Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

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

---

---

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ

---

---

BÀI TẬP LỚN
CƠNG THƯƠNG
THIẾT KẾBỘHỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOAphân
CƠ KHÍ
Đề tài: Thiết kế hệ thống
loại sản phẩm theo màu sắc

---

---

: TS. Nguyễn Văn Trường

Giáo viên
Sinh viên thực hiện

BỘ
CÔNG THƯƠNG
: Nguyễn
Như Quân

– 2018604313

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nguyễn Văn Hứng – 2018604740

KHOA CƠ KHÍ

Nguyễn Duy Minh – 2018602030

Nhóm

---
: Nhóm
07---

Lớp

: ĐH CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K13
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hà Nội: 2021
KHOA CƠ KHÍ

---

---


PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp:
ME6061.2
2. Tên nhóm: Nhóm 07

Khóa: 13

Họ và tên thành viên:
1. Nguyễn Văn Hưng- 2018604740
2. Nguyễn Duy Minh- 2018602030
3. Nguyễn Như Quân- 2018604313
II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
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 mơ 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 Anh Tú

TS. Nguyễn Văn Trường


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ 4
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 5
CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ .................................................. 6
1.1 Yêu cầu thị trường, công ty, môi trường .......................................................... 6
1.2 Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm ............................................ 12
1.3 Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ ................................................................... 17
1.4 Thiết lập danh sách yêu cầu ............................................................................ 18
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ ............................................................................... 22
2.1 Xác định các vấn đề cơ bản ............................................................................ 22
2.2 Thiết lập cấu trúc chức năng ........................................................................... 24
2.3 Phát triển cấu trúc làm việc............................................................................. 26
2.4 Lựa chọn cấu trúc làm việc. ............................................................................ 28
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CỤ THỂ ............................................................................ 32
3.1 Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian. ...................... 32
3.2 Xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính. ......................................... 34
3.1 Lựa chọn layout sơ bộ phù hợp ...................................................................... 36
3.2 Phát triển các layout sơ bộ .............................................................................. 37
3.3 Giải pháp cho các chức năng phụ trợ.............................................................. 51
3.4 Một số lỗi điều hành có thể xảy ra .................................................................. 53
3.5 Checklist của sản phẩm................................................................................... 54
3.6 Thiết kế chi tiết ............................................................................................... 56
3.7 Bản vẽ chi tiết ................................................................................................. 60
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 64
DANH SÁCH THAM GIA KHẢO SÁT ............................................................. 64
PHIẾU KHẢO SÁT.............................................................................................. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 69

1

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Số lượng và giá trị xuất khẩu cà phê Việt Nam trong giai đoạn 2010 – 2018........ 6
Hình 1.2 Tỉ lệ phần trăm hình thức làm việc mong muốn ....................................................... 7
Hình 1.3 Nhu cầu về tự động hóa trong q trình sản xuất ..................................................... 7
Hình 1.4 Nhu cầu đáp ứng máy phân loại sản phẩm hiện nay ................................................ 8
Hình 1.5 Số lượng máy tự động trong sản xuất xuất khẩu hạt cafe ........................................ 8
Hình 1.6 Các loại máy phân loại hạt cafe đã từng sử dụng ..................................................... 9
Hình 1.7 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm ......................................................... 9
Hình 1.8 Kết quả khảo sát thị trường về nhu cầu khách hàng ............................................... 11
Hình 1.9 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo màu sắc ................ 13
Hình 1.10 Phễu cấp nguyên liệu.............................................................................................. 13
Hình 1.11 Cơ cấu rung trong máy phân loại sản phẩm.......................................................... 14
Hình 1.12 Băng tải định hướng ............................................................................................... 15
Hình 1.13 Cụm điều khiển ....................................................................................................... 16
Hình 1.14 Cơ cấu tách hạt phế phẩm ...................................................................................... 16
Hình 1.15 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC ............................................................... 17
Hình 3.1 Phễu chứa nguyên liệu ............................................................................................. 37
Hình 3.2 Sàng rung .................................................................................................................. 38
Hình 3.3 Quạt gió ..................................................................................................................... 38
Hình 3.4 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC.................................................................. 40
Hình 3.5 Module TB6560 3A.................................................................................................. 45
Hình 3.6 Sơ đồ đấu dây Động cơ bước với Module TB6560 3A ......................................... 45
Hình 3.7 Động cơ bước ............................................................................................................ 45
Hình 3.8 Sơ đồ khối tổng thể ................................................................................................... 47
Hình 3.9 Sơ đồ nối dây tổng thể .............................................................................................. 47
Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây PLC ................................................................................................. 48
Hình 3.11 Sơ đồ đấu driver và động cơ .................................................................................. 48
Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây và động cơ ...................................................................................... 49
Hình 3.13 Sơ đồ kết nối ........................................................................................................... 50

