Nghiên cứu, chế tạo hệ thống phân loại sầu riêng xuất khẩu - ĐH SPKT TPHCM

Tổng hợp quy trình kế toán tiền lương, các khoản trích theo lương và thuế TNCN. Phân tích nghiệp vụ thực tế qua ví dụ tại một doanh nghiệp cụ thể.

• Tác giả: Nguyễn Việt Hà
• Người hướng dẫn: Đồng Sỹ Linh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Thống Phân Loại Trái Sầu Riêng Xuất Khẩu
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống phân loại sầu riêng xuất khẩu

Hệ thống phân loại sầu riêng xuất khẩu là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả trong ngành xuất khẩu sầu riêng Việt Nam. Theo dữ liệu từ Tổng cục Hải quan, đến hết tháng 7/2023, xuất khẩu sầu riêng đạt 1.07 tỉ USD, tăng 809% so với cùng kỳ năm trước. Đây là con số ấn tượng cho thấy tiềm năng khổng lồ của sản phẩm này trên thị trường toàn cầu.

Việc tự động phân loại trái sầu riêng theo các tiêu chuẩn quốc tế không chỉ giảm chi phí nhân công mà còn đảm bảo tính nhất quán và chất lượng cao cho sản phẩm xuất khẩu. Hệ thống này áp dụng công nghệ cơ điện tử tiên tiến, kết hợp các cảm biến thông minh để phân loại dựa trên kích thước, trọng lượng, độ chín và các đặc tính khác của quả sầu riêng.

1.1. Ý nghĩa của tự động hóa trong ngành sầu riêng

Tự động hóa phân loại sầu riêng mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho ngành xuất khẩu. Giải pháp này giúp giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi, nâng cao hiệu suất sản xuất và đẩy nhanh quá trình xử lý. Thị trường Trung Quốc hiện chiếm 963 triệu USD trong tổng giá trị xuất khẩu, và để duy trì cạnh tranh, Việt Nam cần áp dụng công nghệ hiện đại. Hệ thống tự động không chỉ đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế mà còn tối ưu hóa chi phí vận hành.

1.2. Tình hình xuất khẩu sầu riêng hiện nay

Hiện tại, sầu riêng tươi chiếm hơn 1 tỉ USD trong tổng giá trị xuất khẩu, trong khi sầu riêng đông lạnh chỉ đạt 63 triệu USD. Việc phân loại sầu riêng tự động sẽ hỗ trợ các doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh, mở rộng thị trường sang các quốc gia khác ngoài Trung Quốc. Công nghệ này đặc biệt quan trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao từ các thị trường xuất khẩu mới.

II. Tiêu chuẩn phân loại sầu riêng xuất khẩu quốc tế

Tiêu chuẩn xuất khẩu sầu riêng được xác định dựa trên các yêu cầu kỹ thuật quốc tế mà các thị trường nhập khẩu đặt ra. Các tiêu chuẩn chính bao gồm kích thước quả (đường kính và chiều cao), trọng lượng, độ chín, độ cứng của gai, màu sắc vỏ và chất lượng thịt quả. Hệ thống phân loại sầu riêng xuất khẩu tự động phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn này để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu của nhà nhập khẩu.

Một hệ thống phân loại hiệu quả sẽ sử dụng các cảm biến quang học, cân điện tử và thiết bị đo lường chính xác để phân tách quả sầu riêng vào các hạng mục khác nhau. Điều này không chỉ giúp đạt chuẩn quốc tế mà còn tăng giá trị sản phẩm trên thị trường.

2.1. Các chỉ tiêu kích thước và trọng lượng

Kích thước sầu riêng xuất khẩu được chia thành nhiều hạng khác nhau, từ loại M (Medium) đến XL (Extra Large). Mỗi hạng có các yêu cầu cụ thể về đường kính quả và trọng lượng. Chẳng hạn, quả sầu riêng loại M thường nặng từ 2-2.5 kg, trong khi loại XL có thể vượt quá 3.5 kg. Hệ thống tự động phân loại cần có độ chính xác cao để phân biệt các hạng này một cách nhanh chóng.

