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. Ngô Thanh Nghị
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ


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

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


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 không 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: …………………………………

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 trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông 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 còn đòi 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 công 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.
- Mô hình: 1 mô 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

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 cô giáo trong
khoa Cơ khí, bộ môn 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 không 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
công tác sau này.
Đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô
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 luôn ở bên cạnh trong những hoàn cảnh

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


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




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


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


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

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

Hình 3.11: Cảm biến màu TCS3200........................................................................... 36
Hình 3.12: Nguyên 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


1.1.2 Ưu, Nhược điểm.
Ưu điểm:
+ Tự động hóa góp phần vô 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 quán của đầu ra.
+ Giảm chi phí nhân công trực tiếp và chi phí nhân lực.
Nhược điểm:
+ Một hệ thống tự động hóa có thể có một mức giới hạn của trí thông 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 chuyên môn 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 toàn. 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 hoá một quá trình có thể
vượt quá 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.

Page 14


Đồ án TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TS. Ngô Thanh Nghị

Hình 1.1: Robot trong công 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, nông 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 công nghệ trong đó một quy trình hoặc
công 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 công 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


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 mô hình sản xuất tiên tiến với quy
mô kinh doanh lớn. Tuy nhiên, tại những những nhà máy nhỏ, hộ gia đình ở nông
thôn vẫn còn sản xuất theo mô hình thủ công, 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 mô hình sản
xuất thô sơ tại địa phương, các mô 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 đông 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 công cuộc công
nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn 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


dụng cụ nào đó có khả năng tự hoạt động mà không 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, công 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:
+ Không 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 phôi.


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 công 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

+ 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 ngoài.

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 công 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.