Hình 3.14 Tổng thể hệ thống máy phân loại sản phẩm ......................................................... 56
Hình 3.15 Tổng thể sản phẩm máy phân loại sản phẩm theo màu sắc ................................. 57
Hình 3.16 Phễu và máng dẫn định hướng .............................................................................. 58
Hình 3.17 Khung băng tải ........................................................................................................ 58
Hình 3.18 Băng tải ................................................................................................................... 59


Hình 3.19 Bộ phận tách màu sản phẩm .................................................................................. 59
Hình 3.20 Bản vẽ lắp................................................................................................................ 60
Hình 3.21 Con lăn .................................................................................................................... 61
Hình 3.22 Khung đỡ phễu nguyên liệu ................................................................................... 62
Hình 3.23 Khung đỡ băng tải và bộ tách màu ........................................................................ 63


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc.......................... 17
Bảng 1.2 Danh sách yêu cầu cho hệ thống ............................................................................. 18
Bảng 2.1 Phát triển cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc ..................... 26
Bảng 2.2 Lựa chọn cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc ..................... 28
Bảng 3.1 Các bộ phận thực hiện chức năng chính ................................................................. 34
Bảng 3.2 Thơng số động cơ ..................................................................................................... 46
Bảng 3.3 Các giải pháp thiết kế ............................................................................................... 51
Bảng 3.4 Các lỗi thường gặp và biện pháp khắc phục ........................................................... 53
Bảng 3.5 Checklist máy phân loại sản phẩm theo màu sắc ................................................... 54


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, hệ thống điều khiển, giảm sát tự động khơng cịn q xa lạ với chúng
ta. Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống con
người. Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một nghành khoa học kỹ thuật chuyên

nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của con
người.
Những ứng dụng trong công nghiệp cũng như tiêu dùng ngày nay thì phân loại
sản phẩm đã và đang được sử dụng một cách rộng rãi, được ứng dụng nhiều trong
ngành tự động hóa, cơ điện tử. Việc hiểu và ứng dụng sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi
người. Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em đã thực hiện đề tài thiết kế concept
“Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”
Thơng qua đề tài này nhóm em sẽ có nhứng điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích
lũy kinh nghiệm quý báu bỏ sung vào hành trang của mình trên con đướng đã chọn.
Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến
thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự hướng
dẫn của thầy Nguyễn Văn Trường để hoàn thành bài tập lớn này.
Trong quá trình thực hiện đề tài này có nhiều sai sót hi vọng q thầy cơ thơng
cảm và chỉ dạy cho chúng em, xin chân thành cảm ơm quý thầy cô.


CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1.1 Yêu cầu thị trường, công ty, môi trường
1.1.1 Nhu cầu thị trường
Theo Cục Trồng trọt, diện tích cà phê Việt Nam đạt trên 664.000 ha, sản lượng
cà phê đạt trên 1,5 triệu tấn nhân/năm; cà phê Robusta chiếm diện tích lớn (93%),
cịn lại là cà phê Arabica. Cà phê Việt Nam được xuất khẩu sang trên 80 quốc gia và
vùng lãnh thổ. Năm 2018, Tổng cục Hải quan Việt Nam đã công bố nước ta xuất khẩu
hơn 1,8 triệu tấn với kim ngạch xuất khẩu đạt 3,5 tỷ USD, chiếm 14% thị phần và
hơn 10% giá trị cà phê nhân xuất khẩu toàn cầu, đứng thứ 2 sau Brazil.
4000

3686

3557

3543

3337

3500
3000

2717

2714

3244

2671

2500
2000 1763
1500

1734

1173

1250

2010

2011

1442

1341

1301

1882

1780

1691

1000
500
0
2012

2013

Cà Phê (Triệu USD)

2014

2015

2016

2017

2018

Cà Phê (Nghìn tấn)

Hình 1.1 Số lượng và giá trị xuất khẩu cà phê Việt Nam trong giai đoạn 2010 –
2018
Theo VICOFA, trong thời điểm này diện tích và sản lượng cà phê khơng có biến
động mạnh, cả nước có trên 140 doanh nghiệp xuất khẩu, trong đó có khoảng 20
doanh nghiệp nước ngồi có máy móc hoặc cơ quan đại diện ở Việt Nam và khoảng
4 doanh nghiệp hàng đầu cà phê ở Việt Nam là TCT Cà phê Việt Nam, Cà phê 2/9,
XNK Intimex, và Tập đoàn Thái Hịa.
Với số lượng máy móc hạn chế kéo theo chi phí sản xuất tăng lên cụ thể trong
việc phân loại sản phẩm đã chiếm tới 10% tổng chi phí tương đương 350 triệu USD.
Chính vì vấn đề đó chúng ta đang rất cần các loại máy móc nơng nghiệp nói
chung và máy phân loại sản phẩm nói riêng.


Với vấn đề này, chúng tôi đã tiến hành khảo sát trên 100 công ty, doanh nghiệp
trong lĩnh vực sản xuất, xuất khẩu sản phẩm nông nghiệp và đã cho ra kết quả như
sau:
Khi đặt câu hỏi về việc lựa chọn phương thức làm việc trong quá trình sản xuất
phân loại sản phẩm, kết quả thu được khá khả quan khi các doanh nghiệp hướng tới
việc áp dụng máy móc vào sản xuất với 76.5% lựa chọn phương thức làm việc tự
động.

Hình 1.2 Tỉ lệ phần trăm hình thức làm việc mong muốn
Trong số đó, có tới 73.5% doanh nghiệp bày tỏ đang rất cần áp dụng tự động
hóa vào quá trình sản xuất của họ.

Hình 1.3 Nhu cầu về tự động hóa trong q trình sản xuất

Đặt vấn đề về việc liệu hiện nay các máy móc phân loại sản phẩm đã đáp ứng
đủ nhu cầu hay chưa thì câu trả lời khá khiêm tốn với 61.8% cho biết chỉ mới đạt
được 1 phần nhỏ.


Hình 1.4 Nhu cầu đáp ứng máy phân loại sản phẩm hiện nay
Trong thời điểm này diện tích và sản lượng cà phê khơng có biến động mạnh,
cả nước có trên 140 doanh nghiệp xuất khẩu, trong đó chỉ chiếm thành phần khá thấp
là khoảng 20 doanh nghiệp nước ngoài có máy móc hoặc cơ quan đại diện ở Việt
Nam tức 20% thị phần cho thấy sự cần thiết của ý tưởng thiết kế hệ thống phân loại
hạt cà phê theo màu sắc đối với ngành xuất khẩu nói chung và các nhà mày chế biến
xuất khẩu hạt cà phê nói riêng.

