Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

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
Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

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

Lưu Hoàng Anh

2018600712

Nguyễn Văn Dương 2018604548
Nguyễn Văn Quang 2018603968

Hà Nội-2021

1


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

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

Hà Nội, ngày tháng

năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

2


I. Thơng tin chung
1. Tên lớp:
ME6061.2
2. Tên nhóm: 16
STT

Họ và tên
1
Lưu Hồng Anh
2
Nguyễn Văn Dương
3
Nguyễn Văn Quang

Khóa: 13
MSV
2018600712
2018604548
2018603968

II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
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 công 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 Văn Trường

TS. Nguyễn Anh Tú
3


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ................................ 5
1.1

Nhu cầu thị trường ............................................................................... 5

1.2

Khảo sát thị trường .............................................................................. 7

1.3

Các sản phẩm có trên thị trường ........................................................ 10

1.4

Lựa chọn sản phẩm nghiên cứu ......................................................... 13

1.5
Thiết lập danh sách yêu cầu ............................................................... 17
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ .............................................................. 20
2.1

Xác định các vấn đề cơ bản. .............................................................. 20

2.2
Xác lập cấu trúc chức năng ................................................................ 21
2.2.1
Cấu trúc chức năng tổng thể.......................................................... 21
2.2.2
2.3

Cấu chúc chức năng cụ thể............................................................ 22
Phát triển cấu trúc làm việc ............................................................... 23

2.4
Lựa chọn cấu trúc làm việc ................................................................ 24
2.4.1
Phương pháp định tính. ................................................................. 24
2.4.2

Phương pháp định lượng ............................................................... 25

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỤ THỂ ........................................................... 26
3.1
. Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian ....... 26
3.1.1
Bắt đầu với giải pháp nguyên tắc và danh sách yêu cầu............... 26
3.1.2

Xác định điều kiện của bước thiết kế cụ thể ................................. 27

3.1.3

Xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính......................... 28

3.1.4

Phát triển các layout sơ bộ ............................................................ 28

3.2
Bản thiết kến chi tiết .......................................................................... 41
3.2.1
Sàng rung....................................................................................... 41
3.2.2

Hệ lò xo ......................................................................................... 42

3.2.3

Đế máy .......................................................................................... 42

3.2.4

Băng tải ......................................................................................... 43

3.2.5

Trục đỡ sàng .................................................................................. 43

4


CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
1.1 Nhu cầu thị trường
Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình Cơng nghiệp hố, hiện đại hố. Chính
vì vậy có rất nhiều khu cơng nghiệp đã và đang được hình thành với nhiều dây
chuyền thiết bị hoạt động hiện đại cùng với sự đầu tư và góp vốn đến từ các nước
khác trến thế giới.
Trong những thập niên gần đây, các thiết bị điện tử được ứng dụng rộng rãi trên
khắp thế giới. Sự đa dạng và phát triển của ngành này không ngừng biến đổi. Cơ
điện tử là một trong những ngành kỹ thuật tinh vi của Thế giới, nó là một phương
tiện dường như không thể thiếu trong mọi lĩnh vực như : viễn thơng, y khoa, các
phịng thí nghiệm, nghiên cứu, v…v.. Nó đảm bảo hiệu suất trong công việc cũng
như độ tin cậy thỏa mãn cho người sử dụng, điện tử là một ngành mà tín hiệu vận
động đặt trên cơ sở dòng điện và điện áp. Từ những linh kiện nhỏ và đơn giản ta
có thể tạo ra các thiết bị thật sự hữu dụng trong cuộc sống hằng ngày và đặc biệt
trong sản xuất. Những thiết bị tinh vi giúp giải phóng sức lao động, tạo ra hiệu
suất lao động chưa từng có, một máy họat động có thể thay thế cho vài chục nhân
cơng, thậm chí cịn hơn thế nữa. Sự kết hợp giữa ngành điện tử và ngành cơ khí

