Thiết kế hệ thống phân loại rác sử dụng công nghệ xử lý ảnh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.85 MB, 60 trang )

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
----------------------

BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Trường
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Anh

2018603336

Giáp Hải Bình

2018604533

Hà Nội-2021

1

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
----------------------

BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Trường
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Anh

2018603336

Giáp Hải Bình

2018604533

Hà Nội-2021

2

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp:
ME6061.2
2. Tên nhóm: N02
STT
Họ và tên
1
Nguyễn Văn Anh
2
Giáp Hải Bình

Khóa: 13

MSV
2018603336
2018604533

II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống phân loại rác sử dụng công nghệ xử lý
ảnh
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 cơng cụ hỗ trợ: Mơ hình hóa mô phỏng, CAD, HIL,… để thiết
kế sản phẩm.
3. Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch bài tập lớn.

III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành bài tập lớn theo đúng thời gian quy định (từ ngày
25/03/2021 đến ngày 02/05/2021).
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
1. Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống cơ điện tử và

các tài liệu tham khảo.
2. Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án
(nếu có): Máy tính.
KHOA CƠ KHÍ
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. Nguyễn Văn Trường

TS. Nguyễn Anh Tú
3

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

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

Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

4

ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

1.2.2

Các sản phẩm đã có trên thị trường ..............................................13

1.2.3

Khảo sát khách hàng .....................................................................14

1.2.4

Khả năng của cơng ty ....................................................................17

1.3

HÌNH THÀNH Ý TƯỞNG, LÊN CHIẾN LƯỢC, MỤC TIÊU ............................. 17

1.4

THIẾT LẬP DANH SÁCH YÊU CẦU ............................................................ 18

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ ...................................................................21
2.1

XÁC ĐỊNH CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN. ............................................................ 21

2.2

XÁC LẬP CẤU TRÚC CHỨC NĂNG............................................................ 22

2.2.1

Cấu trúc chức năng tổng thể .........................................................22

2.2.2

Cấu chúc chức năng cụ thể ...........................................................23

2.3

PHÁT TRIỂN CẤU TRÚC LÀM VIỆC ..........................................................24

2.4

LỰA CHỌN CẤU TRÚC LÀM VIỆC ............................................................ 25

2.4.1

Phương pháp định tính. .................................................................25

2.4.2

Phương pháp định lượng ............................................................... 27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỤ THỂ ................................................................ 28
3.1

XÂY DỰNG CÁC BƯỚC XÂY DỰNG THIẾT KẾ CỤ THỂ .............................. 28

3.2

TÍCH HỢP HỆ THỐNG...............................................................................48

3.3

THIẾT KẾ CHI TIẾT ..................................................................................51

PHỤ LỤC.............................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................52
6

CÂU HỎI KHẢO SÁT ...........................................................................................53

7

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Thùng rác thơng minh Xiaomi Ninestars ................................................13
Hình 2: Thùng rác Magic Bin của nhóm sinh viên trường đại học FPT ..............14
Hình 3: Cấu trúc chức năng tổng thể thùng rác thơng minh .................................22
Hình 4: Cấu trúc chức năng cụ thể thùng rác thơng minh ....................................23
Hình 5: Nắp đậy ....................................................................................................31
Hình 6: Cửa dưới ..................................................................................................32
Hình 7: Đai răng ...................................................................................................32
Hình 8: Raspberry Pi 4 model B ...........................................................................33
Hình 9: Quy trình xây dựng thuật tốn .................................................................34
Hình 10: Nhận diện vật thể ...................................................................................34
Hình 11: Sơ đồ thuật tốn .....................................................................................36
Hình 12: Mơ hình lưu trữ dữ liệu..........................................................................37

Hình 13: Camera raspberry Pi Module V2 8MP ..................................................38
Hình 14: Động cơ bước ........................................................................................39
Hình 15: Động cơ servo ........................................................................................40
Hình 16: Thơng số kĩ thuật Arduino Uno R3 .......................................................40
Hình 17:Cảm biến siêu âm US-100 ......................................................................41
Hình 18: Màn hình cảm ứng .................................................................................42
Hình 19: Driver động cơ bước T6600 ..................................................................43
Hình 20: Bộ chuyển đổi nguồn từ 220V sang 12V ..............................................44
Hình 21: Bộ chuyển đổi nguồn 5V .......................................................................44
Hình 22: Bóng đèn LED .......................................................................................45
Hình 23: Bản lề .....................................................................................................45
Hình 24: Đầu nối khung nhơm định hình ............................................................. 46
Hình 25: Vị trí các thiết bị điện tử được lắp trên cụm phân loại(góc nhìn sau) ...48
Hình 26: Vị trí các thiết bị điện tử được lắp trên cụm phân loại(góc nhìn trước) 48
Hình 27: Cụm chuyển động ..................................................................................49
Hình 28: Sơ đồ khối kết nối các thiết bị điện-điện tử ...........................................49
Hình 29: Hệ thống hồn chỉnh ..............................................................................50
Hình 30: Cơ cấu bên trong ...................................................................................50