Hình 1.5 Số lượng máy tự động trong sản xuất xuất khẩu hạt cafe
Trong đó khi hỏi về máy phân loại hạt cà phê thì đã biết đến các máy móc phân
loại tự động, hiệu suất cao đã và đang có mặt trên thị trường. Chiếm thị phần nhiều
bao gồm các sản phẩm phân loại cà phê theo màu sắc và kích thước.
Điều này cho thấy sự cạnh tranh cao trong thị trường khi sản phầm của công ty
đưa vào sản xuất đại trà và yêu cầu cải tiến, hồn thiện và tối ưu sản phẩm của cơng
ty về các tiêu chí yêu cầu của khách hàng kết hợp với các phương thức marketing
hiệu quả để có thể cạnh tranh cơng bằng, thậm chí tạo lợi thế trước những mẫu mã
tên tuổi trên thị trường.


Hình 1.6 Các loại máy phân loại hạt cafe đã từng sử dụng
Với lợi thế về quy mô và sản lượng cafe đứng thứ 2 thế giới tuy nhiên lại thiếu
hụt về trang thiết bị cụ thể là máy phân loại hạt cafe cùng với đó là nhu cầu lớn về
mặt tự động hóa q trình sản xuất, chế biến trong thời cơng nghệ 4.0 hiện nay.
Vì vậy, việc phát triển và sản xuất máy phân loại hạt cafe theo màu sắc là rất
cần thiết.

1.1.2 Tìm kiếm và hình thành ý tưởng
Nhóm đã đặt ra các tiêu chí cụ thể và tiến hành khảo sát trên 100 doanh nghiệp
vừa và nhỏ trên cả nước và nhiều chuyên gia phân tích thị trường với chuyên gia
trong lĩnh vực sản xuất, chế biến nông- lâm sản với mục tiêu đưa ra định lượng về
nhu cầu của thị trường về loại sản phẩm này và các tiêu chí, đánh giá của họ về thiết
bị. Quá trình khảo sát thực tế cho ra kết quả như sau:
Về tiêu chí, yêu cầu của thị trường và mức đánh giá của họ về hệ thống phân
loại hạt cà phê theo màu sắc.

Hình 1.7 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm


Hình 1.8 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm

Hình 1.9 Các tiêu chí đánh giá máy phân loại sản phẩm
Theo đó, ta có thể thấy các tiêu chí được các doanh nghiệp quan tâm nhất lần
lượt đó là:
 Chất lượng
 Năng suất
 Giá thành
 Độ an toàn
 Tuổi thọ
 Tính ổn định
 Bảo trì, sửa chữa


Hình 1.8 Kết quả khảo sát thị trường về nhu cầu khách hàng
Với các tiêu chí đánh giá nhóm nghiên cứu và phát triển đặt ra đã thu được kết
quả mức độ nhu cầu của thị trường đối với sản phẩm máy phân loại cà phê theo màu
sắc với điều kiện thiết bị đáp ứng trên 70% tiêu chí đặt ra. Cụ thể là 59% được cho là

rất cần và 28.2% được cho là cần thiết.
Hiện nay trên thị trường Việt Nam, Máy tách màu WeSort - New CCD được sử
dụng phổ biến nhất, chiếm 63% thị phần máy phân loại cà phê trong nước. độ chính
xác là 99,99% với năng suất đạt trung bình 5 tấn/h.
Độ chính xác của các máy trên thị trường gần như bão hịa vì vậy sẽ tập trung
nghiên cứu phát triển về năng suất, độ ổn định, an toàn cho sản phẩm và giảm thiểu
chi phí sản xuất.
Ý tưởng thiết kế hệ thống cỡ vừa và nhỏ phân loại hạt cà phê theo màu sắc: tập
trung nghiên cứu tối ưu hóa năng suất trung bình cho các dịng sản phẩm đạt 5,5-6
tấn/h chất lượng ≥99,99%, sử dụng module đã được tối ưu hóa đồng thời cải tiến chế
tạo các bộ phận có thể theo năng lực công ty.
Khả năng của công ty
 Khả năng của cơng ty: có thể sản xuất 6-8 sản phẩm trên ngày.
 Nguồn nhân lực: Có 500 nhân viên trong đó có 350 kĩ sư cơ khí, điện tử
và cơ điện tử.
 Chi nhánh: Gồm 3 chi nhánh với quy mô mỗi nhà máy là 10.000 m2.
 Tự chế tạo:


