CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ HẠT BẰNG MÀU SẮC OPSOTEC 5.01-A PHỤC VỤ XUẤT KHẨU

BỘ CÔNG NGHIỆP
VIỆN MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP












BÁO CÁO TỔNG KẾT DỰ ÁN SXTN CẤP NHÀ NƯỚC


CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ
HẠT BẰNG MÀU SẮC OPSOTEC 5.01-A
PHỤC VỤ XUẤT KHẨU

MÃ SỐ KC 06.DA 05CN

CHỦ NHIỆM DỰ ÁN: KS. NGUYỄN DANH TIẾN

6950
14/8/2008





HÀ NỘI - 2004


1
Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật
dự án sản xuất thử nghiệm
kc.06.da.05.cn


I. mở đầu
1.1. Thông tin chung về Dự án

-
Tên Dự án: "Chế tạo thử nghiệm máy phân loại cà phê hạt bằng mầu sắc OPSOTEC
5.01-A phục vụ xuất khẩu".

-
Thuộc chơng trình KHCN cấp Nhà nớc:
ứ
ng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản phẩm xuất khẩu và các sản phẩm
chủ lực.

- Mã số: KC-06
-
Cấp quản lý: Nhà nớc
-
Thời gian thực hiện: 24 tháng (từ tháng 11/2001 đến tháng 11/2003), đợc phép
kéo dài đến hết tháng 9/2004.
-
Cơ quan chủ quản: Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trờng.
-
Cơ quan chủ trì: Viện máy và Dụng cụ Công nghiệp.
-
Địa chỉ: 46 Láng hạ, Đống Đa , Hà nội Điện thoại: 04 8344 372
-
Chủ nhiệm dự án: Nguyễn Danh Tiến
-
Học vị: Kỹ s
- Chức vụ: Phó Giám đốc Trung tâm Chuyển giao Công nghệ
-
Địa chỉ: 46 Láng hạ, Đống Đa , Hà nội Điện thoại: 04 8351 006
-
Cơ quan phối hợp chính: Công ty Xuất nhập khẩu Cà phê II, Nha Trang.
-
Là kết quả nghiên cứu của đề tài cấp Bộ mang tên Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật
quang và kỹ thuật số - máy tính để chế tạo thiết bị phân loại vật liệu rời theo mầu

sắc trong công nghiệp vật liệu rời và chế biến nông sản thực phẩm, mã số: 12/00 -
RD/HĐ - CNCL. Đề tài này đã đợc Hội đồng khoa học cấp Bộ của Bộ Công nghiệp
đánh giá và nghiệm thu ngày 07/ 11/2001.

2
1.2. Kinh phí dự án

-
Kinh phí thực hiện dự án:
8.165,6 triệu đồng.
Trong đó: - Từ ngân sách sự nghiệp khoa học:
2.200,0 triệu đồng.
- Từ các nguồn vốn khác: 5.965,6 triệu đồng.
- Kinh phí thu hồi: 1.535,1 triệu đồng (bằng 70% giá trị hợp đồng 05 CN/2001/
HĐ-DACT-KC.06 là 2193 triệu đồng ).

1.3. khái quát về máy phân loại cà phê hạt
bằng màu sắc

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nớc

Kỹ thuật phân loại sử dụng các sensor quang đã bớc đầu đợc thực hiện ở Việt
nam từ đầu những năm 90 tại các Trung tâm nghiên cứu lớn nh Viện Máy và Dụng Cụ
Công Nghiệp , trờng Đại học Bách khoa Hà nội vv Tuy nhiên, kỹ thuật và thiết bị
phân loại chỉ có thể ứng dụng cho các đối tợng có mầu sắc rõ ràng, di chuyển chậm
theo tốc độ và mật độ hoàn toàn xác định trớc. Việc nghiên cứu kỹ thuật và thiết bị
phân loại đối tợng có mầu không rõ ràng, di chuyển nhanh với mật độ lớn nh các loại
vật liệu rời và nông sản thực phẩm dạng hạt cha đợc nghiên cứu tại Việt nam.
Đợc sự hỗ trợ của Bộ Công Nghiệp cùng với sự cộng tác chặt chẽ của các đơn vị
thuộc Tổng Công ty Cà phê Việt nam, dựa trên các kết quả nghiên cứu đã đạt đợc,

Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp đã thực hiện thành công đề tài nghiên cứu khoa học
cấp bộ Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật quang và kỹ thuật số - máy tính để chế tạo thiết
bị phân loại vật liệu rời theo mầu sắc trong công nghiệp vật liệu rời và chế biến nông
sản thực phẩm . Máy phân loại cà phê đầu tiên của Việt nam OPSOTEC 5.01A là sản
phẩm của đề tài đã đợc đa vào sử dụng trong lĩnh vực chế biến cà phê tại Công ty
Xuất nhập khẩu Cà phê II, Nha Trang.
Trong quá trình thử nghiệm máy, Phó thủ tớng Nguyễn Công Tạn đã đến thăm và
đánh giá cao tính năng cũng nh ứng dụng của máy trong lĩnh vực chế biến cà phê.Phó
thủ tớng hoàn toàn ủng hộ hớng tiếp tục nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm các thiết bị
phân loại tiến tới chế tạo hàng loạt máy phục vụ cho việc nâng cao chất lợng cà phê và

3
giảm chi phí nhập khẩu ( Th của Phó thủ tớng Nguyễn Công Tạn số 214/Pg ngà 21
tháng 3 năm 2001 gửi Bộ trởng Bộ khoa học Công nghệ và Môi trờngvà Bộ trởng
Bộ Công nghiệp).
Ngày 22/3/2001, đoàn cán bộ cấp cao Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn do
Thứ trởng Nguyễn Thiện Luân dẫn đầu đã đến thăm máy tại Viện Máy và Dụng cụ
Công nghiệp. Thứ trởng đã có ý kiến chỉ đạo các đơn vị thuộc Bộ ủng hộ và tạo điều
kiện để Viện hoàn thiện công nghệ,mẫu mã, quy cách cho dự án P và nhu cầu về số sản
phẩm trong ngành cà phê những năm tới dự kiến 150 máy. ( Thông báo số 1591/VP-TB
ngày 2/4/2001, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn).
Đợc sự cổ vũ khuyến khích của Chính phủ và các Bộ liên quan, Viện Máy và
Dụng cụ Công nghiệp đã tiếp tục nghiên cứu cải tiến nhằm nâng cao chất lợng thiết bị
phân loại cà phê theo mầu sắc, trong thời gian qua đã triển Dự án sản xuất thử nghiệm
chế tạo 10 máy phân loại OPSTEC 5.01A, chuẩn bị tiến tới chế tạo hàng loạt máy phục
vụ nhu cầu chế biến cà phê trong và ngoài nớc.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc

Kỹ thuật phân loại vật liệu rời và thực phẩm dạng hạt đợc nghiên cứu ứng dụng trên

thế giới từ những từ đầu những năm 70. Các thế hệ thiết bị phân loại đầu tiên sử dụng
các sensor quang rời rạc (photodiodes) để nhận thông tin mầu sắc, đồng thời xử lý các
thông tin này bằng các thiết bị analog. Nguyên tắc phân loại kiểu này tuy bớc đầu đáp
ứng yêu cầu thị trờng phân loại sản phẩm nhng bộc lộ nhiều nhợc điểm : hệ thống
phân loại hết sức cồng kềnh, năng suất phân loại thấp, sai số lớn, độ linh hoạt không
cao, rất khó khăn khi thay đổi đối tợng phân loại.
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật quang điện, các thế hệ đo - thu nhận tín hiệu
mầu sắc ngày càng đạt độ chính xác cao, tích hợp ngày càng chặt chẽ, gọn nhẹ, trong đó
đặc biệt đáng kể là thiết bị quét quang học theo nguyên tắc dồn nén điện tích CCD
(Charge Coupled Devices). Các camera quang số kết hợp với kỹ thuật thu nhận - xử lý
hình ảnh bằng máy tính đã mở ra bớc ngoặt mới cho thiết bị phân loại sản phẩm : kết
cấu máy hết sức gọn nhẹ, độ chính xác cao, hết sức linh hoạt khi thay đổi đối tợng
phân loại. Nguyên tắc phân loại nhờ camera quang số đã đợc hầu hết các hãng lớn trên
thế giới nh Allen, Delta ( Mỹ ), Sortex ( Anh ), Satake ( Nhật bản ) v.v ứng dụng và
phát triển cho đến ngày nay.

4
Với các thành tựu to lớn trong tất cả các lĩnh vực điều khiển liên quan đến thiết bị
phân loại nh kỹ thuật ánh sáng, kỹthuật - thiết bị camera, kỹ thuật xử lý phân tích mầu,
thiết bị số, vi xử lý và máy tính, các thiết bị phân loại vật liệu rời dạng hạt ngày nay đã
đạt đợc tốc độ cao, đến hàng chục triệu sản phẩm mỗi giờ, đạt độ chính xác đạt đến
0-0,2% và cho phép phân loại
sản phẩm có kích thớc nhỏ
đến 1mm. Với các tính năng
trên, thiết bị phân loại đã đợc
ứng dụng rộng rãi trong hầu
hết lĩnh vực phân loại vật liệu
rời nh quặng, đá các loại,
thuỷ tinh, nhựa tái chế v.v
cũng nh sản phẩm dạng hạt

trong lĩnh vực chế biến nông
sản thực phẩm nh rau, đậu,
các loại hoa quả, gạo, cacao,
cà phê v.v
1.3.3. khái quát về máy phân loại cà phê hạt bằng màu sắc
Các kiểu máy phân loại cà phê hạt bằng màu sắc đều hoạt động theo một nguyên lý
chung: liên tục ghi hình và phân tích hình dòng hạt đợc cấp qua vùng quan sát của
các camera, trên cơ sở tiêu chuẩn hạt tốt/xấu đợc lu trong bộ nhớ của mình, máy
đồng thời liên tục xử lý tách các hạt xấu ra khỏi dòng hạt ban đầu bằng các cơ cấu
chấp hành thích hợp (hình 2).

Theo các tiêu chí cấu tạo hoặc tính năng chính, có thể chia máy phân loại cà phê hạt
bằng màu sắc thành một số dạng:
+ Theo dạng dữ liệu ảnh dòng hạt dùng cho phân loại:
-
Máy monocolor (đơn sắc), với tín hiệu màu quy về cấp độ xám của từng tín hiệu ảnh
(gray scale)
-
Máy bicolor (hai màu): tín hiệu màu đợc dùng là hai sắc đỏ/xanhda trời (red/blue)
hoặc đỏ/xanh lá cây (red/green)
-
Máy Truecolor (màu thực): tín hiệu màu đợc dùng là đỏ/lá cây/da trời (RGB).
Hạt đen do
sâu bệnh
Hạt nâu do
quá chín
Đốm nâu đen do côn
trùng cắn
Hạt vàng hổ phách
do còn non

Hạt nâu đỏ
do lên men
Hình 1. Một số dạng khuyết tật thờng thấy
của hạt cà phê
Hạt đen do
sâu bệnh
Hạt nâu do
quá chín
Đốm nâu đen do côn
trùng cắn
Hạt vàng hổ phách
do còn non
Hạt nâu đỏ
do lên men
Hình 1. Một số dạng khuyết tật thờng thấy
của hạt cà phê

5

Ghi chú: nguyên công phân loại lại (re-sort)
là một tuỳ chọn, theo yêu cầu khách đặt hàng






Hình 2. N
g
u
y
ên l
ý
cấu tạo và hoạt độn
g
của má

y

phân loại cà phê hạt bằng màu sắc và vị trí của
công nghệ trong dây chu
y
ền chế biến cà
p
hê hạt
Hệ thốn
g
cấ
p
và
ổn định dòn
g
liệu
cho phân loại
Sensor quang:
photodiodes
camera
N
g
uồn chiếu sán
g

và nền

Hệ điều khiển
chung toàn máy
Dòng

hạt
tốt
Dòng
hạt
xấu
Cơ cấu
tách
hạt
xấu
Hệ thốn
g
thu thậ
p

xử lý dữ liệu từ
sensor về
Điều khiển
cơ cấu tách
hạt xấu
Hệ mán
g
thu
g
ó
p

hạt sau phân loại
Các khâu chế biến:
làm sạch vỏ, làm
khô, đánh bóng,

sàng, tách tạp
chất
Hạt cà
p
hê sau thu
hoạch
Silo chứa/Mán
g

vận chuyển
Đón
g
bao
Nhập kho
Dòng
hạt
tốt
Dòng
hạt
đầu
vào
Hạt
phân
loại
lại
(Re-
sort)
Máy phân loại cà phê
hạt bằng màu
sắc

Dòng
hạt
re-
sort

6
-
Máy phân loại dùng cả ánh sáng thờng (visible) và bức xạ hồng ngoại (infrared).
+ Theo cấu trúc máy:
-
Máy 1, 2, nhiều mô đun phân loại.
-
Máy có hoặc không có phân loại lại (re-sorting).
+ Theo dạng cấp liệu, có các loại máy cấp liệu rung phối hợp máng dẫn hoặc máy
cấp liệu băng tải
+ Theo năng suất: máy 1, 2, , N tấn/giờ

