Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại
sản phẩm

Người hướng dẫn: TS. NGÔ THANH NGHỊ
Người duyệt: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
Sinh viên thực hiện: LÊ PHÚC TOÀN
NGUYỄN TẤN PHÚC
Số thẻ sinh viên : 101150233
101150223
Lớp: 15CDT2

Đà Nẵng, 2019


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

GVHD: TS. Ngơ Thanh Nghị
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Phúc Toàn
Nguyễn Tấn Phúc

15CDT2

MSSV: 101150233

15CDT2

MSSV: 101150223

2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm.
4. Người hướng dẫn: Ngô Thanh Nghị

Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..

4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc
nhà trường: (điểm tối đa là 1đ)
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
III. Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)
………………………………………………………………………………………..
IV. Đánh giá:
1. Điểm đánh giá:

……../10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2. Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án

☐ Bổ sung để bảo vệ

☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Người hướng dẫn

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 1


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

GVHD: TS. Ngơ Thanh Nghị
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Thông tin chung:
1. Họ và tên sinh viên: Lê Phúc Toàn
Nguyễn Tấn Phúc

15CDT2

MSSV: 101150233

15CDT2

MSSV: 101150223

2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm.
3. Người phản biện: Đặng Phước Vinh

Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

II. Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:
1. Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..

2. Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
3. Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
4. Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc
nhà trường:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
5. Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………..
TT Các tiêu chí đánh giá

Điểm

tối đa đánh giá

1

Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết
đủ nhiệm vụ đồ án được giao

70

1a

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với
các ĐATN trước đây).
- Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; có thể ứng dụng thực tiễn.

10

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Điểm

Page 2


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

1b

1c

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

- Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến thức cơ
bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu.
- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ, chương trình,
mơ hình,…).
- Có kỹ năng vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng trong vấn
đề nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính tốn bằng phần mềm);
- Có kỹ năng sử dụng tài liệu tiếng nước ngồi liên quan vấn đề
nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo);
- Có kỹ năng làm việc nhóm (đánh giá đối với đề tài do nhóm SV

thực hiện);

50

10

2

Kỹ năng viết:

30

2a

- Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích

20

2b

- Thuyết minh đồ án khơng có lỗi chính tả, in ấn, định dạng

10

3

Tổng điểm đánh giá theo thang 100:
Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: …………………………………

………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………...
- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ
☐ Không được bảo vệ
Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Người phản biện

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 3


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm.
Sinh viên thực hiện: Lê Phúc Tồn
Nguyễn Tấn Phúc

15CDT2

MSSV: 101150233

15CDT2

MSSV: 101150223

Tóm tắt đồ án tốt nghiệp:
Giới thiệu về đề tài:
Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử
mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học kỹ thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin. Do đó chúng ta phải
nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa
học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói
riêng.
Hiện nay đất nước ta đang trong sự phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng
được sản xuất ra không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng mà cịn địi hỏi phải có độ
chính xác cao về hình dáng, kích thước, trọng lượng, màu sắc,...Hiểu biết được những
vấn đề trên, chúng em đã cân nhắc để đưa ra quyết định thực hiện đề tài “ Phân loại táo
theo màu sắc và khối lượng trên băng tải ” nhằm giảm chi phí nhân cơng cũng như
rút ngắn tối đa thời gian đem lại năng suất cao cho người trồng táo trong giai đoạn thu
hoạch.
2.
Nội dung thực hiện
- Bản thuyết minh đồ án tốt nghiệp.
- Số bản vẽ : 6 bản A0.
- Mơ hình: 1 mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm.
3.
Kết quả
- Thiết kế được hệ thống phân loại sản phẩm hoàn chỉnh.
- Hệ thống hoạt động chính xác và ổn định.
- Dễ dàng vận hành và sử dụng.
1.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 4