Vỏ máy



Băng chuyển



Bàn máy



Phễu nguyên liệu

 Sử dụng module có sẵn:


Thiết bị nhận biết màu sắc



Ốc vít, đai ốc



Màn hình hiển thị



Động cơ



Mạch xử lý trung tâm



Các thiết bị phụ: đèn, bộ rung, thùng chứa thành phẩm, nút bấm,...

 Chiến lược phát triển sản phẩm:



Tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm
bằng màu sắc của các nông- lâm sản dạng hạt



Cung cấp các bản dung thử cho một số nhà máy chế biến nơng- lâm
sản



Có các ưu đãi khi người dùng mua sản phẩm để thu hút khách hàng.



Thường xuyên cải tiến và tối ưu hóa hệ thống để người dung dễ
dàng sử dụng và đạt hiệu quả cao



Vòng đời của một sản phẩm là: 10 năm



Cung cấp phiên bản cập nhật ra thị trường: 02 năm/1 phiên bản

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm cần có những bộ phận sau:
 Phễu nguyên liệu

 Bộ phận rung
 Máng dẫn định hướng
 Thiết bị nhận biết màu sắc
 Cơ cấu tách hạt phế phẩm
 Cụm thiết bị điều khiển
 Cụm thiết bị xử lý


Các thành phần trong hệ thống có một chức năng và nhiệm vụ nhất định và được
bố trí động bộ với nhau để đạt hiệu suất cao nhất. Việc phân chia các thành phần như
trên mang tính chất tương đối giúp chúng ta hình dung được sản phẩm.

Hình 1.9 Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo màu sắc
1.2.1 Phễu nguyên liệu
Phễu nguyên liệu có mục đích để chứa và dự trữ hạt cả phê nhằm sự hoạt động
liên tục và ổn định của hệ thống. đồng thời đóng vai trị định hướng ngun liệu cấp
I để cung cấp nguyên liệu cho máy rung.

Hình 1.10 Phễu cấp nguyên liệu


Phễu là nơi chứa hạt cần xử lý. Hạt được cung cấp vào phễu bằng băng chuyền
từ khâu sản xuất thơ trước đó và từ thành phẩm đã đươc phân loại lần 1 và lần 2.
1.2.2 Bộ phận rung
Trong quá trình vận hành cần điều chỉnh lưu lượng đầu vào của ngun liệu thì
cần có bộ phận rung để làm điều đó. Ngồi ra bộ phận rung giúp hạn chế sự cố tắc
nghẽn của nguyên liệu đầu vào.
Nguyên lí hoạt động: sử dụng động cơ tạo chuyển động tịnh tiến theo 2 phương
đồng thời có màng lọc bụi và kết hợp với quạt gió để loại bỏ các vật nhẹ khác. Lấy
hạt từ phễu chuyển vào khâu tiếp theo

Ưu điểm: Tạo chuyển động ổn định, hỗ trợ giảm nhiễu cho hệ thống phát hiện
và xử lý hình ảnh
Nhược điểm: tạo rung động, tiếng ồn, làm việc liên tục, động cơ phải điều chỉnh
thích hợp với năng suất làm việc để tránh quá tải.

