân loại và được phân loại kích thước sau đó được đưa vào khay
Trang 26Độ bền cao, kết cấu vững chắc
Thiết kế đảm bảo an toàn, thân thiện
Băng tải có kích thước hợp lí, gọn gàng, phù hợp với không gian
Giảm thiểu tối đa sai số trong quá trình hoạt động
Đảm bảo tính kinh tế cho hệ thống Nhóm đề xuất sơ đồ của hệ thống như sau:
Hệ thống bao gồm:
Băng tải đầu vào: Cấp trái thanh long vào băng chuyền
Cơ cấu phân loại: Dùng cảm biến màu để phân loại trái xanh trái đỏ
Cơ cấu đẩy sản phẩm: Chờ nhận tín hiệu và hệ thống xylanh hoạt động giúp đẩy trái xanh vào khay đựng
Cơ cấu đếm: Thông qua cảm biến vâ ̣t cản, sẽ biết được có bao nhiêu quả thanh long
đi qua và sẽ được hiển thị trên màn hình lcd2004
Cơ cấu phân loại kích thước: Thông qua chuyển động băng chuyền trái đỏ sẽ được phân loại theo kích thước khác nhau
Băng tải đầu ra: Kết thúc chu trình và đưa trái đỏ vào đúng khay đựng của từng kích
thước khác nhau
Hình 3 1: Sơ đồ hệ thống
Trang 27Hình 3 2: Sơ đô ̀ hoạt động của hệ thống
3.2 Các cấu hình tính năng, thông số liên quan:
3.2.1 Các loại băng tải:
Băng tải hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các đồ vật từ điểm này sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng công nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việc lộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó Nói đơn giản, băng tải giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năng suất lao động
Các loại băng tải thông dụng hiện nay:
Băng tải xích:
Ưu điểm: dễ lắp, chắc chắn, đơn giản
Nhược điểm: có nhiều rãnh dễ bám bẩn không phù hợp với hệ thống, giá thành cao, không có độ bám
Trang 28Hình 3 3: Băng tải xích
Trang 29Hình 3 5: Băng tải con lăn
- Băng tải cao su :
Ưu điểm: chắc chắn, có độ bám cao, dễ thiết kế Nhược điểm: khối lượng nặng, dễ bám bẩn
Hình 3 6: Băng tải cao su
3.2.2 Các loại khung băng tải:
- Nhôm định hình:
Ưu điểm: dễ lắp, chắc chắn, đơn giản Nhược điểm: có nhiều rãnh dễ bám bẩn không phù hợp với hệ thống, giá thành cao
Trang 31Ưu điểm: dễ lắp, đơn giản, giá thành rẻ Nhược điểm: có nhiều lỗ dễ bám bẩn không phù hợp với hệ thống, không chắc chắn
- Nhôm tấm:
Hình 3 9: Thép hộp không gỉ
Ưu điểm: không gỉ, đơn giản, chắc chắn, đảm bảo vệ sinh, nhẹ
Nhược điểm: giá thành cao
Hình 3 10: Nhôm tấm
Trang 323.2.3 Các loại động cơ:
Động cơ giảm tốc GA12-N20 6V 100 vòng/phút - K4H2
Hình 3 11:Động cơ giảm tốc K4H2
Điện áp hoạt động: 1,5 - 6VDC Dòng tiêu tụ: 22mA ở mức điện áp 6V và ko có tải Kích thước: được đề cập trong ảnh - Tốc độ: 100 vòng / phút Động cơ giảm tốc 775 24V 80 Vòng/Phút
Hình 3 12: Động cơ giảm tốc 775
Điện áp hoạt động: 12-24VDC Tốc độ quay 60-80 vòng/phút Lực kéo: ~50kg
Trang 335840-31ZY Động Cơ Giảm Tốc 160rmp Bánh Răng Nam Châm Vĩnh Cửu
Lực léo Moment tối đa: 13KG.CM
3.2.4 Các loại xilanh khí nén:
3.2.4.1 Chức năng:
Dựa trên chức năng hoạt động của xi lanh, chúng ta có thể phân thành 2 loại:
- Xy lanh tác động đơn (Xi lanh 1 chiều):
Loại xi lanh khí nén 1 chiều này có đặc điểm là áp lực tác động ở 1 phía duy nhất
Nếu muốn tác động ở phía ngược lại thì phải do ngoại lực tác động hoặc do lò xo
