ĐỀ tài NCKH nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy phân loại và làm sạch dừa tự động

Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phân loại và làm sạch dừa tự động Nghiên cứu chế tạo hệ thống làm sạch vỏ và phần cuống của trái dừa.. Đóng góp về mặt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI VÀ LÀM SẠCH DỪA TỰ ĐỘNG

MÃ SỐ: SV2020-42

SKC007388

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI VÀ LÀM SẠCH

DỪA TỰ ĐỘNG

sv2020 - 42

Chủ nhiệm đề tài: Trịnh Quang Phi

TP Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI VÀ LÀM SẠCH

DỪA TỰ ĐỘNG sv2020 - 42

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1

1.1 Giới thiệu về trái dừa 1

1.1.1 Nghiên cứu đặc tính trái dừa 1

1.1.2 Tiêu chuẩn xuất khẩu dừa 3

1.1.3 Phương pháp làm sạch trái dừa thủ công 4

1.1.4 Phương pháp đánh giá chất lượng trái dừa 4

1.1.5 Các tác nhân gây hại cho trái dừa 5

1.1.5.1 Hiện tượng dừa không có nước 5

1.1.5.2 Nứt, rụng trái 6

1.1.5.3 Chuột gây hạy trái dừa 6

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 7

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 9

1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 9

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài 9

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 9

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 10

1.6 Phương pháp tiếp cận 10

1.6.1 Cách tiếp cận 10

1.6.2 Phương pháp nghiên cứu 10

1.7 Nghiên cứu tình hình ngoài nước 11

1.8 Nghiên cứu tình hình trong nước 11

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 13

2.1 Phương án làm sạch vỏ trái dừa 14

2.1.1 Ru-lo lau 14

2.1.2 Cơ cấu trục vít- rulo 15

2.1.3 Sử dụng nhiều đầu khí nén 15

2.1.4 Sử dụng nhiều đầu phun nước 16

2.1.5 Lau xung quanh bằng cơ cấu bánh răng hành tinh 16

2.2 Phương án làm sạch phần cuống 17

2.2.1 Sử dụng khí nén 17

2.2.2 Sử dụng đầu phun nước 18

2.2.3 Sử dụng đầu chổi lau 18

2.2.4 Làm sạch phần cuống bằng cách hút chân không 19

2.3 Đánh giá chất lượng 20

2.3.1 Cân 20

2.3.2 Hệ thống thị giác máy tính 21

2.3.3 Ý tưởng sử dụng tỷ trọng 22

2.3.4 Sử dụng âm thanh 22

2.3.5 Sử dụng siêu âm 23

2.4 Phân loại trái dừa 24

2.4.1 Băng tải và khí nén 24

2.4.2 Sử dụng tay gắp 24

2.4.3 Mâm xoay 25

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 27

3.1 Tính toán chọn động cơ 27

3.1.1 Động cơ băng truyền xích 27

3.1.2 Động cơ bộ phận lau phần cuống và phần dưới trái dừa 29

3.1.3 Động cơ bộ phận lau xung quanh 31

3.2 Tính toán băng chuyền xích 32

3.2.1 Cho n loa i xi ch 32

3.2.2 Cho n sô răng đi a xi ch 32

3.2.3 Xa c đi nh sô bươ c xi ch 33

3.2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích 34

3.2.5 Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong 1 giây 34

3.2.6 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền 34

3.2.7 Xa c đi nh thông sô cu a đi a xi ch va lư c ta c du ng 35

3.2.8 Trục 1 (Chủ động) 37

3.2.9 Trục 2 (Bị động) 38

3.2.10 Trục 3 39

3.3 Tính toán lực đầu phun nước 40

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN 41

4.1 Hệ thống điện 41

4.2 Loadcell 42

4.3.1 Thống kê kích thước, thể tích thực tế của trái dừa 44

4.3.2 Tìm mối quan hệ giữa các kích thước và thể tích của trái dừa 45

4.3.3 Tìm kích thước trái dừa thông qua camera 46

4.3.4 Tính thể tích trái dừa 48

4.4 Đánh giá chất lượng trái dừa 51

CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH CHẾ TẠO HỆ THỐNG CƠ KHÍ 56

5.1 Nguyên công 1: Tiện 56

5.1.1 Bước 1: Vạt mặt khoan tâm 56

5.1.2 Bước 2: Tiện bậc 30 bên A 56

5.1.2.1 Sơ đồ gá đặt 56

5.1.2.2 Định vị 57

5.1.2.3 Kẹp chặt 57

5.1.2.4 Chọn dao 57

5.1.2.5 Chia bước 57

5.1.2.6 Tra chế độ cắt 57

5.1.3 Bước 3: Tiện bậc 25 bên A 59

5.1.3.1 Sơ đồ gá đặt 59

5.1.3.2 Định vị 60

5.1.3.3 Kẹp chặt 60

5.1.3.4 Chọn dao 60

5.1.3.5 Chia bước 60

5.1.3.6 Tra chế độ cắt 60

5.1.4 Bước 4: Vát cạnh 2x45o bên A 60

5.1.4.1 Sơ đồ gá đặt 60

5.1.4.2 Định vị 61

5.1.4.3 Kẹp chặt 61

5.1.4.4 Chọn dao 61

5.1.4.5 Chia bước 61

5.1.4.6 Tra chế độ cắt 61

5.1.5 Bước 5: Tiện bậc 30 bên B 61

5.1.5.1 Sơ đồ gá đặt 61

5.1.5.2 Định vị 62

5.1.5.3 Kẹp chặt 62

5.1.5.4 Chọn dao 62

5.1.5.5 Chia bước 62

5.1.5.6 Tra chế độ cắt 62

5.1.6 Bước 6: Tiện bậc 25 bên B 62

5.1.6.2 Định vị 63

5.1.6.3 Kẹp chặt 63

5.1.6.4 Chọn dao 63

5.1.6.5 Chia bước 63

5.1.6.6 Tra chế độ cắt 63

5.1.7 Bước 7: Vát cạnh 2x450 bên B 64

5.1.7.2 Định vị 64

5.1.7.3 Kẹp chặt 64

5.1.7.4 Chọn dao 64

5.1.7.5 Chia bước 64

5.1.7.6 Tra chế độ cắt 64

5.2 Nguyên công 2: Phay rãnh then 65

CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 66

6.1 Kết quả thiết kế 66

6.2 Kết quả thực nghiệm 68

6.2.1 Khả năng làm sạch trái dừa 68

6.2.2 Khả năng phân loại trái dừa 70

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73

7.1 Kết luận 73

7.2 Hướng phát triển 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Bảng kết quả tính toán bộ truyền xíchTính toán trục 36

