CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG 1.1 Giới thiệu các hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người , công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại , nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.
Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau. Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam. Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc.
Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm. Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v , v. Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau. Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống ( như bia , nước ngọt ) cần phân loại theo chiều cao , 2 khối lượng , phân loại xe theo chiều dài , khối lượng , phân loại gạch granite theo hình ảnh v.
+ Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biến thứ 2 thì được phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân loại vật cao nhất. + Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động để sản phẩm đó được phân loại đúng. Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính ( ví dụ như đỏ , xanh lá cây hoặc xanh trời ) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO ( góc quang tự do ) , cảm biến E3MC phát ra màu đỏ , xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn.
E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận + Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc. Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, còn nếu không thì loại sản phẩm đó.2 Lý do lựa chọn hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, 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 nghiệp phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển khoa học kĩ thuật của đất nước ta nói riêng. 3 Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số… được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm điện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triển các công ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng.
Để đáp ứng yêu cầu đó, em đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng. Hình GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG-1 Hệ thống phân loại sản phẩn theo khối lượng.3 Mô tả hoạt động của hệ thống - Hệ thống phân loại sản phẩm sẽ phân loại sản phẩm theo 4 mức khối lượng. 4 - Hệ thống gồm 1 băng tải để vận chuyển sản phẩm, trên băng tải có gắn 4 cảm biến tiệm cận đặt ở 4 vị trí khác nhau để xác định vật đi qua. - Sử dụng 1 cân loadcell để xác định khối lượng của vật, và lắp cân ở đầu băng tải.
- Hệ thống sử dụng 4 xy lanh để đây sản phầm: xy lanh 1 sẽ đẩy sản phầm có sẵn đến cân. Sau khi xác định được khối lượng của vật và xác định vật đó thuộc vật nào trong 4 mức (mức 1, mức 2, mức 3, mức 4) thì xy lanh 2 sẽ đẩy sản phẩm đến băng tải. - Nếu là sản phầm mức 1 thì khi vật đi qua cảm biến tiệm cận 1 thì xy lanh 3 sẽ đẩy sản phẩm mức 1 xuống thùng 1. - Nếu là sản phẩm mức 2 thì khi vật đi qua cảm biếm tiện cận 2 thì xy lanh 4 sẽ đẩy sản phẩm mức 2 vào thùng 2.
- Nếu là sản phẩm mức 3 thì khi vật đi qua cảm biếm tiện cận 3 thì xy lanh 5 sẽ đẩy sản phẩm mức 3 vào thùng 3. - Còn lại nếu là sản phẩm mức 4 thì vật đi đến cuối băng tải và gặp cảm biến tiệm cận 4 và xuống thùng số 4. - Số lượng của từng loại sản phẩm sẽ hiện lên trên màn hình. - Có nút START để hệ thống hoạt động, và STOP để dừng hệ thống.
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những chuyển động cần thiết: - Chuyển động của băng chuyền. Để truyền chuyển động quay cho trục của băng chuyền ta dùng động cơ điện xoay chiều. - Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có khối lượng khác nhau. Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén.
Chu trình làm việc máy: khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được xylanh đẩy vào băng chuyền. Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân loại với khối lượng khác nhau. Các sản phẩm sau khi được phân 5 loại sẽ được chuyển đến thùng hàng để đóng gói. Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản phẩm.
Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như: + Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn. + Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng. + Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa… 1.4 Các vấn đề đặt ra - Lựa chọn thiết bị cần thiết khi làm mô hình thật. - Tính toán thiết kế nguyên lý mạch điện.
- Lập trình và thiết kế giao diện điều khiển giám sát.5 Phạm vi giới hạn Hệ thống phân loại sản phẩm là một đề tài đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu. Hiện nay trong các nhà máy xí nghiệp có rất nhiều hệ thống hoàn thiện cả về chất lượng và thẩm mỹ. Tuy nhiên, trong phạm vi một đề tài nghiên cứu, với những giới hạn về kiến thức, thời gian và kinh phí đề tài giới hạn bởi những tính năng sau: - Hệ thống xác định được khối lượng sản phảm dao động từ 0 kg đến 50 kg. - Phân loại được sản phẩm theo 4 mức.
-Có khả năng chịu quá tải đến 50 kg. - Cảm biến nhận dạng được sản phẩm: mọi sản phẩm. 6 - Kích thước: (Dài x Rộng x Cao) 600 x 80 x 100 (mm). - Hệ thống điều khiển: PLC và hệ thống khí nén.
- Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xilanh piston. - Động cơ truyền chuyển động: Động cơ điện một chiều. - Hệ thống dẫn động: Băng chuyền. - Điện áp cung cấp: Điện áp xoay chiều 220V và điện áp một chiều 24V 1.6 Ứng dụng thực tiễn của mô hình Với khả năng linh hoạt có thể thay đổi được kích thước băng tải , chương trình điều khiển , trọng lượng cân của cân load cell có thể cân từ những vật nhỏ với lượng từ vài gam đến những vật có khối lượng lớn nên mô hình của em được ứng dụng vào thực tiễn rất nhiều để phân loại hoa quả , thùng hàng , bưu phẩm ,.
để giúp cho quá trình sản xuất được năng suất , chất lượng được đảm bảo và giảm chi phí thuê nhân công từ đó giúp giá thành sản phẩm phù hợp với mức sống của người tiêu dùng hiện nay .