THIẾT kế, CHẾ tạo THIẾT bị PHÂN LOẠI TRÁI cây THEO màu sắc và KHỐI LƯỢNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.88 MB, 62 trang )

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
VIỄN THƠNG
CHUN NGÀNH: ĐIỆN TỬ MÁY TÍNH – MẠNG
TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ
PHÂN LOẠI TRÁI CÂY THEO
MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG
Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Thịnh
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Trọng Nam
Mã sinh viên: 1811505410123
Lớp: 18DT1
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tú
Mã sinh viên: 1811505410139
Lớp: 18DT1

Đà Nẵng, 06/2022

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
VIỄN THƠNG
CHUN NGÀNH: ĐIỆN TỬ MÁY TÍNH – MẠNG
TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ
PHÂN LOẠI TRÁI CÂY THEO
MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG
Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Thịnh
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Trọng Nam
Mã sinh viên: 1811505410123
Lớp: 18DT1
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tú
Mã sinh viên: 1811505410139
Lớp: 18DT1

Đà Nẵng, 06/2022

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

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

Đà Nẵng, ngày …tháng …năm 2022
Ký tên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

mơ hình phân loại sản phẩm, cụ thể ở đây là nông sản quả cà chua theo cân nặng và
màu sắc đã được cài đặt sẵn. Hoạt động của thiết bị dựa trên cơ chế điều khiển động cơ
băng chuyền và xử lí tín hiệu tương tự( màu sắc, cân nặng) thông qua vi xử lý arduino
nano được lập trình bởi phần mềm arduino IDE. Nhóm sử dụng những đặc điểm riêng
về màu sắc và cân nặng của quả cà chua để làm cơ sở nhận dạng và tiến hành cho thiết
bị phân loại. Kết quả thực hiện đề tài là một mơ hình có thể phân loại và cân khối
lượng được một nhóm quả cà chua thành những nhóm nhỏ có màu sắc khác nhau, cụ
thể là màu xanh và đỏ.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Thịnh
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Trọng Nam

Mã SV: 1811505410123

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tú

Mã SV: 1811505410139

I.
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHÂN LOẠI TRÁI CÂY

THEO MÀU SẮC VÀ KHỐI LƯỢNG
II.
-

CÁC SỐ LIỆU, TÀI LIỆU BAN ĐẦU
Các loại vi điều khiển: Arduino Nano
Các loại module: Cảm biến màu sắc, cảm biến tiệm cận, cảm biến khối lượng…
Điều khiển thiết bị điện: Relay, động cơ servo
Màn hình hiển thị: LCD 16x2
Sử dụng nguồn 5V

Tài liệu ban đầu:
III.

Tìm hiểu thơng tin qua những trang mạng, tài liệu tham khảo
Tra cứu và tìm hiểu thơng tin linh kiện
NHIỆM VỤ

Nội dung thực hiện:
Nội dung 1: Tổng quan
- Đặt vấn đề liên quan đến đề tài
- Nội dung nghiên cứu
Nội dung 2: Cơ sở lý thuyết
-

Tìm hiểu về cảm biến màu sắc, cảm biến tiệm cận, quang trở
Tìm hiểu về động cơ điện 1 chiều

Nội dung 3: Thiết kế hệ thống

- Lựa chọn các linh kiện sử dụng cho hệ thống
- Thiết kế từng khối
- Sơ đồ nguyên lý
Nội dung 4: Thi công
- Thi cơng lắp đặt mơ hình
Nội dung 5: Kết quả nhận xét, đánh giá, hướng phát triển
Trình bày kết quả đạt được và không đạt được
Đưa ra nhận xét và đánh giá sản phẩm

IV.
V.
VI.

CÁC SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Hoàn thành sản phẩm có thể phân loại được trái cây theo yêu cầu đề ra.
Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp.
NGÀY GIAO ĐỒ ÁN: 14/02/2022
NGÀY NỘP ĐỒ ÁN: 27/05/2022

Đà Nẵng, ngày

tháng

năm 2022

Trưởng bộ môn

Người hướng dẫn

ThS. Phạm Văn Phát

ThS. Nguyễn Văn Thịnh

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn
Thịnh, là giảng viên hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này. Thầy đã tận tình chỉ
bảo, giúp đỡ nhóm trong suốt thời gian thực hiện và cũng là người giúp nhóm đưa ra
những ý tưởng, kiểm tra sự phù hợp của đề tài.
Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể các thầy cơ trường ĐH Sư phạm Kỹ
thuật đã giảng dạy và tạo điều kiện cho nhóm trong quá trình học tập và nghiên cứu tại
trường.
Cuối cùng, nhóm xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân đã luôn ở bên để động
viên và là nguồn cổ vũ lớn lao, là động lực giúp nhóm em hồn thành đề tài này. Mặc
dù đã cố gắng hoàn thành đề tài trong phạm vi và khả năng có thể. Tuy nhiên sẽ khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm em rất mong nhận được sự cảm thơng và tận tình chỉ
bảo của q thầy cơ và tồn thể các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

