Đồ án phân loại cà chua

Một trong những khâu tự động trong dâychuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tảivận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm.. Nê

Đầu tiên, nhóm em là … xin gửi cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong …

nói chung và các thầy cô trong Khoa Cơ khí nói riêng đã tận tình giảng dạy,

truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt quátrình học tập tại trường

Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các thầy …

đã tận tình giúp đở, chỉ bảo và trực tiếp hướng dẫn chúng em trong thời gian qua

để hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp của mình

Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, vì những đóng góp qua những bàigiảng và những hướng dẫn trong quá trình trao đổi ở các buổi gặp mặt Những góp

ý, sửa chữa của các thầy sẽ phần nào giúp chúng em tự tin hơn trong cách thức tiếpcận với nền công nghiệp hiện nay Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm củachúng em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót Chúng em rấtmong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng gópphát triển thêm đề tài

THÁNG 11 NĂM 2021 …

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hoá đất nước, yêu cầu ứng dụng tự độnghoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tựđộng,linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệđiện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện các thiết bị điện – điện tử Để thựchiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanhmà lại tiện lợi về kinh tế Các Công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng côngnghệ lập trình vi điều khiển sử dụng các loại phần mềm tự động Dây chuyền sảnxuất tự động giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đápứng kịp thời cho đời sống xã hội.

Trên cơ sở đó chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài “thiết kế hệ thống phânloại cà chua theo màu sắc và cân nặng” Dùng vi điều khiển, đề tài này có ứngdụng trong thực tiễn như phân loại cà chua, báo lỗi sản phẩm không đạt chuẩn,được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất sản phẩm và nhiều lĩnh vựckhác

Trong khuôn khổ Luận Văn tốt nghiệp với đề tài thiết kế hệ thống phân loại

theo màu sắc và cân nặng (Design a sorting system by color and weight), chúng emtin tưởng rằng với những kết quả có được từ việc tìm hiểu và tính toán trong bàitiểu luận này sẽ là bước đệm quan trọng cho việc phát triển nhiều hơn nữa những ýtưởng trong tương lai về tính toán và thiết kế các hệ thống phân loại và sản xuất tựđộng trong công nghiệp

Với bố cục gồm:

1- Tổng quan về đề tài

Phần này sẽ là cái nhìn sơ qua về hệ thống phân loại cà chua nói riêng và hệthống sản xuất tự động nói chung bao gồm lịch sử phát triển, phân loại và ứng

nó tới cuộc sống.

2- Tính toán thiết kế mô hình phân loại sản phẩm

Bao gồm các bước tính toán thiết kế hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển, lậptrình điều khiển để kiểm chứng tính đúng đắn của quá trình thiết kế sẽ cung cấpcác quá trình cơ bản để có thể xác định cách có thể một sản phẩm phân loại đượcđưa vào ứng dụng trong cuộc sống

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Nội dung chương :

• Mô hình sản xuất thông minh

• Lí do chọn đề tài

• Giới thiệu sơ lược

• Phương pháp phân loại sản phẩm phổ biến

• Tình hình phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm

• Kết luận

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1Mô hình sản xuất thông minh

Trạm phân loại cà chua là một phần của hệ thống mô hình sản xuất thông minh.Vậy thì mô hình sản xuất thông minh có vai trò và những đặc điểm gì, chúng ta sẽtìm hiểu khái quát về nó sau đây

Mô hình sản xuất thông minh là hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động như hệthống sản xuất linh hoạt (FMS: Flexible Manufacturing System) được áp dụngrộng rãi vào sản xuất hàng loạt có thể đạt được các yêu cầu về năng suất và chấtlượng của sản phẩm Các FMS sẽ kích hoạt các hoạt động tự động bằng cácchương trình được lập trình trước đó Do đó, các FMS này gặp khó khăn để đạtđược các yêu cầu về tính khả dụng, khả năng thích ứng và độ tin cậy Các hệ thốngsản xuất do con người vận hành với khả năng nhận thức như nhận thức, học hỏi và

lý luận để đưa ra quyết định có thể đáp ứng các yêu cầu này Tuy nhiên, ứng dụngthực tế của các hệ thống này thấp do chi phí sản xuất cao cũng như chỉ thích hợp

để sản xuất nguyên mẫu hoặc quy mô lô nhỏ Vì vậy, cần phải tích hợp khả năngnhận thức vào các FMS để đạt được các hệ thống FMS với các đặc tính tiên tiếnlấy cảm hứng sinh học

Smart-CPMS (Cyber Physical Manufacturing System) có các đặc điểm nângcao như sau:

1 Mỗi yếu tố trong Smart-CPMS là một thực thể tự trị được trang bị các khả

năng mới như nhận thức, lý luận để đưa ra quyết định, giao tiếp và hợp tác MỗiCPS có khả năng đưa ra quyết định một cách tự chủ;

Cải thiện hệ thống về tính thông minh và tính tự chủ của FMS, Smart-CPMS cókhả năng thích ứng với những thay đổi trong sản xuất trong thời gian ngắn

Hệ thống sản xuất vật lý không gian mạng thông minh (Smart-CPMS) được thểhiện trong H1.1 Một trong những xu hướng lớn hơn của sản xuất là các sản phẩmđược cá nhân hóa Smart-CPMS có khả năng trả lời nhanh chóng và chính xácnhững thay đổi của môi trường sản xuất mà không cần can thiệp từ bên ngoài.

Hình 1.1- Mô hình quy trình sản xuất thông minh

Ở cấp độ quản lý, khách hàng đặt mua bằng cách lựa chọn sản phẩm trên mànhình kĩ thuật số Sau đó, thông tin sản phẩm được gửi đến bộ phận lập kế hoạch vàquy trình thiết kế trên sàn cửa hàng Các thuật toán lấy cảm hứng từ sinh học nhưthuật toán di truyền, thuật toán bầy đàn, v.v được sử dụng để lập ra quy trình thựchiện Nhờ đó mà nhiều phương pháp tối ưu hóa được đưa ra Như Smart-CPMS,Internet of Service (IoS) được sử dụng hiệu quả để phân công các nhiệm vụ từ thiết

kế đến lập kế hoạch

Ở cấp độ cửa hàng, Smart-CPMS được coi là sự hợp tác trong IoT giữa các thiết

bị thông minh để thực hiện các nhiệm vụ CPS là một tổ chức tự quản có thể tựkiểm soát trong việc thích ứng với những thay đổi cũng như hợp tác với các CPSkhác để hoàn thành việc lập kế hoạch