2.2. Tiêu chuẩn chất lượng và độ chín

Ngoài kích thước, độ chín của sầu riêng là yếu tố crit ical quyết định giá bán. Sầu riêng chín đúng độ sẽ có giá cao hơn vì thịt quả mềm, ngọt và đạt chuẩn chất lượng cao. Hệ thống phân loại cần sử dụng cảm biến để đo độ cứng vỏ, mức độ nứt tự nhiên và các dấu hiệu khác của sầu riêng chín. Điều này đảm bảo chỉ những quả đạt tiêu chuẩn mới được gửi xuất khẩu.

III. Thiết kế và cấu trúc hệ thống phân loại tự động

Hệ thống phân loại sầu riêng tự động được thiết kế bao gồm các thành phần chính: băng tải vận chuyển, hệ thống cảm biến, tủ điện trung tâm và các cơ cấu phân loại. Toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi một tủ điện hiện đại sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) để xử lý dữ liệu từ các cảm biến và đưa ra quyết định phân loại.

Quy trình hoạt động của hệ thống bắt đầu từ việc quả sầu riêng được đặt lên băng tải, sau đó đi qua các trạm đo lường độc lập. Cảm biến quang học sẽ phân tích hình dạng và màu sắc, trong khi cân điện tử xác định trọng lượng chính xác. Dựa trên các thông số này, hệ thống tự động phân loại sẽ điều khiển các cơ cấu đẩy để hướng quả vào các rãnh phân loại phù hợp.

3.1. Cơ cấu vận chuyển và định vị quả sầu riêng

Băng tải cỡ thích hợp với vận tốc điều chỉnh được để đảm bảo mỗi quả sầu riêng được xử lý đủ thời gian tại các trạm đo. Cơ cấu định vị sử dụng các rol hỗ trợ để giữ quả ở vị trí ổn định, tránh lăn hoặc lệch khỏi đường đi. Hệ thống này được thiết kế để chịu tải trọng lớn và hoạt động liên tục 24/7, đảm bảo năng suất cao cho dây chuyền sản xuất.

3.2. Hệ thống cảm biến và xử lý dữ liệu

Hệ thống sử dụng nhiều loại cảm biến như cảm biến quang học để quét hình ảnh, cân điện tử precision để đo trọng lượng và cảm biến khoảng cách để phát hiện vị trí quả. Tất cả dữ liệu được gửi đến PLC trong tủ điện trung tâm với tốc độ xử lý cao, cho phép hệ thống đưa ra quyết định phân loại trong vòng vài giây. Tủ điện còn tích hợp giao diện màn hình cảm ứng để giám sát và điều chỉnh thông số hoạt động.

IV. Ứng dụng và lợi ích của hệ thống phân loại tự động

Ứng dụng hệ thống phân loại sầu riêng tự động mang lại nhiều lợi ích kinh tế và kỹ thuật cho các doanh nghiệp xuất khẩu. Firstly, năng suất công xương tăng đáng kể - một hệ thống tự động có thể xử lý từ 2-3 tấn sầu riêng mỗi giờ, cao gấp 3-4 lần so với phân loại thủ công. Secondly, giảm chi phí nhân công và tăng tính ổn định chất lượng. Thirdly, hệ thống giúp giảm tỷ lệ phế phẩm, đảm bảo 95%+ sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.

Ngoài ra, hệ thống tự động phân loại sầu riêng còn giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa chi phí vận hành, giảm lãng phí và mở rộng khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế. Đặc biệt, với nhu cầu ngày càng cao từ các thị trường như Trung Quốc, Thái Lan và các nước ASEAN khác, việc áp dụng công nghệ hiện đại là yếu tố then chốt để duy trì vị thế xuất khẩu.

4.1. Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất

Phân loại sầu riêng tự động cho phép các nhà máy chế biến hoạt động liên tục mà không cần nghỉ ngơi, giúp tăng throughput đáng kể. Với khả năng xử lý hàng chục quả mỗi phút, hệ thống có thể hoàn thành khối lượng công việc trong thời gian ngắn hơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong mùa vụ sầu riêng cao điểm, khi nguồn cung lớn cần được xử lý nhanh chóng để tránh hư hỏng.