là một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của tự động hóa trong công nghiệp.
Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì
thế các mặt hàng được sản xuất ra không những đạt tiều chuẩn về chất lượng, mà
cịn địi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho
nên từ đó các khu cơng nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy
móc hiện đại để phối hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo ra năng suất cao hơn trong
quá trình sản xuất. Trong các nhà máy, các sản phẩm được sản xuất ra trước khi
được xuất xưởng thì phải trải qua nhiều giai đoạn kiểm tra sản phẩm. Tuỳ theo
sản phẩm được sản xuất ra mà nó phải được kiểm tra qua các khâu khác nhau,
chẳng hạn như kiểm tra về chất lượng, kích thước, hình dạng, hoặc trọng lượng
…Trong đề tài : PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC. Đề tài này sẽ
giúp cho chúng em phần nào hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các dây
chuyền thiết bị được dùng trong việc phân loại sản phẩm
5


Ngày nay, việc tập trung hóa - tự động hóa công tác quản lý, giám sát và
điều khiển các hệ thống tự động nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh rủi ro,
tiết kiệm chi phí, hạn chế nhân cơng là một xu hướng tất yếu của quá trình sản
xuất. Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật
truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua, điều khiển tự đông đã
ra đời và phát triển càng ngày càng đa dạng đáp ứng các u cầu, địi hỏi q trình
tự động trong các lĩnh vực cơng nghiệp.
Chính vì vậy phải lựa chọn quá trình điều khiển nào cho phù hợp với yêu
cầu thực tế, điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng
cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trì, sửa chữa hệ thống khi có sự cố.
Thực tiễn đó đã đặt ra vấn đề là làm sao để quản lý các nhà máy sản xuất
hiệu quả nhất, tiết kiệm nhất và an toàn nhất

-

-

Thị trường
Đối với hộ gia
đình, gia trại
Các trang trại lớn
Cơng ty vừa và
nhỏ phân loại và
đếm sản phẩm
COD

Chiến lược
- Phân loại sản phẩm đồng
đều
- Kiểm tra chất lượng sản
phẩm bằng kích thước
- Phân loại hàng hóa theo
lợi ích kinh tế trong vận
chuyển

-

-

Thuộc tính
Có khả năng phân
loại theo từng mức
hình dạng cụ thể
Dễ dàng sử dụng

Dễ dàng bảo trì
An tồn
Độ bền cao

Hình 1: Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch

6


Hình 2: Dây chuyền phân loại nơng sản: cam, táo, khoai tây

1.2Khảo sát thị trường
Với các câu hỏi khảo sát các hộ sản xuất và kinh doanh hàng hóa có kết quả ở
các đồ thị sau:

20%

Thủ Cơng
Máy Móc

80%

Biểu đồ 1: Trang trại, cơ sở sản xuất của bạn phân loại sản phẩm như thế nào ?

7


20%
Chiều cao
Màu sắc

60%

Hình dạng

20%

Biểu đồ 2: Trang trại, cơ sở sản xuất của bạn phân loại sản phẩm dựa theo

0%

Đồng ý
Không đồng ý

100%

Biểu đồ 3: Bạn nghĩ ra sao nếu việc phân loại sản phẩm được tự động hóa ?

8


10%

5 triệu
7 triệu

50%

10 triệu

40%

Biểu đồ 4: Với một chiếc máy phân loại sản phẩm bạn nghĩ mức giá

20%

Có

Khơng

80%

Biểu đồ 5: Nếu chúng tôi sản xuất ra một chiếc máy phân loại sản phẩm bạn có sử dụng sản phẩm của chúng tôi
với mức giá 7-10 triệu

9


1.3 Các sản phẩm có trên thị trường
Dây chuyền phân loại sản phẩm theo khối lượng
Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theo
nguyên tắc kiểm tra khối lượng online, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo
yêu cầu.
Phạm vi phân loại: 10g~5000g
Tốc độ: 110 – 200 sản phẩm/ phút.
Tốc độ: 60m/ phút
Số lượng cỡ phân loại: 12 cỡ
Vật liệu: inox SS304 đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm

Hình 3: Băng truyền phân loại cà chua

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc
Máy phân loại sảnphẩm theo màu sắc có thể phân loại các sản phẩm như ớt, cà
chua, cà phê, nhựa màu, gạo, chè búp, các loại hạt…
Năng suất: 0.8-15 tấn/ giờ (tùy vào mỗi loại model)
Tỉ lệ phân loại chính xác: >99%
Ứng dụng phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành nơng nghiệp, thực
phẩm, dầu, hóa chất, công nghiệp dược phẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y tế…
Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch
10


Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch được sử dụng rất phổ biến hiên
nay. Dây chuyền sorting này được sử dụng để phân loại các kiện hàng, bưu
phẩm, sản phẩm thành phẩm đã được đóng thùng carton, đóng túi và dán mã
vạch barcode, mã QR.
Với các thông tin lưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ
dàng sàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu
cầu đặt ra như:
Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất,
model…
Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn,
cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn…
Với các sản phẩm nơng sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lơ chế biến,
cấp sản phẩm…

Hình 4: Băng truyền phân chia đến các vị trí

Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánh
tay robot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành
AGV trong các nhà máy thông minh.

Hệ thống phân loại sản phẩm có thể đạt cơng suất tới 10,000 sản phẩm/giờ.
Năng suất cao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch và phân loại bởi công nhân
truyền thống.
Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước
Là hệ thống phân loại tự động cho sản phẩm hàng hóa, trái cây và rau quả trên
cơ sở kích thước bao gồm bộ phận cấp, phân loại, thả và thu hồi sản phẩm. Máy
phân loại sản phẩm theo kích thước điều khiển tự động, độ chính xác cao, hoạt
động ổn định, phù hợp cho nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Năng suất: 3-5 tấn/ giờ ~ 1000-1100 sản phẩm/ phút
11


Cấp phân loại: 4-10 cấp

Hình 5: Sàng hoa quả theo kích thước

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, nông sản,
trái cây…
Trong ngành logistic, thương mại điện tử, các gói hàng được đóng trong các hộp
với trọng lượng, màu sắc, kích thước khác nhau dễ dàng được phân loại nhờ hệ
thống phân loại lựa với camera và thuật tốn phân loại thơng minh. Hàng hóa
được phân loại trên băng tải chính theo các băng tải xương cá di chuyển tới các
vị trí tập kết.
Phân loại sản phẩm tự động giúp giảm thiểu sức người và thời gian cho khâu
phân loại vốn nhàm chán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác ở tốc độ cao với
năng suất vượt trội.
Với các ngành chế biến, sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, sản phẩm sau khi chế
biến chạy trên băng tải hồn tồn có thể được hệ thống chọn/bỏ theo các tiêu chí
về hình dáng, màu sắc, giúp q trình đóng gói diễn ra liền mạch và chất lượng
sản phẩm được kiểm soát đồng đều hơn.

Hệ thống nhận diện và phân loại ngày càng thông minh hơn với việc áp dụng AI
vào công việc phân loại, lựa sản phẩm theo các kịch bản mong muốn từ trước.
Hệ thống băng tải cấp, chọn hàng với tốc độ lên tới 150m/phút có khả năng chịu
mài mịn, nhiệt độ, độ ẩm cao và các điều kiện sản xuất đặc biệt.

12


1.4 Lựa chọn sản phẩm nghiên cứu
Hệ thống phân loại hạt cà phê theo kích thước
Phân loại cà phê là một cách đánh giá chất lượng của hạt cà phê xanh trước khi
chúng được xuất khẩu nhằm sản xuất các lơ hàng thương mại đồng nhất đáp ứng
các tiêu chí chất lượng nhất định, từ đó tạo cơ sở cho một hệ thống giá cả hợp lý.
Tuy nhiên, vốn không tồn tại một hệ thống phân loại, đánh giá chung trên toàn
thế giới cho cà phê – Các quốc gia sản xuất khác nhau có hệ thống riêng họ. Điều
này có nghĩa là các tiêu chuẩn khác nhau được sử dụng để phân loại cà phê ở các
khu vực khác nhau và thuật ngữ khác nhau có thể được sử dụng cho cùng một loại
cà phê.
Điều này có nghĩa là các tiêu chuẩn khác nhau được sử dụng để phân loại cà phê
ở các khu vực khác nhau và thuật ngữ khác nhau có thể được sử dụng cho cùng
một loại cà phê. Tuy vậy, quá trình phân loại và phân loại cà phê thường được
dựa trên một số tiêu chí sau:









Kích thước hạt
Số lượng khuyết tật
Độ cao canh tác
Giống lồi thực vật
Vùng, khu vực (các tiêu chí riêng tại mỗi quốc gia khu vực)
Phương pháp chế biến (chế biến ướt, khô hoặc chế biến mật ong)
Chất lượng hương vị (đánh giá qua kỹ thuật thử nếm cupping)
Khối lượng hạt (tiêu chí này cũng liên quan đến độ cao canh tác).

Hình 6: Lựa chọ hạt cà phê

13


Tuy nhiên vẫn tồn tại một hệ thống phân loại phổ quát quy chuẩn bởi SCA (Hiệp
hội cà phê đặc sản) được sử dụng rộng rãi và là cơ sở cho nhiều biến thể phân loại
của nhiều quốc gia khác. Các tiêu chuẩn của SCA được xây dựng dựa trên một số
cơ sở chính như số lượng khiếm khuyết (lỗi, khuyết điểm) của hạt và hàm lượng
độ ẩm cho phép, kích thước hạt…
Các cơ sở chính phân loại hạt cà phê:
 Phân loại theo kích thước hạt
Phân loại theo kích thước hạt đang trở thành một thang đo chung cho ngành cà
phê, việc áp dụng thực tế có thể khác nhau ở một vài khu vực, nhưng cơ bản thì
phương pháp này gần như đạt được tiếng nói chung ở nhiều nước. Trong đó nhân
cà phê sau khi làm khơ sẽ được ray qua các tấm kim loại đục lỗ với đường kính
khác nhau từ 8 đến 20/64 inch.
Kích thước sàng ít khi sử dụng chỉ số milimet, mà dùng theo tỷ lệ 1/64 inch. Nói
cách khác, sàng 18 nghĩa là 18/64 inch, quy ra đơn vị đo lường mm là 7,1mm,
tương tự như vậy sàng 16 quy ra là 6,3mm. Kích thước sàng được sử dụng như

nhau ở mọi quốc gia sản xuất cà phê, nhưng tên lại hoàn tồn khác nhau. Ví dụ,
một hạt cà phê rất lớn (19-20 1/64 inch) được gọi là AA ở Châu Phi và Supremo
ở Colombia.

Hình 7: Kích tước sàng với các loại cà phê

14


Khi bạn cho một nắm cà phê nhân lên sàng 18/64 inch những hạt cịn lại trên
sàng thì sẽ được phân loại là sàng 18, còn hạt nào rơi xuống và còn lại trên sàng
16/64 sẽ được phân loại là sàng 16. Tuy nhiên, việc phân loại này khó có thể chính
xác 100% (Chẳng hạn, do mật độ cao nên một số hạt tuy nhỏ nhưng khơng rớt
xuống được). Vì vậy trong hệ thống quy chuẩn phân loại của mình, SCA cho phép
phương sai 5% với các phép đo sàng (nghĩa là trong 100 hạt cà phê trên sàng 18
được phép có 5 hạt nhỏ hơn hoặc lớn hơn).

Hình 8: Sàng cà phê

15


 Phân loại theo kiếm khuyết (hạt lỗi)
“Bạn có thể làm hỏng một hạt cà phê chất lượng tốt, nhưng không thể làm cho
một hạt cà phê kém chất lượng kém trở nên tuyệt vời, vì chúng tơi khơng phải là
nhà giả kim” – Ron Heathman của Mad Cap Coffee. Đó là lý do tại sao người
mua cà phê, cũng như các nhà rang xay, dành nhiều thời gian để tách và chọn lọc
hạt cà phê trước khi đưa tất cả vào máy rang
Theo Hiệp hội Cà phê đặc sản của Mỹ (SCA) một số khiếm khuyết (lỗi) có thể dễ
dàng nhận thấy và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hương vị cà phê sau khi rang,

trong khi một số khác thì khó nhận ra với sự ảnh hưởng ít nghiêm trọng hơn. Do
vậy để đánh giá mức độ “lỗi” của chúng, ta phải làm quen với với ba khái niệm
chính, bao gồm: Primary Defect, Secondary Defect và Full Defect.