Hình 1.11 Cơ cấu rung trong máy phân loại sản phẩm
1.2.3 Băng tải
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời
theo phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây tải sản xuất các thiết bị này
được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong
các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm
thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.
Ưu điểm:


 Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các
hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang và nằm
nghiêng.
 Vốn đầu tư khơng lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo
dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng
so với máy vận chuyển khác khơng lớn lắm. Ngồi ra cịn có hệ thống
đỡ (con lăn, giá đỡ...) nằm dưới bộ phận kéo có tác dụng làm phần trượt
cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
 Ngồi ra cịn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ...) nằm dưới bộ phận kéo
có tác dụng làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
Cấu tạo của băng tải gồm: Một động cơ có giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát
tốc độ; một con lăn truyền trục chuyển động; hệ thống khung đỡ con lăn; hệ thống
dây băng hoặc con lăn.
Nguyên lý hoạt động: Động cơ được gắn vào một đầu của băng tải thông qua
bộ truyền chuyển động hoặc bắt trực tiếp với con lăn dẫn động. Khi động cơ quay sẽ

truyền chuyển động cho con lăn dẫn động và nhờ ma sát của bề mặt băng tải với con
lăn sẽ làm cho băng tải chuyển động theo chiều chuyển động của con lăn.
Đặc điểm làm việc
Băng tải được cố định nhờ khung băng tải và được kéo căng bởi con lăn băng
tải. Trong quá trình vận hành, băng tải ln tì đè và tạo ra ma sát lên con lăn. Làm
việc nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và tang dẫn – con lăn.

Hình 1.12 Băng tải định hướng


1.2.4 Cụm thiết bị điều khiển.
Thiết bị điều khiển bao gồm các cổng kết nối truyền thơng giữa máy tính với
các thiết bị ngoại vi như: camera, động cơ, đèn,… thơng qua winform trên máy tính
có thể điều khiển bật/ tắt, chế độ hoạt động, công suất, cài đặt hệ thống, hiển thị thơng
tin… màn hình điều khiển trực tiếp trên thiết bị có các chức năng như điều khiển và
hiển thị như qua trên.

Hình 1.13 Cụm điều khiển
1.2.1 Cơ cấu tách hạt phế phẩm
Dựa vào hoạt động nhận biết chính xác của thiết bị nhận biết màu sắc, tín hiệu
được xử lí và gửi tới cơ cấu tách hạt nhắn tính tốn và loại bỏ đúng hạt khơng đúng
với yêu cầu.

Hình 1.14 Cơ cấu tách hạt phế phẩm


1.2.2 Thiết bị xử lý trung tâm
Qua nghiên cứu, nhận định năng suất thiết bị là yếu tố quyết định sự thành cơng
của dự án vì vậy thiết bị xử lý có vai trị quan trọng bởi nó như bộ não của cả hệ
thống. Dòng sản phẩm PLC S7-1200 (6ES7212-1AE40-0XB0) chứa CPU mạnh mẽ,

phản ứng nhanh chóng với các sự kiện của quy trình, Ngắt giao tiếp cho phép trao đổi
thơng tin nhanh chóng và dễ dàng với các thiết bị ngoại vi với 1 cổng Ethernet, tốc
độ thực thi tính tốn thực là 18 μs/lệnh, Tốc độ thực thi Boolean là 18 μs/lệnh thích
hợp để xử lý dữ liệu lớn và nhanh như hình ảnh.

Hình 1.15 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC

1.3 Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
Dưới đây là Bảng kế hoạch làm rõ nhiệm vụ và mốc thời gian hồn thành của
nhóm vạch ra và làm theo nhằm đạt được hiểu quả cao nhất trong công việc.

