BÀI tập lớn THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử thiết kế hệ thống tự động phân loại bánh kẹo sử dụng công nghệ xử lý ảnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ



 

---

---

BÀI TẬP LỚN
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. NGUYỄN VĂN TRƯỜNG
LỚP: CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K13
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
1. Bùi Tất Hiệp - 2018604403
2. Nguyễn Quốc Hưng - 2018603413
3. Nguyễn Quang Sáng - 2018601678

Hà Nội - 2021

TIEU LUAN MOI download :


PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp:
2.

ME6061.2

Khóa: 13

Tên nhóm: Nhóm 3

Họ và tên thành viên:
Họ và tên thành viên:
Bùi Tất Hiệp
Nguyễn Quốc Hưng
Nguyễn Quang Sáng
II. Nội dung học tập
Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống tự động phân loại bánh kẹo sử dụng
công nghệ xử lý ảnh.
1.

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 mơ phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế
sản phẩm.
-

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

TIEU LUAN MOI download :


III. Nhiệm vụ học tập
Hoàn thành bài tập lớn theo đúng thời gian quy định (từ ngày

25/03/2021 đến ngày 02/05/2021).
1.

2.

Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước hội đồng đánh

giá.
IV. Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án
Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và các
tài liệu tham khảo.
1.

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

KHOA CƠ KHÍ

TS. Nguyễn Anh Tú

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Văn Trường

TIEU LUAN MOI download :


MỤC LỤC

MỤC LỤC .............................................................................................................
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................
Phần 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế ...................................................................

1.1Nhu cầu thị trường, công ty, môi trường ............

1.1.1Nhu cầu th

1.2Tiềm năng thị trường ..........................................
1.2.1Tìm kiếm

1.2.2Khảo sát v
1.2.3Nhiệm vụ
1.2.4Khả năng

1.2.5Mơi trườn

1.2.6Lập kế hoạ

1.3Thiết lập danh sách yêu cầu ...............................
Phần 2: Thiết kế sơ bộ ........................................................................................

2.1Xác định các vấn đề cơ bản ...............................

2.2Thiết lập cấu trúc chức năng ..............................

2.2.1Nguyên lý

2.2.2Cấu trúc c

2.3Phát triển cấu trúc làm việc ...............................

2.4Lựa chọn cấu trúc làm việc ................................

1

TIEU LUAN MOI download :


Phần 3: Thiết kế cụ thể .......................................................................................

3.1Xây dựng các bước thiết kế cụ thể.................
3.1.1

Bắt đầu

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

........................................................................

3.1.3

Xác lập

chính ......................................................................................................................

3.1.4

Giải ph

3.2Tích hợp hệ thống .........................................
3.2.1

Lưu đồ

3.3Phác thảo hệ thống .........................................
Phần 4: Phụ lục ...................................................................................................

4.1Chương trình lập trình ...................................

4.2Bản vẽ ............................................................

2

TIEU LUAN MOI download :


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.2.1 Bài toán giả định của cơng ty............................................................ 11
Bảng 1.2.3 Phân tích nhu cầu khách hàng........................................................... 16
Bảng 1.2.4 Đội ngũ nhân lực công ty.................................................................. 17
Bảng 1.3.1 Danh sách yêu cầu............................................................................ 21
Bảng 2.1.1 Xác định các vấn đề cơ bản.............................................................. 23

3

TIEU LUAN MOI download :

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Biểu đồ chi phí logistic của Việt Nam và một số khu vực năm 2018
Hình 1.2

Các thành phần cấu thàn

Hình 1.3 Biểu đồ sản lượng và doanh thu thị trường bánh kẹo Việt Nam ...........
Hình 1.4 Những sản phẩm chính của thị trường bánh kẹo Việt Nam ..................
Hình 1.5

Biểu đồ các loại máy ph

Hình 1.6

Khảo sát nhu cầu khác h

Hình 1.7

Biểu đồ quy mơ các doa

Hình 1.8 Biểu đồ tỷ lệ các lĩnh vực sản xuất của doanh nghiệp Việt Nam 2021 . 14

Hình 1.9 Biểu đồ thể hiện mức độ đón nhận sản phẩm của các doanh nghiệp: ...
Hình 2.1 Chức năng tổng thể ................................................................................
Hình 2.2 Cấu trúc chức năng ................................................................................
Hình 2.3 Phát triển cấu trúc làm việc ...................................................................
Hình 2.4 Lựa chọn cấu trúc làm việc ....................................................................
Hình 3.1 Xác lập các layout thơ ............................................................................
Hình 3.2 Bộ phận lọc thơ sản phẩm ......................................................................