Hình 9: Lựa chọn loại bỏ khiếm khuyết

Ví dụ: Bạn có một mẫu 300 gam cà phê. Trong đó nhặt ra được 2 hạt màu đen, 3
hạt còn nguyên vỏ trấu và 4 hạt bị sâu đục lỗ. Thì khiếm khuyết tổng thể = 2 (hạt
đen toàn phần) + 1 (vỏ trấu) + 1 (do côn trùng) = 4 điểm. Tức mẫu bị trừ 4 điểm
do khiếm khuyết.
Hạt cà phê càng to thì quá trình rang diễn ra càng lâu, vì vậy trước khi rang ta phải
đảm bảo rằng mỗi lô cà phê có kích thước nhân đồng đều nhằm giúp q trình
rang diễn ra nhất qn và do đó chất lượng thành phẩm tốt hơn.

16


1.5 Thiết lập danh sách yêu cầu
Nhóm 16
Ngày
D
thay đổi W
07/04/2
021
D
D
D
D
D

D
D
D

D
D

D
D
D

Danh sách yêu cầu
Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
u cầu

Phần vỏ
1. Thơng số kích thước
- dài: 2 m
- rộng: 0,8 m
- cao: 1 m
- khối lượng: 18 kg
2. Vật liệu
Với khung và tấm
- inox 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 đựng sản phẩm

- nhựa cứng, không thấm nước, dễ thay thế
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 cơng hợp lý
(Tổng dưới 2 triệu)

17

Tờ: 1
Ghi
chú


D
D

D
D
D

D
D

D

D
D

D
D

Phần dẫn động phân loại sản phẩm
1. Động học
- Chuyển động chính xác đến vị trí khay sản
phẩm
- Thời gian chuyển động nhanh, tối đa phân
loại dưới 4 dạng cà phê
2. Kích thước
- Khơng q cồng kềnh
3. Lực
- Tải trọng tối đa trên sàng rung: 10 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 <80dB
Phần nhận diện sản phẩm
1. Tín hiệu
- Cảm biến quang phát hiện sản phẩm vào
- Cẩm biến khối lượng trên sàn rung và
thùng chưa sản phẩm phân loại
2. Vận hành
- Vận hành ổn định, độ chính xác trên 95%

- Thời gian nhận dạng kích thước cho 50 kg
khoảng 10 phút.

18


Hệ thống hoàn thiện
1. Giá cả
- Tổng giá thành sản phẩm dưới 6 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
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: Hoàn thiện thiết kế trước 15/05/2021

19


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 tại các hộ gia đình
sản xuất, trang trại.
- 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 < 6 triệu đồng
- Quá trình phân loại hạt cà phê phải tốc độ và chính xác.
- Cơ cấu phân loại sản phẩm phải vận hành êm, thiết kế đơn giản, dễ
dàng.
- Các thiết bị cảm biến có thể nhận biết chính xác và nhanh nhạy để xác
định trạng thái làm việc của máy
- 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 sản phẩm có phù hợp khơng?
- Động cơ có đủ cơng suất hoạt động ổn định.
- Bộ điều khiển thực hiện công 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.

