Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

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 vi

Hà Nội: 2021

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

Giáo viên : TS Nguyễn Văn Trường

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Như Quân – 2018604313

Nguyễn Văn Hứng – 2018604740 Nguyễn Duy Minh – 2018602030

Lớp : ĐH CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K13

BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: ME6061.2 Khóa: 13

2 Tên nhóm: Nhóm 07

Họ và tên thành viên :

1 Nguyễn Văn Hưng- 2018604740

2 Nguyễn Duy Minh- 2018602030

3 Nguyễn Như Quân- 2018604313

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

2 Hoạt động của sinh viên

Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

- Thiết lập danh sách yêu cầu

Nội dung 2: Thiết kế sơ bộ

- Xác định các vấn đề cơ bản

- Thiết lập cấu trúc chức năng

- Phát triển cấu trúc làm việc

- Lựa chọn cấu trúc làm việc

Nội dung 3: Thiết kế cụ thể

- Xây dựng các bước thiết kế cụ thể

- Tích hợp hệ thống

- Phác thảo sản phẩm bằng phần mềm CAD và/hoặc bằng bản vẽ phác

Áp dụng các công cụ hỗ trợ: Mô hình hóa mô phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm

3 Sản phẩm nghiên cứu : Báo cáo thu hoạch bài tập lớn.

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và các tài liệu tham khảo

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính

TS Nguyễn Anh Tú TS Nguyễn Văn Trường

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 6

1.1 Yêu cầu thị trường, công ty, môi trường 6

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm 12

1.3 Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ 17

1.4 Thiết lập danh sách yêu cầu 18

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ 22

2.1 Xác định các vấn đề cơ bản 22

2.2 Thiết lập cấu trúc chức năng 24

2.3 Phát triển cấu trúc làm việc 26

2.4 Lựa chọn cấu trúc làm việc 28

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CỤ THỂ 32

3.1 Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian 32

3.2 Xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính 34

3.1 Lựa chọn layout sơ bộ phù hợp 36

3.2 Phát triển các layout sơ bộ 37

3.3 Giải pháp cho các chức năng phụ trợ 51

3.4 Một số lỗi điều hành có thể xảy ra 53

3.5 Checklist của sản phẩm 54

3.6 Thiết kế chi tiết 56

3.7 Bản vẽ chi tiết 60

PHỤ LỤC 64

DANH SÁCH THAM GIA KHẢO SÁT 64

PHIẾU KHẢO SÁT 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Số lượng và giá trị xuất khẩu cà phê Việt Nam trong giai đoạn 2010 – 2018 6