Các chỉ tiêu quan trọng của máy phân loại:
+ Năng suất máy: đợc hiểu là năng suất tối đa máy có thể hoạt động đảm bảo chất
lợng phân loại theo các chỉ tiêu phân loại đã đợc đặt ra hoặc đợc thoả thuận.
+ Sai số phân loại: là tỷ lệ hạt xấu còn lại sau một hoặc vài lần phân loại, với những
tỷ lệ hạt xấu đầu vảo tơng ứng. Với một máy cho trớc, đây là một chỉ tiêu phụ
thuộc vào nhiều thông số: chất lợng hạt đầu vào (kích cỡ và độ đồng đều của hạt,
các nguyên công xử lý trớc đó nh sàng sẩy định cỡ, đánh bóng, làm sạch ), loại
cà phê (arabica hay robusta ), năng suất vận hành, và kinh nghiệm ngời vận hành.
Việc đa ra một chỉ tiêu cố định cho một loại máy (ví dụ: sai số tới 0,1% hay
0,5% ) thờng chỉ có ý nghĩa làm đơn giản nội dung giớ thiệu, quảng cáo hoặc
chào hàng máy Trên thực tế, các bên sản xuất và sử dụng máy phải áp dụng một bộ
chỉ tiêu sai số, tơng ứng với các năng suất, phẩm cấp cà phê hạt trớc phân loại, tỷ
lệ hạt xấu đầu vào cho trớc, số lần phân loại lại Bảng 1 sau đây nêu lên bộ tiêu

chuẩn đợc dùng cho máy SORTEX 90003L thông dụng tại Việt nam những năm
gần đây

Bảng 1. tiêu chuẩn phân loại cà phê hạt robusta trên máy 90003l
Năng suất
(Tấn/giờ)
Tỷ lệ hạt đen
đầu vào
Tỷ lệ hạt đen
đầu ra
Tỷ lệ hạt tốt bị lẫn
trong phế phẩm
5 5
3 50
4 3
1 50
3 1

0,2

50
Ghi chú: cà phê cỡ hạt 6-7 mm, sau đánh bóng

7
+ Tỷ lệ thất thoát: cũng tơng tự chỉ tiêu trên, và tỷ lệ xấp xỉ 1:1 ( một hạt tốt bị loại
theo một hạt xấu trong phế phẩm ) thờng đợc coi là chấp nhận đợc với máy
không có các mô đun phân loại lại (re-sorting).
Bảng 2 dới đây trình bày một số thông số kỹ thuật của một vài máy tiêu biểu của
các hãng chế tạo máy phân loại hạt bằng màu sắc nổi tiếng thế giới.
Bảng 2.

Đặc tính kỹ thuật các máy phân loại cà phê hạt bằng màu sắc
của một số hãng trên thế giới

Hãng

SORTEX ALLEN SANMAK
Nớc
Anh quốc Hoa kỳ Brasil
Kiểu máy 90003 L HueTronic G10000P
Dạng phân loại
Monocolor Truecolor Monocolor
Cấu trúc máy
Các modun
độc lập
Một modun
Các modun
độc lập
Cấp liệu

Rung+Máng dẫn Băng tải Rung+Máng dẫn
Sensor quang
CCD silicon phân
giải cao-tần số cao-
độ nhạy cao
CCD silicon phân
giải cao-tần số cao-
độ nhạy cao
CCD silicon phân
giải cao-tần số cao-

độ nhạy cao
Số camera/modun
2/1 1/1 1/1
Nguồn sáng
đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang đèn huỳnh quang
Bộ tách hạt xấu
Van điện khí
Van điện khí (mật
độ cao)
Van điện khí
Xử lý tín hiệu

Trực tiếp, tốc độ
cao, trên các chíp
DSP cho từng
modun
Máy tính công
nghiệp
Trực tiếp, tốc độ
cao, trên các chíp
DSP cho từng
modun
Giao diện sử dụng
LCD cỡ vừa
(k/thớc 4x40)
VGA cỡ vừa
(k/thớc 240x320)
LCD cỡ nhỏ
(k/thớc 4x40)
Số kênh/số modun

48/3
32/1 48/4
Dùng cho phân loại
cà phê hạt
- Chủ yếu cho
ROBUSTA
- ARABICA,
ROBUSTA
- Chủ yếu cho
ROBUSTA

8
Sai số phân loại
(phân loại lần đầu)
Đầu vào: 5%
Đầu ra:
3%
Đầu vào: 6-7%
Đầu ra: 2%
Đầu vào: 6-7%
Đầu ra: 3%
Tỷ lệ thất thoát
~1:1

1:1
~1:1
Năng suất
(Tấn/giờ)
4-6 2-4 4,2
Giá thành (USD)

-vào giữa 2004-
~60.000 ~70.000 ~40.000
Đã có tại Việt nam
hay cha
Đã có Cha Đã có























Hình 3. Má
y

IGUAZU của hãn
g

DELTA - Hoa kỳ, năng suất 3-6
tấn/
g
i
ờ

Hình 4. Má
y
G10000P của hãn
g

SANMAK - Brasil, năng suất 3-
4
,
2 tấn/
g
i
ờ


9

1.3.4. Tính cấp thiết của dự án

Hiện nay nhu cầu thiết bị phân loại vật liệu rời và nông sản thực phẩm dạng hạt
rất lớn trong tất cả mọi lĩnh vực sản xuất và xuất khẩu. Trong lĩnh vực sản xuất, các dây
chuyền và công nghệ sản xuất hiện nay cha đáp ứng đợc chất lợng cao do thiếu các
thiết bị phân loại nh công nghệ tái chế nhựa, giấy, công nghệ sàng tuyển than và các
loại khoáng sản v.v Các sản phẩm tạo ra có chất lợng không cao, giá thành thấp, khó
cạnh tranh với sản phẩm nhập từ nớc ngoài.
Trong lĩnh vực xuất khẩu, đặc biệt là nông sản, thực phẩm nh gạo, cà phê v.v
do không có thiết bị phân loại theo mầu sắc nên chất lợng sản phẩm qua chế biến thấp,
phải xuất khẩu với giá thấp, thậm chí không thể xuất khẩu đợc. Riêng trong lĩnh vực cà
phê, hàng năm trong nớc sản xuất chế biến khoảng 400.000 tấn, trong đó phục vụ xuất
khẩu khoảng 200.000 tấn với giá trị hàng trăm triệu USD và khả năng còn cao hơn trong
những năm tới. Tuy nhiên, cà phê Việt Nam cha có sức cạnh tranh so với cà phê thế
giới do tỷ lệ các hạt lỗi trong cà phê quá lớn làm chất lợng cà phê giảm đáng kể. Để
tăng sức cạnh tranh, đảm bảo chất lợng cà phê theo chỉ tiêu quốc tế, riêng ngành cà

Hình 5. Má
y

HueTronic của hãn
g
ALLEN - Hoa k
ỳ
, năn
g

suất 2-4 tấn/giờ


10
phê hiện tại cần hàng trăm máy phân loại hạt và phải bổ sung thêm hàng năm khi năng
suất - sản lợng cà phê tăng nhanh trong tơng lai.