Giao diện người - máy (HMI), Smart-Phone và trợ lý kỹ thuật số cá nhân(PDA) được sử dụng để giao tiếp giữa máy với con người Cơ sở hạ tầng CNTT-

TT như hệ thống thực thi sản xuất (MES), hoạch định nguồn lực doanh nghiệp(ERP) , mạng không dây, hệ thống RFID và mạng cảm biến cho phép CPS nắm bắttrạng thái của nó cũng như giao tiếp với các CPS

Phần không gian mạng đưa ra quyết định tùy theo trạng thái được giao Cơ chếlập luận dựa trên tri thức từ trí tuệ nhân tạo để đưa ra quyết định, lập kế hoạchmới, chẳng hạn như các thông số cắt mới cho quá trình gia công hoặc yêu cầu hợptác với các CPS khác Mô-đun giao tiếp chịu trách nhiệm tương tác với các CPSkhác cũng như các thiết bị HMI và PDA

Triển khai hệ thống Smart-CPS (Cyber Physical System)

CPS có thể hiểu đơn giản như một cụm kết cấu thực hiện một hoạt động trong một chuỗi các hoạt động của dây chuyền sản xuất hiện đại Trạm phân loại cà chua cũng là một CPS như vậy Thực hiện quá trình phát hiện và phân loại các quả chín và đủ cân nặng để đưa tới các cụm sản xuất tiếp theo.

1.2Lí do chọn đề tài

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnhvực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… dođó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào

sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹthuật điều khiển tự động nói riêng

Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệpvà tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được

tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu tự động trong dâychuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tảivận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên đối vớinhững doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụngtrong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vìvậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả

Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thứcmà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần,đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về màu sắc và cân nặng quả Nên

em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để phânloại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩmđược sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rấtcó ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnhhơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới Băng tải thường được dùng để dichuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phươngnghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãinhư những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kimdùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùngvận chuyển nhiên liệu

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạthoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thựcphẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoànthành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sảnphẩm không dùng được Trong ngành công nghiệp thực phẩm cũng cần những hệthống như vậy

1.3Giới thiệu sơ lược

1.3.1 Khái niệm và lịch sử ra đời

Băng tải là một thiết bị truyền tải sản phẩm, nguyên vật liệu, … giúp di chuyển

từ vị trí này sang vị trí khác với tốc độ nhanh, hiệu quả, chính xác Băng tải côngnghiệp được thiết kế để chịu được khối lượng công việc lớn, điều kiện môi trườnglàm việc khắc nghiệt, cũng như di chuyển theo các phương hướng khác nhau Cácloại băng tải được cấu tạo bởi nhiều loại vật liệu khác nhau, chủng loại vô cùngphong phú và đa dạng

Lịch sử của băng tải bắt đầu trong nửa sau của thế kỷ 17 Kể từ đó, băng tải đãlà một phần tất yếu của vận chuyển vật liệu Nhưng đó là vào năm 1795 rằng băngtải đã trở thành một phương tiện phổ biến để chuyển tải vật liệu rời Ban đầu nó chỉđược sử dụng để di chuyển bao tải hạt với khoảng cách ngắn

Hệ thống băng tải và làm việc cũng khá đơn giản trong những ngày đầu Hệthống băng chuyền có một chiếc giường bằng gỗ phẳng và một vành đai đi quachiếc giường bằng gỗ Trước đó, băng tải được làm bằng da, vải hay cao su hệthống băng chuyền nguyên thủy này đã rất phổ biến cho việc chuyên chở vật cồngkềnh từ nơi này đến nơi khác Vào đầu thế kỷ 20, các ứng dụng của băng tải trởnên rộng hơn

Hymle Goddard là người đầu tiên nhận được bằng sáng chế cho các băng tảicon lăn trong năm 1908 Các doanh nghiệp con lăn băng tải không phát triển thịnhvượng Một vài năm sau đó, vào năm 1919, cung cấp và băng tải tự do được sửdụng trong sản xuất ô tô Như vậy, băng tải đã trở thành công cụ phổ biến cho việcchuyên chở hàng hóa nặng và lớn trong các nhà máy

Hình 1.2- Hệ thống vận chuyển đá những năm 90

Trong thập niên 1920 đã được phổ biến, và cũng đã trải qua những thay đổi tolớn Băng tải được sử dụng trong các mỏ than để xử lý chạy than cho hơn 8kms, và

đã được thực hiện bằng cách sử dụng lớp bông và cao su bìa Các băng tải dài nhấthiện nay được sử dụng là dài hàng trăm km, ở các khu mỏ phosphate Tây Sahara.Một trong những bước ngoặt trong lịch sử của nó là sự ra đời của băng tải tổnghợp Nó được giới thiệu trong Chiến tranh thế giới thứ hai, chủ yếu là do sự khanhiếm của các vật liệu tự nhiên như bông, cao su và vải Kể từ đó, băng tải tổng hợp

đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau

Băng tải sau đó đã nhanh chóng được sửa đổi và phát triển để sử dụng trongnhiều ứng dụng sau khi mọi người thấy được lợi ích về chi phí và thời gian sửdụng băng tải trong hoạt động kinh doanh

Băng tải là một sự sáng tạo đặc biệt mang tính ứng dụng rất cao Thay vì vậnchuyển hàng hóa bằng sức người vừa tốn thời gian vừa tốn kém chi phí thuê nhâncông tạo một khung cảnh lộn xộn cho nơi làm việc Hiểu được điều đó, nên hiệnnay băng tải đang được áp dụng rất nhiều trong đời sống công nghiệp hiện đại nóiriêng và đời sống bình thường nói chung

1.3.1 Ưu nhược điểm của hệ thống băng tải

Ưu điểm:

− Tính cơ động ở nhiều loại địa hình cộng với sự chắc chắn trong cấu trúc

− Điều chỉnh được độ cao để đảm bảo hàng hóa dễ dàng di chuyển từ vị trí thấp lêncao và ngược lại một cách dễ dàng

− Chiều cao nâng hạ được điều chỉnh bằng Vit me hoặc nâng hạ bằng thủy lực phùhợp với độ cao các loại xe tải, container để đảm bảo sản phẩm lên xuống xe antoàn và trơn tru

− Bề mặt dây băng tải nhám hoặc có gân để tăng độ ma sát, khả năng bám dính củasản phẩm khi vận chuyển lên cao vận hành êm, ổn định, an toàn không có hiệntượng lệch dây làm cho vật liệu rơi ra ngoài

− Góc làm việc của băng tải nâng hạ (0-260) Băng tải có thể điều chỉnh chạy 2 chiều

do vậy băng tải có tính cơ động rất cao đáp ứng được theo yêu cầu của khách hàng

− Kết cấu băng tải lên xe container đơn giản, tiện lợi trong quá trình vận hành và sửdụng