Bảng 3.2: Bảng phân bố lực trên trục chủ động 37

Bảng 3.3: Bảng phân bố lực trên trục bị động 38

Bảng 3.4: Bảng phân bố lực trên trục 3 (trục tăng dây xích) 39

Bảng 4.1: Khảo sát kích thước và thể tích thực của trái dừa tại Công ty TNHH MTV Nông Hải Sản Hoa Mai (Tháng 4 năm 2019) 45

Bảng 4.2: Thể tích tính toán (Số liệu tháng 4 năm 2019) 46

Bảng 4.3: Sai lệch giữa thể tích thực và thể tích tính toán (Số liệu tháng 4 năm 2019) 49 Bảng 4.4: Sai lệch tỷ trọng thực và tỷ trọng tính toán của trái dừa tại Công Ty TNHH MTV Nông Hải Sản Hoa Mai (Tháng 6 năm 2019) 54

Bảng 4.5: Khả năng phân loại dừa (tháng 6 năm 2019) 55

Bảng 5.1: Bảng chế độ cắt cho nguyên công tiện trục bậc 65

Bảng 6.1: Thông số kỹ thuật của hệ thống làm sạch và đánh giá chất lượng trái dừa 67

DANH SÁCH HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

Hình 1.1: Mặt cắt ngang của trái dừa (nguồn Internet) 1

Hình 1.2: Dừa (Nguồn Internet) 2

Hình 1.3: Công nhân làm sạch dừa thủ công tại Công ty TNHH MTV Nông Hải Sản Hoa Mai 4

Hình 1.4: Trái dừa bị nứt 5

Hình 1.5: Trái dừa không có nước (dừa điếc) 5

Hình 1.6: Trái dừa bị rụng và nứt (Nguồn Internet) 6

Hình 1.7: Trái dừa bị chuột phá hại (Nguồn Internet) 7

Hình 1.8: Biểu đồ diện tích dừa của thế giới (2016) 7

Hình 1.9: Các quốc gia có sản lượng dừa lớn nhất thế giới (theo World Atlas, 2017) 8

Hình 1.10:Dừa xiêm (Nguồn Internet) 10

Hình 1.11:Phân tích dãy âm thanh trong matlab 11

Hình 2.1: Sơ đồ ý tưởng thiết kế hệ thống làm sạch và đánh giá chất lượng trái dừa 13

Hình 2.2: Làm sạch vỏ trái dừa bằng rulo lau 14

Hình 2.3: Làm sạch dừa bằng cơ cấu trục vít (Phần mềm Inventor) 15

Hình 2.4: Sơ đồ làm sạch vỏ dừa bằng khí nén 16

Hình 2.5: Sơ đồ làm sạch dừa bằng nhiều đầu phun nước 16

Hình 2.6: Làm sạch xung quanh trái dừa bằng cơ cấu bánh răng hành tinh (Phần mềm Inventor)

Hình 2.7: Làm sạch cuống dừa bằng khí nén (Phần mềm Inventor) 17

Hình 2.8: Làm sạch cuống dừa bằng đầu phun nước quay 360 độ (Phần mềm Inventor) 18

Hình 2.9: Làm sạch cuống dừa bằng đầu chổi lau (Phần mềm Inventor) 19

Hình 2.10:Sơ đồ làm sạch phần cuống bằng cách hút chân không 19

Hình 2.11:Sơ đồ làm sạch vỏ và cuống trái dừa 20

Hình 2.12:Sử dụng Loadcell để đánh giá chất lượng trái dừa 21

Hình 2.13:Sử dụng hệ thống thị giác máy tính để đánh giá chất lượng trái dừa 21

Hình 2.14:Sử dụng âm thanh để đánh giá chất lượng trái dừa 23

Hình 2.15:Sử dụng siêu âm để đánh giá chất lượng trái dừa 23

Hình 2.16:Sơ đồ sử dụng băng chuyền và xi lanh để phân loại dừa 24

Hình 2.17:Sơ đồ sử dụng tay gắp để phân loại dừa 25

Hình 2.18:Sơ đồ sử dụng mâm xoay để phân loại trái dừa 25

Hình 2.19:Sơ đồ hệ thống làm sạch vỏ và kiểm tra chất lượng trái dừa 26

Hình 3.1: Sơ đồ truyền động của băng chuyền dừa 27

Hình 3.2: Sơ đồ truyền động của bộ phận làm sạch 31

Hình 3.3: Biểu đồ moment trên trục chủ động (Phần mềm AutoCAD) 37

Hình 3.4: Biểu đồ moment trên trục bị động (Phần mềm AutoCAD) 38

Hình 3.5: Biểu đồ moment trên trục 3 (Phần mềm AutoCAD) 39

Hình 3.6: Sâu bọ bám trên cuống trái dừa tại Công Ty TNHH MTV Nông Hải Sản Hoa Mai 40

Hình 4.1: Quy trình hoạt động hệ thống làm sạch và đánh giá chất lượng dừa 41

Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện điều khiển hệ thống làm sạch 41

Hình 4.3: Một loại Strain gauge 42

Hình 4.4: Mạch cầu Wheattone 43

Hình 4.5: Sự thay đổi điện áp của Loadcell khi có tải 43

Hình 4.6: Nguyên lý tràn bình 44

Hình 4.7: Quy trình tìm kích thước của trái dừa thông qua camera 46

Hình 4.8: Cách chạy pixel xác định các điểm (ảnh chụp) 47

Hình 4.9: Giao diện xác định kích thước dừa(ảnh chụp) 47

Hình 4.10:Sơ đồ bố trí máy ảnh 48

Hình 4.11:Sai số thể tích thực và thể tích tính toán 49

Hình 4.12:Trái dừa ở bộ phận đánh giá chất lượng 50

Hình 4.13:Đồ thị sai lệch tỷ trọng tính toán so với tỷ trọng thực tế 54

Hình 5.1: Sơ gá đặt vạt mặt khoan tâm 56

Hình 5.2: Sơ đồ gá đặt bước tiện bậc 30 bên A 56

Hình 5.3: Sơ đồ gá đặt bước tiện bậc bên A 60

Hình 5.4: Sơ đồ gá đặt bước vát cạnh bên A 61

Hình 5.5: Sơ đồ gá đặt bước tiện bậc 0 62 30 bên B

Hình 5.6: Sơ đồ gá đặt bước tiện bậc bên B 63

Hình 5.7: Sơ đồ gá đặt bước vát cạnh bên B 64

Hình 5.8: Sơ đồ gá đặt nguyên công 0 65 phay rãnh then

Hình 6.1: Mô hình 3D hệ thống làm sạch và kiểm tra chất lượng dừa (phần mềm Inventor) 66