Hình 1.2 Tỉ lệ phần trăm hình thức làm việc mong muốn 7

Hình 1.3 Nhu cầu về tự động hóa trong quá trình sản xuất 7

Hình 1.4 Nhu cầu đáp ứng máy phân loại sản phẩm hiện nay 8

Hình 1.5 Số lượng máy tự động trong sản xuất xuất khẩu hạt cafe 8

Hình 1.6 Các loại máy phân loại hạt cafe đã từng sử dụng 9

Hình 1.7 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm 9

Hình 1.8 Kết quả khảo sát thị trường về nhu cầu khách hàng 11

Hình 1.9 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo màu sắc 13

Hình 1.10 Phễu cấp nguyên liệu 13

Hình 1.11 Cơ cấu rung trong máy phân loại sản phẩm 14

Hình 1.12 Băng tải định hướng 15

Hình 1.13 Cụm điều khiển 16

Hình 1.14 Cơ cấu tách hạt phế phẩm 16

Hình 1.15 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC 17

Hình 3.1 Phễu chứa nguyên liệu 37

Hình 3.2 Sàng rung 38

Hình 3.3 Quạt gió 38

Hình 3.4 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC 40

Hình 3.5 Module TB6560 3A 45

Hình 3.6 Sơ đồ đấu dây Động cơ bước với Module TB6560 3A 45

Hình 3.7 Động cơ bước 45

Hình 3.8 Sơ đồ khối tổng thể 47

Hình 3.9 Sơ đồ nối dây tổng thể 47

Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây PLC 48

Hình 3.11 Sơ đồ đấu driver và động cơ 48

Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây và động cơ 49

Hình 3.13 Sơ đồ kết nối 50

Hình 3.14 Tổng thể hệ thống máy phân loại sản phẩm 56

Hình 3.15 Tổng thể sản phẩm máy phân loại sản phẩm theo màu sắc 57

Hình 3.16 Phễu và máng dẫn định hướng 58

Hình 3.17 Khung băng tải 58

Hình 3.18 Băng tải 59

Hình 3.19 Bộ phận tách màu sản phẩm 59

Hình 3.20 Bản vẽ lắp 60

Hình 3.21 Con lăn 61

Hình 3.22 Khung đỡ phễu nguyên liệu 62

Hình 3.23 Khung đỡ băng tải và bộ tách màu 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc 17

Bảng 1.2 Danh sách yêu cầu cho hệ thống 18

Bảng 2.1 Phát triển cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc 26

Bảng 2.2 Lựa chọn cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc 28

Bảng 3.1 Các bộ phận thực hiện chức năng chính 34

Bảng 3.2 Thông số động cơ 46

Bảng 3.3 Các giải pháp thiết kế 51

Bảng 3.4 Các lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục 53

Bảng 3.5 Checklist máy phân loại sản phẩm theo màu sắc 54

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, hệ thống điều khiển, giảm sát tự động không còn quá xa lạ với chúng

ta Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống con người Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một nghành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của con người

Những ứng dụng trong công nghiệp cũng như tiêu dùng ngày nay thì phân loại sản phẩm đã và đang được sử dụng một cách rộng rãi, được ứng dụng nhiều trong ngành tự động hóa, cơ điện tử Việc hiểu và ứng dụng sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em đã thực hiện đề tài thiết kế concept

“Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”

Thông qua đề tài này nhóm em sẽ có nhứng điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu bỏ sung vào hành trang của mình trên con đướng đã chọn Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Trường để hoàn thành bài tập lớn này

Trong quá trình thực hiện đề tài này có nhiều sai sót hi vọng quý thầy cô thông cảm và chỉ dạy cho chúng em, xin chân thành cảm ơm quý thầy cô

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.1 Yêu cầu thị trường, công ty, môi trường

1.1.1 Nhu cầu thị 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 1.8 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

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

 Phễu nguyên liệu

 Các thiết bị phụ: đèn, bộ rung, thùng chứa thành phẩm, 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

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm

Hệ thống phân loại sản phẩm cần có những bộ phận sau:

 Phễu nguyên liệu

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 1.9 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo màu sắc

1.2.1 Phễu nguyên liệu

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 1.10 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

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

Đặc điểm làm việc

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 1.12 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

Hình 1.13 Cụm điều khiển

1.2.1 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 1.14 Cơ cấu tách hạt phế phẩm

1.2.2 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 1.15 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC

1.3 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

Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc

1 15/03/2021-01/04/2021 Tìm hiểu và phân tích thị trường

2 01/04/2021-08/04/2021 Lựa chọn ý tưởng

3 08/04/2021-15/04/2021 Lên kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ

4 15/04/2021-22/04/2021 Thiết kế concept

9 15/09/2021- 15/02/2022 Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến

10 15/02/2022- 15/05/2022 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta

11 15/05/2022- 30/11/2022 Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi,

tối ưu hóa thiết bị

12 01/02/2023- 01/03/2023 Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch

marketing

13 Từ 01/03/2023 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hoàn thiện và

liên tục cập nhật thông tin phản hồi

1.4 Thiết lập danh sách yêu cầu

Bảng 1.2 Danh sách yêu cầu cho hệ thống

thay

đổi

nhiệm

CƠ KHÍ

Kích thước: L=1÷1,2m W= 1,5÷2m

H=1,5÷2m Khối lượng hệ thống: <500Kg

ĐIỆN

+ Sử dụng nguồn điện lưới 220-250V/50Hz + Hiệu suất làm việc: 97%

+ Công suất: 1,3-2,2KW + Động cơ: có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ, Công suất 2,1-3,9 KW/1 động cơ

