PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Đề tài phân loại sản phẩm dựa theo màu sắc là một đề tài có tính ứng dụng cao trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là các ngành liên quan đến thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, v. Một số lí do chọn đề tài này có thể kể đến như sau: Phân loại sản phẩm theo màu sắc giúp nâng cao chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm, tránh nhầm lẫn hoặc lỗi trong quá trình sản xuất, lưu kho, vận chuyển hay tiêu thụ. Phân loại sản phẩm theo màu sắc giúp tăng hiệu quả và tiết kiệm chi phí trong quản lý sản phẩm, giảm thiểu sự can thiệp của con người, tận dụng tối đa công nghệ tự động hóa và xử lý ảnh số. Phân loại sản phẩm theo màu sắc giúp đáp ứng nhu cầu và sở thích của khách hàng, tạo ra sự đa dạng và phong phú trong các sản phẩm cùng loại, nâng cao giá trị thương hiệu và cạnh tranh trên thị trường.Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài phân loại sản phẩm dựa theo màu sắc có thể được trình bày như sau: Nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý ảnh số để phát hiện và phân biệt các màu sắc khác nhau của các sản phẩm cùng loại, ví dụ như trái cây, kẹo, viên nang, v.
Thiết kế và chế tạo một hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng các thiết bị điện tử như vi điều khiển, cảm biến màu, động cơ servo, v. Tối ưu hóa và đánh giá hiệu năng của hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc về độ chính xác, tốc độ, độ bền, độ an toàn, v. Ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là các ngành liên quan đến thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, v.Nội dung nghiên cứu. • Nghiên cứu về PLC.
• Nghiên cứu về vi điều khiển. • Nghiên cứu về các cảm biến có liên quan. • Nghiên cứu về các cơ cấu chấp hành. Mục tiêu nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu bao gồm các khía cạnh về lý thuyết và thực hành liên quan đến việc phân loại sản phẩm theo một hoặc nhiều tiêu chí như màu sắc, kích thước, hình dạng, trọng lượng, v.
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý ảnh số, cảm biến, động cơ, piston, v. để thiết kế và chế tạo một hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng PLC. Phạm vi nghiên cứu cũng bao gồm việc tối ưu hóa và đánh giá hiệu năng của hệ thống phân loại sản phẩm về độ chính xác, tốc độ, độ bền, độ an toàn, chi phí, v. Phạm vi nghiên cứu hạn chế ở mức độ phòng thí nghiệm, chưa áp dụng thực tế trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là các ngành liên quan đến thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, v.Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo đề tài.
- Thiết kế hệ thống. - Thiết kế mạch điện tử. - Lập trình điều khiển. - Chạy thử nghiệm.
- Đánh giá ưu nhược điểm. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Ý nghĩa khoa học 9 - Đề tài đã trình bày được các vấn đề thời sự liên quan đến sản xuất nông nghiệp thông minh. Các kết quả của đề tài có thể được sử dụng đề tham khảo và tiếp tục phát triển để có thể triển khai vào thực tế.
Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài được hoàn thành sẽ tạo ra một mô hình học tập và nghiên cứu sát với thực tế, giúp nâng cao trình độ chuyên môn của người học về điện tử, IOT, góp phần vào công cuộc xây dựng nền công nghiệp 4. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Giới thiệu mô hình Hình 1. Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm Hình 2. Mô hinh phân loại sản phẩm thực tế Mô hình hệ thống băng tải phân loại sản phẩm bằng màu sắc là một hệ thống tự động được thiết kế để phân loại các sản phẩm dựa trên màu sắc của chúng.
Hệ 11 thống này sử dụng các cảm biến màu sắc, bộ điều khiển lập trình (PLC), và các thiết bị cơ khí để tự động hóa quá trình phân loại sản phẩm.2 Mặt bằng công nghệ 1.1 Các thiết bị trong mô hình và chức năng Băng tải: o Chức năng: Di chuyển sản phẩm qua các vị trí khác nhau trong hệ thống để thực hiện việc quét và phân loại. Cảm biến màu sắc (Color Sensors): o Chức năng: Xác định màu sắc của từng sản phẩm khi chúng di chuyển qua các điểm kiểm tra. Bộ điều khiển lập trình (PLC): o Chức năng: Điều khiển toàn bộ quá trình phân loại, nhận tín hiệu từ các cảm biến màu sắc và điều khiển các cơ cấu chuyển hướng. Cơ cấu chuyển hướng (Sorters): o Chức năng: Thay đổi hướng di chuyển của sản phẩm dựa trên thông tin màu sắc từ cảm biến, giúp phân loại sản phẩm vào các khu vực khác nhau.
Băng tải nhánh (Branch Conveyors): o Chức năng: Chuyển sản phẩm đã được phân loại đến các khu vực tiếp theo như khu vực đóng gói hoặc lưu trữ. Bộ nguồn (Power Supply): 12 o Chức năng: Cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống băng tải và các thiết bị liên quan. Màn hình giám sát HMI: o Chức năng: Giám sát và điều khiển hệ thống thông qua giao diện người-máy (HMI), lưu trữ dữ liệu và cung cấp báo cáo.2 PLC và I/O của mô hình PLC loại sử dụng: Mitsubishi FX1N40MT 1.1 Input (I): X0: Cảm biến tiệm cận xanh X1: Cảm biến tiệm cận vàng X2: Cảm biến tiệm cận đỏ X3: Cảm biến tiệm cận cấp liệu X4: Nhận diện màu đỏ X5: Nhận diện màu vàng X6: Nhận diện màu xanh X7: Nút khởi động (Start Button) X8: Nút dừng (Stop Button) Y0: Điều khiển relay động cơ Y1: Điều khiển xilanh cấp liệu Y2: Điều khiển xilanh đẩy liệu đỏ và đếm phôi đỏ Y3: Điều khiển xilanh đẩy liệu vàng và đếm phôi vàng Y4: Đèn báo hiệu hoạt động 24V Y5: Còi cảnh báo 24V 1.3 Chức năng của các I/O: Input (I): X0: Cảm biến tiệm cận xanh 13 o Chức năng: Phát hiện sự hiện diện của sản phẩm màu xanh trên băng tải. X1: Cảm biến tiệm cận vàng o Chức năng: Phát hiện sự hiện diện của sản phẩm màu vàng trên băng tải.