Huỳnh Trọng Nam

i

Nguyễn Tú

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng” là

đề tài nhóm tự nghiên cứu thực hiện dựa vào tham khảo một số tài liệu trước đó và
khơng sao chép tài liệu hay cơng trình nào khác. Nếu có bất kì sự gian lận nào, nhóm
xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình.
"Đã bổ sung, cập nhật theo yêu cầu của Giảng viên phản biện và Hội đồng chấm
Đồ án tốt nghiệp họp ngày ngày 17, 18/6/2022".

Nhóm sinh viên thực hiện

Huỳnh Trọng Nam

ii

Nguyễn Tú

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN..............................................4
TÓM TẮT.................................................................................................................... 5
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ......................................................................v
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT......................................................vii
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI HOA QUẢ, NÔNG SẢN...............2
1.1. Thực tế về nền nông nghiệp việt nam [4]............................................................2
1.2. Hiện trạng việc phân loại hoa quả ở việt nam.....................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...........................................................................5

2.1. Tìm hiểu về cây cà chua......................................................................................5
2.1.1. Cây cà chua [10]............................................................................................5
2.1.2. Phân loại quả cà chua theo màu sắc..............................................................6
2.2. Cơ sở lý thuyết của cảm biến màu sắc.................................................................7
2.2.1. Cảm biến màu sắc là gì?................................................................................7
2.2.2. Các loại cảm biến màu phổ biến....................................................................8
2.2.3. Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến màu.............................................9
2.3. Cảm biến tiệm cận dùng trong phát hiện vật thể...............................................10
2.3.1. Cảm biến tiệm cận [12]...............................................................................10
2.3.2. Phân loại cảm biến tiệm cận........................................................................11
2.3.3. Cấu tạo của 1 cảm biến tiệm cận [12]..........................................................12
2.3.4. Đặc điểm của các cảm biến tiệm cận [12]...................................................13
2.4. Động cơ điện 1 chiều [11].................................................................................13
2.4.1. Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều................................................................14
2.4.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều...........................................14
2.4.3. Phân loại động cơ điện 1 chiều....................................................................15
2.4.4. Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều............................................................16
2.4.5. Cách khởi động động cơ điện 1 chiều.........................................................16
iii

2.4.6. Đảo chiều động cơ điện 1 chiều..................................................................17
2.5. Cảm biến khối lượng [8]...................................................................................18
2.5.1. Cấu tạo........................................................................................................18
2.5.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................20
2.6. Cảm biến cường độ ánh sáng – quang trở.........................................................21
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN..................................................................22
3.1. Vi điều khiển trung tâm - ardunio nano [14].....................................................22
3.2. Động cơ điều khiển cần gạt [9].........................................................................25
3.3. Relay đóng cắt dóng điện SRD 05vdc-sl-c........................................................28

3.4. Bjt đóng cắt relay – 2sc1815.............................................................................29
3.5. Màn hình hiển thị lcd 16x2................................................................................30
3.6. Mạch chuyển đổi adc hx711..............................................................................32
3.8. Cảm biến loadcell 5kg.......................................................................................34
3.9. Động cơ cho băng tải zs-re81 [5]......................................................................35
3.10. Sơ đồ nguyên lý mạch điện và chức năng linh kiện........................................36
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG...................................................................38
4.1. Sơ đồ khối và chức năng từng khối...................................................................38
KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................45
PHỤ LỤC..................................................................................................................... 1

iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Hình 1.1: Nơng nghiệp Việt Nam; [4]...........................................................................2
Hình 2.1: Cây cà chua;[10]...........................................................................................5
Hình 2.2: Quả cà chua chín;..........................................................................................7
Hình 2.3: Một cảm biến màu thương mại; [8]...............................................................7
Hình 2.4: Màng lọc màu của cảm biến màu; [13].........................................................8
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu; [13].............................................10
Hình 2.6: Cảm biến tiệm cận; [12]..............................................................................11
Hình 2.7: Kiểu đấu nối của từng loại cảm biến; [12]..................................................12
Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động của cảm biến; [12].....................................................13
Hình 2.9: Cảm biến tiệm cận hồng ngoại; [12]...........................................................13
Hình 2.10: Phân loại động cơ điện; [11].....................................................................15
Hình 2.11: Điện trở thay đổi tỷ lệ với lực tác động; [8]..............................................19
Hình 2.12: Kết cấu và hoạt động của loadcell; [8].....................................................20
Hình 2.13: Quang trở; [5]...........................................................................................21