Bảng 1.1 Kế hoạch phát triển hệ thống phân loại hạt cà phê theo màu sắc
STT

Thời Gian

Nhiệm Vụ

1

15/03/2021-01/04/2021

Tìm hiểu và phân tích thị trường

2

01/04/2021-08/04/2021

Lựa chọn ý tưởng

3

08/04/2021-15/04/2021

Lên kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ

4

15/04/2021-22/04/2021

Thiết kế concept


5

22/04/2021-29/04/2021

Thiết kế cụ thể

6

29/04/2021-30/05/2021

Thử nghiệm tại công ty

7

30/05/2021-30/08/2021

Đưa ra vận hành thử nghiệm dịng sản phẩm

alpha

8

30/08/20210- 15/09/2021

Thu thập thơng tin phản hồi từ người dùng thử
nghiệm

9

15/09/2021- 15/02/2022

Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến

10

15/02/2022- 15/05/2022

Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta

11

15/05/2022- 30/11/2022

Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi,
tối ưu hóa thiết bị

12

01/02/2023- 01/03/2023

Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch
marketing

13

Từ 01/03/2023

Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hồn thiện và
liên tục cập nhật thơng tin phản hồi

1.4 Thiết lập danh sách yêu cầu
Bảng 1.2 Danh sách yêu cầu cho hệ thống
Ban hành ngày:05/04/2021
Người
sử
dụng
Những
thay
đổi

Phân loại
Danh sách yêu cầu cho dự án thiết kế hệ thống phân loại sản
Nhận dạng
phẩm theo màu sắc
Trang:

Yêu cầu

Chịu trách
nhiệm


CƠ KHÍ
Kích thước: L=1÷1,2m
W= 1,5÷2m
H=1,5÷2m
Khối lượng hệ thống: <500Kg.
 Vỏ máy:
+ Vật liệu: kim loại đảm bảo rung động cho phép khi
vận hành và tuổi thọ của hệ thống
+ Độ dày vỏ máy: kim loại tấm dày 1÷2mm
+ An tồn với điện 350V
+ Sơn tĩnh điện.
+ Khả năng chống bám bụi của vỏ tốt.
+ Chịu tải: 50÷ 60Kg
+ Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm
+ Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm
+ Độ bền của khung máy: 40÷50 năm trong điều kiện
lý tưởng
+ Công nghệ chế tạo: độ chính xác cao chi phí thấp
cho sản xuất hàng loạt.

+ Chiều dài: L=1.5÷3.5m
W= 1,5÷2m
H=1÷1.5m
+ Số chân: 8÷16 chân

07/04/2021

+Mỗi chân được gắn bánh xe có thể linh động di
chuyển


Phễu:
 Vật liệu: Nhơm
 Dung tích: 0,6÷0,8m3

Nhóm thiết kế 07 chịu trách nhiệm

 Băng tải


ĐIỆN
+ Sử dụng nguồn điện lưới 220-250V/50Hz
+ Hiệu suất làm việc: 97%
+ Cơng suất: 1,3-2,2KW
+ Động cơ: có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ, Công
suất 2,1-3,9 KW/1 động cơ.
+ Công nghệ chiếu sáng: ánh sáng ổn định, tập chung,
khơng ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị bắn màu.
+ Cơng nghệ bắn tách hạt: chính xác (≥98 %), ít tiếng
ồn, ít sản phẩm phụ phát sinh, khơng ảnh hưởng đến hạt, làm
việc với công suất cao và mài mòn thấp.
Súng hơi: tần số hoạt động cao khoảng 1500 lần/giây
giúp bắn phế phẩm tốt mà vẫn tiêt kiệm hơi.
ĐIỆN TỬ
+ Bộ điều khiển xử lí chính xác với tốc độ cao (độ trể
≤5ms)

+ Xử lý ≥10 triệu sản phẩm mỗi giờ với sai số 0-0,2%
+ Cảm biến nhận dạng màu sắc sử dụng công nghệ cao
ưu tiên độ chính xác.
+ Cơng nghệ cho phép phân loại sản phẩm theo biểu
đồ màu sắc kỹ thuật số x-rite sg.
+ Màn hình hiển thị đầy đủ rõ nét, làm việc tốt trong
môi trường bụi và rung động
+ Bộ điều khiển xử lý nhanh chính xác tốc độ truyền
10/100 Mbits/s; có module truyền thông, bộ đếm tốc độ cao,
PWM,…
PHẦN MỀM VẬN HÀNH
+ Phần mềm thiết kế đơn giản, trực quan
+ Có hỗ trợ tiếng việt
+Được thiết kế có thể lưu trữ ít nhất 100 bộ nhớ, dễ
dàng cài đặt cho nhiều loại cà phê khác nhau