X2: Cảm biến tiệm cận đỏ o Chức năng: Phát hiện sự hiện diện của sản phẩm màu đỏ trên băng tải. X3: Cảm biến tiệm cận cấp liệu o Chức năng: Phát hiện sự hiện diện của sản phẩm tại vị trí cấp liệu. X4: Nhận diện màu đỏ o Chức năng: Nhận tín hiệu xác nhận sản phẩm có màu đỏ. X5: Nhận diện màu vàng o Chức năng: Nhận tín hiệu xác nhận sản phẩm có màu vàng.
X6: Nhận diện màu xanh o Chức năng: Nhận tín hiệu xác nhận sản phẩm có màu xanh. X7: Nút khởi động (Start Button) o Chức năng: Khởi động hệ thống. X8: Nút dừng (Stop Button) o Chức năng: Dừng hệ thống. Output (O): Y0: Điều khiển relay động cơ o Chức năng: Bật/tắt động cơ băng tải chính.
Y1: Điều khiển xilanh cấp liệu 14 o Chức năng: Điều khiển xilanh để cấp sản phẩm vào băng tải. Y2: Điều khiển xilanh đẩy liệu đỏ và đếm phôi đỏ o Chức năng: Kích hoạt xilanh để đẩy sản phẩm màu đỏ vào khu vực tương ứng và đếm số lượng sản phẩm màu đỏ. Y3: Điều khiển xilanh đẩy liệu vàng và đếm phôi vàng o Chức năng: Kích hoạt xilanh để đẩy sản phẩm màu vàng vào khu vực tương ứng và đếm số lượng sản phẩm màu vàng. Y4: Đèn báo hiệu hoạt động 24V o Chức năng: Bật đèn báo hiệu khi hệ thống đang hoạt động.
Y5: Còi cảnh báo 24V o Chức năng: Kích hoạt còi cảnh báo khi có sự cố hoặc khi cần thông báo sự kiện đặc biệt. Mô hình này giúp tự động hóa quá trình phân loại sản phẩm theo màu sắc, tăng hiệu quả và giảm sai sót trong quá trình sản xuất và vận chuyển.3 Quy trình vận hành Quy trình vận hành hệ thống phân loại sản phẩm Bước 1: Chuẩn bị 1. Cấp nguồn cho hệ thống: o Đảm bảo hệ thống được kết nối với nguồn điện chính. o Kiểm tra tất cả các kết nối giữa các mạch điện trong hệ thống.
o Đảm bảo tất cả các thiết bị điện đã được cấp nguồn và hoạt động bình thường. Bước 2: Khởi động hệ thống 1. Nhấn công tắc màu xanh (Start Button): 15 o Nhấn công tắc màu xanh để khởi động hệ thống. o Đèn báo hiệu hoạt động (Y4) sẽ sáng, cho biết hệ thống đang hoạt động.
Dừng hệ thống: o Nhấn công tắc màu đỏ (Stop Button) để dừng hệ thống khi cần thiết. o Khi hệ thống dừng, đèn báo hiệu sẽ tắt và còi cảnh báo (nếu cần) sẽ kích hoạt. Điều khiển qua HMI: o Người dùng có thể sử dụng giao diện HMI để giám sát và điều khiển hệ thống. o Các chức năng trên HMI có thể bao gồm khởi động, dừng, giám sát trạng thái cảm biến và các hành động điều khiển khác.
Bước 3: Vận hành hệ thống phân loại 1. Phát hiện phôi trong ống cấp liệu: o Khi cảm biến tiệm cận cấp liệu (X3) phát hiện phôi trong ống, nó sẽ gửi tín hiệu đến PLC. Điều khiển xi lanh cấp liệu: o PLC nhận tín hiệu từ cảm biến cấp liệu (X3) và kích hoạt đầu ra Y1 để điều khiển mở van khí, kích hoạt xi lanh đẩy phôi vào băng tải. Nhận diện và phân loại sản phẩm: o Nhận diện màu sắc: Khi phôi di chuyển trên băng tải, các cảm biến nhận diện màu sắc (X4, X5, X6) sẽ xác định màu của phôi và gửi tín hiệu tương ứng đến PLC.
o Phân loại phôi: 16 Nếu phôi là màu đỏ, PLC sẽ kích hoạt Y2 để điều khiển xi lanh đẩy phôi đỏ và đếm số lượng phôi đỏ. Nếu phôi là màu vàng, PLC sẽ kích hoạt Y3 để điều khiển xi lanh đẩy phôi vàng và đếm số lượng phôi vàng. Nếu phôi là màu xanh, hệ thống sẽ không kích hoạt xi lanh đẩy nào và phôi xanh sẽ tiếp tục di chuyển trên băng tải. Bước 4: Giám sát và báo cáo 1.
Giám sát hoạt động: o Sử dụng HMI để giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống, bao gồm tình trạng các cảm biến, xi lanh, và số lượng phôi đã được phân loại. Báo cáo lỗi và sự cố: o Khi hệ thống gặp sự cố hoặc phát hiện lỗi, còi cảnh báo (Y5) sẽ kích hoạt để thông báo cho người vận hành.