I. Giới thiệu chung
Đề tài 'Giám sát và phân loại sản phẩm theo màu sắc bằng Arduino tại HCMUTE' tập trung vào việc ứng dụng công nghệ Arduino để tự động hóa quy trình phân loại sản phẩm trong sản xuất. Giám sát sản phẩm và phân loại sản phẩm theo màu sắc là một phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất hiện đại. Việc sử dụng Arduino giúp giảm thiểu sức lao động và tăng hiệu quả sản xuất. Mô hình này sử dụng cảm biến màu sắc TCS3200 để nhận diện màu sắc của sản phẩm, từ đó phân loại thành các nhóm đạt chuẩn và không đạt chuẩn dựa trên khối lượng. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong quá trình phân loại.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và thi công một mô hình phân loại sản phẩm tự động dựa trên màu sắc và khối lượng. Sản phẩm sẽ được phân loại thành hai loại chính: màu xanh và màu đỏ, với hai tiêu chí đạt chuẩn và không đạt chuẩn. Hệ thống sẽ hiển thị số lượng sản phẩm trên webserver, giúp người quản lý dễ dàng theo dõi và giám sát. Việc ứng dụng cảm biến màu sắc và mạch điều khiển từ Arduino không chỉ mang lại hiệu quả cao mà còn tạo điều kiện cho việc tự động hóa trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ, nơi mà việc áp dụng công nghệ tự động hóa còn hạn chế.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về cảm biến màu sắc, mạch công suất, và các thiết bị điều khiển trong hệ thống. Cảm biến màu sắc TCS3200 là thiết bị chính được sử dụng để nhận diện màu sắc của sản phẩm. Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện ánh sáng phản xạ từ sản phẩm và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Mạch công suất được thiết kế để điều khiển động cơ và băng tải, đảm bảo quá trình vận chuyển sản phẩm diễn ra liên tục và hiệu quả. Việc hiểu rõ về các thành phần này là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống phân loại sản phẩm hoàn chỉnh và hiệu quả.
2.1. Cảm biến màu sắc TCS3200
Cảm biến TCS3200 có khả năng phát hiện và phân tích màu sắc của sản phẩm thông qua việc đo lường tỷ lệ phản xạ của ánh sáng. Thiết bị này sử dụng các đèn LED để chiếu sáng sản phẩm và cảm biến để thu thập dữ liệu phản xạ. Dữ liệu này sau đó được xử lý bởi Arduino, cho phép hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc một cách chính xác. Việc sử dụng cảm biến màu sắc giúp tăng cường khả năng tự động hóa trong quy trình sản xuất, giảm thiểu sai sót do con người gây ra.
III. Thiết kế và thi công hệ thống
Chương này mô tả quy trình thiết kế và thi công mô hình phân loại sản phẩm. Hệ thống được xây dựng dựa trên các thành phần chính như Arduino, cảm biến màu sắc, và mạch điều khiển. Mô hình sử dụng băng tải để di chuyển sản phẩm qua các cảm biến, từ đó thực hiện phân loại. Các động cơ DC được điều khiển để thực hiện các thao tác như đẩy sản phẩm vào thùng phân loại. Hệ thống cũng được kết nối với webserver để hiển thị thông tin về số lượng sản phẩm đã phân loại, giúp người quản lý dễ dàng theo dõi và giám sát quy trình.
3.1. Quy trình hoạt động của hệ thống
Khi nhấn nút START, hệ thống sẽ cấp điện cho các động cơ và băng tải bắt đầu hoạt động. Sản phẩm sẽ được đưa lên bàn cân để đo khối lượng. Sau đó, cảm biến màu sắc sẽ xác định màu của sản phẩm và điều khiển động cơ để phân loại sản phẩm vào thùng tương ứng. Nếu sản phẩm là màu đỏ, động cơ gạt 1 sẽ hoạt động, ngược lại nếu là màu xanh, động cơ gạt 2 sẽ được kích hoạt. Hệ thống cũng có khả năng dừng hoạt động khi nhấn nút STOP, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
IV. Kết quả nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc bằng Arduino hoạt động hiệu quả trong việc tự động hóa quy trình sản xuất. Hệ thống đã chứng minh được khả năng phân loại chính xác các sản phẩm dựa trên màu sắc và khối lượng. Số liệu thu thập được từ hệ thống cho thấy năng suất sản xuất tăng lên đáng kể so với phương pháp thủ công. Việc ứng dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí nhân công mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
4.1. Đánh giá hiệu quả của hệ thống
Hệ thống đã cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong quy trình phân loại sản phẩm. Thời gian phân loại giảm đi đáng kể, từ đó tăng năng suất sản xuất. Các doanh nghiệp có thể áp dụng mô hình này để tối ưu hóa quy trình sản xuất của mình. Việc sử dụng công nghệ cảm biến và Arduino không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần vào việc hiện đại hóa ngành sản xuất trong nước.