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, thế giới của chúng
ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Cũng như đối với các
ngành khoa học khác, ngành cơ điện tử cũng có nhiều áp dụng đối nhiều thành tự
về khoa học kĩ thuật.
Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số lượng và
chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng khơng ngừng tăng. Điều đó địi hỏi các
dây chuyền sản xuất trong cơng nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự động hóa
ngày càng cao. Có thể nói rằng Robot mang tới cho cuộc sống con người một cuộc
sống mới, một cách trải nghiệm cuộc sống và đôi khi còn là người bạn. Những hãng
Robot từ các nước nổi tiếng trên thế giới từ Đức, Nhật Bản, Nga, Hoa Kỳ ngày một
khẳng định sự hiện diện của robot là phần không thiếu trong cuộc sống hiện nay và
tương lai của phía trước. Nó xuất hiện ở tất cả các lĩnh vực từ khoa học vĩ mô cho
tới vi mô và ngày một đa dạng.
Sau một thời gian học tập và rèn luyện, với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của
thầy giáo TS. Ngơ Thanh Nghị, cùng sự trợ giúp của các quý thầy cô bộ môn và
các tài liệu có liên quan, mà em có thể hồn thành xong đề tài.
Đề tài đã hoàn thành xong, nhưng khơng thể tránh nhiều thiếu sót mong q
thầy cơ giáo thơng cảm và chỉ bảo thêm để đề tài có thể phát triển và ứng dụng rộng
rãi trong thực tế.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các quý thầy cô!

Đà Nẵng, ngày 13 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thưc hiện

Lê Phúc Toàn
Nguyễn Tấn Phúc

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 5


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung và các thầy cơ giáo trong
khoa Cơ khí, bộ mơn Cơ điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em
những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Ngô Thanh Nghị, thầy
đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình làm Đồ án tốt nghiệp.
Trong thời gian chúng em làm việc với thầy, chúng em khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều
kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học
nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và
cơng tác sau này.
Đề tài được hồn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cơ
cũng như bạn bè. Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và
thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn ln ở bên cạnh trong những hồn cảnh

khó khăn nhất.
Qua đây chúng em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp q báu của
thầy cơ trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để chúng em rút được nhưng bài học và kinh
nghiệm trước khi bước vào môi trường làm việc của kĩ sư trong công ty, nhà máy.
Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, q thầy cơ cùng bạn bè nhiều sức khoẻ và
thành công trong mọi công việc. Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Lê Phúc Toàn
Nguyễn Tấn Phúc

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 6


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi : - Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng
- Khoa Cơ Khí
Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay
cơng trình nào đã có trước đây. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được
cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép
công bố.

Sinh viên thực hiện
Lê Phúc Toàn
Nguyễn Tấn Phúc

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 7


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

MỤC LỤC
TÓM TẮT.................................................................................................................................. 4
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................... 5
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................................... 6
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................. 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. ................................. 13
1.1

Giới thiệu chung về tự động hóa. ............................................................... 13

1.1.1

Tự động hóa là gì. .................................................................................. 13

1.1.2

Ưu, Nhược điểm. ................................................................................... 13

1.1.3

Tầm quan trọng trong thực tế. ................................................................ 14

1.1.4

Ứng dụng trong thực tế. ......................................................................... 14

1.2

Giới thiệu về đề tài. ..................................................................................... 16

1.3

Tính cấp thiết của đề tài. ............................................................................ 17

1.4

Nguyên lý hoạt động. .................................................................................. 17

1.4.1

Tổng quát. .............................................................................................. 17

1.4.2

Sơ đồ khối. ............................................................................................. 17

1.5

Kết luận. ...................................................................................................... 18

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 19
2.1

Cụm cấp phôi. ............................................................................................. 19

2.1.1

Phương án 1. .......................................................................................... 19

2.1.2

Phương án 2. .......................................................................................... 19

2.1.3

Phương án 3. .......................................................................................... 20

2.2

Cụm phân loại khối lượng. ......................................................................... 21

2.2.1

Phương án 1: Loadcell và nắp cửa. ......................................................... 21

2.2.2

Phương án 2: Loadcell và xi lanh. .......................................................... 21

2.3

Cụm phân loại màu sắc. ............................................................................. 22