8

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Đánh giá hệ thống bằng phương pháp định tính .....................................27
Bảng 2: Đánh giá hệ thống bằng phương pháp định lượng ..................................27
Bảng 3: Các bộ phận thực hiện chức năng chính .................................................30

9

LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển nhanh của xã hội, rác thải được sinh ra nhiều hơn. Điều này có
nghĩa là một lượng lớn rác thải được tạo ra mỗi năm và tăng một cách không mong
muốn. Nhiều rác thải hơn có nghĩa là nhiều hơn sự tiêu thụ và lãng phí nguồn tài nguyên.
Phân loại và tái chế là điều cần thiết để giảm nguồn rác thải. Hầu hết các loại chất thải
được tạo ra có thể được phân loại ngay tại nhà. Càng ít rác thải chúng ta ném đi thì
chúng ta càng ít phải trả phí vận chuyển rác. Phân loại rác tại nhà rẻ hơn cho người tiêu
dùng. Hầu hết rác thải được tạo ra tại các hộ gia đình bao gồm bao bì, thức ăn thừa và
giấy, giẻ. Con người nên phân chia giấy, bao bì, thức ăn thừa và chất thải nguy hại từ
các chất thải khác nhau để tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.
Công nghệ xử lý ảnh ngày càng phát triển cùng với cuộc cách mạng 4.0. Nó giúp
chúng ta có thể nhận diện vật thể. Công nghệ đang được mở rộng gần đầy nhờ các công
cụ mã nguồn mở giúp lập trình dễ dàng hơn trong khi tính tốn giá cả phải chăng hơn.
Nhận được đề tài thiết kế thùng rác thông minh sử dụng công nghệ xử lý ảnh
trong môn học Thiết kế hệ thống cơ điện tử, đây là cơ hội để chúng em ôn tập lại kiến
thức môn học cũng như tìm hiểu được thêm nhiều kiến thức mới.
Chúng em chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Trường cùng các thầy cơ trong bộ
mơn đã tận tình giúp đỡ chúng em thực hiện đề tài này.
Nhóm thực hiện bài tập lớn

10

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1.1

Nhu cầu thị trường

Với sự phát triển nhanh của xã hội hiện nay, chất thải được sinh ra nhiều hơn. Điều
này có nghĩa là một lượng lớn rác thải được tạo ra mỗi năm và sự tăng lên của nó là

khơng được mong đợi. Phân loại và tái chế là điều cần thiết để giảm nguồn chất thải.
Hầu hết các loại chất thải được tạo ra có thể được phân loại ngay tại nguồn.
Phân loại rác tại nguồn là một chủ trương hoàn tồn đúng đắn bởi rác thải nếu chỉ
chơn lấp thơng thường sẽ gây rất nhiều lãng phí như: tốn diện tích lớn cho việc xây
dựng, chi phí vận hành các bãi chơn lấp; nguy cơ gây ơ nhiễm mơi trường...
Ngồi ra, các nguồn nguyên liệu có thể tái chế như: rác hữu cơ, giấy, nhựa, kim
loại… cũng bị vùi chôn trong đất mà theo tính tốn phải mất hàng trăm năm sau mới có
thể phân hủy. Trong khi đó, việc tái chế rác thải khơng chỉ có ý nghĩa về mặt mơi trường
mà cịn đem lại lợi ích về kinh tế. Đặc biệt, với lượng hữu cơ lớn trong rác thải sinh hoạt
(ước tính khoảng 50 - 70%), đây sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất phân vi
sinh, một loại phân rất tốt cho cây trồng và thân thiện với môi trường.
Rác thải hiện nay chưa được các gia đình quan tâm đúng mức, hầu hết mọi người
đều quan niệm cái gì khơng xài được thì vứt đi. Tâm lý người dân cho rằng, việc phân
loại rác là do đơn vị quản lý rác thải thực hiện. Thế nhưng, với số lượng rác thải khổng
lồ thu gom hàng ngày thì việc phân loại càng khó khăn hơn, gây quá tải cho các bãi rác.
Cho nên việc xử lí rác thải là một vấn đề khách quan và cần thiết trong mọi hoạt động
sinh hoạt và sản xuất kinh doanh của con người.
Trên thế giới các nước đã tiêu tốn số tiền rất lớn cho việc phân loại lượng rác thải
cực kì lớn. Nhưng lượng rác thải ra mơi trường và có được tái chế sau đó khơng thì mỗi
quốc gia lại một khác, cho thấy khả năng phân loại, thu gom rác để tái chế nó quan trọng
đến nhường nào. (Số liệu dưới đây được lấy từ 1 bài báo của Zingnews)