Hình 3.3 Máng dẫn sản phẩm ...............................................................................
Hình 3.4 Rulo ........................................................................................................
Hình 3.5 Puley ......................................................................................................
Hình 3.6 Dây đai ...................................................................................................
Hình 3.7 Thuật tốn Yolo .....................................................................................
Hình 3.8 Sơ đồ thuật tốn .....................................................................................
Hình 3.9 Predict Object ........................................................................................
Hình 3.10 Q trình xây dựng thuật tốn .............................................................
Hình 3.11 Q trình gán nhãn ...............................................................................
Hình 3.12 Kết quả nhận diện ................................................................................
Hình 3.13 Kết quả nhận diện ................................................................................
Hình 3.14 Kết quả nhận diện ................................................................................
4

TIEU LUAN MOI download :


Hình 3.15 Kết quả nhận diện............................................................................... 44
Hình 3.16 Kết quả nhận diện............................................................................... 45
Hình 3.17 Checklist cụ thể.................................................................................. 47
Hình 3.18 Lưu đồ giải thuật của hệ thống.......................................................... 48
Hình 3.19 Phác thảo hệ thống............................................................................. 49
Hình 4.1 Bản vẽ hệ thống đẩy phân loại............................................................. 53
Hình 4.2 Bản vẽ khung băng chuyền.................................................................. 54
Hình 4.3 Biên dạng khung.................................................................................. 55

5

TIEU LUAN MOI download :

Lời nói đầu
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển. Cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng
được nâng cao để phát triển đất nước và cải thiện cuộc sống của người dân. Vì vậy
việc ứng dụng khoa học kỹ thuật ngày càng rộng rãi, phổ biến và mang lại hiệu quả
cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Xét
điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa sử dụng
ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, gia cơng
và chế biến sản phẩm… Điều này dẫn đến việc hình thành các hệ thống sản xuất linh
hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot cơng
nghiệp. Trong đó có một khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm là hệ
thống phân loại sản phẩm. Hệ thống phân loại sản phẩm nhằm chia sản phẩm ra các
nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói hay loại bỏ sản phẩm hỏng.
Hiện nay để phân loại sản phẩm người ta thường sử dụng các loại cảm biến với các
chức năng khác nhau để phân loại sản phẩm theo mong muốn. Những cảm biến này
vận hành tương đối đơn giản dễ gây nhiễu. Hiện nay công nghệ Xử lý ảnh phát triển
mạnh và được vận dụng trong nhiều nghành áp dụng vào sản xuất.
Nhóm thiết kế nghĩ đến giải pháp hệ thống tự động phân loại bánh kẹo sử dụng
công nghệ xử lý ảnh. Hệ thống có thể phân loại nhanh chóng các loại bánh trên băng
tải và đưa các loại bánh vào đúng hộp sản phẩm.

6

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Phần 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế
1.1 Nhu cầu thị trường, công ty, môi trường

1.1.1 Nhu cầu thị trường
Ở nước ta hiện nay tuy có nhiều sức lao động và việc th nhân cơng rẻ nhưng bên

cạnh đó do là con người thủ cơng nên có thể sai xót và khơng được ổn định. Tuy vậy việc
công nhân dồi dào nhưng nguồn lực chất lượng cao còn hạn chế, tác phong làm việc còn
hạn chế. Năm 2010, có đến 19,5 triệu lao động Việt Nam đang làm việc trong các ngành
nghề khơng địi hỏi về trình độ chun mơn hoặc chun mơn thấp. Phần lớn các doanh
nghiệp đều phải đào tạo nghề cho công nhân. Công nhân không lành nghề dẫn đến sản
phẩm chất lượng thấp, năng suất không cao, sản phẩm làm ra sẽ không nhiều trong cùng
một đơn vị thời gian. Các hoạt động thủ cơng của thương ta nói chung và các hoạt động
phân loại sản phẩm thủ cơng nói riêng thì vẫn cịn tốn khá nhiều cơng sức của nhân công.
Những ngành nghề phân loại sản phẩm độc hại như phân loại rác hoặc phân loại những
chất hóa học độc hại thì cơng nhân tham gia hoạt động phân loại khá nguy hiểm đến sức
khỏe và cũng như ảnh hưởng đến năng suất của quá trình. Tốc độ đổi mới cơng nghệ cịn
chậm, chưa đồng đều và chưa có định hướng phát triển rõ rệt