Hình 6.2: Hệ thống làm sạch và kiểm tra chất lượng dừa 67

Hình 6.3: Khả năng làm sạch của hệ thống: Trái dừa trước khi đưa vào hệ thống

làm sạch (a), trái dừa sau khi được hệ thống làm sạch (b) 68

Hình 6.4: Trái dừa được làm sạch bằng hệ thống: Đầu phun nước (a); Rulo lau và

đầu chổi lau (b) 69

Hình 6.5: Lượng nước còn động lại trái trái dừa khi làm sạch: Trái dừa trước khi

đưa vào hệ thống làm sạch (a), trái dừa sau khi được hệ thống làm sạch (b) 69

Hình 6.8: Kích thước nhận được khi xử lý ảnh (W: chiều rộng trái dừa; H: chiều

cao trái dừa tính từ mặt đĩa) 71

Hình 6.10:Độ sai lệch giữa tỷ trọng chuẩn và tỷ trọng tính toán (số liệu tháng 6

năm 2019) 72

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy phân loại và làm sạch dừa tự động

Nghiên cứu chế tạo hệ thống làm sạch vỏ và phần cuống của trái dừa

Ứng dụng công nghệ cao để đánh giá chất lượng trái dừa đáp ứng được

tiêu chuẩn xuất khẩu dừa

3 Tính mới và sáng tạo:

Ứng dụng công nghệ cao để đánh giá chất lượng trái dừa đáp ứng được tiêu

chuẩn xuất khẩu dừa Nhằm loại bỏ những trái dừa không có nước, ít nước hoặc bị nứt trong quá trình trồng trọt, thu hoạch và vận chuyển Nhằm giúp các cơ sở, công

ty sản xuất và xuất khẩu dừa không bị lệ thuộc vào yếu tố con người trong việc

đánh giá chất lượng trái dừa

4 Kết quả nghiên cứu:

Hệ thống làm sạch và kiểm tra chất lượng trái dừa là một đề tài mang tính thực tiễn rất lớn Năng suất gấp 4 lần người công nhân làm việc, giảm chi phí cho cơ sở

và doanh nghiệp sản xuất dừa xuất khẩu Làm sạch từng phần trên trái dừa giúp loại

bỏ các vết bẩn và sâu bọ ở các vị trí khó làm sạch như phần cuống Đánh giá chất lượng trái dừa không phụ vào cảm tính và kinh nghiệm của người công nhân

5 Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng

và khả năng áp dụng của đề tài:

Chế tạo hệ thống làm sạch và kiểm tra chất lượng trái dừa góp phần làm giảmchi phí trong quá trình sản xuất và tăng năng suất lao động cho các cơ sở, công ty sản xuất và xuất khẩu dừa, làm giảm chi phí thuê nhân công, tăng năng suất làm việc và năng suất gấp 4 lần người nhân công làm việc Năng suất hiện tại của máy

là 600 trái/giờ

nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

2020

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện

đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Người hướng dẫn

(kí, họ và tên)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1.1.1 Nghiên cứu đặc tính trái dừa

Dừa cung cấp rất nhiều sản phẩm hữu ích, từ các thực phẩm chúng ta sử dụnghằng ngày như nước dừa, nước cốt dừa, giấm dừa cho đến các sản phẩm có giá trịhàng hoá cao như cơm dừa nạo sấy, dầu dừa tinh khiết, rượu mật hoa dừa, các sảnphẩm sử dụng trong công nghiệp chăn nuôi như probiotic, prebiotic cho đến các mặthàng thủ công mỹ nghệ phục vụ xuất khẩu Chính vì lẽ đó cây dừa được mệnh danh

là “cây của cuộc sống”, “cây trăm công dụng”

Theo nghiên cứu của Sở khoa học và công nghệ tỉnh Bến Tre, trái dừa thuộcloại quả hạch, nhân cứng Trái dừa gồm có ba phần là ngoại quả bì (phần vỏ bênngoài được phủ cutin), trung quả bì (xơ dừa) và nội quả bì bao gồm gáo, nước và

cơm dừa như hình 1.1 [1] (Nguyễn Thị Lệ Thủy, 2009) Theo đó, vỏ dừa dày từ

1-5cm tùy theo giống, phần cuống có thể dày đến 10cm Vỏ dừa bao gồm 30% là xơdừa và 70% là bụi xơ dừa Bụi xơ dừa có đặc tính hút và giữ ẩm cao từ 400-600%

so với thể tích của chính nó Gáo dừa có hình dạng rất khác biệt tùy theo giống, độdày của gáo từ 3-6mm Bốn tháng tuổi sau khi thụ phấn gáo dừa bắt đầu hình thành

và chuyển sang màu nâu và cứng hơn khi trái được 8 tháng tuổi Nước dừa xuấthiện từ tháng thứ ba sau khi thụ phấn và đạt được thể tích lớn nhất ở tám tháng tuổi.Thể tích sẽ giảm dần khi trái khô Thành phần hóa học chủ yếu của nước dừa làđường và muối khoáng

Cơm dừa bắt đầu hình thành 5 tháng sau khi thụ phấn, có thể thu hoạch để uốngnước vào tháng thứ 7-8 Thời gian để hoa cái thụ phấn, phát triển thành trái và đếnkhi trái khô kéo dài 12 tháng Thu hoạch trái ở giai đoạn 10 tháng sau khi đậu trái

có thể giảm năng suất do trái chưa phát triển đầy đủ nhưng ở giai đoạn từ 11 thángtrở đi thì trái có thể dùng làm giống Trọng lượng cơm dừa khô của một trái dừa daođộng từ 100-350 g/trái và chứa khoảng 65-74% dầu dừa tùy theo giống Kích thước,hình dạng trái rất đa dạng, tùy theo giống

Dừa xiêm lục là cách gọi hiện nay của nhiều người trồng trong và ngoài tỉnh

Bến Tre, hình 1.2 Có nơi gọi là dừa xiêm chu (vì phần dưới trái hơi nhô lên), có

nơi gọi là dừa xiêm lùn Đây là giống dừa đã có từ lâu nhưng chỉ mới có tên gọi gầnđây để phân biệt với dừa xiêm xanh, xiêm dứa

Về hình dáng bên ngoài thì dừa xiêm lục có màu xanh nhưng hơi nhạt hơn xiêmxanh và màu xanh hơi giống như màu xanh lục Giống dừa này trái nhiều hơn dừaxiêm xanh, trung bình mỗi buồng có hơn một chục dừa (mỗi chục là 12 trái).Trongvườn dừa xiêm lục buồng có từ 20 trái đến 30 trái rất phổ biến, trong khi ở giốngdừa xiêm xanh buồng trên 20 trái thường không được nhiều Trọng lượng và đườngkính trái nhỏ hơn trái dừa xiêm xanh Nếu buồng ít trái từ 10 đến 16 trái thì trái có

Nếu buồng sai trái (trên 30 trái/buồng) thì trọng lượng trái chỉ từ 1,1Kg đến 1,3Kg.