2.3.1

Phương án 1: Xylanh khí nén và cảm biến màu. ..................................... 22

2.3.2

Phương án 2: Xử lý ảnh và động cơ bước. .............................................. 22

2.4

Cụm điều khiển. .......................................................................................... 23

2.4.1

Phương án 1: Vi điều khiển Arduino. ..................................................... 23

2.4.2

Phương án 2: PLC. ................................................................................. 24

CHƯƠNG 3: CÁC THÀNH PHẦN KHÁC TRONG HỆ THỐNG...... 25
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 8

Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

3.1

Động cơ bước 57HBP Nema 23. ................................................................. 25

3.2

Driver TB6600. ........................................................................................... 26

3.3

Động cơ DC. ................................................................................................ 28

3.3.1

Cấu tạo. .................................................................................................. 28

3.3.2

Nguyên lí hoạt động. .............................................................................. 28

3.3.3

Đặc điểm. ............................................................................................... 29

3.3.4

Ứng dụng. .............................................................................................. 29

3.4

Động cơ Servo. ............................................................................................ 29

3.4.1

Giới thiệu động cơ Servo........................................................................ 29

3.4.2

Cấu tạo động cơ Servo. .......................................................................... 30

3.4.3

Úng dụng. .............................................................................................. 30

3.5

LCD 16x2. ................................................................................................... 31

3.5.1

Giới thiệu chung..................................................................................... 31

3.5.2

Sơ đồ chân. ............................................................................................ 31

3.6

Arduino. ...................................................................................................... 32

3.6.1

Giới thiệu Arduino. ................................................................................ 32

3.6.2

Thông số của Arduino. ........................................................................... 32

3.6.3

Các chân năng lượng. ............................................................................. 33

3.7

Cảm biến quang tiệm cận. .......................................................................... 34

3.7.1

Giới thiệu cảm biến E3F-DS30C4. ......................................................... 34

3.7.2

Thông số kỹ thuật................................................................................... 34

3.7.3

Cấu tạo. .................................................................................................. 35

3.7.4

Nguyên lí làm việc. ................................................................................ 35

3.8

Cảm biến màu TCS3200. ............................................................................ 36

3.8.1

Giới thiệu cảm biến màu TCS3200. ....................................................... 36

3.8.2

Thông số kỹ thuật................................................................................... 36

3.8.3

Nguyên lí hoạt động. .............................................................................. 36

3.8.4

Sơ đồ chân. ............................................................................................ 37

3.8.5

Lựa chọn bộ lọc. .................................................................................... 38

3.8.6

Tần số chia tỷ lệ. .................................................................................... 38

3.9

Loadcell. ...................................................................................................... 39

3.9.1

Giới thiệu về cảm biến lực Loadcell. ...................................................... 39

3.9.2

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Loadcell......................................... 39

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 9


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

3.9.2.1 Cấu tạo. .............................................................................................. 39
3.9.2.2 Nguyên lý hoạt động . ......................................................................... 40
3.9.3

Thông số kỹ thuật................................................................................... 41

3.9.4

Phân loại. ............................................................................................... 42

3.9.5

Sơ đồ chân. ............................................................................................ 43

3.9.6

Ứng dụng ............................................................................................... 43

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ......................................................... 44
4.1

Thiết kế hệ thống cơ khí. ............................................................................ 44

4.1.1

Cơ cấu cấp táo và phân loại theo khối lượng. ......................................... 44

4.1.1.1 Phễu cấp táo........................................................................................ 44
4.1.1.2 Mâm xoay phân loại táo theo khối lượng. ............................................. 45
4.1.2

Cơ cấu băng tải phân loại theo màu sắc. ................................................. 46

4.1.3

Cơ cấu băng tải cấp thùng tự động ......................................................... 47

4.2

Lưu đồ thuật toán. ...................................................................................... 49

4.3

Thiết kế hệ thống điều khiển. ..................................................................... 51

4.3.1

Các thành phần của hệ thống điều khiển................................................. 51