. Phần lớn các doanh nghiệp của nước ta sử dụng các công nghệ tụt hậu so với các
nước trên thế giới từ 2-3 thế hệ 80 % -90 % công nghệ nước ta đang sử dụng là công
nghệ nhập khẩu, 76 % công nghệ máy móc nhập khẩu thuộc thập niên 50-60, 50 % là
cơng nghệ là đồ tân trang. Sự lạc hậu về công nghệ sẽ tạo ra chất lượng sản phẩm thấp,
điều này gây cho hàng hoá của chúng ta gặp rất nhiều khó khăn trong vấn đè cạnh
tranh giá cả trên thị trường.

7

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Hình 1.1 Biểu đồ chi phí logistic của Việt Nam và một số khu vực năm 2018
Theo số liệu của Ngân hàng Thế giới (WB), chi phí ở Việt Nam bằng khoảng
16.8% GDP. Mức chi phí này cao hơn trung bình khu vực Châu Á – Thái Bình Dương
4.7%, Thái Lan 1.8%, Malaysia 3.8%, cịn so với Singapore thì cao hơn tới 2 lần. Theo
Quỹ Tiền Tệ Quốc Tế (IMF), chi phí logistics trung bình chiếm 12% tổng sản phẩm
nội địa thế giới. Trong nền kinh tế Hoa Kỳ, chi phí logistics chiếm 9,9% GDP của
nước này (921 tỷ USD năm 2000). Đối với các doanh nghiệp, chi phí logistics thay đổi
từ 4% đến trên 30% doanh thu. Riêng tại Việt Nam, chi phí logistics chiếm khoảng
16.8% GDP của Việt nam, trong đó chi phí cho việc phân loại sản phẩm chiếm 40%

Theo thống kê của công ty nghiên cứu Armstrong & Associates (Hoa Kỳ), chi phí
dịch vụ logistic tại Việt Nam tương đương 16.8% GDP, cao hơn nhiều so với các nước
trong khu vực, cao gần gấp hai lần so với các nước phát triển và cao hơn mức bình
qn tồn cầu là 10%.
8

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Trong chi phí logistic tại Việt Nam, chi phí cho đóng gói cao, tương đương 1020% giá thành sản phẩm, trong khi tỉ lệ này chỉ khoảng 7% ở các quốc gia khác. Điều
này làm giảm khả năng cạnh tranh hàng hoá của các doanh nghiệp.
Cần giảm chi phí cho đóng gói sản phẩm để tăng khả năng cạnh tranh hàng hố
của các doanh nghiệp.

Hình 1.2 Các thành phần cấu thành chi phí logistic
1.2 Tiềm năng thị trường
Theo Bộ Công Thương, ngành bánh kẹo Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao và
ổn định, với sản lượng hàng năm trên 150 ngàn tấn, doanh thu năm 2014 đạt 27 ngàn tỉ
đồng (BĐ 1). Mức tăng trưởng doanh thu hàng năm tồn ngành bình qn trong giai

đoạn 2010 – 2014 đạt 10%, trong khi con số này trong giai đoạn 2006 – 2010 là 35%,
giai đoạn 2015- 2019 mức tăng trưởng khoảng 8- 9%.

9

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
250

200

150

100

50

0
2011

Hình 1.3 Biểu đồ sản lượng và doanh thu thị trường bánh kẹo Việt Nam
Sản lượng và doanh thu của thị trường bánh kẹo Việt Nam ngày càng phát triển và
tăng đều theo các năm.

Hình 1.4 Những sản phẩm chính của thị trường bánh kẹo Việt Nam
Thị trường Việt nam đa dạng mẫu mã sản phẩm, có sức cạnh tranh cao và giá trị
lợi nhuận thu về lớn.