Vỏ trái rất mỏng, chỗ mỏng nhất ở phần giữa trái chỉ từ 1,2 cm đến 1,4 cm Do vỏmỏng nên lượng nước bên trong trái tương đương với dừa xiêm xanh, nghĩa làkhoảng 220-280ml Với lượng nước chừng này cũng vừa đủ cho một người bìnhthường uống Điểm đặc biệt của giống dừa xiêm lục là nước rất ngọt Nếu vườn dừa

có bón phân đầy đủ thì khi thu hoạch sớm hơn 5-7 ngày thì nước vẫn ngọt và khôngcòn vị chua như dừa xiêm xanh Thời điểm này thì cơm dừa bên trong chỉ vừa

“váng cháo”, độ brix đo lúc này từ 6% trở lên Nước dừa nếu đo độ brix từ 6% là đãcảm nhận là ngọt thanh, nếu đạt đến 8% là nước dừa rất ngọt [2]

Nhìn chung, dừa xiêm lục thuộc nhóm dừa lùn cho trái sớm, năng suất khá cao

và chất lượng nước ngọt hợp với khẩu vị người tiêu dùng Tuy nhiên do vỏ tráimỏng nên thời gian thu hoạch cần hợp lý để trái không bị nứt, bể trong quá trình vậnchuyển Dừa xiêm lục khi vận chuyển xa hoặc xuất khẩu thì không cần gọt vỏ dotrái nhỏ nên có thể chuyên chở được nhiều trái hơn, người tiêu dùng khi mua tráicòn nguyên vỏ cũng an tâm hơn dừa gọt vì không sợ ảnh hưởng của chất tẩy trắng,chất bảo quản… không an toàn mà trên thị trường có nhiều người đang sử dụng

1.1.2 Tiêu chuẩn xuất khẩu dừa

Không có tiêu chuẩn xuất khẩu chính thức cho dừa tươi Nhưng chúng vẫn phảituân thủ các tiêu chuẩn cơ bản giống như bất kỳ loại trái cây tươi khác Theo tiêuchuẩn ASEAN cho trái dừa, dừa nguyên trái (để nguyên phần vỏ xanh) phải đảmbảo được các yêu cầu tối thiểu như sau: [3]

- Phải được cắt tỉa cuống, hoặc đánh bóng

- Vẻ bề ngoài tươi tắn, sạch sẽ

- Sản phẩm không bị ảnh hưởng bởi sự thối rửa hoặc hư hỏng

- Sạch sẽ, thực tế không có bất kỳ vấn đề bề ngoài có thể nhìn thấy

- Không có sâu bệnh ảnh hưởng đến hình thức chung của sản phẩm

- Không có thiệt hại do sâu bệnh gây ra

Dừa nên được bảo quản ở nhiệt độ khoảng 32 ° F đến 35 ° F Dừa nên được giữ

ở độ ẩm tương đối khoảng 80% -85% Tùy thuộc vào độ chín của dừa, chúng có thểrất dễ bị hư hại về thể chất, với những trái dừa non dễ bị tách hơn so với dừa già Tùythuộc vào điều kiện bảo quản và các yếu tố khác, dừa tươi có thời hạn sử dụng khoảng 1-

2 tháng

1.1.3 Phương pháp làm sạch trái dừa thủ công

Thông thường dừa bị dơ do bụi bẩn bám lên bề mặt của quả dừa, sâu bọ đục Vịtrí bám bẩn nhiều nhất tập trung tại phần cuống dừa, kế tiếp là phần vỏ xung quanh.Tại các cơ sở sản xuất dừa xuất khẩu, họ vệ sinh bằng cách dùng bàn chải làm sạchphần cuống với nước, kế tiếp sử dụng khăn ẩm lau xung quanh Với năng suất 400

trái/ giờ cần từ 4- 6 công nhân để làm sạch trái dừa như hình 1.3.

Nông Hải Sản Hoa Mai

1.1.4 Phương pháp đánh giá chất lượng trái dừa.

Những trái dừa bị loại thông thường là những trái không có nước hoặc ít, bị nứt

(hình 1.4) Đối với trái dừa không có nước hoặc ít nước, người ta kiểm tra bằng

cách so sánh trọng lượng với các trái dừa khác Đồng thời, dùng tay vỗ vào trái dừa

để nghe âm thanh phát ra Nếu trái dừa nhẹ hơn và âm thanh phát ra trầm hơn thì cóthể đó là trái dừa bị loại Theo chia sẻ của các người thợ kiểm tra dừa tại các cơ sởsản xuất dừa xuất khẩu, cách này đúng khoảng 60%

1.1.5.1 Hiện tượng dừa không có nước

Hiện tượng dừa không có nước thường xảy ra trên cây dừa, dân gian hay gọi là

“dừa điếc” (hình 1.5) Dừa điếc có nhiều nguyên nhân:

Do giống: Tất cả các trái trên buồng đều bị điếc, thỉnh thoảng cũng có buồngkhông bị điếc, nhưng rất ít và hiện tượng này xảy ra hầu như suốt quá trình pháttriển của cây Nếu gặp trường hợp này thì nên đốn trồng lại cây khác

Do sinh lý: Trong quá trình phát triển của buồng hoa bị các tác động môi trườnglàm cho một số hoa cái không đậu được Hiện tượng này chỉ thấy thỉnh thoảng mộtvài trái trên buồng và không thường xuyên, tự nhiên sẽ khỏi, không cần tác động gìthêm.