Hình 3.1: Arduino nano; [14]......................................................................................22
Hình 3.2: Động cơ RC Servo; [9]................................................................................25
Hình 3.3: Tín hiệu điều khiển của RC servo; [9].........................................................26
Hình 3.4: Ví dụ về momen xoắn; [9]............................................................................27
Hình 3.5: Sơ đồ chân của RC Servo; [9].....................................................................28
Hình 3.6: Relay; [7]....................................................................................................28
Hình 3.7: Kích thước Relay 5V 10A 5 Chân SRD 05VDC-SL-C; [7]..........................29
Hình 3.8: BJT C1815; [6]............................................................................................29
Hình 3.9: Màn hình LCD; [5]......................................................................................31
Hình 3.10: Module I2C LCD; [9]................................................................................31
Hình 3.11: Kết nối HX711 vào hệ thống; [5]...............................................................33
Hình 3.12: Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK; [5]........................................34
Hình 3.13: Hướng dẫn kết nối cảm biến; [5]...............................................................34
Hình 3.14: Thơng số kỹ thuật của cảm biến; [5].........................................................35
Hình 3.15: Băng tải với động cơ được lắp trong thực tế;............................................35
Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý mạch điện;.......................................................................36
Hình 3.17: Cảm biến màu thực tế trên mơ hình;..........................................................37
Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống;....................................................................................38
Hình 4.2: Lưu đồ thuật tốn của hệ thống;..................................................................39
Hình 4.3: Bo mạch gia cơng hồn thiện;.....................................................................40

Hình 4.4 Mặt sau của bo mạch được gia cơng thủ cơng;.............................................40
Hình 4.5: Cụm cảm biến màu và cảm biến tiệm cận trên mơ hình;.............................41
Hình 4.6: Loadcell kết nối với module HX711 trên mơ hình;......................................41
Hình 4.7: Động cơ servo trên mơ hình;.......................................................................42
Hình 4.8: Mơ hình thực tế của sản phẩm;....................................................................42
Hình 4.9: Buồng đọc màu, tránh ánh sáng bên ngoài tác động lên cảm biến;.............43
Hình 4.10: Cơ cấu gạt servo phân luồng quả xanh – đỏ;............................................43

vi

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Tên viết tắt

Mơ tả

AC

Alternating Current

ADC

Analog to Digital Converter

BJT

Bipolar Junction Transistor

CdS

Cadmium Sulphide

DC

Direct Current

GND

Ground

I2C

Inter – Integrated Circuit

IDE

Integrated Development Environment

LCD

Liquid Crystal Display

LED

light-emitting diode

NPN

Negative- Positive- Negative

PNP

Positive- Negative- Positive

RC

Radio Controlled

RGB

Red, Green, Blue

vii

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, ngành chế biến nông
sản ở nước ta cũng phát triển rất mạnh mẽ. Trên cơ sở những tiềm năng và chiến lược
mà nhà nước đã đề ra, nông sản Việt Nam ngày càng khẳng định được vị thế ở cả thị
trường trong nước và quốc tế, trở thành một trong những mặt hàng trọng điểm, chiếm
tỉ trọng lớn trong ngành xuất khẩu, đóng góp một phần khơng nhỏ vào nền kinh tế
quốc dân.
Với sự ra đời và phổ biến rộng rãi của băng tải cơng nghiệp, chúng ta có thể gần
như tối ưu hóa mọi lĩnh vực, trong đó có việc chế biến và phân loại sản phẩm. Thơng
qua việc tự động hóa ở các khâu, sử dụng những công nghệ, sản phẩm của khoa học kỹ
thuật, băng tải cơng nghiệp có thể giảm thiểu sai sót, giảm bớt nhân công, cho thời
gian làm việc liên tục cũng như hiệu suất làm việc cao.
Với mục đích có tạo ra một thiết bị phân loại sản phẩm theo dây chuyền, thân
thiện với người dùng, khả năng tùy biến cao và giá cả phải chăng, nhóm xin giới thiệu
đề tài: “Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng” do
nhóm tiến hành nghiên cứu và thực hiện. Với mơ hình này, chúng ta có thể phát triển
thêm thành một hệ thống hồn chỉnh, có thể giúp nông dân dễ dàng sử dụng, vận hành
cũng như điều chỉnh, thay thế lao động chân tay, giúp giảm nhân công, tăng năng suất
làm việc đồng thời giảm bớt chi phí lắp đặt và vận hành khi phải đầu tư một hệ thống

lớn. Sau quá trình tìm hiểu, nhóm quyết định chọn cà chua làm đối tượng phân loại.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo
màu sắc và khối lượng” là nắm rõ nguyên lý hoạt động của các cảm biến cũng như quá
trình hoạt động của băng chuyền, tìm hiểu về vi xử lý arduino nano và phần mềm
arduino IDE( Integrated Development Environment). Nhóm mong muốn từ việc tìm
hiểu cũng như thực hiện đề tài này sẽ đạt được một số thành công nhất định , thiết kế
được mơ hình mạch điều khiển đẹp, tối ưu và xây dựng được mơ hình cụ thể.