− Hệ thống nâng hạ có thể di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác một cách đơn giảnnhờ hệ thống bánh xe chất lượng, chịu lực và mài mòn tốt

− Chi phí đầu tư thấp, dễ dàng bảo trì, tiết kiệm được thời gian và nhân công

− Vận chuyển vật liệu hàng bao, dạng khối,dạng rời với số lượng lớn

− Băng tải chuyển hàng lên xe Thích hợp cho tất cả các loại xe khác nhau

− Băng tải chuyển hàng lên xe được thiết kế với kết cấu vững chắc đơn giản tiết kiệmkhông gian

Nhược điểm:

− Để tăng được tuổi thọ sử dụng của băng tải, khi sử dụng bạn nên chạy với tốc độtrung bình – không cao;

− Độ nghiêng băng tải nhỏ hơn 24 độ;

− Không vận chuyển theo hướng đường cong cần bố trí thêm động cơ và khung băng

để đổi hướng

1.3.2 Quy mô và phạm vi áp dụng

Việc sử dụng băng tải công nghiệp khác nhau tùy theo vị trí, loại sản phẩm đangđược di chuyển, khoảng cách mà đối tượng sẽ được di chuyển Tiêu chuẩn chobăng tải được đo lường và xác định bởi tải trọng tối đa, trọng lượng của sản phẩm,

số lượng các mảnh trên một đơn vị thời gian, tải trọng, tốc độ và dòng chảy của vậtliệu.

Trong sản xuất, băng tải có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là trong côngnghiệp Các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, nhờ sự xuất hiện củabăng tải con lăn đã giảm tải được rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất nhất làđối với các nhà máy xí nghiệp có lượng nguyên liệu cần vận chuyển nhiều vàthường xuyên Trong xây dựng, thiết bị này chủ yếu được dùng để chuyên chở vậtliệu xây dựng từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên ở một độ cao nhất định, đặcbiệt trên mọi địa hình Băng tải công nghiệp giúp giảm tải sức lao động tối đa giúpcác chủ thầu tiết kiệm được tiền thuê nhân công

- Trong ngành công nghiệp nhẹ như công nghiệp chế biến, sản xuất máy mócđiện tử, may mặc, gia giày… băng tải có vị trí đặc biệt quan trọng giống như mộtmắt xích không thể tháo rời trong hệ thống Nhờ có hệ thống này, năng suất laođộng của công nhân được nhân lên đáng kể và cùng nhờ đó tỉ lệ sản phẩm làm racũng được tăng lên mang lại lợi nhuận lớn cho các chủ doanh nghiệp Có thể nóibăng tải công nghiệp là một trong những phát minh quan trọng nhất của con ngườivới khả năng và tác dụng to lớn băng tải đã và đang từng ngày từng giờ trở thànhmột thiết bị không thể nào thiếu trong sản xuất và đời sống hàng ngày

- Lựa chọn hệ thống băng tải phải có thể là một nhiệm vụ quá sức đối với cáctrung tâm kho hoặc các công ty phân phối chuyên nghiệp Các nhà quản lý vàhoạch định thường xuyên phải đối mặt với một loạt các tình huống khó xử khi cốgắng để xác định, phát triển và mua các hệ thống xử lý vật liệu "lý tưởng"

Tùy thuộc vào các hoạt động, các sản phẩm được xử lý và các yêu cầu ứngdụng, hệ thống có thể thay đổi từ rất đơn giản đến phức tạp Trong khi các loạikhác nhau của các thiết bị có sẵn để đáp ứng nhu cầu của một ứng dụng, tư duy tốtnhất khi xem xét một hệ thống băng tải là để đảm bảo hệ thống được thiết kế vớiđặc điểm sau:

− Dễ dàng thích nghi với sự thay đổi nhu cầu;

− Hoạt động an toàn;

− Đáng tin cậy và yêu cầu bảo trì tối thiểu;

− Sử dụng hiệu quả và thiết kế xung quanh nguyên tắc "xanh";

− Quan trọng nhất của tất cả, hiệu quả và chi phí để hoạt động

1.4Phương pháp phân loại sản phẩm phổ biến

Nếu như phương pháp phân loại sản phẩm truyền thống yêu cầu không gian làmviệc rộng hơn cho số lượng người tham gia phân loại lớn, thời gian phân loại lâuvà dễ sai sót thì nay, với dây chuyền phân loại sản phẩm tự động, số lượng nhâncông đã giảm xuống đáng kể (tới 80%) khi năng suất tăng lên từ 3-5 lần cùng với tỉ

lệ nhầm lẫn, sai sót được kiểm soát

Hệ thống phân loại tự động đã và đang là hình thức mà các đơn vị sản xuất,dịch vụ thương mại điện tử, giao nhận hướng tới trong thời đại công nghệ số hiệnnay

Hình 1.3- Phân loại sản phẩm trong nhà máy

Dây chuyền phân loại, phân loại lựa sản phẩm với máy phân loại, cảm biếnnhận diện sản phẩm, camera check, cân điện tử, hệ thống đo, cơ cấu chọn, vậnchuyển (băng tải, băng chuyền, bẫy, tay gạt, cơ cấu chia, băng tải góc, bộ gạt…) hệthống băng tải xương cá, hub và hệ thống điều khiển trung tâm kết nối dữ liệu từ

xa Dây chuyền phân loại lựa được ứng dụng trong nhiều trong ngành công nghiệp:chế biến nông sản, rau củ quả, các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, cơ khí, khotrung chuyển chuyển phát nhanh logistic, bưu chính và thương mại điện tử trongphân loại kiện hàng, bưu phẩm…

Một số dây chuyền phân loại sản phẩm phổ biến hiện nay:

a- Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch được sử dụng rất phổ biến hiênnay Dây chuyền sorting này được sử dụng để phân loại các kiện hàng, bưu phẩm,sản phẩm thành phẩm đã được đóng thùng carton, đóng túi và dán mã vạchbarcode, mã QR

Hình 1.4- Mã vạch, mã QR sản phẩm

− Với các thông tin lưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ dàngsàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu cầu đặt ranhư:

− Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất,model…

− Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cáchthức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn…

− Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến,cấp sản phẩm…

Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánhtay robot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành AGVtrong các nhà máy thông minh

Hệ thống phân loại sản phẩm có thể đạt công suất tới 10,000 sản phẩm/giờ.Năng suất cao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch và phân loại bởi công nhântruyền thống

b- Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng

Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theonguyên tắc kiểm tra khối lượng online, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theoyêu cầu