+ Công nghệ chiếu sáng: ánh sáng ổn định, tập chung, không ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị bắn màu + Công nghệ bắn tách hạt: chính xác (≥98 %), ít tiếng

ồn, ít sản phẩm phụ phát sinh, không ảnh hưởng đến hạt, làm việc với công suất cao và mài mòn thấp

Súng hơi: tần số hoạt động cao khoảng 1500 lần/giây giúp bắn phế phẩm tốt mà vẫn tiêt kiệm hơi

+ Công nghệ cho phép phân loại sản phẩm theo biểu

đồ màu sắc kỹ thuật số x-rite sg

+ Màn hình hiển thị đầy đủ rõ nét, làm việc tốt trong môi trường bụi và rung động

+ Bộ điều khiển xử lý nhanh chính xác tốc độ truyền 10/100 Mbits/s; có module truyền thông, bộ đếm tốc độ cao, PWM,…

+ Phần mềm tự động điều chỉnh trên nền windows, có thể đặt thêm các chương trình mới, tiết kiệm chi phí nâng cấp, xử lý tốt các nhiên liệu khó, có kết nối wifi

+ Phân tách tối ưu, có thể điều chỉnh chất lượng, loại hạt, số lượng,…

AN TOÀN VÀ CÔNG THÁI HỌC

+ Vận hành sử dụng thiết bị dễ dàng + Màn hình cảm ứng có độ nhạy cao, trực quan + Nguyên tắc hoạt động an toàn, thân thiện với môi trường ( hạn chế tối đa tiếng ồn, mất cân bằng máy,…) + Thiết kế đáp ứng tính thẩm mĩ và hiệu quả cao + Có các Relay thời gian để tránh cháy nổ, chập điện + Có kính chắn trước và sau khoang máy

SẢN XUẤT VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG

+ Sản xuất một lần tất cả các bộ phận + Chất lượng các linh kiện, bộ phận cơ khí đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, ổn định, chính xác

+ Sản xuất vỏ và bảng điều khiển thử nghiệm tại xưởng riêng

+ Sử dụng các bộ phận mua ngoài và tiêu chuẩn bất

cứ khi nào có thể

LẮP RÁP VÀ VẬN CHUYỂN

+ Đáp ứng dung sai tiêu chuẩn trên đề xuất

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ

2.1 Xác định các vấn đề cơ bản

2.1.1 Các vấn đề ảnh hường trực tiếp đến chức năng và những ràng buộc cần thiết

 Năng suất yêu cầu: 450-500 Kg/giờ

 Có nhiều hạt có màu sắc pha trộn

 Rung động dễ gây nhiễu trong quá trình tách hạt

 yêu cầu độ nhạy và độ chính xác của cảm biến hình ảnh cao (sai số 0-0,2%)

 giá cho công nghệ trong khoảng 2000-3000USD

 Vỏ máy cần đáp ứng được độ bền và tính ổn định khi làm việc thời gian dài ở công suất lớn

 Vỏ máy cần đảm bảo sự an toàn, tiết kiệm và tính thẩm mỹ

 Linh kiện, bộ phận tiêu chuẩn, dễ dàng thay thế, sửa chữa

 Các thiết bị điện hoạt động ổn định nhưng sẽ giảm dần hiệu năng theo thời gian

 Yêu cầu sai số trong lắp ráp nhỏ (0,05 mm) và máy cần đạt cân bằng động để giảm rung động