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

1

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI HOA QUẢ, NÔNG SẢN

1.1. Thực tế về nền nơng nghiệp việt nam [4]
Giá trị tồn ngành nơng nghiệp ước tính tăng 2,9% trong năm 2021; tỉ lệ số xã
chuẩn nông thôn mới đạt 68,2%; kim ngạch xuất khẩu đạt 48,6 tỷ USD. Đây là những
thành tựu vượt bậc trong bối cảnh dịch COVID-19. Trên cơ sở đó, ngành nơng nghiệp
xác định trong năm 2022 sẽ triển khai nhiều biện pháp để chuyển đổi sang tư duy kinh
tế nông nghiệp, phát triển chuỗi ngành hàng gia tăng giá trị.

Hình 1.1: Nơng nghiệp Việt Nam; [4]
Từ việc chủ động, linh hoạt trong chỉ đạo, điều hành sản xuất, năm 2021, ngành
nông nghiệp đã đạt được nhiều kết quả tích cực, nhiều chỉ tiêu phát triển đạt và vượt
kế hoạch đề ra.

Về lĩnh vực trồng trọt, cơ cấu cây trồng được chuyển đổi hiệu quả hơn. Ngành
nông nghiệp đã đẩy mạnh việc ứng dụng khoa học kỹ thuật, nhất là đối với cây trồng
chủ lực; tập trung cải tạo cơ cấu giống, kiểm soát, nâng tỉ lệ sử dụng các giống mới,
chất lượng cao. Điển hình như sản xuất lúa đã đạt sản lượng đến 43,86 triệu tấn, đáp
ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Tỉ trọng gạo chất lượng cao chiếm trên
89%, giá gạo xuất khẩu tăng từ 496 USD/tấn năm 2020 lên 503 USD/tấn năm 2021.
Rau màu có diện tích khoảng 1,12 triệu ha; sản lượng đạt 18,6 triệu tấn, tăng
325.500 tấn so với năm 2020…

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

2

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

Trong lĩnh vực thủy sản, đã đẩy nhanh phát triển bền vững cả nuôi trồng và khai
thác. Tổng sản lượng thủy sản đạt trên 8,73 triệu tấn, tăng 1,0% so với năm 2020;
trong đó khai thác trên 3,9 triệu tấn, tăng 0,9%, ni trồng 4,8 triệu tấn, tăng 1,1%.
Đối với lâm nghiệp, tiếp tục thực hiện Chương trình bảo vệ và phát triển rừng,
trọng tâm là Đề án “Trồng 1 tỷ cây xanh giai đoạn 2021-2025”; diện tích rừng trồng
mới tập trung 278.000 ha và 120 triệu cây phân tán; thu dịch vụ môi trường rừng trên
3.100 tỷ đồng.
Việc cơ cấu lại ngành nông nghiệp đi vào thực chất, hiệu quả hơn; quy mơ và trình
độ sản xuất được nâng cao, chuyển mạnh sang sản xuất hàng hóa trên cơ sở phát huy
các lợi thế từng vùng, miền, chuyển dịch theo hướng hiện đại. Đồng thời, tiếp tục tập
trung tháo gỡ các điểm nghẽn, nút thắt để thúc đẩy phát triển và cơ cấu lại ngành… với
các giải pháp đồng bộ, đã tạo đà duy trì tốc độ tăng trưởng GDP với mức tăng 2,85%