Lượng rác thải(triệu tấn/năm)

Nhât Bản

Canada

Trung Quốc
0

50

100

150

11

200

250

300

Lượng rác thải ra môi trường(% so với lượng
thải)

Trung Quốc
Canada
Nhât Bản
0

1.2

20

40

60

80

100

120

Khảo sát thị trường

1.2.1 Tiềm năng và nhu cầu ở Việt Nam:
“Khoảng 85% lượng chất thải hiện nay tại Việt Nam đang được xử lý chủ yếu
bằng công nghệ chôn lấp, địi hỏi nhiều quỹ đất, trong đó 80% là bãi chôn lấp không
hợp vệ sinh tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường và chưa tận dụng được hiệu quả nguồn
năng lượng sinh ra. Theo chiến lược Phát triển năng lượng tái tạo được phê duyệt vào
cuối năm 2015, tỷ lệ xử lý chất thải rắn đô thị cho mục tiêu năng lượng được sự kiến sẽ
tăng từ mức không đáng kể hiện nay lên 30% vào năm 2020, và xấp xỉ 70% vào năm
2030 và phần lớn chất thải rắn sinh hoạt đô thị sẽ được sử dụng cho mục đích sản xuất
năng lượng vào năm 2050. 35.000 tấn rác đô thị được thải ra mỗi ngày tại Việt Nam
được chôn lấp. Lượng đất dùng làm bãi rác thì khơng thể dùng cho các hoạt động khác
như bất động sản hay phát triển kinh tế. Đây là nguồn lãng phí lớn. Theo dự báo, khoảng
10-15 năm nữa, Việt Nam phải sử dụng năng lượng tăng gấp 3 lần hiện nay.” (trích “
Việt Nam cịn nhiều tiềm năng biến rác thải thành nguyên liệu cho sản xuất năng lượng”
trên trang Bộ Công thường Việt Nam)
Theo một khảo sát của WWF 80 đại diện cơ quan nhà nước, các tổ chức quốc tế,
tổ chức phi chính phủ và doanh nghiệp có liên quan; khảo sát 394 hộ gia đình, 319 hộ
kinh doanh, 322 người thu gom rác thải, 20 điểm (gồm 12 bãi chơn lấp), trên 31% hộ
gia đình đã thực hiện phân loại rác tại nhà. Trong khi đó, 34% hộ gia đình cảm thấy
khơng ổn về tình hình phát sinh rác thải nhựa xung quanh. Tuy nhiên, hơn 50% hộ kinh
doanh quy mô nhỏ thiếu hiểu biết về bản chất, tác động của rác thải nhựa và tình trạng

rị rỉ rác nhựa ra mơi trường; 63% hộ kinh doanh không nắm được bất cứ quy định pháp
12

lý nào về quản lý chất thải rắn và bảo vệ môi trường. Họ cũng thờ ơ với vấn đề rác thải
nhựa xung quanh mình.
Như vậy, người dân ngày càng nhận thức được vấn đề ô nhiễm rác thải và tầm
quan trọng của việc phân loại rác thải tại nguồn. Tuy nhiên, để đạt được số lượng người
dân tham gia phân loại rác tại nguồn không những cần tuyên truyền mà cần có những
chính sách và các sản phẩm giúp phân loại nhanh chóng và dễ dàng hơn.
1.2.2 Các sản phẩm đã có trên thị trường
Tại Việt Nam, khi tìm kiếm những sản phẩm thùng rác thông minh trên mạng,
hầu hết kết quả là những sản phẩm chỉ có những chức năng cơ bản như: tự động đóng
mở nắp thùng, nén rác hay tự động đóng nắp túi khi đã đầy rác,…

Hình 1: Thùng rác thơng minh Xiaomi Ninestars
Đã có những sản phẩm thùng rác tự động phân loại rác tuy nhiên cưa được thương
mại hóa tại Việt Nam, chủ yếu là các sản phẩm nghiên cứu khoa học của sinh viên các
trường đại học.