Cuộc khủng khoảng thừa cà phê trong những năm gần đây đã ảnh hởng rất lớn đối
với ngành cà phê Việt Nam. Cà phê Xuất khẩu vốn đã khó khăn do thiếu các thiết bị chế
biến nay càng khó khăn hơn. Các doanh nghiệp chế biến cà phê không đủ nguồn vốn để
nhập thiết bị phân loại của nớc ngoài do giá quá cao, điều kiện bảo hành bảo trì không
kịp thời. Do vậy, việc phát huy nội lực trong nớc nhằm nghiên cứu chế tạo thiết bị
phân loại để nâng cao chất lợng cà phê xuất khẩu với vốn đầu t các doanh nghiệp
trong nớc có thể chấp nhận đợc là hết sức cấp bách.

11
II. Mục tiêu, nội dung
và kết quả của dự án


2.1. Mục tiêu của dự án

2.1.1. Hoàn thiện thiết kế máy phân loại cà phê hạt.
2.1.2. Chế tạo thử nghiệm 8 máy phân loại cà phê năng suất 5 tấn / giờ với chất
lợng tơng đơng máy nhập nhng giá thành chỉ bằng 35

40 % máy nhập.
2.1.3. Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo sản xuất hàng loạt máy với số lợng
lớn ( tới 30 máy/ năm, giai đoạn sau thử nghiệm)
2.1.4. Hình thành đội ngũ kỹ s và công nhân lành nghề trong việc chế tạo, lắp ráp,
kiểm tra, hiệu chỉnh và mở rộng số lợng, chủng loại thiết bị phân loại.
2.1.5. Xây dựng cơ sở trang thiết bị cần thiết đảm bảo khả năng chế tạo hàng loạt
các máy phân loại.

2.2. Nội dung của dự án
2.2.1. Cấu trúc tổng thể, nguyên lý hoạt động của máy
OPSOTEC 5.00b

2.2.1.1. Phân tích, chọn lựa và xây dựng cấu hình máy.

Nh phần đầu (mục 1.3.3) đã nêu lên một bức tranh chung về kết cấu, cấu hình của
máy phân loại cà phê hạt bằng màu sắc, ta thấy mỗi một kết cấu, cấu trúc máy đều có
những u điểm nhợc điểm riêng của mình:
+ Máy kết cấu băng tải có năng suất thấp, không thể xây dựng theo dạng modun
cho nâng cao năng suất, nhng bù lại có độ ổn định quỹ đạo dòng hạt tốt hơn, dẫn tới
giảm tỷ lệ thất thoát. Ngoài ra, kết cấu phức tạp của hệ cấp-dẫn liệu cũng là một nhân tố
dẫn tới giá thành của loại máy này cao hơn nhiều máy cấp liệu kiểu rung kết hợp máng
dẫn. Đây cũng là nguyên nhân chính làm cho nó hầu nh không đợc thị trờng a
chuộng, và chỉ còn hãng Allen là hãng duy nhất vẫn tiếp tục phát triển và cung cấp máy

12
kiểu này (ví dụ máy true-color HueTronic - hình 4) cho thị trờng với số lợng ngày
càng giảm.
+ Dạng ảnh dùng cho phân loại là một trong những tiêu chí đầu tiên đánh giá khả
năng phân loại của máy. Để phân loại cà phê robusta, thờng chỉ cần ảnh đơn sắc, lúc
này chỉ cần sử dụng máy monocolor. Khi cần phân loại cà phê arabica, hoặc khi cần
tách một số loại tạp chất nh mẩu cao su, nhựa, đá máy true-color hoặc máy dùng ảnh
hồng ngoại sẽ đem lại chất lợng phân loại tốt hơn. Xuất phát từ dạng ảnh đợc chọn,
các thiết bị quang nhận dạng nh camera, hệ chiếu sáng cũng thay đổi tơng ứng. Tuy
nhiên với camera màu hoặc camera hồng ngoại, hoặc với hệ chiếu sáng hồng ngoại, giá
thành máy cũng tăng lên vài chục phần trăm. Do vậy, nếu nh dây chuyền chế biến cà
phê có các thiết bị sàng tách tốt, với loại robusta chỉ cần dùng máy monocolor nh hầu
hết các máy đã và đang đợc trang bị trên thị trờng Việt nam.

+ Các cấu hình hệ thống thu thập xử lý dữ liệu có thể là các hệ xử lý tín hiệu số
đợc thiết kế chế tạo theo hớng chuyên dụng, hoặc trực tiếp trên máy tính công nghiệp
(IPC) , hoặc hỗn hợp. Hớng đầu tiên là hớng đợc hầu hết các hãng trên thế giới áp
dụng, vì nó có nhiều lợi thế: cấu trúc máy gọn, hoạt động ổn định và có độ bền, chống
nhiễu cao, dễ dàng xây dựng hệ thống theo từng mô đun hoạt động hoàn toàn độc lập,
song song nên có thể tăng năng suất máy mà vẫn giữ nguyên chất lợng phân loại.
Ngoài ra, toàn bộ các bí quyết công nghệ bao gồm cả phần cứng và phần mềm dễ dàng
đợc bảo vệ nhờ ứng dụng các sản phẩm và công nghệ chip tiên tiến nh ASIC hoặc các
chip chống copy Tuy nhiên, trong những điều kiện chế thử loạt nhỏ, trong khuôn khổ
một thời gian ngắn, với một trình độ công nghiệp điện tử công nghiệp rất thấp, đây là
phơng án không thể thực hiện. Hớng thứ hai có những u điểm bù lại đợc những bất
lợi mà phơng án đầu gặp phải: toàn bộ quá trình xử lý đợc thực hiện trên máy tính cá
nhân rẻ tiền và bán sẵn với phần cứng cực mạnh nh Pentium III, IV có khả năng tính
toán ngày càng cao, lại đợc hỗ trợ bởi những phần mềm công cụ mạnh và giá không
cao, hầu nh không phải đầu t cho phát triển phần cứng, lại có thể phát huy "chất xám"
của khu vực Vậy nên, mặc dù không có đợc những u điểm lớn nh phơng án đầu,
đây vẫn là phơng án hấp dẫn nhất cho bất kỳ đơn vị nào muốn thử sức trong lĩnh vực
này: đầu t thấp, nhanh và một khi đã có thị trờng, việc chuyển sang cấu hình chuẩn
trong một thời gian ngắn không phải là khó khăn lắm. Hớng hỗn hợp với những hệ xử
lý xây dựng trên IPC có gắn các card xử lý tín hiệu số DSP chuyên dụng bán sẵn là một