trên hầu hết các lĩnh vực.
Đặc biệt, thị trường tiêu thụ nông sản tiếp tục phát triển, thị trường trong nước
được mở rộng hơn. Kim ngạch xuất khẩu năm 2021 đạt mức cao kỷ lục, trên 48,6 tỷ
USD. Có 10 nhóm mặt hàng có kim ngạch xuất khẩu trên 1 tỷ USD, trong đó có 6 mặt
hàng có kim ngạch trên 3 tỷ USD (gỗ và sản phẩm gỗ, tôm, rau quả, hạt điều, gạo, cao
su).
Theo Bộ NN&PTNT, tổ chức liên kết chuỗi sản xuất, kinh doanh trong nông
nghiệp tiếp tục được đổi mới; nhiều mơ hình liên kết giữa người sản xuất với doanh
nghiệp, hợp tác xã (HTX) theo chuỗi được triển khai nhân rộng. Năm 2021, thành lập
mới 1.250 HTX nông nghiệp, nâng tổng số lên 78 liên hiệp HTX nông nghiệp, 19.100
HTX nông nghiệp; thành lập mới và trở lại hoạt động 1.640 doanh nghiệp, nâng tổng
số lên trên 14.000 doanh nghiệp nông nghiệp.
Ứng dụng khoa học công nghệ thúc đẩy cả 3 trục sản phẩm, bảo đảm chất lượng,
an tồn thực phẩm. Chương trình “Mỗi xã một sản phẩm” (OCOP) tập trung thực hiện
kết hợp tài nguyên bản địa, văn hóa truyền thống với ứng dụng khoa học-công nghệ,
tạo sản phẩm đa dạng, phong phú, chất lượng; đến hết năm 2021, phân hạng và công
nhận 5.320 sản phẩm OCOP, tăng 1,66 lần so với năm 2020.
Năm 2021, đã nghiệm thu và công bố, công nhận 54 giống cây trồng, vật nuôi; 80
tiến bộ kỹ thuật mới, quy trình kỹ thuật mới; ban hành, cơng bố 9 Quy chuẩn Việt
Nam (QCVN), 106 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và lũy kế đến nay, có 1.220 TCVN
và 232 QCVN.

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

3

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

Cùng với đó, Chương trình mục tiêu quốc gia xây dựng nơng thơn mới (NTM)
tiếp tục phát triển, tăng cả về số lượng và chất lượng. Hết năm 2021, có 5.614 xã
(68,2%) đạt chuẩn NTM, bình qn đạt 17 tiêu chí/xã; có 213 đơn vị cấp huyện thuộc
53 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương; có thêm 3 tỉnh, thành phố với 100% đơn vị
cấp huyện đạt chuẩn NTM (Thái Bình, Cần Thơ, Hải Dương), đang hồn thiện thủ tục
trình Thủ tướng Chính phủ cơng nhận cấp tỉnh hồn thành nhiệm vụ xây dựng NTM.
Hệ thống kết cấu hạ tầng nông nghiệp, nông thôn được đầu tư nâng cấp và từng
bước hiện đại hóa, đồng bộ, nâng cao chất lượng phục vụ ngày càng tốt hơn cho sản
xuất, đời sống dân sinh, phòng chống thiên tai, thích ứng với biến đổi khí hậu. Năm
2021, tỉ lệ giải ngân khá, đạt 86,7%, hoàn thành 246/288 dự án triển khai trong kế
hoạch trung hạn 2016-2020.
Ngoài ra, toàn ngành đã thực hiện hiệu quả 3 đột phá chiến lược, trong đó chú
trọng hồn thiện thể chế, chính sách, pháp luật trong lĩnh vực NN&PTNT. Năm 2021,
đã hồn thành rà sốt 443 văn bản, đề xuất sửa đổi, bổ sung, bãi bỏ, thay thế 96 văn
bản; kịp thời tháo gỡ ngay các khó khăn, vướng mắc cho doanh nghiệp, người dân đầu
tư vào nông nghiệp, nông thôn do tác động của dịch bệnh COVID-19.
1.2. Hiện trạng việc phân loại hoa quả ở việt nam
Hiện nay, ở nước ta nói riêng và ở các nước đang phát triển có nền nơng nghiệp là
một trong các ngành sản xuất chủ yếu, quá trình thu hoạch, phân loại và đánh giá chất
lượng các loại sản phẩm nông nghiệp, đặc biệt là các loại hoa quả, chủ yếu còn phải
thực hiện bằng các phương pháp thủ công. Đây là công việc khơng q khó, nhưng
tiêu tốn nhiều thời gian, cơng sức của con người và là rào cản đối với mở rộng phát
triển quy mơ sản xuất nơng nghiệp. [4]
Do đó, nhiều phương pháp tự động hóa cơng việc thu hoạch, nhận dạng và đánh
giá chất lượng hoa quả đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng thực tế. Tuy nhiên,
các phương pháp này vẫn chưa thực sự thỏa mãn yêu cầu về khả năng nhận dạng một
số lượng lớn các loại hoa quả với độ chính xác cao do bị hạn chế bởi các đặc trưng của
bài toán nhận dạng hoa quả: số lượng chủng loại lớn với nhiều loại hoa quả hết sức
tương tự nhau, sự biến thiên về hình dạng, màu sắc, chi tiết trong từng loại quả cũng

rất khó dự đốn trước…
Đề tài nghiên cứu “Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và
khối lượng” đã được đưa ra với hy vọng có thể ứng dụng thành cơng các mơ hình hiện
đại để xây dựng một hệ thống nhận dạng hoa quả tự động, đặc biệt là đối với các loại
hoa quả phổ biến tại nước ta.
SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