4.3.2

Đấu nối dây. ........................................................................................... 51

4.4

Chương trình điều khiển. ........................................................................... 54

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ......................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 61

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 10

Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Robot trong cơng nghiệp. ........................................................................... 15
Hình 1.2: Các nhà máy láp ráp. ................................................................................. 15
Hình 1.3: Dây chuyền sản xuất C2............................................................................. 16
Hình 1.4: Sơ đồ khối. ................................................................................................. 17
Hình 2.1: Cơ cấu cấp phơi. ........................................................................................ 19
Hình 2.2: Băng tải và xi lanh. .................................................................................... 20
Hình 2.3: Phễu chóp và xi lanh. ................................................................................. 20
Hình 2.4: Loadcell và cửa nắp. .................................................................................. 21
Hình 2.5: Loadcell và xi lanh ..................................................................................... 21
Hình 2.6: Xylanh khí nén và cảm biến màu. ............................................................... 22
Hình 2.7: Camera xử lý ảnh và động cơ bước. ........................................................... 23
Hình 2.8: Arduino UNO. ............................................................................................ 23
Hình 2.9: PLC S71200. .............................................................................................. 24
Hình 3.1: Động cơ Nema 23 57x57x112. ................................................................... 25
Hình 3.2: Driver TB6600. .......................................................................................... 26
Hình 3.3: Cấu tạo động cơ 1 chiều. ........................................................................... 28
Hình 3.4: Hình dạng thực tế của động cơ Servo. ........................................................ 29
Hình 3.5: Cấu tạo bên trong của động cơ Servo. ....................................................... 30
Hình 3.6: Rotbot nhện 6 chân. ................................................................................... 30
Hình 3.7: Màn hình LCD 16x2 và 20x4. .................................................................... 31
Hình 3.8: Module Arduino Nano. .............................................................................. 32
Hình 3.9: E3F-DS30C4. ............................................................................................ 34
Hình 3.10: Cấu tạo E3F-DS30C4. ............................................................................. 35

Hình 3.11: Cảm biến màu TCS3200........................................................................... 36
Hình 3.12: Ngun lí hoạt động TCS3200. ................................................................. 37
Hình 3.13: Sơ đồ chân TCS3200. ............................................................................... 37
Hình 3.14: Cảm biến lực Loadcell. ............................................................................ 39
Hình 3.15: Nguyên lý hoạt động của Strain gauge. .................................................... 40
Hình 3.16: Cầu điện trở cân bằng Wheatstone........................................................... 41
Hình 3.17: Một số loại Loadcell phổ biến. ................................................................. 42
Hình 3.18: Sơ đồ chân Loadcell. ................................................................................ 43
Hình 4.1: Hệ thống băng tải phân loại táo. ............................................................... 44
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 11


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Hình 4.2: Phễu cấp táo. ............................................................................................ 44
Hình 4.3: Kích thước phểu cấp táo. .......................................................................... 45
Hình 4.4: Mâm xoay. ................................................................................................ 45
Hình 4.5: Kích thước mâm xoay................................................................................ 46
Hình 4.6: Băng tải phân loại màu sắc. ...................................................................... 46
Hình 4.7: Kích thước băng tải phân loại màu sắc. ..................................................... 47
Hình 4.8: Băng tải cấp thùng tự động. ....................................................................... 47
Hình 4.9: Kích thước băng tải cấp thùng tự động ...................................................... 48
Hình 4.10: Chương trình chính. ................................................................................. 49
Hình 4.11: Chương trình con băng tải 2. ................................................................... 50
Hình 4.12: Sơ đồ đấu nối dây .................................................................................... 53

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 3.1: Thông số động cơ 57HBP112AL4. ............................................................. 26
Bảng 3.2: Thiết lập Driver TB6600. .......................................................................... 27
Bảng 3.3: Sơ đồ chân LCD. ...................................................................................... 31