Do cây chưa phát triển ổn định, mới ra hoa và trái một vài mùa, như trường hợpvườn nhà em, hiện tượng này chỉ xảy ra ở một vài cây và một vài buồng trên cây,cũng như một vài trái trên buồng Không thường xuyên và không tồn tại lâu dài, đếnkhi cây phát triển ổn định sẽ tự khỏi Người trồng cần theo dõi thêm, lưu ý tướinước, bón phân cân đối và đầy đủ Nếu vài mùa sau cây vẫn tiếp tục ra trái điếc thìhãy đốn bỏ trồng cây khác, lưu ý chọn giống tốt, từ các trung tâm bán giống có uytín

1.1.5.2 Nứt, rụng trái

Nứt, rụng trái có thể do nhiều nguyên nhân gây ra như sự tấn công của nấm

Fusarium, do thiếu Kali, do thiếu nước hoặc ngập úng (hình 1.6) Do đó tùy theo

nguyên nhân gây ra mà có biện pháp phòng trị thích hợp Tuy nhiên, việc tưới chodừa trong mùa nắng, tránh bị ngập úng trong mùa mưa, bón phân hữu cơ hàng nămlàm cho đất tơi xốp, bón phân cân đối đặc biệt là phân Kali hoặc rãi muối hột vàocác bẹ lá 1-2 lần/năm là những biện pháp có thể hạn chế hiện tượng nứt, rụng tráitrên dừa

1.1.5.3 Chuột gây hại trái dừa

Ở vùng không có nước ngọt trong mùa khô như vùng gần biển, thiệt hại dochuột gây ra có thể lên đến 30-40% Chuột cắn phá rễ, trái dừa trong vườn ươm, cây

dừa mới trồng và khoét trái trên buồng dừa (hình 1.7) Chuột thường gây hại nặng ở

những vườn ươm um tùm nhiều cỏ Chuột tấn công nhiều nhất ở trái dừa từ 2-6tháng tuổi Chuột đục khóet ở phần mềm gần cuống để ăn cơm dừa và uống nước

Theo Hiệp hội Dừa Châu Á - Thái Bình Dương (APCC) và Tổ chức Lương thực

và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO), cây dừa được trồng trên 90 quốc gia vùngnhiệt đới với tổng diện tích 12,02 triệu ha vào năm 2010 và 12,200 triệu ha (2016),trong đó diện tích dừa của các nước Châu Á – Thái Bình Dương là 11 triệu ha, chiếm85% tổng điện tích dừa thế giới Ba nhà sản xuất hàng đầu trên thế giới là: Indonesia,Philippines, và Ấn Độ - chiếm tới 3/4 sản lượng toàn cầu

Ngày nay, tất cả các nhà cung cấp dừa hàng đầu thế giới đang phải rất cố gắngđuổi kịp theo mức tăng trưởng về mức tiêu thụ toàn cầu của các sản phẩm dừa Mặccho sự cạnh tranh rất gay gắt từ các loại ngành nông sản tương tự khác, ngành côngnghiệp dừa vẫn đang hứa hẹn là một ngành công nghiệp đầy lợi nhuận trong tươnglai Tuy nhiên, nhà cung cấp các sản phẩm về dừa phải học hỏi từ tình hình thực tếhiện tại và có những hành động phù hợp nhằm chắc chắn rằng doanh nghiệp /nguồncung /nông trại của họ phát triển đủ bền vững để đáp ứng được nhu cầu của thịtrường này trong tương lai.

Atlas, 2017)Bến Tre là tỉnh có diện tích dừa lớn nhất Việt Nam với diện tích trên 71 ngàn ha(năm 2017), chiếm hơn 40% diện tích dừa của cả nước Sản lượng gần 600 triệu trái.Một số giống dừa uống nước như dừa Xiêm, chất lượng ngon, ngọt (độ brix đạt

>7%), hàm lượng protein 2,32g/100 ml, béo 6,31g/100ml Chính vì vậy giá dừa tráinguyên liệu của Bến Tre luôn cao gấp đôi so với giá dừa của Indonesia và Philippinetrong suốt 10 năm qua

Các cơ sở và doanh nghiệp sản xuất dừa ở Việt Nam hiện nay vẫn làm sạch dừatheo phương pháp thủ công và đánh giá chất lượng dừa dựa vào kinh nghiệm Nhucầu sử dụng dừa trong và ngoài nước rất lớn, yêu cầu các cơ sở và doanh nghiệp sảnxuất dừa phải tuyển dụng số lượng lớn công nhân có kinh nghiệm trong việc làmsạch và đánh giá chất lượng dừa Vì vậy, giá thành dừa tăng cao

Quá trình khảo sát và tiếp cận một số hệ thống phân loại nông sản thì hệ thốnglàm sạch và phân loại dừa trên thị trường là chưa có tại Việt Nam Khảo sát một sốloại hệ thống phân loại nông sản tự động hay bán tự động đang sử dụng hiện nay cóthể thiết kế và chế tạo thành hệ thống làm sạch và phân loại dừa.

Do yêu cầu của thị trường và người sử dụng nên hệ thống làm sạch và phân loạidừa được nghiên cứu thiết kế và chế tạo

Nghiên cứu ứng dụng các máy móc kỹ thuật cao vào các quy trình sản xuấtnông sản thực phẩm một mặt giảm sức lao động con người, giảm giá thành, mặckhác còn đáp ứng những tiêu chuẩn cao về an toàn vệ sinh thực phẩm trong chế biến

ở các thị trường khó tính đòi hỏi chất lượng cao

Công đoạn làm sạch và đánh giá chất lượng dừa cần số lượng lớn công nhân cókinh nghiệm làm tăng chi phí sản xuất Sử dụng hệ thống làm sạch và phân loạithông minh sẽ làm giảm chi phí sản xuất, giảm chi phí nhân công, nâng cao mức độ

tự động hóa cho dây chuyền sản xuất với ưu điểm là có độ ộn định và thời gian làmviệc không giới hạn

1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài

Đề tài nghiên cứu hệ thống làm sạch vỏ và phần cuống của trái dừa Nhằm loại

bỏ bụi, đất, sâu bọ bám trên vỏ trong quá trình thu hoạch và vận chuyển trái dừa.Nhằm giảm sức lao động của người công nhân, giảm chi phí trong quá trình sảnxuất và tăng năng suất lao động cho các cơ sở, công ty sản xuất và xuất khẩu dừa.Ứng dụng công nghệ cao để đánh giá chất lượng trái dừa đáp ứng được tiêuchuẩn xuất khẩu dừa Nhằm loại bỏ những trái dừa không có nước, ít nước hoặc bịnứt trong quá trình trồng trọt, thu hoạch và vận chuyển Nhằm giúp các cơ sở, công

ty sản xuất và xuất khẩu dừa không bị lệ thuộc vào yếu tố con người trong việc đánhgiá chất lượng trái dừa