Khí nén được dẫn vào bên trong xi lanh thông qua 1 lỗ cấp Lượng khí này sẽ tiếp tục tăng dần và chiếm lấy không gian bên trong và đẩy piston dịch chuyển ra bên ngoài và sinh công
- Xy lanh tác động kép (Xi lanh 2 chiều):
Trang 34Xi lanh tác động kép hay còn gọi là xi lanh khí nén 2 chiều, sử dụng áp lực của không
khí để dịch chuyển ty ra ngoài và rút lại Đặc điểm của loại xi lanh này đó là trên thân sẽ
có 2 cửa cấp khí: 1 để ty tiến ra và 1 để ty lùi về
Nó thường dùng để tạo nên lực cho piston ở cả 2 phía Nguồn khí và lưu lượng khí cung cấp cho xi lanh được điều khiển thông qua các van phân phối 5/3, 5/2 hoặc 4/2 loại
1 đầu điện hoặc 2 đầu điện
Hình 3 15: Xilanh khí nén vuông
Trang 35- Xy lanh khí nén tròn:
Loại xi lanh có thân dài, dạng trụ tròn được làm bằng hợp kim, inox, thép… hoàn toàn Hành trình chuyển động từ 2 phía với 1 hoặc 2 đầu ty và để điều khiển hoạt động, người dùng có thể chọn van điện từ hoặc van cơ phân phối
Hình 3 16: Xilanh khí nén tròn
- Xy lanh compact:
Đặc điểm của xi lanh khí nén compact đó là kích thước vô cùng nhỏ gọn, dạng hộp chữ nhật hoặc hộp vuông Xy lanh này có nhiều loại như: xi lanh compact đơn, compact kép, compact có lò xo, dạng tự trả về…
Ứng dụng của xy lanh này khá đặc biệt như: Dùng hệ thống ép kính khí nén, máy in, máy đóng gói…
3.2.5 Các loại ic và ardruino:
Các loại IC:
3.2.5.1 IC SIO:
Tên tiếng Anh là Super Input/Output Còn gọi là IC điều khiển nguồn
IC SIO có nhiệm vụ kết hợp với Chipset Nam quản lý việc kích nguồn và tắt nguồn cho mainboard Ngoài ra, IC SIO còn có nhiệm vụ quản lý và nhận tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi kết nối với nó như bàn phím, chuột,…
Trang 36Nhật biết IC SIO:
Là IC hình vuông, thông thường là IC chân rết có 4 hàng chân và là IC chân rết to nhất trên máy
Trên lưng thường có ghi hãng sản xuất như ITE, Winbond, SMSC, NUVOTON,…
Hình 3 17: IC SIO
3.2.5.2 IC Sound:
Có chức năng xử lý các tín hiệu âm thanh trên mainboard IC sound thường gặp được sản xuất bởi hãng Realtek Các IC này thường có mã IC bắt đầu bằng từ ALC (Automatic Level Control) như ALC662, ALC889,…
3.2.5.3 IC Card Net:
Hình 3 18: IC Sound
Trang 37Có chức năng xử lý các tín hiệu mạng gửi đến mainboard IC card net thường gặp được sản xuất bởi hãng Realtek Các IC này thường có mã IC bắt đầu bằng từ RTL (Register Transfer Level) như RTL8110, RTL8210,…
Hình 3 19: IC Card Net
3.2.5.4 IC dao động nguồn:
IC dao động nguồn có nhiệm vụ tạo xung để điều khiển các đèn mosfet hoạt động trong các nguồn xung Chúng là các IC nhỏ, thường có 2 hoặc 4 hàng chân, thường đứng gần các đèn mosfet và cuộn dây Mã IC thường có các ký hiệu như MAX…, ISL…, RT…, ADP… Ví dụ, MAX1631, ISL6262,…
Hình 3 20: IC dao động nguồn
Có các loại IC dao động nguồn như IC dao động nguồn RAM, nguồn CPU, nguồn chipset,
3.2.5.5 Các loại Ardruino:
Trang 38Sự khác biệt của adruino nano với các adruno khác
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác nhau
về dạng mạch Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino UNO
Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân còn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC Bảng Nano không có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng mini-USB, cổng này được sử dụng cho cả việc lâ ̣p trình và bộ giám sát nối tiếp
Đă ̣c điểm kỹ thuật của arduino:
Ba ̉ng 3.4: Thông số kỹ thuật của Arduino
Trang 39
Ưu điểm, nhược điểm của arduino nano :
Ưu điểm:
Có thể sử dụng ngay:
Ưu điểm lớn nhất của Arduino là có thể sử dụng ngay Vì Arduino là một bộ hoàn chỉnh gồm bộ nguồn 3-5V, một ổ ghi, một bộ dao động, một vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED và các giắc cắm chúng ta không cần phải suy nghĩ về các kết nối lập trình hoặc bất kỳ giao diện nào khác Chỉ cần cắm nó vào cổng USB của máy tính
Các mẫu có sẵn, kích thước nhỏ gọn Một ưu điểm lớn khác của Arduino là thư viện các mẫu có sẵn trong phần mềm
Arduino chúng ta có thể dễ dàng lựa chọn
Với Kích thước nhỏ gọn và các tính năng giống với phiên bản Arduino Uno nên Arduino Nano trở thành một lựa chọn lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng thực hiện các projects trong đó kích thước của các thành phần điện tử được tối ưu
Các chức năng giúp đơn giản hóa công việc:
Trong quá trình mã hóa Arduino, chúng ta sẽ nhận thấy một số chức năng giúp đơn giản hóa công việc Một ưu điểm khác của Arduino là khả năng chuyển đổi đơn vị tự động của nó Trong quá trình gỡ lỗi (debug), chúng ta không phải lo lắng về chuyển đổi đơn vị Chỉ cần chú ý vào các phần chính của project mà không phải lo lắng về các vấn đề phụ Cộng đồng lớn:
Hiện nay có rất nhiều diễn đàn trên internet nói về Arduino Kỹ sư và các chuyên gia đang thực hiện dự án của họ thông qua Arduino Chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy mọi thông tin về arduino Vì vậy, có thể kết luận lợi thế của Arduino là trong khi làm việc trên các project khác nhau, chúng ta chỉ cần lo về ý tưởng sáng tạo Phần còn lại Arduino sẽ lo hết
Nhược điểm khi lựa cho ̣n arduino:
Cấu trúc: Cấu trúc của Arduino cũng là nhược điểm của nó Trong khi xây dựng một
dự án thì chúng ta phải làm cho kích thước của nó càng nhỏ càng tốt Nhưng với cấu trúc lớn của Arduino chúng ta phải gắn với PCB có kích thước lớn
Trang 40Hạn chế: Có một hạn chế khi sử dụng Arduino Nano đó là không đi kèm giắc nguồn
DC, có nghĩa là không thể cung cấp nguồn điện bên ngoài thông qua các chân Arduino Nano như các phiên bản Arduino Uno và Arduino Mega
3.2.7 Các loại cảm biến màu :
Một số loại cảm biến màu :
- Cảm biến màu sắc TSC230 V1
Sản phẩm TSC230 V1 là cảm biến màu thông dụng nhất được lập trình với một bộ chuyển đổi ánh sáng sang tần số Có thể phân biệt được các màu như màu trắng, đỏ, xanh dương và xanh lá, có các bộ lọc màu chó phép nhận biết một số màu và chặn những màu còn lại
Hình 3 21: Cảm biến màu sắt TSC230 V12
Thông số kĩ thuật:
Chân S0, S1 nhân rông tần số đầu ra với các lựa chọn đầu và khác nhau
16 photodiodes có bộ lọc xanh dương
16 photodiodes có bộ lọc xanh lá
16 photodiodes có bộ lục đỏ và 16 photodiodes không có bộ lọc
Gồm có 6 chân: GND; OE; OUT; S0, S1; S2, S3; VD
- Cảm biến màu sắc TSC230 V2