10


TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
1.2.1 Tìm kiếm và hình thành ý tưởng

Các máy phân loại trên thị trường

28%
21%

18%

Hình 1.5 Biểu đồ các loại máy phân loại được sử dụng trên thị trường
Sau khi khảo sát các doanh nghiệp bánh kẹo lớn và nhỏ trong nước, ta thấy việc
ứng dụng cơng nghệ hố vào q trình sản xuất rất ít. Phần lớn doanh nghiệp sử dụng
nhân công lao động và một phần ít sử dụng máy móc.
Nhược điểm là năng xuất thấp, các máy phân loại đơn chiếc tốc độ thấp, chỉ áp
dụng cho một số sản phẩm cụ thể, khơng có tính tự đơng hố cao.
Bài tốn tối ưu của công ty

Thời

Máy 1

gian
sản

Máy 2

xuất
một lô
hàng
(100 sp)

Máy 3
Máy 4


Máy 5
Lợi nhuận trên
một lô hàng

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Từ bảng trên ta có thể thấy muốn nâng cao doanh thu từ việc sản xuất bánh kẹo cần
phải tối ưu thời gian sản xuất từng loại sản phẩm của mỗi máy. Từ đó cần nhu cầu về
một hệ thống phân loại bánh kẹo tự động để phân loại đầu ra sau khi sản xuất.
1.2.2 Khảo sát về nhu cầu của doanh nghiệp Việt Nam
Nhóm đã đặt ra các tiêu chí cụ thể và tiến hành khảo sát trên 100 doanh nghiệp để

đưa ra cái nhìn khách quan nhất về thị trường Việt Nam hiện nay

12

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Hình 1.6 Khảo sát nhu cầu khác hàng

13

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Sau khi khảo sát ta thu được một số kết quả sau:

Biểu đồ quy mô các doanh nghiệp được khảo sát

Doanh nghiệp lớn

Hình 1.7 Biểu đồ quy mô các doanh nghiệp được khảo sát

Biểu đồ tỷ lệ các lĩnh vực sản xuất của doanh nghiệp Việt
Nam 2021

Cơng nghiệp

Hình 1.8 Biểu đồ tỷ lệ các lĩnh vực sản xuất của doanh nghiệp Việt Nam 2021

14

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế

Hiện nay Việt Nam có khoảng 30 doanh nghiệp sản xuất có quy mơ, khoảng
1,000 cơ sở sản xuất nhỏ và một số công ty nhập khẩu bánh kẹo nước ngoài, mức độ
tập trung thị trường là khá thấp. Các doanh nghiệp nội địa hiện đang chiếm lĩnh thị
trường, trong đó, thị phần doanh nghiệp chiếm tỷ trọng lớn (Tập đồn Kinh Đơ, Cty
CP Bánh kẹo Hải Hà, Cty CP Bibica, Công ty CP thực phẩm Hữu Nghị) là khoảng
31% (theo doanh thu 2014), doanh nghiệp khác 49%, hàng nhập khẩu chỉ chiếm 20%.
Sau khi gửi ý tưởng của công ty cho các doanh nghiệp Việt Nam, ta được biểu đồ
thể hiện mức độ đón nhận sản phẩm của các doanh nghiệp:

Hình 1.9 Biểu đồ thể hiện mức độ đón nhận sản phẩm của các doanh nghiệp:

1.2.3 Nhiệm vụ của công ty
Sau khi nhận được phiếu khảo sát của doanh nghiệp, công ty nắm được các nhu
cầu của doanh nghiệp về sản phẩm hệ thống phân loại bánh kẹo sử dụng công nghệ xử
lý ảnh:

15

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
STT

Mong mu

Khả năng
3 loại

1

5 loại
7 loại

Thời gian
6 giờ

2

8 giờ
10 giờ

Năng xuấ

20000 sản

3

25000 sản

30000 sản

Lắp ráp h

Cụm hệ t

4

Theo mod
hoạt
Giá
100 triệu

5

150 triệu
200 triệu

Bảng 1.2.2 Phân tích nhu cầu khách hàng

16

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Từ các nhu cầu trên của khách hàng, công ty sẽ sản xuất các sản phẩm theo đơn
đặt hàng phù hợp với từng doanh nghiệp lớn nhỏ. Phù hợp với khả năng kinh tế của
từng doanh nghiệp.
Cơng ty sẽ sản xuất hệ thơng:
•