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 12


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.
1.1 Giới thiệu chung về tự động hóa.
Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số lượng và
chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng. Điều đó địi hỏi các
dây chuyền sản xuất trong cơng nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự động hóa
ngày càng cao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ giúp của máy
tính. Phải khẳng định rằng, hệ thống điều khiển và tự động hóa có mặt trong mọi
dây chuyền sản xuất của tất cả các ngành kinh tế.
1.1.1 Tự động hóa là gì.
Tự động hóa là một ngành cơng nghệ liên quan đến việc ứng dụng các kỹ thuật
cơ khí hiện đại, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc vận hành và điều
khiển q trình sản xuất.
Cơng việc tưởng chừng rất đơn điệu và nhàm chán, chạy qua chạy lại những
vòng quay của một dây chuyền sản xuất? Khơng hẳn vậy! Cơng việc cịn có thể là
vận hành thiết bị tự động cho một dây chuyền sản xuất như: nhà máy sản xuất xi
măng, nhà máy bia, cung cấp lắp đặt thiết bị hạ tầng tự động…

1.1.2 Ưu, Nhược điểm.
Ưu điểm:
+ Tự động hóa góp phần vơ cùng lớn trong việc tăng năng suất, thông lượng.
+ Cải thiện chất lượng, tăng khả năng dự báo về chất lượng.
+ Cải thiện quy trình sản phẩm, tăng tính nhất qn của đầu ra.
+ Giảm chi phí nhân cơng trực tiếp và chi phí nhân lực.
Nhược điểm:
+ Một hệ thống tự động hóa có thể có một mức giới hạn của trí thơng minh, và
vì thế dễ bị phạm lỗi bên ngoài phạm vi. Việc này dẫn đến các mối đe dọa an ninh.
+ Vận hành phức tạp, đòi hỏi có chun mơn và am hiểu sâu rộng về các thiết
bị. Từ việc lắp đặt, lập trình hay cài các thông số của hệ thống đều cần những chuyên
gia thực hiện mới có thể đảm bảo được sự chính xác, an tồn. Bảo trì hay sửa chữa
cũng cần phải được tiến hành cẩn thận. Bên cạnh đó thì cũng có những thiết bị sử
dụng rất dễ dàng, đơn giản.
+ Các nghiên cứu và phát triển chi phí của tự động hố một q trình có thể
vượt q chi phí tiết kiệm bằng cách tự động hóa bản thân.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 13


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

+ Chi phí ban đầu cao: Việc tự động hóa của một sản phẩm hoặc thực vật thường
đòi hỏi một sự đầu tư ban đầu rất lớn so với chi phí đơn vị sản phẩm, mặc dù chi phí
tự động hóa có thể được lan truyền trong nhiều sản phẩm và thời gian.
1.1.3 Tầm quan trọng trong thực tế.

Có một số lợi thế của tự động hóa trong ngành cơng nghiệp hoặc thậm chí trong
một cơng ty. Tự động hóa giúp tiết kiệm sức lao động của người lao động và do đó
nó cũng giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian cho người lao động có thể được hướng
dẫn đến một số quá trình làm việc khác. Lợi thế lớn nhất của việc sử dụng hệ thống
tự động và các cơng cụ là nó tiết kiệm thời gian quảng cáo đồng thời nó cũng giúp
tiết kiệm chi phí. Trong một ngành cơng nghiệp, đó là tham gia vào sản xuất hàng
hoá kỹ thuật nặng và dịch vụ, trong cùng một ngành cơng nghiệp các hệ thống tự
động có thể thực hiện nhiệm vụ, được thực sự được thực hiện, nói, 100 người lao
động. Hệ thống tự động hóa sẽ khơng mất một nửa thời gian của người lao động của
con người sẽ thực hiện để hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể. Vì lý do này ít hơn số
lượng của bàn tay con người được yêu cầu phải thực hiện một nhiệm vụ cụ thể trong
một ngành công nghiệp. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tại cùng một thời gian,
cơng ty đã thanh tốn tiền lương thấp hơn cho người lao động do đó tiết kiệm một
số tiền một lần ra lợi nhuận của nó.
Cùng với tất cả những điều này, lợi thế quan trọng của tự động hóa là để nâng
cao năng suất của cơng ty. Một ngành cơng nghiệp, có cài đặt các máy tự động trong
q trình sản xuất của nó, rõ ràng là đã đưa ra một quyết định thơng minh. Lý do là
nó thường được quan sát thấy rằng tự động hóa của bất kỳ quá trình sản xuất cải
thiện năng suất phần lớn. Do đó, tự động hóa của nền văn hóa làm việc trong một
cơng ty cụ thể, cơng ty có thể tăng tiềm năng của nó và kiếm được nhiều hơn bằng
cách đầu tư ít hơn.
1.1.4 Ứng dụng trong thực tế.
Tự động hóa cơng nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển, ví dụ máy
tính hay rơ-bốt, cùng với công nghệ thông tin để xử lý các quy trình và hoạt động
máy móc trong sản xuất. Thơng thường, từ trước đến nay, các công việc này vẫn do
con người làm thủ cơng. Nó chính là bước thứ hai sau phần cơ giới hóa trong q
trình hiện đại hóa cơng nghiệp.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Tồn: Lớp 15CDT2