4

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tìm hiểu về cây cà chua
2.1.1. Cây cà chua [10]
 Tên khoa học: Lycopersicum esculentum Miller.
 Thuộc họ cà: Solanacea.
 Danh pháp hai phần: Solanum lycopersicum.
 Đặc điểm cây cà chua.
 Cây cà chua là giống có thể chịu hạn và có khả năng sinh trưởng tốt trong
điều kiện tự nhiên bình thường.
 Là cây dài ngày, thân thảo, màu xanh, có lơng, thẳng.
 Rễ cây cà chua là rễ chùm, phân nhánh.
 Lá cà chua là lá kép, có răng cưa, có lơng, nhám.
 Hoa cà chua thuộc hoa lưỡng tính, tự thụ phận và nở từng chùm, màu vàng
tươi, 5 cánh.

Hình 2.1: Cây cà chua;[10]

 Hoa cà chua có màu vàng rất đẹp.
 Quả cà chua khi non có màu xanh, và dần chuyển sang màu vàng, màu
cam, đến khi chín hẳn có màu đỏ tươi.
 Quả cà chua hình trịn, bầu dục hoặc hơi dẹt, nhẵn, căng mọng và có nhiều
hột thịt.
Cơng dụng của cà chua [10]
SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

5

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

 Tốt cho mắt: những người thị lực yếu hoặc bị bệnh quáng cà nên ăn nhiều
cà chua vì trong cà chua có chứa rất nhiều vitamin A và vitamin C. Hàm
lượng vitamin A cịn giúp ngăn ngừa thối hóa điểm vàng và nguy cơ đục
thủy tinh thể.
 Phòng chống ung thư: hàm lượng lycopene rất cao có trong cà chua giúp
phòng chống các bệnh ung thư như ung thư tuyến tiền luyệt, dạ dày, cổ tử
cung, đại tràng…
 Làm sáng da: chất lycopene trong cà chua có tác dụng chống oxy hóa mạnh
và bảo vệ da khỏi ánh nắng mặt trời. Đắp mặt nạ bằng cà chua hàng ngày
giúp bạn có làn da sáng bóng.
 Uống nước ép cà chua hàng ngày rất tốt cho sức khỏe và giúp làm đẹp da
 Giảm lượng đường trong máu: các chất chống ôxy hóa trong cà chua giúp
bảo vệ thận và thành mạch, ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh tiểu đường. Hàm
lượng crom và oxy hóa trong cà chua giúp kiểm sốt lượng đường trong
máu.

 Giúp ngủ ngon: hàm lượng vitamin C và lycopene có tác dụng giúp ngủ
ngon hơn. Do đó, những ai bị thiếu ngủ nên bổ sung thêm cà chua vào các
bữa ăn hàng ngày.
 Giúp xương chắc khỏe: những ai thường xun ăn cà chua có tỷ lệ lỗng
xương thấp hơn nhiều do trong cà chua có vitamin K và canxi có tác dụng
giúp xương chắc khỏe.
 Chữa các bê ̣nh mãn tính: trong cà chua có chứa carotenoid và bioflavonoid
có tác dụng chống viêm rất tốt. Những người bị bệnh tim mạch hoặc
Alzheimer nên ăn chua rất tốt.
 Giúp giảm cân:cà chua chứa rất ít chất béo, khơng chứa cholesterol, và
chứa rất nhiều chất xơ nên giúp bạn cảm thấy no, d đó có tác dụng giảm
cân hiệu quả.
2.1.2. Phân loại quả cà chua theo màu sắc
Khi cà chua được chọn lọc bằng màu sắc sẽ đảm bảo được chất lượng của quả cà
chua giúp cho việc bảo quản được dễ dàng hơn, tính tốn được thời gian bảo quản cho
phù hợp. Cũng như bất kì nguyên tắc phân loại khác, việc phân loại theo màu sắc sẽ
không giúp chúng ta chọn lọc được quả cà chua đồng đều, đẹp mắt, nhưng với việc

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

6

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

chất lượng luôn có yếu tố hàng đầu nên việc phân loại theo màu sắc là nguyên tắc quan
trọng nhất trong việc phân loại cà chua.

Hình 2.2: Quả cà chua chín;
2.2.