4.2. Nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm

Với độ chính xác cao của hệ thống phân loại tự động, mỗi quả sầu riêng được đánh giá công bằng dựa trên các tiêu chuẩn khách quan. Điều này không chỉ đảm bảo khách hàng nhận được sản phẩm đúng hạng mà còn tăng uy tín của nhà cung cấp. Sầu riêng phân loại chính xác sẽ có giá bán cao hơn, tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp và cả nông dân sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài. Một bài viết được đăng trên trang VNEXPRESS vào ngày 25/10/2023 có nói: hiện nay cả nước có hơn 131000 ha sầu riêng và theo Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn, từ năm 2010 đến nay trung bình mỗi năm tăng 24.5% - mức tăng trưởng cao nhất trong các cây trồng chủ lực. [2] Với kinh nghiệm lâu năm của người dân và việc ứng dụng khoa học kĩ thuật xử lý ra hoa, mùa thu hoạch sầu riêng ngày càng bộ thu.

Tuy nhiên, về việc phân loại sầu riêng tốn rất nhiều chi phí trả cho công nhân, cũng như năng suất công việc không ổn định, bên cạnh đó việc ảnh hướng đến sức khỏe con người là không tránh khỏi. [2] Ngoài ra, việc xuất khẩu sầu riêng của nước ta phần lớn là ra thị trường Trung Quốc nhưng phải cạnh tranh gay gắt với sầu riêng được trồng từ các nước khác như Thái Lan, Philippines, Campuchia, Lào,…Điều này đồng nghĩa với việc sầu riêng nước ta trước khi xuất khẩu phải kiểm tra chặt chẽ về mặt chất lượng, phải đảm bảo được các tiêu chuẩn nghiêm ngặt như chất lượng về trái phải đảm bảo trái đẹp, không có sâu bệnh, quá trình đóng gói tại các cơ sở phải đảm bảo được chất lượng, an toàn thực phẩm và phải truy xuất được nguồn gốc xuất xứ của lô hàng. Với việc sản lượng sầu riêng xuất khẩu ngày càng tăng mạnh cộng thêm những tiêu chuẩn mà các cơ sở xuất khẩu sầu riêng trong nước phải đảm bảo để có thể cạnh tranh và có một chỗ đứng nhất định trong thị trường xuất khẩu sầu riêng ra các nước, nhóm đã tìm hiểu quy trình phân loại sầu riêng của một số cơ sở xuất khẩu và nhận ra việc áp dụng kĩ thuật và tự động hóa vào phân loại sầu riêng là chưa có tại Việt Nam. Vì thế, nhóm đã quyết định tìm hiểu, khảo sát một số loại hệ thống phân loại nông sản tự động, bán tự động và một số đề tài nghiên cứu phân loại các loại xoài, cà chua,… để có thể nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sầu riêng.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại tự động sầu riêng đạt chuẩn (theo tiêu chuẩn VIETGAP): dựa trên các yếu tố quan trọng như kích thước, màu sắc, hình dáng, độ chín, khối lượng và chất lượng loại bỏ các quả bị hư, bị sâu, còn xanh, không đáp ứng được khối lượng cũng như là các yếu tố liên quan đến tiêu chuẩn VIETGAP, trước khi đưa vào đóng gói và xuất khẩu ra thị trường. Tạo ra một giao diện hiển thị thông tin giúp dễ dàng truy xuất thông tin và nguồn gốc của cơ sở đóng gói sầu riêng trước khi xuất khẩu. Đối tượng nghiên cứu.

Với những yêu cầu khắt khe về tiêu chuẩn nêu trên, đề tài sẽ tập trung vào nghiên cứu phân loại sầu riêng dựa vào các đặc điểm về hình dạng, kiểm tra sâu bệnh trên bề mặt trái, khối lượng của trái. Từ đó có thể đưa ra được kết luận để phân loại trái đạt -1- Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Khoa cơ khí chế tạo máy hay không đạt dựa vào các tiêu chuẩn của VIETGAP. Ngoài ra, việc truy xuất và nắm bắt thông tin trái sầu riêng cũng rất quan trọng, vì thế việc phát triển một giao diện hiển thị thông tin sản phẩm cũng rất quan trọng. Điều này có thể giúp cho việc kiểm tra trước khi xuất khẩu về cơ sở đóng gói, đồng thời cũng giúp cho việc người mua hàng biết đến cơ sở và nguồn gốc xuất xứ của sản phảm và càng có niềm tin, sự tin tưởng vào việc sản phẩm có đảm bảo chất lượng hay không.