Page 14


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Hình 1.1: Robot trong cơng nghiệp.
Tự động hóa đã đạt được nhiều thành tựu và được ứng dụng trong hầu hết các
lĩnh vực khác nhau. Bao gồm cơ khí, thủy lực, khí nén, y tế, nơng nghiệp, điện, điện
tử và máy tính, hoặc thường là kết hợp nhiều lĩnh vực trong một. Chẳng hạn như
điều khiển tự động các hệ thống xylanh thủy lực, xy lanh kẹp quay trong các đồ gá
chuyên dụng để phục vụ gia công, lắp ráp.
Tự động hóa sản xuất hiểu đơn giản là cơng nghệ trong đó một quy trình hoặc
cơng đoạn được thực hiện nhờ sự tham gia tối đa của máy tự động, robot và sự xuất
hiện cũng như can thiệp tối thiểu của con người. Được sử dụng trong gia cơng cơ
khí, dây chuyền lắp ráp ô tô, lắp ráp xe máy tự động cũng như các ứng dụng kiểm
tra, QC. Tự động hóa và điều khiển được tích hợp các hệ thống điều khiển (PLC,
VDK, mạch điện tử, G code…) cho các thiết bị trong dây chuyền theo ý đồ của
người thiết kế.

Hình 1.2: Các nhà máy láp ráp.
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 15


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Các thông số trước, trong và sau mỗi công đoạn đều được lên kịch bản thực hiện
và kiểm soát các rủi ro. Bao gồm kiểm sốt các thơng số nhiệt độ, áp suất...của các
cơ cấu, máy móc, sản phẩm. Phản hồi nhanh chóng về bộ phận kiểm sốt và điều
chỉnh cho phù hợp với yêu cầu đã đặt trước.

Hình 1.3: Dây chuyền sản xuất C2.
1.2 Giới thiệu về đề tài.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin. Do đó
chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự
phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật
điều khiển tự động nói riêng.
Hiện nay đất nước ta đang trong sự phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt
hàng được sản xuất ra không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng mà cịn địi hỏi
phải có độ chính xác cao về hình dáng, kích thước, trọng lượng, màu sắc,...Hiểu biết
được những vấn đề trên, chúng em đã cân nhắc để đưa ra quyết định thực hiện đề
tài “ Phân loại táo theo màu sắc và khối lượng trên băng tải ” nhằm giảm chi
phí nhân cơng cũng như rút ngắn tối đa thời gian đem lại năng suất cao cho người
trồng táo trong giai đoạn thu hoạch.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 16