20


Tín hiệu điều khiển từ
cảm biến và PLC

Phơi được cấp phễu
chứa

Điện năng

Phân loại phơi theo
từng kích thước về
hộp chứa

Tín hiệu điện

Phơi đã được phân loại
kích thước

Cơ năng

2.2 Xác lập cấu trúc chức năng
2.2.1 Cấu trúc chức năng tổng thể

21


2.2.2 Cấu chúc chức năng cụ thể

22


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
Điều khiển
Dung tích phễu
cấp nhiên liệu
Vật liệu khung máy
phân loại sản phẩm
Vật liệu thùng chứa
sản phẩm
Cảm biến
Cảm biến khối lượng
Động cơ
Bộ chuyển nhiên liệu
(sau khâu xử lý)
Kích thước
Hiển thị

1

2

3

PLC
40L

Vi điều khiển
40L

Vi điều khiển
35L

Inox

Inox

Thép sus 430

Nhựa PVC

Nhựa HDPE

Nhựa HDPE

Cảm biến vật
cản hồng ngoại
E3F-DS30C4
Load cell 50kg
Động cơ KĐB 3
pha

Cảm biến vật
Cảm biến vật
cản hồng ngoại cản hồng ngoại
E3F-DS10C4
E18-D80NK
Load cell 20kg
Load cell 40kg
Động cơ KĐB 3 Động cơ KĐB 3
pha
pha

Băng tải

Băng tải

Băng tải

2x0,8x1,2 (m)
LCD OLED

2x1x1,5 (m)
HDMI

2x1x1,2 (m)
LCD OLED

23

Bàn máy
Bộ điều khiển
Hệ lò xo đỡ
Số lượng loại hạt được
phân
Dung tích mỗi thùng
Tuổi thọ

Bán di động (có
Cố định (để
Cố định (liên
con xe hoặc
phẳng có chân)
kết với khung)
bánh lăn)
PLC S7-1200
Vi xử lý arduino
Vi xử lý STM32
CPU 1212C
uno
Lò xo độ cứng
Lò xo độ cứng
Lò xo độ cứng
13KN
13KN
13KN
4 loại

3 loại

3 loại

40 lit
8 năm

40 lit
6 năm

30 lit
7 năm

2.4 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, khách sạn.
Giải pháp
1
2
3
Tiêu chí lựa chọn
Chức năng
Điều khiển
1
0
0
Tính ổn định và tốc
độ xử lí
Dung tích phễu cấp
1

1
1
30 đến 40 lít
nhiên liệu
Vật liệu khung máy
Giá thành hợp lí, độ
1
1
0
phân loại sản phẩm
bền khá cao
Vật liệu thùng chứa
0
1
1
Giá thành hợp lí, có
sản phẩm
thể tái chế, nhẹ
Là loại cảm biến vật
Cảm biến
1
0
1
cản hồng ngoại có độ
chính xác cao
Cảm biến khối lượng
Giá thành hợp lí, độ
1
0
1

bền cao, đo nhanh và
chính xác
1
1
1
Có tuổi thọ lâu dài,
Động cơ
hoạt động bền bỉ
Bộ chuyển nhiên liệu
Băng tải: làm việc êm
1
1
1
(sau khâu xử lý)
24


Kích thước

1

1

1

Hiển thị

1

0

1

Bàn máy

1

0

0

Bộ điều khiển
Hệ lị xo đỡ

1
1

0
1

0
1

Số lượng loại hạt được
phân
Dung tích mỗi thùng

1

1

1

1

1

1

Tuổi thọ
Tổng điểm
Xếp hạng

1
15
1

1
10
2

1
12
3

Kích thước nhỏ để
phù hợp đặt vị trí hẹp
Hiển thị rõ ràng, dễ
quan sát
Chịu và làm giảm

rung động tốt
Dễ dàng di chuyển và
thay thế.
Ổn định
Số lượng loại sản
phẩm sau phân loại
đủ đồng đều
Đủ để đựng được 1
lần ra
Độ bền phù hợp

2.4.2 Phương pháp định lượng
Đánh giá trên tiêu chí chấm điểm
STT
Tên
1
Chức năng
2
Nguyên lí làm việc
3
Phương án cơ khí
4
Phương án cảm biến
5
Độ an tồn
6
Tuổi thọ
7
Sản xuất
8

Bảo dưỡng
9
Tái sử dụng
10
Chất lượng cơng việc
11
Giá thành
Vậy chúng ta sẽ chọn giải pháp thứ 1

25

Điểm đánh giá
8
9
7
8
9
8
8
8
9
8
7