+ Phần mềm tự động điều chỉnh trên nền windows, có
thể đặt thêm các chương trình mới, tiết kiệm chi phí nâng
cấp, xử lý tốt các nhiên liệu khó, có kết nối wifi
+ Phân tách tối ưu, có thể điều chỉnh chất lượng, loại
hạt, số lượng,…
TÍN HIỆU
+ Quan sát và ghi lại hình ảnh của từng hạt nguyên
liệu
+ Lưu trữ dữ liệu hình ảnh của các hạt với độ chính
xác cao
+ Cấu hình súng bắn tách hạt tối ưu về độ nhanh nhạy
trong q trình truyền tín hiệu hình ảnh ra tín hiệu dạng xung
đầu vào điều khiển cho súng

AN TỒN VÀ CƠNG THÁI HỌC
+ Vận hành sử dụng thiết bị dễ dàng
+ Màn hình cảm ứng có độ nhạy cao, trực quan.
+ Nguyên tắc hoạt động an toàn, thân thiện với môi
trường ( hạn chế tối đa tiếng ồn, mất cân bằng máy,…)
+ Thiết kế đáp ứng tính thẩm mĩ và hiệu quả cao.
+ Có các Relay thời gian để tránh cháy nổ, chập điện
+ Có kính chắn trước và sau khoang máy
SẢN XUẤT VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG
+ Sản xuất một lần tất cả các bộ phận
+ Chất lượng các linh kiện, bộ phận cơ khí đảm bảo
tiêu chuẩn an tồn, ổn định, chính xác.
+ Sản xuất vỏ và bảng điều khiển thử nghiệm tại
xưởng riêng
+ Sử dụng các bộ phận mua ngoài và tiêu chuẩn bất
cứ khi nào có thể.
LẮP RÁP VÀ VẬN CHUYỂN
+ Đáp ứng dung sai tiêu chuẩn trên đề xuất


+Vận chuyển dễ dàng
CHI PHÍ
Chi phí sản xuất < 3000USD

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ

2.1 Xác định các vấn đề cơ bản
2.1.1 Các vấn đề ảnh hường trực tiếp đến chức năng và những ràng buộc cần
thiết
 Năng suất yêu cầu: 450-500 Kg/giờ

 Có nhiều hạt có màu sắc pha trộn
 Rung động dễ gây nhiễu trong quá trình tách hạt
 yêu cầu độ nhạy và độ chính xác của cảm biến hình ảnh cao (sai số 0-0,2%)
 giá cho công nghệ trong khoảng 2000-3000USD
 Vỏ máy cần đáp ứng được độ bền và tính ổn định khi làm việc thời gian dài ở
công suất lớn
 Vỏ máy cần đảm bảo sự an tồn, tiết kiệm và tính thẩm mỹ
 Linh kiện, bộ phận tiêu chuẩn, dễ dàng thay thế, sửa chữa
 Các thiết bị điện hoạt động ổn định nhưng sẽ giảm dần hiệu năng theo thời
gian
 Yêu cầu sai số trong lắp ráp nhỏ (0,05 mm) và máy cần đạt cân bằng động để
giảm rung động
 Yêu cầu tuổi thọ chưa chính xác do chịu tác động của các yếu tố khách quan
 Vi mạch bị ảnh hưởng trong quá trình hoạt động của thiết bị với sự rung động
và các điều kiện khách quan
 Chi phí bảo trì để duy trì hiệu suất cao cho máy
2.1.2 Khái quát cho dữ liệu định tính về các vấn đề cơ bản
 Năng suất cao trên mức trung bình của các sản phẩm trên thị trường