Chính vì thế, nhóm cũng sẽ phát triển một giao diện hiển thị thông tin sản phẩm, người dùng cũng như việc xuất khẩu cũng sẽ dễ dàng kiểm soát được chất lượng khi chỉ cần quét mã QR được đính kèm trên trái sầu riêng. Phạm vi nghiên cứu. - Khảo sát, thống kê kích thước, cân nặng của sầu riêng đạt chuẩn VIETGAP. - Thiết kế, chế tạo băng tải phân loại.

- Đảm bảo độ chính xác của cân khi lấy khối lượng sầu riêng. - Xây dựng chương trình xử lý ảnh dùng để phân loại sầu riêng theo tiêu chuẩn về biên dạng, sâu bệnh. - Xây dựng giao diện hiển thị thông tin sầu riêng giúp người dùng có thể truy xuất được nguồn gốc xuất xứ của sầu riêng. Phương pháp nghiên cứu Hiện nay, các đề tài về nghiên cứu phân loại sầu riêng cho xuất khẩu còn ít hoặc thậm chí là chưa có.

Vì thế để có thể tiếp cận và nghiên cứu đề tài, chúng em phải tham khảo bài báo [13], trang web [14] về nghiên cứu sầu riêng và yêu cầu về chất lượng trái để xuất khẩu trong và ngoài nước. Đồng thời cũng đọc một số bài viết về so sánh sự khác biệt giữa các loại sầu theo kích thước và hình dạng. Từ đó chúng em có thể tổng hợp dữ liệu và đưa ra được cái tiêu chuẩn cho việc phân loại sầu riêng cho đề tài. Đồng thời, để lên được phương án thiết kế phần khung máy cho đề tài, chúng em cũng có tham khảo một số đề tài liên quan về việc phân loại như phân loại cà chua, phân loại xoài.

Và từ đó có thể đưa ra được các phương án thiết kế tối ưu nhất cho đề tài. Các tiêu chuẩn của sầu riêng theo tiêu chuẩn VIETGAP.  Giới hạn nghiên cứu của đề tài về các đặc tính hình dạng và kích thước Theo nghiên cứu về các bài báo hiện nay, nước ta hiện có 2 loại sầu riêng được xuất khẩu trên thị trường nước ngoài (Trung Quốc chiếm 90%) nhiều nhất là sầu riêng Dona (sầu riêng thái), sầu riêng Ri6. Vì thế ở đề tài này chúng em sẽ tập trung chủ yếu vào việc phân loại hai giống sầu riêng này.

Về khối lượng, trung bình 1 trái sầu riêng có khối lượng từ 2.5-3kg, đối với những trái to hơn khối lượng có thể lên tới 5 hoặc 6kg. Về kích thước, sầu riêng có thể đạt được chiều dài khoảng 30cm, đường kính 15cm. -2- Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Khoa cơ khí chế tạo máy Về hình dạng, đầu tiên là sầu riêng Dona (sầu riêng Thái), hình dạng của nó thuôn dài, một đầu to, một đầu nhỏ như xoài. Đầu sầu riêng thon gọn, và đặc biệt màu vỏ của sầu riêng thái có màu xanh hơi ngả vàng, trơn bóng hoặc có màu ghi.

Đối với sầu riêng Ri6, có hình dạng thon dài hình bầu dục, phần đáy hẹp, vỏ có màu vàng xanh, gai lớn và thưa. Từ những nghiên cứu trên, chúng em có thể đưa ra những tiêu chuẩn cho việc phân loại của đề tài.  Giới hạn đề tài trong việc nghiên cứu về tiêu chuẩn để xuất khẩu [3] Sầu riêng xuất khẩu đi Trung Quốc (Dona và Ri6) và theo tiêu chuẩn VIETGAP được phân thành 2 loại: Loại 1: Về khối lượng: từ 1.8-5,5 Kg Về hình dạng: phải có từ 2 hộc rưỡi trở lên, những quả có càng nhiều hộc và càng cân đối thì càng được ưa chuộng. Độ chín thu hoạch tầm 75-80% màu xanh trên trái, quả phải còn tươi nguyên, không có tàn dư của sâu bệnh hoặc bầm dập, khuyết tật nhỏ hơn 2% diện tích trái sầu riêng.