Cơ sở lý thuyết của cảm biến màu sắc

2.2.1. Cảm biến màu sắc là gì?
Cảm biến màu phân tách ánh sáng phản xạ từ một đối tượng thành các thành phần
đỏ, xanh lá cây và xanh da trời. Mỗi thành phần được đánh giá và xác định xem có
thuộc phạm vi cảm nhận được thiết lập trước đó cho mỗi màu riêng biệt. Tiếp cận này
rất hiệu quả khi giám sát các màu có độ đồng đều trong những ứng dụng như dệt may,
cơng nghiệp nhựa và các q trình cho màu đồng đều khác.
Một kênh nhạy màu cho phép ta thiết lập những đặc tuyến của vật thể cần phát
hiện với một lối ra riêng biệt, với những giá trị được lưu ở bộ nhớ trong của cảm biến.
Thời gian đáp ứng cho những cảm biến này khoảng 300 µs và kích thước điểm sáng có
thể lên tới 25 mm.

Hình 2.3: Một cảm biến màu thương mại; [8]

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

7

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

Cảm biến màu lấy tích phân trên tồn diện tích của điểm sáng. Vì thế, nếu một
khoảng sáng có hai màu, cảm biến sẽ “xem xét” độ tổ hợp của các màu hơn hơn là
phân tích từng màu riêng biệt. Đây là một cân nhắc rất quan trọng trong các ứng dụng

nơi mà điểm cần phân tích có họa tiết hoặc ở dạng mảng màu như các hạt gỗ hoặc
nhiều màu sắc như trong nỉ làm ghế xe ôtô. Trong những ứng dụng như vậy, cảm biến
cho nguồn sáng với điểm sáng lớn lớn với khả năng cho phép lấy tín hiệu trên một
diện tích lớn sẽ phù hợp hơn.
2.2.2. Các loại cảm biến màu phổ biến
2.2.2.1.

Cảm biến dấu màu:

Cảm biến dấu màu được thiết kế để phát hiện dấu màu ở tốc độ cao. Chúng không
thật sự xác định một màu đặc biệt nào đó. Thay vào đó, chúng phát hiện sự thay đổi
màu trên nền (màu) và xuất một tín hiệu lối ra để chỉ thị sự có mặt của dấu. Cảm biến
dấu màu cho các điểm sáng trịn có kích thước cỡ 0.5 mm và các điểm sáng hình chữ
nhật có kích thước 2 mm x 5 mm. Để định hướng tốt với dấu màu, cần cố định cảm
biến sử dụng điểm màu hình chữ nhật; điều này làm cho việc phát hiện dấu màu lớn bị
hạn chế. Cảm biến với điểm sáng tròn phù hợp để phát hiện dấu màu có bề rộng lớn
hơn 0.5 mm.

Hình 2.4: Màng lọc màu của cảm biến màu; [13]
Mấu chốt để ứng dụng cảm biến dấu màu một cách thành công là phân tích kỹ
những yêu cầu đặc biệt của mỗi ứng dụng. Để có kết quả tốt nhât, hãy lựa chọn cảm
biến với điểm sáng không lớn hơn dấu màu nhỏ nhất cần phát hiện.
Tốc độ của dấu màu là một yếu tố căn bản trong lựa chọn cảm biến dấu màu. Rất
nhiều q trình như in, và đảo địi hỏi phát hiện chính xác ở tốc độ cao. Ví dụ, dấu
màu độ rộng 1 mm di chuyển với tốc độ 610 m/phút, tương đương 1 mm trong 98 µs.
Ánh sáng, khi bị điều chế, sẽ cho thẻ ở trạng thái TẮT/MỞ khi dấu màu nằm trong
trường nhận diện hữu hạn. Vì thế, độ đáp ứng của cảm biến phải đủ nhanh để thực
hiện phép đo trước khi dấu màu nằm ngoài trường nhận diện hữu hạn. Nói chung, cần
lựa chọn cảm biến có độ đáp ứng nhanh gấp 4 lần thời gian cần thiết để dấu màu di
SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

8

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

chuyển một quãng đường bằng chiều rộng của nó sẽ thỏa mãn được yêu cầu vừa nêu.
Trong thí dụ này (chiều rộng dấu màu là 0.5 mm), thời gian đáp ứng tối thiểu là 25 µs.
2.2.2.2.