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là làm sạch và phân loại dừa xiêm Đây là loạidừa được trồng chủ yếu ở Bến Tre và được xuất khẩu rất nhiều sang các nước nhưHàn Quốc, Nhật Bản,…

Hình 1.10: Dừa xiêm (Nguồn Internet)

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu như trên, nhóm đã tiến hành một số nội dungnghiên cứu như : Khảo sát thực tế hoạt động làm sạch và phân loại dừa tại các cơ sởthuôc khu vực chợ nông sản Thủ Đức, khảo nghiệm để xác định một số thông số cơbản của dừa, thống kê kích thước cân nặng, kích thước và thể tích phổ biến của dừa,khảo nghiệm nguyên lý phương pháp phân loại dừa khả thi nhất,… Qua đó nhóm đềxuất hệ thông làm sạch và phân loại dừa gồm có các giai đoạn như: Làm sạch bênngoài vỏ dừa, xử lý ảnh để tính thể tích và cân khối lượng để xác định tỷ trọngnhằm phân loại dừa theo chất lượng

- Tiến hành đánh giá phân tích các phương án phù hợp, các phương pháp ít sai

số và đem lại hiệu quả cao nhất

- Xác định vấn đề nghiên cứu từ đơn đặt hàng của các cơ sở và doanh nghiệp khu vực chợ nông sản Thủ Đức

- Nghiên cứu tổng quan trong và ngoài nước cũng như khảo sát phương án nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống làm sạch và phân loại dừa.

- Xây dựng phương pháp phân loại, sắp xếp các giai đoạn phân loại cho phù hợp dựa trên các khảo sát thực tế

- Thiết kế hệ thống làm sạch và phân loại nhằm đáp ứng mục tiêu yêu cầu đặt ra

- Xây dựng thuật toán, phương pháp tính toán sao cho sai số thấp và hiệu quả cao

- Bắt đầu thực hiện chế tạo, đánh giá thực nghiệm

Ngày nay ở nhiều nước trên thế giới sản xuất nông sản đã trở thành một trongnhững ngành kinh tế mũi nhọn, đem lại lợi nhuận cao cho nông dân cũng như doanhnghiệp như: Mỹ, Anh, Nhật… Để đạt được những thành công đó là sự kết hợpkhoa học kỹ thuật hiện đại vào sản xuất Việc sử dụng các loại máy móc thay thếsức người không chỉ đem lại năng suất cao, chất lượng tốt mà còn tiết kiệm chi phícho người nông dân

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về phân loại trái dừa bằng việc phân tích

âm thanh Phương pháp sử dụng thiết bị ghi lại âm thanh phát ra khi trái dừa vachạm vào bề mặt đá hoa cương (granite) đứng yên, bản ghi âm sẽ được giải mã và

phân tích trong Matlab [5] hình 1.9 Tuy nhiên, việc lấy dữ liệu âm thanh đòi hỏi

người nghiên cứu phải đảm bảo các điều kiện như môi trường không tiếng ồn, cơchế ghi âm không thay đổi, thiết lập môi trường liên tục, dừa được thả xuống tấm đáhoa cương từ độ cao không đổi một feet Phương pháp này có thể giúp nhận biếttrình trạng trái cây khác nhau như độ chín của trái, độ dày mỏng của phần cơm dừa,

…

Để tăng năng suất, sản xuất hiệu quả và giảm giá thành sản phẩm là yếu tố sốngcòn của một doanh nghiệp Việc ứng dụng công nghệ cao và mới vào hoạt động sản

xuất là bước đi cần thiết của các doanh nghiệp trong nước để phát triển khoa họccông nghệ ở Việt Nam Việc ứng dụng tự động hóa vào trong công nghiệp đặc biệt

là công nghiệp sản xuất và chế biến nông sản vô cùng cần thiết Hiện tại Việt Namhầu như chưa có đơn vị nào ứng dụng tự động hoá vào quá trình sản xuất và phânloại nông sản do giá thành cao từ việc nhập khẩu thiết bị, máy móc của nước ngoài.Việc ứng dụng công nghệ này vào trong các dây chuyền sản xuất phân loại nông sản

là yếu tố cần thiết mà các doanh nghiệp phải làm để tiếp cận những thị trường nướcngoài có yêu cầu kỹ thuật cao

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hệ thống làm sạch và kiểm tra chất lượng trái dừa bao gồm các chức năng chínhnhư làm sạch vỏ, làm sạch cuống, đánh giá chất lượng và phân loại dừa Qua quátrình tìm hiểu các hệ thống làm sạch và phân loại nông sản như trái chanh, chanhdây, cam, bưởi,… Từ đó, nhóm chúng tôi lựa chọn các ý tưởng áp dụng từng chứcnăng chính của hệ thống ở hình 2.1 Sau đó, chúng tôi phân tích, so sánh ưu điểm đểlựa chọn ý tưởng tối ưu nhất

lượng trái dừa

2.1 Phương án làm sạch vỏ trái dừa

Hiện nay các cơ sở, công ty sản xuất và xuất khẩu các sản phẩm về dừa tươithường làm sạch bằng phương pháp thủ công Phương pháp này khiến cho các cơ sở

và công ty phải tốn rất nhiều chi phí, nhân công và hiệu suất không cao Bề mặt vỏnhẵn bóng, các đối tượng bám trên vỏ trái dừa đa phần là bụi, đất, côn trùng,… Nêncần tác dụng cơ học trực tiếp lên bề mặt vỏ trái dừa để có thể đánh bật các vết bẩn,sâu bọ bám chặt trên vỏ Chúng tôi phân tích 5 ý tưởng cho chức năng làm sạch vỏtrái dừa như sau:

2.1.1 Ru-lo lau

Nguyên lý: Khi trái dừa đã được làm ướt bề mặt di chuyển đến vị trí giữa haitrục rulo lau, hai trục lông luôn quay ngược chiều nhau, có xu hướng tác động lực từtrên cuống trái dừa xuống Như thế, các vết bẩn, sâu bọ bám trên vỏ trái dừa sẽ đượclông của hai trục rulo lau đánh xuống Đồng thời, phần lông khi quay sẽ tác độngvào trục chắn nhằm tách nước và vết bẩn trên phần lông của trục rulo lau Minh họa