Không xét với trường hợp các đốm đen nhỏ li ti phân bố khắp bề mặt trái xoài Loại 2: Về khối lượng: dưới 1.8 Kg và trên 5.5 Kg hoặc từ 1.8-5,5 Kg Về hình dạng: không đủ 2 hộc rưỡi trở lên, hộc (khoang múi) bị dị dạng. Độ chín thu hoạch tầm 75-80% màu xanh trên trái, không có tàn dư của sâu bệnh hoặc bầm dập, khuyết tật nhỏ hơn 2% diện tích trái riêng. Không xét với trường hợp các đốm đen nhỏ li ti phân bố khắp bề mặt trái xoài 1. Nghiên cứu tình hình ngoài nước.

Hiện nay, nhiều nước trên thế giới việc sản xuất nông sản đã trở thành 1 trong những ngành kinh tế mũi nhọn và đem lại lợi nhuận cao cho người dân. Một trong những lý do mà họ đạt được thành công đó là nhờ ứng dụng khoa học kĩ thuật, sử dụng các máy móc tự động góp phần tăng năng suất, tiết kiện thời gian và chi phí. -3- Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Khoa cơ khí chế tạo máy Hình 1. Dây chuyền xử lý phân loại xoài theo khối lượng [34] Ưu điểm: - Khả năng phân loại chính xác và không gây hư hỏng.

- Cải thiện hiệu quả hoạt động, giảm thâm tím hoa quả. - Tiết kiệm cho người vận hành, giảm chi phí thuê nhân công phân loại. - Có các cơ cấu và công nghệ hỗ trợ cho khách hang. - Công suất lớn (28,6 KW), năng suất đạt 6 tấn/giờ.

- Độ chính xác cao về khối lượng sản phẩm cũng nhưng là hình dáng sâu bệnh của sản phẩm. Nhược điểm: - Chi phí cao - Máy rất to tốn rất nhiều diện tích khi sử dụng - Hình 1. Hình ảnh cân băng tải Weigh-Tronix [35] Ưu điểm: - Độ chính xác cao, có tính linh hoạt và dễ dàng điều chỉnh phù hợp với từng yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. -4- Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM Khoa cơ khí chế tạo máy - Có tích hợp tính năng đo tốc độ.

- Dễ dàng quản lý và kiểm soát hiệu suất. Nhược điểm: - Có giá thành cao hơn so với các hệ thống cân tỷ lệ tự động khác trên thị trường. - Phụ thuộc vào môi trường làm việc: có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường làm việc khắc nghiệt, chẳng hạn như bụi, ẩm ướt hoặc ăn mòn, ảnh hưởng đến độ chính xác và tuổi thọ của các thành phần trong hệ thống. - Hạn chế cân những vật liệu nhỏ… 1.

Nghiên cứu tình hình trong nước. Hiện này nước ta đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực khoa học kĩ thuật và tự động hóa, điều đó dẫn tới việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào nông nghiệp ngày càng nhiều để nâng cao năng suất, tiết kiện thời gian sản xuất và đặc biệt là giúp bảo vệ sức khỏe đối với người dân sản xuất. Theo nghiên cứu cho thấy nước ta đã có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật và tự động hóa và trong khâu gieo trồng và chăm sóc cây trồng như: - Robot nông nghiệp tự động phun thuốc, thu hoạch, rải phân. - Trạm giám sát nông nghiệp tự động theo dõi và quản lý cây trồng.

- Máy bay nông nghiệp tự động phun thuốc, rải phân, gieo hạt. - Máy cắt cỏ điều khiển từ xa và nhiều ứng dụng khác trong việc nuôi trồng.