NGHIÊN CỨU MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ BẰNG MÀU SẮC

Khoa Điện Tử - Viễn Thông ĐHCN – ĐHQGHN
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy, cô giáo trong nhà trường Đại học
Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, những người đã tận tình chỉ dậy cho em trong
suốt quá trình học tập tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc tới Tiến sỹ Chử Đức
Trình (trường Đại học Công Nghệ) và Thạc sỹ Vũ Bá Huấn (Viện Cơ học kỹ thuật –
Viện Khoa học Kỹ thuật việt nam ) đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt
quá trình thực hiện khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn toàn thể cán bộ bộ môn vi cơ điện tử - vi hệ thống
đã giúp đỡ em trong suốt quá trình em học tập tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn đến Ths.Nguyễn kiêm Hùng cùng toàn thể cán bộ làm
việc trong phòng “các hệ thống tích hợp và thông minh” đã chỉ bảo em trong quá
trình học tập và nghiên cứu ở trường.
Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới những người thân
trong gia đình đã dành cho em sự quan tâm, động viên trong cuộc sống cũng như
trong suốt quá trình học tập.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, chắc chắn khóa luận không tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong nhận được những góp ý, nhận xét của thầy cô và các
bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, Ngày 28 tháng 5 năm 2008.
Sinh viên
Hà Thiên Sơn
Khóa luận tốt nghiệp Hà Thiên Sơn K49ĐB
1
Khoa Điện Tử - Viễn Thông ĐHCN – ĐHQGHN
MỤC LỤC
Lời cảm ơn.......................................................................................................................................1
Khóa luận tốt nghiệp Hà Thiên Sơn K49ĐB
2
Khoa Điện Tử - Viễn Thông ĐHCN – ĐHQGHN

Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHÂN LOẠI CÀ PHÊ BẰNG MÀU SẮC
1.1 Tính cấp thiết của dự án.
Hiện nay, nhu cầu về thiết bị phân loại sản phẩm ở dạng hạt là rất lớn, đặc biệt
trong lĩnh vực nông sản, thực phẩm như gạo, cà phê ...
Do không có thiết bị phân loại các sản phẩm theo màu sắc nên chất lượng sản
phẩm của Việt Nam khi đưa ra thị trường thường có chất lượng thấp dẫn đến giá thấp và
không có tính cạnh tranh. Với khoảng 500.000 ha canh tác, Việt Nam đạt sản lượng 1
triệu tấn cà phê mỗi năm và đang dẫn đầu thế giới về xuất khẩu cà phê. Tuy nhiên, cà
phê Việt Nam chưa có sức cạch tranh so với cà phê thế giới do tỷ lệ những hạt lỗi quá
lớn làm cho chất lượng hạt cà phê giảm đáng kể. Để tăng sức cạch tranh, đảm bảo chất
lượng cà phê theo tiêu chuẩn quốc tế, chúng ta cần phải có quá trình sàng lọc các hạt cà
phê không đủ tiêu chuẩn. Vì vậy, việc nghiên cứu máy nhận dạng màu sắc và chỉ ra vị
trí của hạt xấu để loại bỏ chúng là việc làm cần thiết cho nhu cầu thực tế hiện nay.
1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước.
Kỹ thuật phân loại sử dụng các sensor quang đã bước đầu được thực hiện ở Việt
Nam từ đầu những năm 90 tại các trung tâm nghiên cứu lớn như Viện Máy và dụng cụ
công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội …Tuy nhiên, kỹ thuật và thiết bị phân
loại chỉ có thể ứng dụng cho các đối tượng có màu sắc rõ ràng, di chuyển chậm theo tốc
độ và mật độ hoàn toàn xác định trước. Việc nghiên cứu kỹ thuật và thiết bị phân loại
đối tượng có màu không rõ ràng di chuyển nhanh với mật độ lớn như các loại vật liệu
rời và nông sản thực phẩm dạng hạt thì vẫn chưa được quan tâm đúng mức.
Được sự hỗi trợ của bộ công nghiệp cùng với sự hợp tác của các đơn vị thuộc
Tổng Công ty cà phê Việt Nam. Máy phân loại cà phê đầu tiên của Việt Nam
OPSOTEC 5.01A là sản phẩm của đề tài đã được đưa vào sử dụng trong lĩnh vực chế
biến cà phê tại Công ty Xuất nhập khẩu Cà phê II, Nha Trang.
1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.
Kỹ thuật phân loại vật liệu rời và thực phẩm dạng hạt được nghiên cứu ứng dụng
trên thế giới từ những năm 70. Các thế hệ phân loại đầu tiên sử dụng sensor quang rời
rạc (photodiodes) để nhận thông tin màu sắc, đồng thời xử lý các thông tin này bằng các