− Phạm vi phân loại: 10g~5000g;

− Tốc độ: 110 – 200 sản phẩm/ phút;

− Tốc độ: 60m/ phút;

− Số lượng cỡ phân loại: 12 cỡ;

− Vật liệu: inox SS304 đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

c- Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc

Máy phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại các sản phẩm như ớt, càchua, cà phê, nhựa màu, gạo, chè búp, các loại hạt…

Hình 1.5- Phân loại cam và cà chua theo màu sắc quả chín

− Năng suất: 0.8-15 tấn/ giờ (tùy vào mỗi loại model);

− Tỉ lệ phân loại chính xác: >99%;

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành nông nghiệp, thựcphẩm, dầu, hóa chất, công nghiệp dược phẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y tế…

d- Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước

Là hệ thống phân loại tự động cho sản phẩm hàng hóa, trái cây và rau quả trên

cơ sở kích thước bao gồm bộ phận cấp, phân loại, thả và thu hồi sản phẩm Máyphân loại sản phẩm theo kích thước điều khiển tự động, độ chính xác cao, hoạtđộng ổn định, phù hợp cho nhiều loại sản phẩm khác nhau

− Năng suất: 3-5 tấn/ giờ ~ 1000-1100 sản phẩm/ phút;

− Cấp phân loại: 4-10 cấp;

Hình 1.6- Dây chuyền phân loại trứng, cà chua theo kích thước

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, nông sản,trái cây…

Trong ngành logistic, thương mại điện tử, các gói hàng được đóng trong cáchộp với trọng lượng, màu sắc, kích thước khác nhau dễ dàng được phân loại nhờ hệthống phân loại lựa với camera và thuật toán phân loại thông minh Hàng hóa đượcphân loại trên băng tải chính theo các băng tải xương cá di chuyển tới các vị trí tậpkết

Phân loại sản phẩm tự động giúp giảm thiểu sức người và thời gian cho khâuphân loại vốn nhàm chán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác ở tốc độ cao với năngsuất vượt trội.

Với các ngành chế biến, sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, sản phẩm sau khi chếbiến chạy trên băng tải hoàn toàn có thể được hệ thống chọn/bỏ theo các tiêu chí vềhình dáng, màu sắc, giúp quá trình đóng gói diễn ra liền mạch và chất lượng sảnphẩm được kiểm soát đồng đều hơn

Hệ thống nhận diện và phân loại ngày càng thông minh hơn với việc áp dụng AIvào công việc phân loại, lựa sản phẩm theo các kịch bản mong muốn từ trước Hệthống băng tải cấp, chọn hàng với tốc độ lên tới 150m/phút có khả năng chịu màimòn, nhiệt độ, độ ẩm cao và các điều kiện sản xuất đặc biệt

1.5Tình hình phát triển của hệ thống phân loại sản phầm theo kích thước

1.5.1 Tại ngoài nước

Sản phẩm hệ thống phân loại theo kích cỡ hiện nay trên thị trường thế giới kháphổ biến , có rất nhiều mục đích và cách thức sử dụng khác nhau Nhưng các hệthống này chưa được sản xuất hàng loạt vì nhiều lí do

Tại thị trường quốc tế, đã có những công ty chuyên sản xuất hệ thống phân loạitheo kích cỡ , ví dụ như Công ty Fenner Conveyor Belting Pvt Ltd ở Ấn Độ , công

ty Chien Hsiang Transmission Industry Co., LTD được đặt ở Đài Loan , bên cạnhđó cũng có công ty Cao Su Phương Đông được đặt ở Ấn Độ là một công ty chuyênsản xuất băng tải thuộc dạng lớn trên thế giới và nhiều công ty khác nữa

1.5.2 Tại trong nước

Nước ta là một nước mạnh về Nông Nghiệp , đang trên đà phát triển để hộinhập thế giới để Công nghiệp Hóa , Hiện Đại hóa quá trình sản xuất Do đó nhucầu phân loại sản phẩm đã rất cấp thiết trong đời sống hiện nay, tuy nhiên giá thànhcao và khả năng bảo trì cũng như độc lập về công nghệ còn hạn chế Các công tytrong nước cũng bắt đầu nghiên cứu cho ra các hệ thống có tính năng tương tự, tuy

nhiên vấn đề chất lượng và giá thành vẫn chưa hấp dẫn đươc người tiêu dùng trongnước.

1.6 Kết luận

1.6.1 Yêu cầu luận văn

Dựa vào nhu cầu phân loại quả cà chua chín với độ chính xác và năng suất cao

để đáp ứng nhanh cho ngành công nghiệp thực phẩm Nhận được sự đồng ý củathầy hướng dẫn đã đặt đề bài như sau:

• Tìm hiểu và phân tích một số hệ thống phân loại

• Phân tích các phương án thiết kế, tính toán và thực hiện các bản vẽ kỹ thuật về cáckết cấu cơ khí, hệ thống động lực và hệ thống điều khiển cho một hệ thống phânloại quả cà chua theo màu sắc (đỏ), nặng >400g, năng suất ≈ 1200quả/1 giờ

• Kết luận về công việc đã thực hiện, nêu các đề xuất để hoàn thiện thêm

• Tất cả yêu cầu trên được trình bày trong 1 quyển thuyết minh khoảng 70 trang và 3bản vẽ kỹ thuật A0

1.6.2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại quả cà chua theo màusắc và cân nặng có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa

Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế hệ thống cơ khí và chương trình điềukhiển được động cơ Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu, nguồn cungcấp, tính toán thông số chi tiết

Các vấn đề cần được giải quyết đó là:

• Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán động học và lựa chọn vật liệu, thiết bị,động cơ đảm bảo thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của

đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa

• Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động, chính xác

• Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng, an toàn vệ sinh thựcphẩm và sản phẩm không bị hỏng

Luận văn thực hiện bao gồm:

1.6.2.1- thuyết minh

Phần thuyết minh bao gồm 5 chương :

 Chương 1 - Tổng Quan Về Đề Tài

 Chương 2 - Phân Tích Và Lựa Chọn Phương Án Thiết Kế

 Chương 3 - Tính toán, Lựa Chọn Kết Cấu Cơ Khí Và Kết Cấu Phần Điều Khiển

 Chương 4 - Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển

 Chương 5- Kết luận

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG

ÁN THIẾT KẾ Nội dung chương :

• Lựa chọn phương án thiết kế cho phần cơ khí

• Lựa chọn nguồn động lực

• Phương án thiết kế phần điều khiển

• Xây dưng mô hình kết cấu cơ khí

• Kết luận

2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cho phần cơ khí:

- Phương án 1: sử dụng quét 3D vật thể

Quét 3d là gì – Một công nghệ không tiếp xúc, không phá hủy, có thể chụp kỹthuật số hình dạng của các vật thể vật lý bằng cách sử dụng một dòng ánh sánglaser hoặc một vùng ánh sáng Dữ liệu thu được bằng máy quét 3d là đám mâyđiểm mô tả chính xác biên dạng bề mặt của một vật thể Nói cách khác, quét 3D làmột cách để chụp một đối tượng vật lý ở thế giới thật với kích thước và hình dạngchính xác và đưa vào thế giới máy tính kỹ thuật số ba chiều

Hình 2.1- Sơ đồ nguyên lý công nghệ scan 3D

Một máy quét 3D có thể dựa trên nhiều công nghệ khác nhau, mỗi công nghệ cónhững hạn chế, ưu điểm và chi phí riêng Nhiều hạn chế trong các loại đối tượngcó thể được số hóa vẫn còn tồn tại

Ưu điểm :

 Độ chính xác và độ chính xác lặp lại cao;

 Hỗ trợ khâu kiểm tra chất lượng trong nhà máy được thuận lợi và tiết kiệm chi phíbởi hệ thống có thể hoạt động 24/7;

 Cho phép ứng dụng trong đa dạng lĩnh vực ngành nghề.

 gặp nhiều khó khăn trong khâu phân loại sản phẩm số lượng lớn

 khi muốn phân loại phải tốn nhiều nhân công điều khiển scan

- Phương án 2: Sử dụng cảm biến màu sắc và cảm biến cân nặng loadcell

Đây là phương pháp thường được áp dụng trong các đề tài tốt nghiệp haynghiên cứu khoa học Bởi chi phí thấp và có tính áp dụng cao, dễ dàng sử dụng đốivới học sinh, sinh viên Dù vậy độ chính xác tương đối cao và thời gian tính toánphân tích nhanh chóng

Hình 2.2- Module màu sắc và cân điện tử

- Phương án vận chuyển sản phẩm: Sử dụng băng tải

Băng tải là gì? 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 phẩmbằng công nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việclộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó

Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăngnăng suất lao động

Vì vậy băng chuyền, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dâychuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp Góp phần tạo nên một môitrường sản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quảkinh tế cao cho công ty.

Hình 2.3- Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý hoạt động của băng tải

Hệ thống băng tải và làm việc cũng khá đơn giản trong những ngày đầu Hệthống băng chuyền có một chiếc giường bằng gỗ phẳng và một vành đai đi quachiếc giường bằng gỗ Trước đó, băng tải được làm bằng da, vải hay cao su hệthống băng chuyền nguyên thủy này đã rất phổ biến cho việc chuyên chở vật cồngkềnh từ nơi này đến nơi khác Vào đầu thế kỷ 20, các ứng dụng của băng tải trởnên rộng hơn

Ưu điểm :

 Băng tải cấu tạo đơn giản, có độ bền cao

 Có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp được cả hai với khoảng các lớn

 Không gây tiếng ồn cho xung quanh, năng suất tiêu hao nhỏ

 Vận chuyển được hàng rời như cát, đá răm, than, than đá từ nơi này đến nơi khác

Nhược điểm :

 Để tăng được tuổi thọ sử dụng của băng tải, khi sử dụng bạn nên chạy với tốc độtrung bình

 Không vận chuyển theo hướng đường cong cần bố trí thêm động cơ và khung băng

để đổi hướng

Kết luận :

Sau khi so sánh 2 phương án trên thì nhóm chúng em quyết định thiết kế theophương án phân loại sản phẩm theo chiều cao bằng băng tải

2.1.1 thiết kế phương án cho băng tải

- Phương án 1: Băng tải đai pvc

 Dễ dàng thay thế và sửa chữa.

 Đảm báo đáp ứng được kĩ thuật.

Nhược điểm:

 Không chạy được theo đường cong.

 Băng tải không chế tạo nghiêng quá 24 độ.

 Vốn đầu tư ban đầu lớn.

 Một số hệ thống khó di chuyển, chỉ phù hợp với những lĩnh vực trong ngành công nghiệp nhẹ, không vận chuyển được các sản phẩm quá kích cỡ.

Đối với các sản phẩm dạng hạt, vụn,…

 Khi vận chuyển xa và địa hình không thẳng đòi hỏi phải có nhiều hệ thống kết hợp lại với nhau.

 Khi vận chuyển xa và địa hình không thẳng đòi hỏi phải có nhiều hệ thống kết hợp lại với nhau.

- Phương án 2 : băng tải con lăn

Hình 2.5- Băng tải con lăn

Băng tải có cấu tạo từ nhiều con lăn riêng biệt, được kết nối truyền động quacác bộ bánh xích Hệ thống khung của băng tải con lăn được chế tạo bằng théphoặc inox, dễ dàng để tháo ráp hoặc lắp đặt Vì tải trọng hàng nhẹ ta có thể áp dụnggiải pháp tối ưu là sử dụng khung nhôm định hình cho băng tải con lăn

Trục con lăn thường được sử dụng trục thép không rỉ nguyên khối hoặc inox.Vật liệu để làm con lăn khá đa dạng như thép không gỉ, cao su, inox,… Ở đâychúng ta sử dụng vật liệu kim loại chịu nhiệt vì băng tải phải đi qua buồng sấy cónhiệt độ cao

Các con lăn được dẫn động bằng lực kéo motor giảm tốc Cơ cấu truyền độngbằng xích sên bánh nhông ở hai đầu mỗi con lăn trên băng tải Xích truyền độngkết nối hai con lăn một cụm, xích sên so le và nối tiếp từng cụm với nhau, có thểlàm phần khung hộp sườn cho băng tải để đảm bảo tính mĩ quan, ngăn bụi

Ưu điểm :

 Hệ số ma sát thấp, không thấm nước và bụi, hệ thống làm kín hiệu quả

 Ống thép chính xác cao đảm bảo các con lăn hoạt động với độ rung và tiếng ồnthấp.