Cảm biến huỳnh quang:

Cảm biến huỳnh quang đáp ứng với các vật liệu như sơn, mỡ, mực và chất keo
dính. Những vật liệu này thường chứa chất đánh dấu huỳng quang, phát ra những ánh
sáng trong vùng khả kiến khi bị nguồn cực tím kích thích. Những cảm biến này rất hữu
dụng trong những ứng dụng có mặt của vật liệu cần xác định một các chính xác.
Kỹ thuật áp dụng dấu huỳnh quang thường được sử dụng trong các ứng dụng có
sự biến đổi đáng kể của màu nền và sự biến đổi này cần được bỏ qua như ký tự và hình
ảnh in trên nhãn hàng. Một dấu huỳnh quang có thể được in bằng loại mực tàng hình
lên bất kỳ vị trí nào của nhãn mà khơng làm ảnh hưởng tới tính thẩm mỹ của nhãn và
vẫn cho phép cảm biến phát hiện được dấu quang (sự có mặt, định hướng và vị trí của
nhãn).
Nhiều vật liệu trong sản xuất và đóng gói sử dụng chất đánh dấu lân quang để xác
định lại sự có mặt của dấu quang. Các vật liệu có thể gồm chất keo dính, gơm, màng
mỏng, lực và mỡ bơi trơn. Vì nhiều trong số vật liệu này trong suốt hoặc gần như trong
suốt nên sử dụng các loại cảm biến khác khơng thích hợp.
Màu nền hoặc chất huỳnh quang nền là một cân nhắc quan trọng trong những ứng
dụng cảm biến huỳnh quang. Chúng tôi khuyến nghị nên kiểm tra nền để chắc chắn

rằng chất huỳnh quang không tồn tại trong nền, vì điều này có thể ảnh hưởng tới tính
ổn định khi phát hiện dấu quang trong khi đo đạc. Những vật liệu này có thể là giấy,
chất làm tăng quang có tính huỳnh quang mạnh. Rất khó để tạo ra dấu huỳnh quang
lớn hơn cường độ nền trên một tờ giấy chất lượng cao. Trong những trường hợp đó,
mực huỳnh quang trong dải màu Vàng/Xanh lá cây là phù hợp cho phép phân biệt giữa
dấu quang và trang giấy. Nói cách khác, các vật liệu như gỗ, đã có sẵn tính năng phát
quang tự nhiên cần một cường độ lớn hơn ở cùng điều kiện chiếu sáng để đảm độ tin
cậy của phép đo.
2.2.3. Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến màu
Để phát hiện màu sắc của vật liệu, cần có ba loại thiết bị chính. Nguồn sáng để
chiếu sáng bề mặt vật liệu, bề mặt có màu cần được phát hiện và máy thu có thể đo
bước sóng phản xạ. Cảm biến màu chứa một bộ phát ánh sáng trắng để chiếu sáng bề
mặt. Ba bộ lọc có độ nhạy bước sóng ở 580nm, 540nm, 450nm để đo bước sóng của
các màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam tương ứng. [13]

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

9

Đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

Dựa trên sự kích hoạt của các bộ lọc này, màu sắc của vật liệu được phân loại.
Một bộ chuyển đổi ánh sáng sang điện áp cũng có trong cảm biến . Cảm biến phản ứng
với màu sắc bằng cách tạo ra một điện áp tỷ lệ với màu sắc được phát hiện.

Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu; [13]
Một cách khác để phát hiện màu sắc là chiếu sáng bề mặt vật liệu bằng đèn LED

Đỏ, Xanh lam và Xanh lục cùng một lúc. Ở đây cảm biến không chứa bộ lọc nhưng
ánh sáng để chuyển đổi điện áp . Lượng ánh sáng cao nhất bị bề mặt vật liệu phản xạ
trở lại khi được chiếu sáng bằng ánh sáng đỏ, lam và lục được tính tốn để phát hiện
màu.
Bên cạnh RGB một số cảm biến màu cũng có thể phát hiện các màu khác nhau.
Các bức xạ IR và UV sẽ được lọc ra để xác định màu chính xác của vật liệu. Cảm biến
cũng chứa bộ chuyển đổi tần số ánh sáng có thể lập trình. Các cảm biến này thường rất
mỏng và có thể dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển.
2.3. Cảm biến tiệm cận dùng trong phát hiện vật thể
2.3.1. Cảm biến tiệm cận [12]
Cảm biến tiệm cận hay công tắc tiệm cận, sensor tiệm cận, PROX có tên tiếng anh
là Proximity Sensors là loại cảm biến có khả năng phản ứng khi có vật ở gần nó, thơng
thường là vài milimet (mm).
Cảm biến tiệm cận thường được lắp tại vị trí cuối của chi tiết máy, tín hiệu đầu ra
của cảm biến này sẽ có chức năng khởi động một chức năng khác của máy.
Ưu điểm lớn của loại cảm biến này là nó có khả năng hoạt động tốt ngay cả trong
mơi trường khắc nghiệt nhất.

SVTH: Huỳnh Trọng Nam – Nguyễn Tú

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Thịnh

10

THIẾT kế, CHẾ tạo THIẾT bị PHÂN LOẠI TRÁI cây THEO màu sắc và KHỐI LƯỢNG

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về