Phù hợp với nhiều dây chuyền của các doanh nghiệp

•

Tốc độ nhận diện phân loại nhanh

•

Đem lại năng xuất lớn

•

Thời gian làm việc tối ưu

•

Giá thành cạnh tranh với các hệ thống có trên thị trường

1.2.4 Khả năng của cơng ty
Cơng ty có đội ngũ nhân viên:
STT
1
2
3
4
Bảng 1.2.3 Đội ngũ nhân lực công ty
Với đội ngũ nhân viên trên, cơng ty có thể đảm nhận sản xuất với năng xuất 500
hệ thống/năm
Khả năng kinh tế
•

Vốn điều lệ của cơng ty: 10.250.000.000 đồng

•

Nhận trước cọc của doanh nghiệp 50% giá thành sản phẩm

Định hướng sản xuất:
•

Thiết kế bản vẽ cơ khí, mạch điện và tự gia cơng

•

Tận dụng các chi tiết có sẵn trên thị trường như Camera, máy tính nhúng,
PLC và các chi tiết cơ khí có sẵn.

•

Bộ phận Kỹ thuật – Bảo trì sẽ lắp ráp và kiểm định hệ thống.
17

TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
1.2.5 Mơi trường
Sử dụng các vật liệu 100% “Made in VietNam” đạt chuẩn.
Sử dụng các ngun vật liệu thân thiện với mơi trường
Có khả năng tái chế lại không thải trực tiếp ra môi trường.
1.2.6 Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
Từ việc phân tích thị trường, cơng ty lập kế hoạch để sản xuất dự án pháp hệ

thống tự động phân loại bánh kẹo sử dụng công nghệ xử lý ảnh. Với đội ngũ của công
ty tiến hành nghiên cứu, thiết kế, phát triển các concept để đưa ra sản phẩm cuối cùng
tung ra thị trường tiềm năng.
Thiết kế: Cơ khí: thiết kế băng chuyền vị trí đặt xylanh
Thuật tốn: thuật tốn phân loại bánh kẹo trong xử lý ảnh
Điện tử: mạch điều khiển
Đối tượng: doanh nghiệp lớn nhỏ trong nước và các vùng lân cận.
Yêu cầu: vận hành êm ái, tốc độ phân loại nhanh, chính xác đạt năng xuất cao,
giao diện dễ sử dung bàn giao công nghệ dễ dàng.
Công nghệ: Xử lý ảnh kết hợp PLC.
Đưa ra các biểu mẫu gửi đến các công ty để khảo sát yêu cầu của công ty, tổng
hợp và đưa ra nhiệm vụ cho từng nhóm thiết kế, phát triển.
Giá thành: Giá thành của sản phẩm đảm bảo có tính cạnh tranh với các sản phẩm
cùng loại trên thị trường và phải hợp lý hơn việc thuê lao động phân loại thủ công.
Độ bền: Sản phẩm có độ bền cao, dễ dàng vận hành sửa chữa, bảo dưỡng thay thế.

1.3 Thiết lập danh sách yêu cầu
Nhóm 3

Ngày
thay đổi
07/
04/2021


TIEU LUAN MOI download :


Phân tích nhiệm vụ thiết kế
-Dài:10-15m

-Rộng:0,3-0,4m
-Dày:2-3mm
2. Vật liệu
- Độ bền kéo cao
- Độ nhám bề mặt lớn
- Dễ tìm kiếm trên thị trường
- Với khung băng tải
1. Thơng số kích thước
- Chiều dài khung: 5-7,5 m
- Chiều cao: Điều chỉnh được trong khoảng 0,8 - 1,3 m
2. Vật liệu
- Không rỉ sét
- Chống ăn mòn
- Độ bền:
+ Chịu lực >=700N
+ Độ cứng: 60-70 HRC
- Dễ tìm kiếm trên thị trường
3. An tồn
- Khơng có góc cạnh sắc
- Có hệ thống tự ngắt khi xảy ra sự cố
4. Sản xuất
- Dễ gia công, tháo lắp và thay thế
5. Giá thành
- Giá thành vật liệu và chi phí gia cơng hợp lý

(200-350 triệu )

19

TIEU LUAN MOI download :