 Chịu lực tốt đảm bảo tuổi thọ lâu dài, chạy ổn định và chất lượng tốt

 Giá thành, cũng như chí phí bão dưỡng hợp lí

 Vận chuyển tốt các bưu phẩm trong các mức trong lượng từ 0-5kg

 Chí phí vận hành và bão dưỡng phù hợp

 Do băng tải cho hệ thống kích thước ngăn nên không cần quan tâm tới độ cong củadây chuyền băng tải

2.1.2 Kết cấu chung của một hệ thống băng tải

Khung băng tải:

- Khung băng tải Nhôm định hình: được ưu chuộng trong công nghiệp sản xuất lắpráp điện tử, máy tính chịu tải trọng nhẹ và vừa vào những năm gần đây vì ưu điểmđẹp, nhẹ, tính linh hoạt cao dễ thay đổi kết cấu theo yêu cầu sản xuất

- Khung băng tải Inox: Thường dung trong các môi trường chịu hóa chất bụi bẩnnhư công nghiệp chế biến thực phẩm, hàng không vũ trụ, dược phẩm, hóa chất,đóng chai và đóng hộp…

- Khung băng tải Thép mạ kẽm và thép sơn tĩnh điện: ưu điểm kinh tế và chịu đượcmọi tải trọng khác nhau Thường sử dụng trong công nghiệp ô tô, xe máy, hoànthiện in ấn và bao bì…

Dây băng tải:

- Tùy theo tải trọng và yêu cầu của sản phẩm ta thường dùng dây băng PVC hoặcdây băng PU dày dày từ 1- 5mm

- Đối với băng tải chịu tải nặng ta dùng dây băng tải cao su

Con lăn kéo băng:

- Bằng inox, thép mạ kẽm hoặc nhôm Có các đường kính tiêu chuẩn: Ø50, Ø60,Ø76, Ø89, Ø102

Con lăn đỡ băng mặt trên và mặt dưới

- Bằng inox hoặc thép mạ kẽm, có các đường kính Ø25, Ø32 và Ø38

- Truyền động từ động cơ vào trục công tác bằng bộ truyền xích hoặc đai

Động cơ băng tải: Hiện nay thường dung 2 loại phổ biến:

- Động cơ liền hộp giảm tốc có dải công suất từ 25W đến 200W

- Động cơ và hộp giảm tốc tách rời, dải công suất thường từ 0.37KW đến 2.5KW

- Bộ điều khiển tốc độ

- Biến tần, sensor, timer, cảm biến, PLC

Tấm đỡ belt:

- Thường làm bằng vật liệu inox, thép mạ kẽm hoặc nhôm tấm chấn ghấp

- Các gối bi đỡ của con lăn

Hình 2.6- Hệ thống con lăn đỡ của băng tải

Đối với các loại băng tải khác thì còn một số bộ phận khác như:

- Băng tải xích có xích nhựa và xích inox, tấm đỡ xích

- Băng tải lưới có: lưới băng tải và cơ cấu đỡ xích lưới

- Băng tải con lăn có con lăn tự do hoặc con lăn truyền chuyển động

- Băng chuyền, Line sản xuất, dây chuyền tự động hóa có thêm bàn thao tác và hệthống khí nén, hệ thống điện, bộ phận băng tải sấy sản phẩm, tấm đỡ sản phẩm…

Hình 2.7- Sơ đồ các chi tiết đi kèm 2.1.3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống băng tải

- Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữarulô và dây băng băng tải

- Để tạo ra lực ma sát giữa rulô và dây băng tải khi dây băng tải gầu bị trùng thì tađiều chỉnh rulô bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa dây băng tải vàrulô chủ động lực ma sát giữa dây băng tải và Rulô sẽ làm cho băng tải chuyểnđộng tịnh tiến

- Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ được di chuyển nhờ vàochuyển động của băng tải

- Để tránh băng tải bị vong, người ta dùng các con lăn đặt ở phía dưới bề mặt băngtải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên đường đi của băng tải

Hình 2.8- Sơ đồ nguyên lý hoạt động 2.1.4 Lựa chọn hệ thống băng tải dây belt

Dựa vào một số yêu cầu kỹ thuật và ưu điểm nổi bật của hệ thống băng tải dâybelt như sau:

- Với khả năng truyền động và công năng ở các trục băng tải khoảng cách xa;

- Vận hành êm ái không gây ồn;

- Bảo vệ an toàn cho các chi tiết máy và động cơ khi làm việc quá tải nhờ có khảnăng trượt mượt;

- Có thể truyền động cho nhiều trục;

- Kết cấu đơn giản nên việc bảo trì, bảo dưỡng cũng trở nên đơn giản hơn rất nhiều

Với sự đa dạng & thịnh hành của băng tải & dây belt băng tải là bộ phận quantrọng không thể thiếu của băng tải với bài viết sau đây chúng ta sẻ đi sâu hơn vềcác loại dây băng tải cũng như tình năng & vai trò của mổi loại khác nhau của băngtải

Dây belt băng tải là sản phẩm thích hợp dùng cho truyền tải các vật liệu có tínhmật độ tách rời cao, chịu mài mòn nhiều, lực xung kích lớn, đặc biệt thích hợp vớimôi trường làm việc có tính ổn định cao có độ nghiêng thấp hoặc tải thẳng

Sau đây, em xin trình bày về đặc điểm một số loại dây belt điển hình và lựachọn loại dây belt áp dụng vào đồ án này

A Dây belt băng tải cao su đen:

Đây là loại dây thông dụng và phổ biến nhất vì nó rất đa dạng về mẫu mã cũngnhư tính năng của nó

Ngoài dây mới 100% còn có dây seconhand nhập từ nhật về với chất liệu tốtbền bỉ theo thời gian với dây cao su mới hàng trung quốc & hàn quốc với giá thành

rẻ độ dẻo cao & chất lượng khá tốt đáp ứng được mọi nhu cầu của khách hàngmodel này dùng nhiều trong các nhà máy lúa gạo ,xi măng, kinh doanh vậnchuyển,…

Hình 2.9- Băng tải cao su đen

Đặc tính kỹ thuật của dây belt băng tải cao su đen:

- Khổ rộng của dây băng tải cao sư đen: 300mm- 2500mm

- Hệ số cường lực: dao động từ 100- 500 N/mm

- Độ mài mòn sản phẩm: 8- 18 mpa

- Dây băng tải cao su trơn có 3 loại: dây băng tải cao su trơn bố EP, dây băng tải cao

su trơn bố NN, dây băng tải cao su trơn bố CC

Ứng dụng:

Dây băng tải cao su trơn là một phụ kiện không thể thiếu để hoàn thành thiết bịcông nghiệp băng tải cao su trơn Một loại băng tải phổ thông, được sử dụng nhiềutrong tải than, đất, đá, sỏi, v.v.v

Sản phẩm được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, những nhà máysản xuất xi măng, gạch, v.v.v các dây chuyền khai thác sỏi, cát,v.v.v Và giờ đây,dây băng tải cao su trơn đã trở thành một phần không thể thiểu trong hệ thống dâychuyền băng tải cao su