ở hình 2.2

Ưu điểm: cơ cấu đơn giản, dễ lắp đặt và thay thế

Nhược điểm: Bộ truyền cho 2 trục rulo lau quay ngược chiều nhau sẽ phức tạp,nên giá thành cao

2.1.2 Cơ cấu trục vít- rulo

Nguyên lý: Trái dừa sau khi được cắt cuống, được di chuyển đến bộ phận làmsạch bằng trục vít Bộ phần gồm 2 phần chính trục vít và trục lông Trục vít cónhiệm vụ di chuyển trái dừa đi theo rãnh vít, trục lông quay ngược chiều với trục vítlàm cho trái dừa quay trong rãnh vít Như vậy, trái dừa vừa tịnh tiến vừa quay, đồngthời được lau trong quá trình di chuyển

Ưu điểm: Làm sạch đồng thời được nhiều trái dừa

Nhược điểm: Trái dừa bị dao động nhiều và lực lau không tập trung vào các vịtrí quan trọng như cuống Đối với trái dừa non, cơm dừa được hình thành khá mỏng

và trong nên khi dao động nhiều trong quá trình có thể làm tách phần cơm mỏng,hoàn lẫn với nước dừa, làm cho nước dừa bị chua

2.1.3 Sử dụng nhiều đầu khí nén

Nguyên lý: Trái dừa sau khi được cắt cuống, được di chuyển đến bộ phận phunkhí nén Sử dụng nhiều đầu khí nén đặt xung quanh trái dừa, tác động vào bề mặt vỏtrái dừa Khi đó, bụi, đất, sâu bọ bám chặt trên vỏ sẽ bị áp lực của khí nén đẩy bay

ra khỏi bề mặt vỏ

Hình 2.4: Sơ đồ làm sạch vỏ dừa bằng khí nén

Ưu điểm: Cơ cấu khí nén dễ dàng lắp đặt, dễ điều chỉnh

Nhược điểm: Nhiều đầu khí nén phải xả liên tục, chính vì vậy phải cần bìnhchứa và động cơ công suất lớn Đồng thời, khi khí nén tác động vào bề mặt congcủa vỏ dừa, bụi bẩn, sâu bọ có rất khả năng sẽ bay xung quanh trái

2.1.4 Sử dụng nhiều đầu phun nước

Nguyên lý: Tương tự như ý tưởng làm sạch vỏ sử dụng nhiều đầu khí nén,nhưng thay thế khí nén bằng nước Dựa vào tác động của nước, các vết bẩn và sâu

bọ sẽ bị đánh bật ra khỏi bề mặt vỏ trái dừa

Ưu điểm: Hệ thống dễ dàng lắp đặt và rẻ hơn so với hệ thống nén khí

Nhược điểm: Lượng nước phun ra rất lớn, phần cuống và các vết trầy trên vỏ cóthể dễ bị thấm nước vào sơ của trái dừa

Nguyên lý: Ở bộ phận này, dừa sẽ được làm sạch xung quanh bằng trục lau vàgiữ bằng kẹp trên và dưới Kẹp trên sẽ đưa xuống chạm vào đầu trên trái dừa Sau

đó, kẹp dưới nâng trái dừa lên đúng vị trí làm sạch Trái dừa sẽ được giữ cố định,trục lau quay đồng thời xung quanh nó Sau khi dừa được lau xong, kẹp trên sẽ đưatrái dừa đi xuống và trở vể về trạng thái ban đầu của nó

Ưu điểm: Trái dừa sẽ được làm sạch mà không bị dao động

Nhược điểm: Cơ cấu phức tạp, khó lắp đặt, sửa chữa

Hình 2.6: Làm sạch xung quanh trái dừa bằng cơ cấu bánh răng hành tinh

Ưu điểm: Cơ cấu khí nén dễ dàng lắp đặt, dễ điều chỉnh.

Nhược điểm: Khí nén phải xả liên tục, chính vì vậy phải cần bình chứa và động

cơ công suất lớn

Nguyên lý: Trái dừa sau khi được cắt cuống, được di chuyển đến bộ phận phunnước Bộ phận này gồm 2 đầu phun có khả năng quay 360 độ Dựa vào tác động củanước, các vết bẩn và sâu bọ sẽ bị đánh bật ra khỏi

mềm Inventor)

Ưu điểm: Hệ thống dễ dàng lắp đặt và rẻ hơn so với hệ thống nén khí

Nhược điểm: Phần cuống và các vết trầy trên vỏ có thể dễ bị thấm nước vào sơcủa trái dừa Để khắc phục điều này, cần giảm thời gian phun nước và giảm lượngnước

2.2.3 Sử dụng đầu chổi lau

Nguyên lý: Dừa sẽ được di chuyển đến hai đầu chổi lau Hai đầu chổi lau quayngược chiều nhau, đồng thời nhờ vào lực li tâm, nước sẽ tách ra khỏi lông của đầulàm sạch Trái dừa có kích thước lớn sẽ nâng đầu làm sạch trên lên trên nhờ vàophần đàn hồi của lò xo

Hình 2.9: Làm sạch cuống dừa bằng đầu chổi lau (Phần mềm Inventor)

Ưu điểm: Tác động trực tiếp vào phần cuống của trái dừa, cơ cấu đơn giản và dễlắp ráp

Nhược điểm: Trục lau dài rất dễ bị đảo trục

Qua phân tích các phương án, nhóm chọn phương án phun nước với đầu phunquay 360 độ để áp dụng cho bộ phận làm sạch trái dừa, tuy nhiên phải hạn chếlượng nước thấm vào bên trong trái dừa bằng cách giảm thời gian phun nước vàlượng nước ở đầu phun

2.2.4 Làm sạch phần cuống bằng cách hút chân không

Nguyên lý: Như đã phân tích, phần cuống là nơi tập trung rất nhiều bụi bẩn, sâu

bọ Áp dụng nguyên tắt hút chân không để hút bụi bẩn và sâu bọ bám vào các kherãnh của cuống dừa

Ưu điểm: Cơ cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt

Nhược điểm: Hút chân không không thể làm sạch hết phần bụi bẩn, sâu bọ bámchặt trong các khe rãnh ở phần cuống