 Yêu cầu tuổi thọ chưa chính xác do chịu tác động của các yếu tố khách quan

 Vi mạch bị ảnh hưởng trong quá trình hoạt động của thiết bị với sự rung động

và các điều kiện khách quan

 Chi phí bảo trì để duy trì hiệu suất cao cho máy

2.1.2 Khái quát cho dữ liệu định tính về các vấn đề cơ bản

 Năng suất cao trên mức trung bình của các sản phẩm trên thị trường

+Vận chuyển dễ dàng

CHI PHÍ

Chi phí sản xuất < 3000USD

 Cà phê có nhiều hạt bị pha trộn màu ảnh hưởng đến tốc độ xử lý hình ảnh

 Vỏ máy vừa đảm bảo an toàn, độ bền và thẩm mĩ

 Tiếng ồn, rung động, bụi mịn, nhiệt ảnh hưởng đến độ chính xác

 Linh kiện tiêu chuẩn, dễ dàng sửa chữa, phát hiện lỗi

 Có nhiều công nghệ cao nên chi phí bảo trì lớn

 Năng suất cao nhưng giá thành theo yêu cầu thị trường thấp

2.1.3 Hình thành vấn đề

Thiết kế theo module đơn giản, an toàn, đạt tính thẩm mĩ với chức năng chính

là Nhận dạng và phân loại được tất cả các loại hạt cà phê theo màu sắc với năng suất

và chất lượng cao, không lỗi với chi phí sản xuất theo yêu cầu

2.2 Thiết lập cấu trúc chức năng

2.2.1 Cấu trúc tổng thể hệ thống

2.2.2 Cấu trúc chức năng hệ thống

2.3 Phát triển cấu trúc làm việc

Bảng 2.1 Phát triển cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc

Vi mạch số Camera màu gắn

chip cảm biến CMOS

8 Công nghệ chiếu

sáng

Flash (khoảng cách xa)

Tản sáng (mờ bóng, tăng chiều sâu)

Đèn led (tuổi thọ cao, ổn định)

9 Vệ sinh camera Thủ công (lau

chùi định kỳ)

Tự động (cần gạt)

Tự động (phun dung dịch)

10 Công nghệ bắn

tách hạt

Súng hơi lanh khí nén)

(xy-Cần gạt (động cơ)

Xy lanh thủy lực

11 Hệ thống cấp lực

bắn tách hạt

Khí nén Động cơ Dầu áp suất cao

12 Động cơ Động cơ điện Động cơ bước Động cơ Servo

(đế phẳng có con lăn hoặc bánh xe)

Cố định (đế phẳng có chân)

Cố định (liên kết với sàn)

Trần nối mass

16 Màn hình hiển thị TFT- LCD (tái

tạo màu tốt và

độ phân giải hình ảnh cao, góc nhìn hẹp)

AMOLED (có khả năng tái tạo màu rõ nét

và sống động,

độ nét cao, độ tương phản cao

và góc nhìn rộng hơn)

OLED (màu sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lượng tốt hơn.)

Vi xử lý arduino uno

19 Bộ rung (phụ trợ) Tích hợp sàng

lọc+ quạt

Tích hợp Quạt gió

Chỉ có tính năng

di chuyển nguyên liệu

 Các giải pháp cho các chức năng con được chọn ra:

 Giải pháp 1: 1.1, 2.1, 3.1, 4.2, 5.1, 6.1, 7.1, 8.1, 9.2, 10.1, 11.1, 12.1, 13.1, 14.1, 15.1, 16.1, 17.1, 18.1, 19.1, 20.1

 Giải pháp 2: 1.2, 2.2, 3.2, 4.2, 5.2, 6.2, 7.2, 8.2, 9.2, 10.2, 11.2, 12.2, 13.2, 14.2, 15.2, 16.2, 17.2, 18.2, 19.1, 20.2

 Giải pháp 3: 1.3, 2.3, 3.3, 4.2, 5.3, 6.3, 7.3, 8.3, 9.2, 10.3 11.3, 12.3 13.3, 14.3, 15.3, 16.3, 17.3, 18.3, 19.1, 20.3

2.4 Lựa chọn cấu trúc làm việc

Bảng 2.2 Lựa chọn cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc

3 Vật liệu làm vỏ

máy

0 1 1 + Vật liệu: kim loại đảm

bảo rung động cho phép khi vận hành và tuổi thọ của hệ thống

+ Chịu và làm giảm rung động tốt trong ngưỡng 5÷22hz

+ Chịu tải: 20÷ 40kg + Thiết kế đáp ứng tính thẩm mĩ và hiệu quả cao

5 Bộ định hướng

cho hạt (đầu vào khâu xử lý)