B Băng tải PVC

Đây là loại dây đai băng tải pvc chuyên dụng trong công nghiệp với chất liệutốt mẫu mã đẹp ,nhiều màu sắc bắt mắt, mỏng ít bố tải những nguyên liệunho,gọn,nhẹ ,các nhà máy chế biến thực phẩm, thuỹ hải sản, thùng giấy ,v.v.v

Dây đai băng tải pvc cũng rất đa dạng về mẫu mã và chất lương: dây trơn, dâygai,…

Hình 2.10- Dây đai băng tải PVC

Băng tải PVC là loại băng tải thường được sử dụng tương đối nhiều trong cácdoanh nghiệp hiện nay Băng tải nhựa PVC được sản xuất từ chất liệu nhựa dẻotổng hợp Poly Vinyl Clorua Bề mặt được phủ các lớp nhựa PVC xen kẽ các lớp bốchịu lực, tăng khả năng vận chuyển hàng hóa trên bề mặt băng

Với từng độ dày băng khác nhau mà các lớp bố chịu lực được xếp xen kẽ,thường có 1-3 lớp bố trên mặt băng tải PVC Băng tải có khả năng đàn hồi cao,chịu được nhiệt cao, khả năng kháng dầu và chịu lực tốt

Ngày nay, rất nhiều loại băng tải PVC được phân phối trong thị trường nước tanói riêng và thế giới nói chung;

- Băng tải PVC xanh (Mặt trên trơn láng, mặt dưới là lớp bố dệt), có độ dày 1mm,2mm, 3mm, 4,5mm và 5mm

- Băng tải PVC trắng (Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt), có độ dày 2mm,3mm

- Băng tải PVC xanh hoặc trắng ( Mặt trên trơn láng- Mặt dưới PVC caro), có độdày: 3mm và 4,5mm

- Băng tải PU trắng có độ dày 0,8mm và 1,5mm

- Độ dày thông dụng: 1mm, 2mm, 3mm, 4,5mm và 5mm

- Màu: Xanh, Đen và Trắng

- Kết cấu: Bề mặt dán gân T(20 , 30 , 40 mm) và gân K(6, 13, 17mm)

Ứng dụng:

- Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xeđạp điện, trong các nhà máy sản xuất cám, lên hàng công, nhà chế biến gỗ…

- Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, dầy dép,…

- Dùng để vận chuyển hàng hoá, đóng gói sản phẩm,…

- Ngoài ra băng tải PVC còn được ứng dụng vào rất nhiều ngành sản xuất khácnhằm mang lại hiệu quả kính tế trong sản xuất

Vì vậy việc sử dụng băng tải, hệ thống băng tải đang là việc đầu tư và lựa chontối ưu cho các doanh nghiệp hiện nay

Dựa trên những đặc điểm trên của loại dây đai băng tải PVC, trong phạm vi đồ

án này, với yêu cầu kĩ thuật là thiết kế hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc và

cân nặng (không yêu cầu tải trọng lớn) nên nhóm sẽ sử dụng loại dây belt PVC

để thiết kế hệ thống như yêu cầu.

2.2 Lựa chọn nguồn động lực

A Nguồn động lực cho hệ thống băng tải

Việc lựa chọn một băng tải phù hợp là điều vô cùng cần thiết, bởi một băng tảitốt sẽ hoạt động tốt, có tuổi thọ lâu dài và giúp công việc sản xuất của bạn ngàycàng tăng cao Trong một hệ thống băng tải, động cơ không thể thiếu để chuyển đổicông suất để đảm bảo hoạt động của băng tải khi được kết nối với bộ truyền động.Tùy thuộc vào kích thước của băng tải cũng như khả năng vận chuyển mà bạnchọn loại động cơ phù hợp

Hình 2.11- Động cơ truyền động gắn trên hệ thống băng tải

Việc lựa chọn tính toán công suất động cơ cho băng tải phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như kích thước băng tải, tốc độ truyền, độ dốc, thời gian vận hành, môi trườnglàm việc và các yếu tố bên ngoài khác Vì nếu chọn động cơ motor có mức côngsuất không phù hợp hoặc động cơ quá yếu sẽ không thể kéo tải được dây băng tải,thậm chí khi chạy không đạt được tốc độ chuẩn còn có thể gây nóng, dẫn đến giảmtuổi thọ động cơ, nguy hiểm hơn là gây cháy, hỏng ngay khi vừa sử dụng

Trường hợp lựa chọn động cơ thừa mức công suất quy định sẽ gây lãng phícông suất và tiền bạc đầu tư cho một thiết bị băng tải nhựa PVC, từ đó, chi phícũng “đội lên” khá cao Còn nếu chọn động cơ không đúng nguyên lý hoạt động sẽdẫn đến hệ thống không tương thích trong quá trình lắp đặt, gây ra nhiều khó khănkhi lắp ráp hệ thống điện cho băng tải Ngoài ra, việc chọn mua sai thiết bị đi cùngnhư aptomat, contactor cũng dẫn tới nhiều ảnh hưởng khi vận hành

Khi công suất của motor đạt đúng yêu cầu nhưng không đạt tốc độ quay thìbăng tải cũng sẽ không đáp ứng được thời gian làm việc mà khách hàng yêu cầu

Do đó, để lựa chọn được động cơ băng tải chất lượng và phù hợp với các yêu cầu

kỹ thuật của thiết bị, ta cần quan tâm đến những yếu tố cơ bản sau khi tìm hiểu vềđộng cơ băng tải

Các bước để chọn một loại động cơ băng tải

Bước 1: phân tích tải của băng tải;

Bước 2: tính tốc độ phân loại sản phẩm;

Bước 3: mô-men xoắn động cơ;

Bước 4: tính công suất động cơ;

Việc tính toán giúp chọn công suất động cơ phù hợp mà vẫn đảm bảo công suấttải mà không tiêu tốn quá nhiều năng lượng trong quá trình sản xuất Đặc biệt, đốivới động cơ lớn cần kết nối với bộ ly hợp để giúp mô-men xoắn khởi động và vậnhành trơn tru, su khi nêu ra được những yếu tố cơ bản thì nhóm chúng em lựa chọnđộng cơ giảm tốc để thiết kế

2.2.1 thiết kế hệ thống nguồn điện

- Phương án 1: nguồn AC

điện AC là một dòng điện xoay chiều như các nguồn điện 220v ở các ổ cắm trong hộ dân Hay các dòng điện 3 pha 380v trong nhà máy công nghiệp Ngoài ra; dòng điện xoay chiều thường dùng nhất đó là dòng 110v; 220v; 240v; 380v; 500v