Qua phân tích đặc điểm của các ý tưởng làm sạch vỏ và cuống của trái dừa.Chúng tôi sẽ kết hợp ba ý tưởng và sắp xếp chúng để có thể làm sạch bề ngoài trái

dừa một cách tối ưu nhất như hình 2.11

Trái dừa sẽ được làm sạch cuống bằng đầu phun nước áp lực cao, tác động trựctiếp vào phần cuống và làm ướt bề mặt vỏ trái dừa Sau đó, được chuyển qua rulolau để làm sạch bụi bẩn và phân tách nước trên bề mặt vỏ trái dừa Cuối cùng, lượngnước còn động lại sẽ được đầu chổi lau đánh bay ra khỏi các rãnh trên cuống

Đánh giá chất lượng trái dừa nhằm mục đích kiểm tra chất lượng bên trong củatrái Cụ thể hơn, nhận biết bên trong trái dừa có nước, ít nước hay không có nước.Tại các cơ sở hiện nay, người thợ kiểm tra trái dừa đạt chất lượng hay không bằngcách dùng lòng bàn tay đập vào phần vỏ của trái, sau đó nghe âm thanh phát ra Nếu

âm thanh phát ra thanh thì trái dừa đạt chất lượng (có nước, không có vết nứt bêntrong sọ dừa), âm thanh phát ra khác thường thì có khả năng trái đó bị nứt bên tronghoặc bị ít nứt Phương pháp này đòi hỏi người thợ phải giàu kinh nghiệm mới đánhgiá được chất lượng trái dừa Như vậy, việc đánh giá chất lượng trái dừa quá phụthuộc vào yếu tố con người Để có thể nâng cao tính chính xác và không phụ thuộcvào yếu tố con người, nhóm chúng tôi đã đề xuất ra một số ý tưởng để đánh giá chấtlượng trái dừa

Nguyên lý: Dùng phương pháp thống kê để phân tích khối lượng đạt chuẩn củatrái dừa Cân sẽ được bố trí gắn liền với phễu, trái dừa khi nằm trên phễu sẽ được

xác định khối lượng So sánh khối lượng của trái dừa với khối lượng chuẩn đã tìmtrước đó để đánh giá chất lượng trái dừa.

Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp

Nhược điểm: Độ chính xác rất thấp, vì trái dừa có khối lượng chênh lệch nhautheo mùa, theo tháng và theo vùng

2.3.2 Hệ thống thị giác máy tính

Nguyên lý: Dùng phương pháp thống kê phân tích thể tích để lựa chọn thể tíchchuẩn của trái dừa Ứng dụng công nghệ hệ thống thị giác máy tính để tính toán thểtích của trái dừa Cuối cùng, so sánh thể tích tính toán với thể tích chuẩn của tráidừa để đánh giá chất lượng

dừa

Trái dừa có hình dạng tương đồng với hình elip quay quanh trục dài nhất Nên

ta cần đo kích thước dài nhất và ngắn nhất của trái dừa Từ đó áp dụng công thứctính thể tích tròn xoay của hình elip quanh trục dài nhất (2a)

2.3.4 Sử dụng âm thanh

Dựa vào kinh nghiệm của người thợ lâu năm, chúng tôi sẽ khảo sát, thu thập âmthanh phát khi người thợ dùng tay đánh ra vào trái dừa Sau đó, phân tích và tạo rathuật toán xử lý tín hiệu âm thanh phát khi dùng một vật tương tự lòng bàn tay đánh

22

đầu tư sẽ rất lớn Đồng thời, việc thu thập dữ liệu âm thanh phát ra khi dùng tayđánh vào trái dừa rất khó và mang đậm yếu tố con người.

2.3.5 Sử dụng siêu âm

Siêu âm thường dùng để kiểm tra vết nứt của các ống nước, kết cấu thép củacông trường Ứng dụng thiết bị thu phát sóng siêu âm để kiểm tra bên trong trái dừa.Khi đó, chúng ta có thể nhận biết được các vết nứt bên trong sọ trái dừa Tuy nhiên,việc đầu tư thiết bị thu phát sóng đòi hỏi đầu tư chi phí rất lớn mới có thể kiểm tratoàn bộ trái dừa

Qua việc đánh giá các ý tưởng, chúng tôi quyết định lựa chọn phương án sửdụng tỷ trọng để đánh giá chất lượng trái dừa Đây là một ý tưởng tối ưu nhất, mangđến độ chính xác cao Tuy nhiên, việc thu thập, phân tích dữ liệu về khối lượng và

2.4 Phân loại trái dừa

Sau khi đánh giá được chất lượng trái dừa, dừa sẽ được đưa đến bộ phận phânloại Tham khảo cơ cấu phân loại của các hệ thống phân loại nông sản như cam,chanh, chanh dây, bưởi,… chúng tôi có 3 ý tưởng để áp dụng vào bộ phận phân loạidừa

2.4.1 Băng tải và khí nén

Nguyên lý: Bộ phận đánh giá chất lượng sẽ cho ra tín hiệu trái dừa loại 1, 2 và 3tương ứng với đạt chất lượng, kiểm tra lại và không đạt chất lượng Băng tải sẽ đưatrái dừa đến xi lanh 1 hoặc 2 hoặc 3, tại đây đều có cảm biến NPN nhằm mục đíchphát hiện vị trí trái dừa Bộ xử lý phát tín hiệu cho xi lanh đi ra để đẩy trái dừa vào

giỏ phân loại như sơ đồ hình 2.16

Ưu điểm: Dễ dàng lắp đặt, thay thế và sửa chửa

Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao, vì phải lắp đặt thêm một băng tải riêng đểphân loại

2.4.2 Sử dụng tay gắp

Ý tưởng sử dụng tay gắp để phân loại trái dừa dựa trên cơ cấu tay gắp hàng, taygắp phân loại táo Nhận được tín hiệu của bộ xử lý, tay gắp sẽ di chuyển trái dừa đếnđúng giỏ phân loại như hình Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho tay gắp sẽ lớn và nó sẽ làmcho không gian làm việc của hệ thống chiếm diện tích lớn

Hình 2.17: Sơ đồ sử dụng tay gắp để phân loại dừa

2.4.3 Mâm xoay

Sử dụng cơ cấu mâm xoay quanh một trục cố định để phân loại trái dừa là một ýtưởng tối ưu nhất, vì không gian làm việc của cơ cấu rất nhỏ, cơ cấu truyền độngđơn giản dễ dàng lắp đặt và sửa chữa như hình

Nhóm chúng tôi sẽ lựa chọn và kết hợp các ý tưởng ở các bộ phận dựa vào đặcđiểm, khả năng vận hành, lắp đặt, bảo trì và kinh tế như sau:

Hình 2.19: Sơ đồ hệ thống làm sạch vỏ và kiểm tra chất lượng trái dừa