13
hớng đợc không nhiều hãng ứng dụng nh Allen. Hớng này có đợc những u điểm
của cả hai hớng trên, đồng thời hạn chế phần lớn những nhợc điểm của chúng.
+ Chất lợng phân loại gắn liền với độ chính xác, nhanh nhậy và ổn định của cơ cấu
đẩy hạt xấu ra khỏi dòng hạt tốt. Do kích thớc và khối lợng hạt cà phê khá lớn so với
nhóm gạo, vừng, vài loại đỗ nên cơ cấu đẩy hạt cà phê luôn luôn đợc chọn là súng
thổi hạt (ejector) kiểu xung khí nén (blow pulse), thay vì có thể còn là xung áp điện
(piezoelectric pulse). Các khâu quyết định để có một bộ súng đạt yêu cầu bao gồm chọn
mua/đặt loại van điện khí có đáp ứng thời gian đủ nhanh (cỡ một vài milisec), chính xác

ổn định, kết hợp với một kết cấu đờng dẫn xung khí thổi hạt hợp lý.
Căn cứ vào các phân tích trên đây, nhóm Dự án đã chọn lựa một loạt các cấu hình
cho các thế hệ máy nh bảng sau, với cấu hình sau đợc nâng cao hơn thế hệ trớc:
Bảng 3. cấu hình các máy dự án đã thiết kế chế tạo

Kiểu máy
Máy OPSOTEC
5.01A đầu tiên
Các máy
OPSOTEC 5.01A
tiếp theo
Các máy
OPSOTEC 5.00B
Dạng phân loại
Monocolor Monocolor Monocolor
Cấu trúc máy
02 modun
gần nửa độc lập


02 modun
nửa độc lập

03 modun
nửa độc lập
Cấp liệu
Rung+Máng dẫn Rung+Máng dẫn Rung+Máng dẫn
Camera - Hãng
cung cấp
CCD-tín hiệu ra

analog - Reticon
CCD - tín hiệu ra
digital - Dalsa
CCD - tín hiệu ra
digital - Dalsa
Số camera
1 2 3
Nguồn sáng
đèn ống
SYLVANIA
đèn ống OSRAM đèn ống OSRAM
Bộ tách hạt xấu
Van điện khí MAC Van điện khí MAC Van điện khí MAC
Xử lý tín hiệu

Má
y
tính
văn phòng
Máy tính công
nghiệp
Máy tính công
nghiệp
Giao diện sử dụng
VGA
cỡ vừa 14"
LCD-TFT-
Touchscreen cỡ nhỏ
(6,4")
LCD-TFT-

Touchscreen cỡ nhỏ
(6,4")
Số kênh/số modun
64/2
64/2 48/3

14
Năng suất
(Tấn/giờ)
4 3-5 5

() cấu trúc với phần xử lý tín hiệu chung trên một PC, các phần khác còn lại nh
cấp liệu, thu thập dữ liệuảnh, thổi hạt, thu hồi sau phân loại đều tách riêng,
đợc gọi là cấu trúc modun nửa độc lập.
() cấu trúc chỉ với phần cấp liệu, thổi hạt, thu hồi sau phân loại đợc tách
riêng, đợc gọi là cấu trúc modun gần nửa độc lập.

Do các cấu hình của các máy OPSOTEC 5.01A cha đáp ứng đợc nhu cầu
chất lợng ngày càng cao của thị trờng, sau khi đợc Bộ chủ quản cho phép, Dự án đã
tập trung vào nghiên cứu thiết kế và chế tạo các máy OPSOTEC 5.00B, nên ở đây báo
cáo chỉ tập trung vào trình bày nhấn mạnh thế hệ máy OPSOTEC 5.00B, đồng thời khi
cần thiết sẽ đa máy OPSOTEC 5.01A ra phân tích đối chứng bổ sung.
2.2.1.2. Cấu trúc của máy OPSOTEC 5.00B
(xem các hình 6 và 10)
Máy OPSOTEC 5.00B loại 03 module bao gồm 5 khối thiết bị chính sau:
-
Hệ thống cấp liệu: 03 bộ rung, 03 máng rung, 03 máng trợt.
-
Hệ thống nhận dạng, xử lý, điều khiển: các camera, đèn chiếu, đèn nền, IPC,
các card điều khiển camera, các card điều khiển van thổi phân loại, card điều

khiển chung quá trình vận hành máy.
- Hệ thống chấp hành: tủ điện động lực, hệ thống khí nén, chổi quét, van thổi.
-
Hệ thống góp liệu sau phân loại: máng góp phế phẩm, các máng góp thành
phẩm.
- Toàn bộ các khối trên (trừ tủ động lực) đợc lắp trên khung, thân và các hộp
máy.
2.2.1.3. Các thông số kỹ thuật chính:

-
Kiểu phân loại: theo màu đơn sắc (monocolor).
- Năng suất: 5 T/h.
-
Công suất: 220V-50Hz- 2,2kW.
- Khối lợng: 550 Kg.
-
Camera: 03 Camera quét dòng SP-13-05H30
-
PCI Camera board-tần số quét 2
ữ
50 kHz.
-
Thông số đèn: 04 đèn chiếu, 01 đèn nền.