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

1.3 Tính cấp thiết của đề tài.
Trong nền kinh tế hiện nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và
đời sống ngày càng phổ biến. Nhưng các ứng dụng sáng tạo và khoa học kỹ thuật
thường chỉ áp dụng được cho những nhà máy có mơ hình sản xuất tiên tiến với quy
mô kinh doanh lớn. Tuy nhiên, tại những những nhà máy nhỏ, hộ gia đình ở nơng
thơn vẫn cịn sản xuất theo mơ hình thủ cơng, chủ yếu dựa vào sức người là chính.
Do đó, đề tài chúng em nghiên cứu: “ Phân loại táo theo màu sắc và khối
lượng trên băng tải” nhằm đưa việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào mơ hình sản
xuất thơ sơ tại địa phương, các mơ hình sản xuất nhỏ. Đối tượng chính chúng em
muốn phục vụ đó là người nông dân trồng táo. Hệ thống phân loại táo này sẽ giảm
bớt chi phí, thời gian, sức lưc, nâng cao năng suất làm việc đơng thời có thể phân
loại đặc tính và trọng lượng táo chính xác hơn nhiều so với việc sử dụng nhân công.
Với đề tài này, chúng em mong muốn sẽ góp một phần nhỏ vào cơng cuộc cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn Việt Nam, đem lại những lợi ích
lâu dài cho người dân.
1.4 Nguyên lý hoạt động.
1.4.1 Tổng quát.
Sản phẩm được cấp tự động bằng phểu vào phần cân khối lượng (dùng loadcell)
để chọn ra những sản phẩm đạt tiêu chuẩn tiếp theo truyền qua băng tải bằng cơ cấu
gạt (dùng động cơ bước) để đi đến phân loại theo màu và dùng cơ cấu gạt (dùng DC
servo) đưa sản phẩm đến hệ thống thùng chứa (thùng chứa được cấp tự động bằng
băng tải).
1.4.2 Sơ đồ khối.

Cấp phôi

Phân loại khối
lượng

Phân loại màu
sắc

Cấp thùng

Thùng chứa

Hình 1.4: Sơ đồ khối.
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 17


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Khối cấp phôi: Sử dụng phễu để đưa sản phẩm vào nơi bắt đầu phân loại.
Khối phân loại khối lượng: Đánh giá tiêu chuẩn về khối lượng của sản phẩm.
Khối phân loại màu sắc: Phân chia màu sắc của sản phẩm vào thùng chứa.
Khối cấp cấp thùng: Cấp thùng tự động.
Khối thùng chứa: Nơi chứa sản phẩm để tiến hành đóng gói.
1.5 Kết luận.
Theo một cách nào đó ta có thể hiểu, tự động hóa hay nhiều người cịn gọi là
điều khiển tự động chính là việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho các thiết bị
hoạt động như máy móc, lị xử lí nhiệt, máy bay… Một số quy trình được hồn tồn
tự động. Hiểu đơn giản hơn, tự động hóa chính là việc làm cho các thiết bị, cơng cụ
có khả năng tự hoạt động mà khơng có sự điều khiển, tác động trực tiếp của con
người.
Nói về mặt từ ngữ, “tự động” chính là một hệ thống, bộ phận máy móc, thiết bị,

dụng cụ nào đó có khả năng tự hoạt động mà khơng cần có sự điều khiển trực tiếp
của con người. “Hóa” ở đây nghĩa là biến hóa làm thay đổi một hệ thống/ bộ phận
máy móc, thiết bị, cơng cụ, dụng cụ nào đấy.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 18


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ
2

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ.

2.1 Cụm cấp phôi.
2.1.1 Phương án 1.
Dùng phễu và cơ cấu gạt.
Ưu điểm:
+ Dễ dàng cho sản phẩm vào.
+ Phân luồng đường đi sản phẩm dễ dàng.
+ Nhỏ gọn, dễ thi công và lắp đặt.
Nhược điểm:
+ Khơng có khả năng tạo lực lớn.
+ Sản phẩm bị ảnh hưởng của lực ma sát.
+ Số lượng sản phẩm được cho vào phễu bị hạn chế.

Hình 2.1: Cơ cấu cấp phơi.