Ưu điểm :

 Tạo ra và truyền tải có thể ở điện áp cao

 điện áp có thể được hạ xuống ở đầu người dùng đến mức có thể sử dụng được

 Dòng AC dễ tạo ra hơn dòng dc

Nhược điểm :

 tiêu thụ năng lượng lớn

 Mô men khởi động nhỏ, không sử dụng được trong các ứng dụng cần momen khởi động lớn

- Phương án 2 : nguồn DC

Dòng điện DC là dòng điện một chiều chuyên dùng để ứng dụng trong các thiết

bị điện như các ổ cắm điện thoại; ổ cắm nguồn 12v,24v; các dòng điện 4-20ma 20ma 0-10v…Đây là các nguồn điện 1 chiều được sử dụng nhiều nhất

0-Ưu điểm :

 Giao thoa điện từ cực nhỏ

 Tiêu thụ ít điện năng hơn

 Vận hành êm ái hơn

 Điện áp thấp

Nhược điểm :

 Chiều dòng điện cố định, không đổi

 Phải bải trì thường xuyên

Kết luận: Sau khi phân tích thì nhóm chúng em quyết định chọn bộ nguồn DC

để thiết kế máy vì nó thích hợp với động cơ giảm tốc cụ thể hơn là Bộ nguồnAdapter 12V- 5A

B Nguồn động lực cho hệ thống phân loại

Hệ thống phân loại bằng tay gạt động cơ servo là hệ thống sử dụng động cơservo làm nguồn động lực Dựa vào chương trình điều khiển, tay quay sẽ di chuyểnđến những góc nhất định, tạo điểm để đưa quả được phân loại rơi vào máng trượt

Hình 2.12 – Động cơ servo

Ưu điểm:

- Phân loại chính xác, khả năng đáp ứng tốt yêu cầu;

- Dễ dàng điều khiển;

- Góc quay rộng, dễ điều chỉnh vị trí tay quay;

- Giá thành rẻ

Trong đồ án này, nhóm lựa chọn hệ thống động cơ servo (với 1 động cơ phânloại quả cà chua với 2 mức cân nặng) với đặc điểm phân loại nhanh, chính xác,sạch sẽ, dễ lắp đặt

2.3 phương án thiết kế phần điều khiển

A Lựa chọn loại cảm biến

• Cảm biến màu sắc TCS3200 Color Sensor được sử dụng để nhận biết màu sắc

bằng cách đo phản xạ 3 màu sắc cơ bản từ vật thể là đỏ, xanh lá và xanh dương từđó xuất ra tần số xung tương ứng với 3 màu này qua các chân tín hiệu, đo 3 tần sốxung này và qua 1 vài bước chuyển đổi nhất định là bạn sẽ có đươc thông tin củamàu sắc của vật thể cần đo

Hình 2.14 – Loadcell- cân điện tử

Để phát hiện các quả có màu sắc và cân nặng khác nhau, các cảm biến này sẽđược đặt ở ngay bộ phân cấp quả Các quả cà chua được đặt vào bộ phận cấp quảban đầu sẽ được cân, sau đó đẩy vào vị trí trên băng tải có bố trí cảm biến nhậndiện màu sắc

- giá thành ổn định;

- dễ tìm kiếm và sử dụng;

- Lắp đặt trên băng tải dễ dàng;

- Dễ dàng thay thế nếu xảy ra sự cố

B Phương án để thiết kế bộ điều khiển

- Phương án 1 : điều khiển bằng rơ le

Rơ le là một thiết bị chuyển mạch bằng hoạt động bằng điện, sử dụng một nâmchâm điện như một đòn bẫy, khi dòng điện chạy qua nâm châm thì sẽ tạo ra một từtrường hút loi sắt non làm thay đổi công tắc chuyển mạch Dòng điện qua nâmchâm điện có thể có hoặc không vì thế mà rơ le có 2 vị trí chuyển mạch, trong đókhi mà có điện thì rơ le sẽ có trạng thái ON ngược lại thì là trạng thái OFF

Hình 2.15- Một số loại rơ le thông dụng

Hệ thống điều khiển Rơ le là tập hợp nhiều thiết bị chuyển mạch Rơ le, cùng với các thiết bị như: Timer, CP, … Mà cấu hành hệ thống điều khiển rơ le Hiện nay hệ thống này vẫn được sử dụng trong các loại tủ điện như tủ điện ATS, UPS,

… Ngoài ra còn được sử dụng như một phần tử cách ly điện áp điều khiển và điện

áp cháp hành

Ưu điểm :

 Thiết kế nhỏ gọn với trọng lượng nhẹ dễ di chuyển khi cần thiết;

 Cấu thành từ những nguyên vật liệu có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt

Nhược điểm :

 Người vận hành phải có kiến thức và kinh nghiệm cao

- Phương án 2 : điều khiển bằng PLC

Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, chỉ

số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt côngnghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế vàhiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mởrộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năngtrên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phần điềukhiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động

Hình 2.16- Bộ điều khiển PLC

Ứng dụng của PLC trong công nghiệp:

Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnhvực khác nhau trong công nghiệp như:

– Hệ thống nâng vận chuyển

– Dây chuyền đóng gói

– Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh

– Sản xuất xi măng

– Công nghệ chế biến thực phẩm

– Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

– Dây chuyền lắp giáp Tivi

- Phương án 3 : điều khiển bằng vi điều khiển

Vi điều khiển giống như một máy tính được tích hợp trên một con chip và được

sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử Nó là một hệ thống nhúng khép kín vớicác thiết bị ngoại vi, bộ xử lý và bộ nhớ Nó được ứng dụng trong việc chế tạo khánhiều thiết bị điện tử dân dụng như điện thoại, xe hơi, thiết bị đèn led, máy đonhiệt độ môi trường,…

Hình 2.17- Vi điều khiển ATMEGA

Ưu điểm:

- Vi điều khiển hoạt động như máy vi tính;

- Việc sử dụng đơn giản, dễ khắc phục sự cố và bảo trì;

- Hầu hết các chân chức năng có thể được người dùng sử dụng;

- Dễ kết nối các cổng RAM, ROM I/O

Nhược điểm:

- Có kiến trúc phức tạp hơn so với vi xử lí;

- Chỉ thực hiện đồng thời một số lệnh thực thi có giới hạn;

- Không thể làm việc với các thiết bị có công suất cao

Nhóm chọn vi điều khiển làm bộ điều khiển chính để thiết kế, bởi vi điều khiển có những ưu điểm sau:

– Công suất tiêu thụ thấp