15
-
Máy tính công nghiệp PR-1500, cấu hình Intel 815E Mainboard, Intel Pentium
III 1.0 GHz, 20 GB HDD, Mouse PS2, Keyboard, màn hình 6,4" LCD-TFT
Touchscreen, hệ điều hành Windows 2000.
-

Thông số van thổi: 48 van MAC, chủng loại tác động nhanh cỡ 1-1,5ms.
-
Khí nén: 25 lit/sec - 4
ữ
6BAR.
- Sai số phân loại: 0,2-0,25%.
2.2.1.4. Nguyên lý hoạt động
Dòng cà phê đợc cấp từ hệ thống cấp liệu, nhờ các máng dẫn, đợc đa tới các
điểm nhận dạng với vận tốc xấp xỉ 4m/s; tại đây hệ thống nhận dạng sẽ thu nhận màu
sắc (theo gray scale-mức xám- đợc số hoá 8 bit với mức trắng (max) và mức đen (min)
tơng ứng 255 DN và 0 DN) của từng hạt cà phê, sau đó các tín hiệu thu nhận đợc sẽ
đợc đa về hệ thống xử lý, điều khiển để quyết định hạt cà phê đang xử lý là hạt thành
phẩm hay phế phẩm. Đối với hạt là phế phẩm thì khi hạt rơi tới điểm thổi, hệ thống sẽ
đa tín hiệu điều khiển cho van thổi để van thổi tác động một xung khí nén áp lực cao
vào hạt và đẩy hạt rơi vào thùng chứa phế phẩm, còn với hạt là thành phẩm thì hạt sẽ rơi
tự do vào thùng thành phẩm. Toàn bộ quá trình hoạt động liên tục của máy với năng
suất đặt trớc đợc điều khiển, giám sát hoàn toàn tự động theo chơng trình với các
thông số kỹ thuật, công nghệ đợc cài đặt, hiệu chỉnh trớc. Các hình 7-9 mô tả nguyên
lý làm việc các bớc chính trong quá trình phân loại hạt cà phê theo màu sắc của máy:
- Bớc 1: camera thu thập dữ liệu dòng hạt theo từng dòng quét một cách liên tục,
mỗi dòng bao gồm N điểm ảnh-pixel (N thờng là 256, 512, 2
N
pixel). Đây là
bớc quan trọng hàng đầu để đảm bảo nhận dạng đủ tín hiệu của từng hạt.
Trong trờng hợp lý tởng, với dòng hạt một lớp (hạt không che nhau) chuyển
động với tốc độ đều, quét bởi camera đợc chọn tần số quét thích hợp, ta sẽ thu
thập đợc toàn tộ tín hiệu của mọi hạt.

-
Bớc 2: bộ xử lý dữ liệu phân tích, xác định hạt, màu hạt và xếp hạt vào nhóm

cần phải loại bỏ hay không, căn cứ vào màu hạt rơi vào dải màu nào: đen, nâu
hay nền Đây là thực chất là nội dung của các thuật toán xử lý ảnh số dạng quét
theo thời gian thực mà Dự án phải giải quyết.

-
Bớc 3: Điều khiển thiết bị thổi hạt xấu ra khỏi dòng hạt đợc phân loại. Bớc
này chủ yếu đợc quyết định bởi các thiết bị điện tử, điện khí nh mạch điều
khiển thổi, van thổi.


16













Ghi chú: Mũi tên f1

2 chỉ ra rằng các pixel trên dòng n đang quét qua một hạt có
màu đen trên hình 7 đang đợc ghi lại và phân tích, xử lý tơng ứng nh trên hình 8. Dĩ
nhiên, để nhận dạng hạt tốt xấu với độ chính xác cần thiết, các thuật toán cho xử lý
tổng hợp một mảng số tơng ứng với các tín hiệu trên toàn bộ hạt và vùng lân cận

đủ
xa

cần phải đợc áp dụng.











Hình 7. Bớc 1: thu thậ
p
dữ liệu Hình 8. Bớc 2: xử l
ý
dữ liệu
b3. điều khiển cơ cấu chấp hành thổi hạt xấu
Bộ xử lý gửi lệnh
thổi hạt vào thời
điểm , kênh N
Bộ xử lý gửi lệnh
thổi hạt vào thời
điểm , kênh N
Bộ điều khiển
thổi xác định toạ

độ, thời gian vật
lý và xung thổi
Van thổi thích hợp
đợc kích hoạt, thổi
hạt đã đợc xác
định là xấu
Hình 9. Bớc 3: tách hạt xấu
b1. camera quét qua dòng hạt cà phê
dòng
quét
đang
đợc
xử lý
Hạt đang
đợc chụp
dòng hạt
dòng n+1
dòng n
dòng n-1
b1. camera quét qua dòng hạt cà phê
dòng
quét
đang
đợc
xử lý
Hạt đang
đợc chụp
dòng hạt
dòng n+1
dòng n

dòng n-1
0 5 10 15
( pixel )
dải nền
dải nâu
dải đen
60
75 (DN)
70
65
b2. xác định hạt đen cần loại bỏ
Một dòng ảnh quét trên hạt đen
với độ rộng 6 pixel, độ tách nâu-
đen 5 DN, thời gian chụp 0,2 msec
0 5 10 15
( pixel )
dải nền
dải nâu
dải đen
60
75 (DN)
70
65
b2. xác định hạt đen cần loại bỏ
Một dòng ảnh quét trên hạt đen
với độ rộng 6 pixel, độ tách nâu-
đen 5 DN, thời gian chụp 0,2 msec
f
1

2

17














Hình 10. Máy OPSOTEC 5.00B, nhìn từ phía trớc và bên phải

2.2.2. Hoàn thiện thiết kế máy phân loại màu opsotec 5.0xx
2.2.2.1. Hoàn thiện thiết kế cơ khí

2.2.2.1.1. Kết cấu khung máy
-
Khung máy dùng cho lắp ráp toàn bộ các cụm của máy nh cụm cấp liệu, các thiết
bị khí nén, cụm quang và nhận dạng, cụm máy tính và điều khiển phân loại Do vậy,
khung phải chịu đợc khối lợng toàn máy cũng nh toàn bộ hệ lực tác động trong
quá trình hoạt động, kể cả quá trình vận chuyển tới các vùng có địa hình phức tạp
nh Tây Nguyên, Tây Bắc
-

Trên thế giới, để bố trí, lắp ráp thuận lợi các cụm thiết bị, kết cấu khung hàn dạng
chữ Z (hình 11) đợc coi là hợp lý nhất và mang kiểu dáng công nghiệp đặc trung
cho các thiết bị phân loại dùng hệ cấp liệu rung kết hợp máng dẫn liệu tới vùng nhận
dạng. Với cấu trúc thép hình hộp 50x50x3, mối hàn 5x3, kết hợp các mối ghép
bulon trên dầm hộp, các tấm đáy hộp, đã tạo nên một kết cấu thoáng, đủ cứng vững
trrong quá trình hoạt động. Do đặc trng hệ lực công tác là trọng lực và lực tuần

18
hoàn gây bởi các bộ rung điện từ, nên việc bố trí các cụm nhằm đảm bảo hạ thấp
trọng tâm, kết hợp sử dụng có hiệu quả các giảm chấn đợc coi là những giải pháp
quyết định mang lại độ cứng vững, ổn định của khung và toàn máy. Thêm vào đó, để
đảm bảo chống các rung động mạnh trong quá trình vận chuyển, các cột đỡ dầm hộp
đợc lắp thêm trớc khi xuất xởng và tháo bỏ khi máy đa vào hoạt động.