1 0 1 Đảm bảo hướng và mật

độ hạt

7 Công nghệ xử

lý màu sắc

1 0 1 + Bộ điều khiển xử lí

chính xác với tốc độ cao (độ trể ≤5ms)

+ Xử lý ≥10 triệu sản phẩm mỗi giờ với độ chính xác 0-0,2%

+ Cảm biến nhận dạng màu sắc sử dụng công nghệ cao ưu tiên độ chính xác

+ Công nghệ cho phép phân loại sản phẩm theo biểu đồ màu sắc kỹ thuật số x-rite sg

8 Công nghệ

chiếu sáng

0 1 1 + Cảm biến nhận dạng

màu sắc sử dụng công nghệ cao ưu tiên độ chính xác

9 Vệ sinh camera 1 1 1 + Ánh sáng ổn định, tập

chung, không ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị bắn màu

10 Công nghệ bắn

tách hạt

1 0 0 Chính xác, ít tiếng ồn, ít

sản phẩm phụ phát sinh, không ảnh hưởng đến hạt, làm việc với công suất cao và mài mòn thấp

11 Hệ thống cấp

lực bắn tách hạt

điện lưới 220-250v/50hz + hiệu suất làm việc: ≥99,99%

+ công suất: 2,2kw

1,3-+ động cơ: có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ, công suất 2,1-3,9 kw/1 động cơ

việc

+ chịu và làm giảm rung động tốt trong ngưỡng 5÷22hz

+ có thể di chuyển khi cần thiết

L=1.5÷3.5m W=1,5÷2m H=1÷1.5m

15 Màn hình hiển

thị

đủ rõ nét, làm việc tốt + Màn hình cảm ứng có

độ nhạy cao, trực quan trong môi trường bụi và rung động

16

Điều khiển

giản, trực quan + Có hỗ trợ tiếng việt

17 Bộ điều khiển 0 1 1 xử lý nhanh chính xác

tốc độ truyền 10/100 Mbits/s; có module truyền thông, bộ đếm tốc

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CỤ THỂ

3.1 Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian

3.1.1 Bắt đầu với giải pháp nguyên tắc và danh sách yêu cầu

 Cơ khí

 Đảm bảo kích thước, khối lượng theo danh sách yêu cầu

 Đảm bảo an toàn, công thái học và tính thẩm mỹ

 Chế tạo, lắp ráp chính xác trong dung sai cho phép

 Bàn máy chắc chắn, chịu rung động tốt

 Thiết kế đảm bảo cân bằng động khi làm việc

 Băng tải hoạt động êm, công suất lớn

 Điện

 Động cơ có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ

 Công nghệ chiếu sáng: ánh sáng ổn định, tập chung, không ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị bắn màu

 Công nghệ bắn tách hạt: chính xác (≥99,99%), ít tiếng ồn, ít sản phẩm phụ phát sinh, không ảnh hưởng đến hạt, làm việc với công suất cao và mài mòn thấp

 Điện tử:

 Bộ điều khiển xử lí chính xác với tốc độ cao

 Màn hình hiển thị đầy đủ rõ nét, làm việc tốt trong môi trường bụi và

rung động

 Phần mềm vận hành

 Phần mềm đơn giản trực quan

 Có hỗ trợ tiếng việt

 Các yêu cầu ràng buộc khác về hệ thống:

 Năng suất yêu cầu: 450-500 Kg/giờ

 Độ rung: Rung động không gây nhiễu trong quá trình tách hạt

 Độ chính xác cảm biến: sai số 0-0,2%

 Linh kiện thiết bị điện: Linh kiện, bộ phận tiêu chuẩn, dễ dàng thay thế, sửa chữa

3.1.2 Xác định điều kiện biên hoặc không gian cưỡng bức của bước thiết kế

cụ thể

 Cơ khí

 Kích thước:

L=1÷1,5m W= 1,5÷2m

H=1,5÷2m

 Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm

 Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm

 Phễu nhiên liệu