13

Hình 2: Thùng rác Magic Bin của nhóm sinh viên trường đại học FPT

1.2.3 Khảo sát khách hàng
Với nhu cầu thiết thực về vấn đề thu gom và xử lí rác thải, nhóm đã đưa ra một số
câu hỏi khảo sát người dùng, xem nhu cầu sử dụng và khả năng phù hợp của dự án khi
đem ra ngoài xã hội.
Kết quả nhận được:

Gia đình bạn ở chung cư hay mặt đất?

Câu trả lời

10%
Chung cư
Nhà mặt đất

90%

14

Gia đình bạn xử lí rác thải như thế nào?

Câu trả lời

15%
Phân loại trước khi đổ
Không phân loại trước khi đổ

85%

Bạn nghĩ ra sao nếu việc phân loại rác trước khi vứt đi được trả tiền giống việc bạn
bán chúng đi?

Câu trả lời

0%

Đông ý
Không Đồng ý

100%

15

Với một chiếc máy phân loại rác bằng công nghệ xử lí ảnh (cơng nghệ dùng
camera nhận diện các loại rác) bạn nghĩ mức giá bao nhiêu là hợp lí?

Câu trả lời

15%
30%

5%

10 triệu
15 triệu
20 triệu
>20 triệu

50%

Nếu chúng tôi sản xuất ra một chiếc máy phân loại rác thải với giá ~12 triệu đồng,
tuổi thọ 7-10 năm. Khi phân loại rác trước khi đổ sẽ nhận được tiền thì bạn có mua để
sử dụng nó khơng?

Câu trả lời

35%
Có

Khơng

65%

16

1.2.4 Khả năng của công ty
-

Vốn cho đề tài: 50 triệu VNĐ cho nghiên cứu sản phẩm đầu tiên.

-

Khả năng sản xuất: 10 sản phẩm/ tuần.

-

Nhân lực: Có 100 nhân viên trong đó có 60 kĩ sư cơ khí, điện tử và cơ điện tử.

-

Chi nhánh: Gồm 1 chi nhánh với quy mô là 500 m2.

-

Tự chế tạo:
 Vỏ thùng rác
 Bộ phận điều hướng rác thải

1.3

Hình thành ý tưởng, lên chiến lược, mục tiêu
Từ khảo sát nhu cầu thị trường và khả năng của nhóm thực hiện, ta có được ý tưởng

về thùng rác thông minh sử dụng công nghệ xử lý ảnh:
Thị trường

Chiến lược

Thuộc tính

- Đối với hộ gia Giai đoạn 1: Chế tạo 1 sản phẩm - Có khả năng nhận
đình người có thu mẫu, đánh giá chất lượng.
nhập khá
- Chung cư

diện và phân loại rác:

Giai đoạn 2: Tối ưu hóa các chi

kim loại, chai nhựa,

tiết, cải tiến sản phẩm.

túi nilon, rác hữu cơ

Giai đoạn 3: Liên hệ với công ti - Thùng rác dễ dàng sử
môi trường và quản lý một chung

dụng

cư tại Hà Nội để thực hiện thí - Dễ dàng bảo trì
điểm:

- An tồn

- Phân loại rác trước khi đổ sẽ - Độ bền cao
được tích điểm

- Giá thành cho 1 sản

- Dùng điểm để đổi quà

phẩm dưới 15 triệu

- Không phân loại sẽ phải đóng

VNĐ

thêm nhiều phí đổ rác
Giai đoạn 4: Đánh giá hiệu quả
của giai đoạn 3 để tiếp tục cải
tiến, mở rộng.