2.2.2.1.2. Kết cấu hộp máy (trong đó bao gồm các yếu tố liên quan tới vai trò của một
buồng đo quang chính xác)
Hình 11. Kết cấu khun
g
má
y
.

19
-
Bao gồm hai hộp: hộp quang (phía sau máy) cho lắp ráp các camera, đèn chiếu sáng
và hộp trớc cho lắp ráp hệ điều khiển, máy tính, đèn chiếu nền.
-
Các đáy và thành, vách hộp đợc chế tạo từ nhôm đúc/cán dày 8-10 mm, nhẹ và có
khả năng hấp thụ rung ở tấn số công nghiệp tốt hơn nhiều so với thép. Các nắp trên
và trớc/sau đợc chế tạo từ thép tấm 1 mm thuận tiện cho lắp linh kiện điều khiển
nh màn hình máy tính, công tắc, nút ấn đồng thời dễ dàng đóng mở thờng xuyên
trong quá trình kiểm tra, sửa chữa.

-
Để đảm bảo chống bụi, toàn bộ các nắp, cửa đợc gắn đệm cao su xốp làm kín. Để
duy trì hệ thống quang, nhận dạng, thiết bị điều khiển trong vùng nhiệt độ cho phép
không quá 35
0
C, các ngăn đợc trang bị các quạt hút/đẩy cũng nh các cửa lọc bụi,
tạo dòng khí liên tục làm mát các cụm đèn, camera, máy tính và thiết bị điện tử điều
khiển phân loại. So với hệ máy OPSOTEC 5.01A sử dụng máy điều hoà, đây là một
thay đổi đáng kể nhằm giảm chi phí điện năng, làm kết cấu máy gọn nhẹ thanh
thoát Nguyên nhân chính là hệ thống đã đợc thiết kế và xây dụng với các phần tử
quang, điện tử có khả năng hoạt động trong vùng nhiệt độ cao hơn.
-
Xét dới góc độ quang học, cấu trúc các hộp trớc và sau cũng nh các phần tử cơ
liên quan tới vùng nhận dạng, tạo thành một hộp đo quang trong hệ thống đo quang.
Do vậy, việc xử lý kết cấu, bố trí, màu sắc của từng phần tử trong hộp đo quang đã
Hình 12. Kết cấu hộ
p
má
y
OPSOTEC 5.00B (buồn
g

camera)

Đệm kín
Đáy
Vách
Nắp sau
Kính đèn
Trục quang
Nắp trên


20
đợc làm rất tỉ mỷ từ khâu thiết kế tới công nghệ chế tạo, vật liệu sơn phủ nhằm đạt
các hiệu quả tối đa trong chiếu sáng dòng liệu, tạo nền đồng đều, giảm thiểu nhiễu
do các nguồn sáng thứ cấp

2.2.2.1.3. Công nghệ và vật liệu chế tạo máng dẫn liệu.
-
Với hệ máy OPSOTEC 5.01A, máng dẫn liệu bằng thép mạ crom-niken, đợc làm
theo công nghệ gia công cắt gọt và đã đáp ứng đợc phần nào yêu cầu của máy. Tuy
nhiên, kết cấu cũ còn có một loạt hạn chế nh: nặng, chi phí gia công lớn, và đặc
biệt những nhợc điểm về khả năng cấp liệu: hệ số đàn hồi lớn làm tăng độ nảy của
hạt khi va đập lên mặt máng, độ không thẳng của rãnh, độ bóng của rãnh không cao
do gia công cơ dẫn tới dòng liệu không đều, kẹt hạt, đặc biệt tăng góc tản mạn của
Hình 13. Kết cấu mán
g
dẫn liệu

Hình 14. ảnh hởn
g
của côn
g

nghệ, vật liệu chế tạo máng
dẫn liệu:
+ Mán
g
thé
p

g
ia côn
g
cắt
g
ọt:
góc tản mạn dòng hạt

khoảng 25
0

+ Mán
g
nhôm hợ
p
kim đùn é
p

nón
g
và anot hoá:
g
óc tản mạn
dòng hạt

khoảng 15
0


Mán

g
dẫn liệu

21
dòng hạt sau khi thoát khỏi máng để đi vào vùng nhận dạng (hình 14) từ đó làm
tăng sai số phân loại.
- Với hệ máy OPSOTEC 5.00B, máng dẫn liệu bằng nhôm hợp kim, đợc làm theo
công nghệ đùn ép nóng, đã hầu nh khắc phục đợc toàn bộ các nhợc điểm của
máng thép cũ. Bề mặt máng đợc anot hoá một lớp 8-10 micromet nhằm nâng cao
độ chịu mòn, giảm hệ số ma sát và chống thay đổi chất lợng bề mặt trong quá trình
sử dụng. Tuy nhiên, chất lợng và tuổi bền của lớp anot hoá cần phải đợc theo dõi,
nghiên cứu nhằm nâng cao hơn nữa.
2.2.2.1.4. Kết cấu các máng góp hạt tốt và máng góp hạt xấu sau phân loại.
-
Các máng thu liệu sau phân loại có vai trò nhất định trong đảm bảo độ chính xác
phân loại, đặc biệt hai chi tiết quan trọng nhất là máng cong chắn liệu xấu và máng
ngăn hai dòng liệu tốt và liệu xấu (hình 15 và 16). Kết cấu, vị trí tơng đối, khả năng
hiệu chỉnh của các chi tiết này đã đợc xác định thực nghiệm và cải tiến từ thế hệ
máy OPSOTEC 5.01A tới OPSOTEC 5.00B nhằm giảm va đập và nảy hạt từ dòng
hạt xấu sang dòng hạt tốt, hoặc giảm khả năng hạt tốt bị thổi nhẹ cũng bị đẩy sang
dòng hạt xấu, nâng cao các chỉ tiêu phân loại.