thiết bị tương tự. Nguyên tắc phân loại kiểu này tuy bước đầu đáp ứng yêu cầu thị
Khóa luận tốt nghiệp Hà Thiên Sơn K49ĐB
3
Khoa Điện Tử - Viễn Thông ĐHCN – ĐHQGHN
trường phân loại sản phẩm nhưng bộc lộ nhiều nhược điểm: hệ thông phân loại cồng
kềnh, năng suất phân loại thấp, sai số lớn, độ linh hoạt không cao, rất khó khăn khi thay
đổi đối tượng phân loại.
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật quang, các thế hệ đo – thu nhận tín hiệu màu
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 dựa trên CCD ( Charge Coupled Devides). Các
camera quang số kết hợp với kỹ thuật thu nhận – xử lý hình ảnh bằng máy tính đã mở ra
bước ngoặt mới cho cho thiết bị phân loại sản phẩm: kết cấu máy hết sức gọn nhẹ, độ
chính sác cao, linh hoạt khi thay đổi đối tượng phân loại. Nguyên tắc phân loại nhờ
camera quang số đã được hầu hết các hãng lớn trên thế giới như Allen, Delta(Mỹ),
Sortex (Anh), Satake (Nhật bản) … ứng dụng và phát triển cho đến ngày nay.
Với thành tựu to lớn trong tất cả các thiết bị điều khiển liên quan đến thiết bị phân
loại như kỹ thuật ánh sáng, kỹ thuật –thiết bị camera, kỹ thuật xử lý phân tích màu, thiết
bị số, vi xử lý và máy tính, các thiết bị phân loại vật liệu rời dạng hạt ngày nay đã đạt
được tốc độ cao, đến hàng trục triệu sản phẩm mỗi giờ, đạt độ chính xác 0-0.2% và cho
phép phân loại sản phẩm có kích thước nhỏ đến 1mm. Với các tính năng trên, thiết bị
phân loại đã được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết lĩnh vực phân loại vật liệu rời như
quặng, đá các loại, thủy tinh, nhựa tái chế … cũng như sản phẩm dạng hạt trong lĩnh
vực chế biến nông sản thực phẩm như rau, đậu, các loại hoa quả, gạo, cacao, cà phê …
Sau đây là hình ảnh của một số máy của một số hãng nổi tiếng đã bán trên thị trường:
Hình 1.1: Một số máy phân loại cà phê của hãng sortex(Anh).
1.4 Tổng quát hoạt động của một máy phân loại cà phê hạt bằng màu sắc.
Khóa luận tốt nghiệp Hà Thiên Sơn K49ĐB
4
Khoa Điện Tử - Viễn Thông ĐHCN – ĐHQGHN
Dưới đây là sơ đồ hoạt động của một máy phân biệt cà phê hạt bằng mầu sắc của

IMI:
Hình 1.2: Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy phân loại cà phê và vị trí của
công nghệ trong dây chuyền chế biến cà phê hạt.
Từ hình 1.2 ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy phân loại cà phê hạt bằng màu
sắc được trình bày sau đây:
Khóa luận tốt nghiệp Hà Thiên Sơn K49ĐB
Hạt cà phê sau
khi thu hoạch
Các khâu chế biến: làm
sạch vỏ, làm khô đánh
bóng, tạp chất….
Silo chứa /
máng vận
chuyển …..
Hệ thống cấp
ổn định dòng
liệu cho phân
loại
Hệ điều khiển
chung toàn
máy
Nguồn chiếu sáng và
nền
Sensor quang:
Photodiodes
Camera….
Điều
khiển cơ
cấu tách
hạt xấu

Cơ
cấu
tách
hạt
sấu
Hệ máng thu góp
hạt sau phân loại
Hệ thống thu
nhập xử lý dữ
liệu từ sensor
về
Đóng bao
Nhập kho
Dòng
hạt tốt
Dòng
hạt
xấu
Dòng
hạt
đầu
vào
Dòng
hạt re-
sort
Hạt
phân
loại
lại
(re-

sort)
Máy phân loại cà
phê hạt bằng màu
sắc
5