2.1.2 Phương án 2.
Băng tải và xi lanh.
Ưu điểm:
+ Có khả năng tạo lực lớn.
+ Giá thành của sản phẩm này cũng không quá cao.
+ Dễ dàng thi công và lắp đặt.
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 19


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Nhược điểm:
+ Độ chính xác khơng cao do khơng khí chịu nén khơng ổn định.
+ Hiệu suất khơng cao.
+ Khó phân luồng sản phẩm, chiếm diện tích.

Hình 2.2: Băng tải và xi lanh.
2.1.3 Phương án 3.
Phễu hình chóp và xi lanh.
Ưu điểm:
+ Dễ dàng lắp đặt.
+ Chứa được nhiều sản phẩm.
Nhược điểm:
+ Sản phẩm bị chèn ép lẫn nhau.
+ Hiệu suất khơng cao.
+ Khó phân luồng sản phẩm, chiếm diện tích.

Hình 2.3: Phễu chóp và xi lanh.
Kết luận chọn phương án: Dùng phễu và cơ cấu gạt.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 20


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

2.2 Cụm phân loại khối lượng.
2.2.1 Phương án 1: Loadcell và nắp cửa.
Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao.
+ Gía thành rẽ, dễ dàng điều khiển.
+ Nhỏ gọn, dễ thi công và lắp đặt.
Nhược điểm:
+ Khó lắp đặt nắp cửa.
+ Gia cơng cắt CNC.

Hình 2.4: Loadcell và cửa nắp.
2.2.2 Phương án 2: Loadcell và xi lanh.

Hình 2.5: Loadcell và xi lanh.
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 21

Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Ưu điểm:
+ Nguyên lý hoạt động đơn giản.
+ Khả năng tạo lực lớn.
Nhược điểm:
+ Năng suất, hiệu quả không cao.
+ Sử dụng khí nén cồng kềnh.
+ Khó lắp đặt, chiếm diện tích.
Kết luận chọn phương án: Loadcell và nắp cửa.
2.3 Cụm phân loại màu sắc.
2.3.1 Phương án 1: Xylanh khí nén và cảm biến màu.
Ưu điểm:
+ Hiệu suất cao.
+ Giá thành rẽ.
+ Dễ dàng điều khiển.
+ Nhỏ gọn, dễ thi công và lắp đặt.
Nhược điểm:
+ Số màu nhận dạng hạn chế.
+ Độ chính xác khơng cao.

Hình 2.6: Xylanh khí nén và cảm biến màu.
2.3.2 Phương án 2: Xử lý ảnh và động cơ bước.
Ưu điểm:
+ Phân loại được đa dạng màu sắc.
+ Nhận dạng được nhiều hình dạng khác nhau.

+ Theo dõi quá trình phân loại dễ dàng.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 22


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
+ Phức tạp lập trình điều khiển.
+ Dễ nhiễu do nguồn ánh sáng ngồi.

Hình 2.7: Camera xử lý ảnh và động cơ bước.
Kết luận chọn phương án: Xylanh khí nén và cảm biến màu.
2.4 Cụm điều khiển.
2.4.1 Phương án 1: Vi điều khiển Arduino.
Ưu điểm:
+ Gía thành rẽ.
+ Dễ dàng điều khiển.
+ Nhỏ gọn, dễ thi cơng và lắp đặt.
+ Sử dụng gọi các hàm.
+ Có thể sử dụng ngay, có nguồn thư viện phong phú.
Nhược điểm:
+ Dễ sai số.
+ Khả năng chống nhiễu kém.
+ Cấu trúc hàm phức tạp.

Hình 2.8: Arduino UNO.
SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 23


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

2.4.2 Phương án 2: PLC.
Ưu điểm:
+ Sử dụng tốt trong môi trường công nghiệp.
+ Khả năng chống nhiễu tốt.
+ Độ chính xác cao
Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
+ Kích thước lớn.
+ Các Module kèm theo gái thành cao.

Hình 2.9: PLC S71200.
Kết luận chọn phương án: Vi điều khiển Arduino.

SV: Nguyễn Tấn Phúc – Lê Phúc Toàn: Lớp 15CDT2

Page 24