Hình 16. Kết cấu mán
g
con
g
chắn liệu xấu
Hình 15. Mô tả vai trò của mán
g
chắn liệu
xấu và máng chia dòng liệu tốt/xấu cũng
nh ảnh hởng của vị trí các máng tới độ
chính xác phân loại và tỷ lệ thất thoát hạt tốt
theo dòng hạt xấu.
1) Súng thổi
2) Máng và dòng liệu tới
3) Máng chắn liệu xấu và dòng liệu xấu
4) Máng chia dòng liệu tốt/xấu và dòng
liệu tốt sau phân loại


22
2.2.2.2. Hoàn thiện thiết kế hệ thống cấp liệu rung bao gồm bộ rung điện từ, tính chọn
tần số cộng hởng tối u, biên độ và góc lắc sàn rung

đảm bảo năng suất thiết kế của
máy.
2.2.2.2.1. Chọn và hoàn thiện kết cấu
-
Kết cấu nam châm điện từ đợc thử nghiệm ban đầu có dạng lõi chữ E khó chế tạo,
đồng thời không khử đợc thành phần chuyển động xoay của dòng liệu trên máng
do lực tác động không đồng đều trên cả hai nhánh E. Do vậy, máy OPSOTEC 5.00B
đã sử dụng nam châm lõi chữ I, với mạch từ khép qua thân tĩnh của bộ rung (xem
các hình 17, 18). Với kết cấu này, công nghệ chế tạo nam châm điện đơn giản hơn
nhiều, đồng thời hầu nh loại bỏ hoàn toàn hiện tợng xoay nói trên.
-
Hệ lò xo phản bằng phíp thuỷ tinh có mô đun đàn hồi lớn, ứng suất chịu mỏi cao,
với kết cấu hai bó tấm song song, tạo lực trả về ổn định, êm.
-
Kết cấu máng rung bằng thép không rỉ bắt trên đế nhôm ép hình nhẹ và đủ bền, là
phần tử truyền chuyển động trực tiếp cho dòng liệu một cách đều đặn, có hiệu suất.
- Kết cấu hệ giảm chấn bao gồm các khối cao su đúc có độ cứng 25-35 shor, đảm bảo
dập tắt hầu nh hoàn toàn các d động gây bởi bộ rung tới thân máy.
2.2.2.2.2. Tính toán thiết kế bộ rung điện từ (xem thêm "Thiết kế bộ cấp liệu rung").
-
Tính công suất rung trên cơ sở năng suất cấp liệu danh định
-
Tính nam châm điện và nguồn điện cho bộ rung
- Tính các phần tử đàn hồi của bộ rung: lò xo lá.

Hình 17. Bộ cấ
p
liệu run
g
điện từ của má
y

OPSOTEC 5.00B
Hình 18. Bộ cấ
p
liệu run
g
điện từ của má
y

OPSOTEC 5.01A
Nam châm
điện lõi
chữ E
Nam châm
điện lõi
chữ I
Lò xo lá
Máng rung

Lò xo lá

23
2.2.2.3 Hoàn thiện thiết kế hệ thống đo màu sắc và chiếu sáng dùng camera đến 30
MHz, đáp ứng tốt với tín hiệu sóng điện từ có phổ từ 300 -1000 nm.
2.2.2.3.1. Xác lập bài toán đo quang cho hệ thống: xây dựng hệ thống đo quang đáp ứng
yêu cầu thu nhận liên tục ảnh của dòng hạt cà phê có năng suất (ví dụ: tới 5 tấn/h),
tốc độ hạt (ví dụ:tới 4 m/s), chiều rộng dòng hạt (ví dụ: tới 600 mm), tần số tín hiệu
trong dải nhất định (ví dụ: ánh sáng nhìn thấy), sao cho trên cơ sở phân tích các ảnh
nhận đợc, máy có thể điều khiển quá trình phân loại hạt đạt sai số yêu cầu (ví dụ:
với đầu vào tới 5% hạt xấu, đầu ra yêu cầu không quá 3%, hoặc với đầu vào
1,0
ữ
1,2%, đầu ra không quá 0,2
ữ
0,3% ).
2.2.2.3.2. Những nguyên tắc thiết kế hệ thống đo quang, bao gồm camera, nguồn,
buồng đo quang và vùng nhận dạng:
- ứ
ng dụng phơng pháp chụp quét liên tục dòng liệu theo phơng pháp tuyến mặt
dòng liệu đợc chụp, nhằm thu thập và tạo ảnh liên tục song song với quá trình xử lý
phân loại on-line theo thời gian thực.
-
Tuân theo các quy luật quang hình cơ bản, trong đó đặc biệt lu ý luật phản xạ và
đặc tính cơ quang của dòng liệu cần chiếu sáng và vật liệu chế tạo trong chọn lựa
kỹ thuật chiếu sáng và trong thiết kế buồng đo quang và nhận dạng nhằm đảm bảo
độ tin cậy, độ sạch của tín hiệu hữu ích.
-
Sử dụng các quy tắc quang trắc trong thiết kế, trong đó đặc biệt lu ý luật cosine
trong chọn lựa tính toán số lợng kiểu loại camera, các phần tử dẫn quang, phân bố

nguồn sáng các loại
-
Đảm bảo sự hoạt động chính xác, ổn định của hệ thống trong điều kiện công nghiệp
với các yếu tố môi trờng phải tính đến nh nhiệt độ, rung, bụi, nhiễu điện từ.
2.2.2.3.3. Các dữ kiện tính toán.
-
Quy cách máng dẫn liệu tới vùng nhận dạng: M (số rãnh) x B
M
(bề rộng mỗi rãnh)
-
Độ phân giải yêu cầu: (ví dụ: 0,7 mm)/điểm ảnh-pixel , tơng ứng kích thớc nhỏ
nhất trung bình của khuyết tật trên hạt cà phê.
-
Tốc độ lý thuyết lớn nhất của dòng liệu khi qua vùng nhìn của camera: Đợc xác
định bằng công thức tính tốc độ trợt không ma sát, không sức cản môi trờng (bao
gồm sức cản không khí, cản lẫn nhau ) của chất điểm-hạt cà phê, dới tác dụng của
trọng lực, trên mặt phẳng nghiêng góc

của máng dẫn chiều dài L , với tốc độ ban

24
đầu V
0
đợc xác định theo năng suất cấp liệu N Tấn/giờ, chiều dày lớp liệu D trên
máng rung (xem thêm "Thiết kế Hệ thống đo quang và chiếu sáng"):
V
LT
= V
0

+
a
ì


= V
0

+
g
ì
sin


ì



với

là thời gian chạy từ đầu máng tới điểm nhận dạng, đợc tính theo công thức:
L+l = V
0
ì t + g ì sin ì t
2
/ 2 (l: đoạn từ cuối máng tới điểm nhận dạng)
Từ kích thớc của máng dẫn, năng suất máy đã cho, đã xác định đợc tốc độ lý
thuyết lớn nhất của dòng liệu xấp xỉ V
LT

4 m/s (hình 19).
























2.2.2.3.4. Tính toán chọn lựa camera
Hình 19. Sơ đồ tính tốc độ hạt cà
p
hê V

LT
khi đi qua điểm nhận dạng
D
N
(T/h)


V
0
Điểm nhận
dạng
V
LT
L
l
Máng dẫn
Bộ cấp liệu rung