17

1.4

Thiết lập danh sách yêu cầu

Nhóm 2
Ngày
D
thay đổi W
07/04/2
021
D
D
D
D
D
D

D
D
D

D
D

D
D
D

Danh sách yêu cầu
Hệ thống phân loại rác sử dụng công nghệ xử lý ảnh
u cầu
Phần vỏ
1. Thơng số kích thước
- dài: 1,2- 2 m
- rộng: 0,8 -1 m
- cao: 0,8 -1 m
- thể tích: 0,8 – 1,5 m3
- có bánh xe di chuyển
- chứa 5 thùng rác nhỏ bên trong và lấy ra dễ
dàng, mỗi thùng có thể tích 0,1 – 0,15 m3
2. Vật liệu
Với khung và tấm
- không rỉ sét
- chống ăn mòn
- Độ bền:
+ độ cứng > 80 HRB
+ Ứng suất bền > 400 MPa
- dễ tìm kiếm trên thị trường
Với thùng rác bên trong
- không rỉ sét, chống ăn mịn, khơng thấm
nước
3. An tồn
- Khơng có góc cạnh sắc
4. Sản xuất
- dễ gia công dạng tấm, dạng khung
5. Giá thành
- Giá thành vật liệu và chi phí gia công hợp lý
(Tổng dưới 5 triệu)

18

Tờ: 1
Ghi
chú

D
D

D
D
D

D
D

D

D
D

D
D

D
D

Phần dẫn động phân loại rác

1. Động học
- Chuyển động chính xác đến vị trí khay
chứa rác với sai số < 0.5 cm
- Thời gian chuyển động nhanh, tối đa 5s để
trở về vị trí ban đầu
2. Kích thước
- Khơng quá cồng kềnh
3. Lực
- Có thể tải tối đa 20 kg
4. Tín hiệu
- Truyền nhận tín hiệu nhanh chóng và chính
xác
5. Sản xuất
- Cấu tạo cơ cấu chuyển động đơn giản
- Các chi tiết có thể tìm kiếm dễ dàng trên thị
trường
6. Vận hành
- Vận hành êm, độ ồn <60dB
Phần nhận diện rác
1. Tín hiệu
- Ảnh từ camera rõ ràng
- Có thể phân biệt được 4 loại rác khác nhau
bao gồm: kim loại, chai nhựa, túi nilon, rác
hữu cơ sinh hoạt, còn lại sẽ đưa vào thùng
rác khác.
- Nếu người đổ rác đã phân loại thì
2. Vận hành
- Vận hành ổn định, độ chính xác trên 95%
- Thời gian nhận dạng dưới 5s
Phần phát hiện rác đầy

- Thông báo rác đầy thơng qua loa và màn
hình hiển thị
- Khơng cho phép đổ tiếp rác khi đã có thơng
báo đầy

19

W
W
W
D
W
D

D

D
D

D

W
W
D
W

Phần giao tiếp với người dùng
Kết hợp sử dụng âm thanh từ loa và hình ảnh từ màn
hìh

1. Cơng thái học
- Có hướng dẫn thao tác
- Âm thanh và hình ảnh rõ ràng
- Đặt tại vị trí dễ thấy
- Cách thể hiện thông tin dễ hiểu với hầu hết
các đối tượng người dùng
- Giao diện đẹp mắt
Lưu dữ liệu người đổ rác, tích lũy điểm
- Lưu trữ dữ liệu đầy đủ, an toàn
Hệ thống hoàn thiện
1. Giá cả
- Tổng giá thành sản phẩm dưới 15 triệu
đồng
2. Năng lượng
- Sử dụng năng lượng điện 220V có sẵn
- Tích hợp bộ chuyển đổi nguồn để phù hợp
với những phần khác nhau trong hệ thống
- Tiết kiệm năng lượng (dưới 2 kWh điện với
thời gian sử dụng với công suất lớn nhất là
5h/ngày, còn lại là thời gian chờ)
3. Thẩm mĩ
- Thiết kế đẹp mắt
4. Bảo trì
- Bảo trì thường xuyên (vệ sinh lau chùi, tra
dầu) dễ dàng
- Bảo trì định kì 6 tháng 1 lần
5. Tái chế
- Vật liệu thân thiện với mơi trường, có thể
tái chế
6. Lịch: Hồn thiện thiết kế trước 06/05/2021

20

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ
2.1

Xác định các vấn đề cơ bản.

Kết quả từ bước 1 (tìm hiểu thị trường) và bước 2 (thiết lập danh sách yêu
cầu) ở nội dung 1:
- Kích thước phải phù hợp để hướng đến khách hàng ở trong các nhà
hàng, chung cư, khách sạn có thể lắp đặt dễ dàng.
- Vật liệu làm phải bền, nhẹ, chống ăn mòn, chống thấm nước.
- Độ an toàn phải được đảm bảo
- Phải sản xuất dễ dàng
- Giá thành phải hợp lí <15 triệu đồng
- Q trình phân loại rác phải tốc độ và chính xác.
- Cơ cấu phân loại rác phải vận hành êm, thiết kế đơn giản, dễ dàng.
- Phân được các loại rác: vô cơ, hữu cơ, nhựa có tái chế, khơng tái chế,
và kim loại.
- Các thiết bị cảm biến có thể nhận biết chính xác và nhanh nhạy để
phân loại các loại rác trên.
- Phải đảm bảo độ bền cho các cảm biến trong q trình hoạt động
- Về tính thẩm mĩ phải bắt mắt, thiết kế đơn giản để dễ dàng bảo trì, vật
liệu phải thân thiện có thể tái chế.
Kết quả từ bước 3 (xác lập cấu trúc chức năng) ở nội dung 2:
- Kiểm tra lực tải của cơ cấu phân loại rác có phù hợp khơng?
- Động cơ có đủ cơng suất hoạt động ổn định.
- Bộ điều khiển thực hiện cơng việc tốc độ cao, chính xác.

Kết quả từ bước 4 (phát triển cấu trúc làm việc) ở nội dung 2:
- Tìm ra các giải pháp tối ưu.
- Lựa chọn các sản phẩm theo nhu cầu khách hàng.

21

2.2

Xác lập cấu trúc chức năng

2.2.1 Cấu trúc chức năng tổng thể

Hình 3: Cấu trúc chức năng tổng thể thùng rác thông minh

22

2.2.2 Cấu chúc chức năng cụ thể

Hình 4: Cấu trúc chức năng cụ thể thùng rác thông minh
23

2.3

Phát triển cấu trúc làm việc

Để có thể phát triển cấu trúc làm việc ta phải hiểu rõ các nguyên tắc làm
việc, các phương pháp đã được áp dụng:

- Các phương pháp thơng thường: tìm kiếm tài liệu và phân tích một
giàn thử nghiệm hiện có.
- Phương pháp trực quan: động não.
- Phương pháp rời rạc: tìm kiếm có hệ thống với sự giúp đỡ của các sơ
đồ phân loại sử dụng các dạng năng lượng, chuyển động làm việc và
bề mặt làm việc, cũng như sử dụng danh mục về các lực khác nhau.
Để kết hợp các nguyên tắc làm việc đã được tìm thấy, một sơ đồ phân loại
đã được đưa ra. Những nguyên tắc rõ rang không phù hợp đã bị bác bỏ
ngay từ đầu hoặc bị gạch bỏ trong sơ đồ phân loại. Từ chối kịp thời là
điều quan trọng để giảm thiểu nỗ lực tiếp theo.
Giải pháp
Chức năng
1. Điều khiển
2. Vật liệu
khung máy
phân loại
rác
3. Vật liệu vỏ
máy phân
loại rác
4. Vật liệu
thùng rác
5. Camera
(phát hiện:
kim loại,
nhựa,
nilon, hữu
cơ)
6. Bộ xử lí
thơng tin

camera
7. Phát hiện
rác đổ vào

1

2

3

Vi điều khiển

PLC

Vi điều khiển

Thép sus 304

Thép sus 316

Thép sus 430

Nhôm tấm 1mm

Thép SS400

Kẽm Z275-Z8

Nhựa PVC

Nhựa PETE

Nhựa HDPE

Raspherry Pi 8MP
camera module V2

Raspherry Pi 3b
5MP camera
OV5647

Raspherry Pi 3b
5MP camera
OV5647

Raspherry Pi 4

Raspherry Pi 3

Raspherry Pi 4

Cảm biến tiệm cận

Cảm biến siêu
âm

Nút bấm

24

8. Phát hiện
thùng rác
đầy
9. Động cơ

10.Hiển thị
11.Chuyển
động cơ
cấu phân
loại rác
12.Truyền
thông
13.Số lượng
thùng rác
14.Dung tích
mỗi thùng

2.4

Cảm biến siêu âm
Động cơ bước

Cảm biến tiệm
cận
Động cơ AC

Khơng
Động cơ DC

Màn hình cảm ứng

HDMI

LCD 20x4

Tịnh tiến

Xoay 360º

Xoay 360º

Wifi

LAN

4G

5 thùng

6 thùng

6 thùng

20 lit

25 lit

25 lit

Lựa chọn cấu trúc làm việc

2.4.1 Phương pháp định tính.

Tiêu chí đánh giá dựa trên giá thành, độ bền và kích thước phù hợp hướng
tới nguồn khách hàng tiềm năng là hộ gia đình trong chung cư.

25

Thiết kế hệ thống phân loại rác sử dụng công nghệ xử lý ảnh

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về