I. Thiết kế hệ thống băng tải
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải cân, đo 3 chiều tại HCMUTE tập trung vào thiết kế hệ thống băng tải đáp ứng nhu cầu tự động hóa trong quản lý và phân loại hàng hóa. Thiết kế hệ thống băng tải tự động này nhằm nâng cao hiệu suất lao động và đảm bảo độ chính xác cao. Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương án tối ưu, tính toán thiết kế các bộ phận băng tải, kiểm tra lại quá trình thiết kế, chế tạo mô hình và khắc phục lỗi phát sinh. Thiết kế hệ thống tự động này hướng đến giải pháp toàn diện, bao gồm phần cơ khí, điện điều khiển và phần mềm. Thiết kế CAD/CAM được sử dụng để tạo ra bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Mô phỏng hệ thống băng tải được thực hiện để đánh giá hiệu quả hoạt động trước khi chế tạo thực tế. Giải pháp tự động hóa này góp phần thúc đẩy việc vận chuyển hàng hóa nhanh chóng và thuận tiện hơn.
1.1. Phân tích tình hình hiện tại
Ngành công nghiệp chuyển phát nhanh phát triển mạnh mẽ do sự gia tăng của mua sắm trực tuyến. Tuy nhiên, việc sắp xếp và phân loại hàng hóa chủ yếu dựa trên nhân công, dẫn đến năng suất thấp và hiệu quả chưa cao. Đồ án này giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế hệ thống băng tải cân đo. Băng tải cân hiện có trên thị trường, như các sản phẩm của Mettler Toledo và Ishida, thường có giá thành cao. Băng tải cân đo 3 chiều trong đồ án này hướng tới giải pháp tối ưu về chi phí mà vẫn đảm bảo hiệu quả. Băng tải công nghiệp hiện đại thường tích hợp các công nghệ tiên tiến như máy quét laser để đo kích thước, nhưng giá thành rất cao. Đồ án này đề xuất sử dụng các cảm biến khác với chi phí thấp hơn, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác chấp nhận được. Băng tải thực phẩm, băng tải hàng hóa và băng tải cân đều cần tính toán kỹ lưỡng về tải trọng và tốc độ vận chuyển. Thiết kế cơ khí chính xác là yếu tố then chốt để đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ của hệ thống.
1.2. Thiết kế phần cơ khí
Phần cơ khí của hệ thống băng tải cân đo 3 chiều bao gồm ba băng tải chính: băng tải cân và đo, băng tải ổn định và dàn trải sản phẩm, và băng tải phân loại (băng tải con lăn). Thiết kế băng tải được thực hiện dựa trên các tính toán kỹ thuật để đảm bảo khả năng chịu tải và vận hành ổn định. Băng tải cân sử dụng loadcell để đo trọng lượng sản phẩm. Cân đo trọng lượng chính xác là một yêu cầu quan trọng trong thiết kế. Việc thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải đòi hỏi tính toán chính xác các thông số kỹ thuật như tốc độ băng tải, kích thước băng tải, và vật liệu sử dụng. Băng tải cân và đo được thiết kế để đảm bảo độ chính xác cao trong việc đo trọng lượng và kích thước sản phẩm. Kiểm soát chất lượng sản phẩm được cải thiện đáng kể nhờ hệ thống này. Vận hành và bảo trì băng tải cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế. An toàn lao động trong sản xuất cũng được đặt lên hàng đầu trong thiết kế hệ thống.
1.3. Thiết kế phần điện và điều khiển
Phần điện điều khiển sử dụng PLC để điều khiển toàn bộ hệ thống. Ứng dụng PLC trong băng tải giúp tự động hóa quá trình cân đo và phân loại sản phẩm. Phần mềm thiết kế băng tải đóng vai trò quan trọng trong việc lập trình và giám sát hoạt động của hệ thống. Hệ thống đo lường tự động được tích hợp để thu thập dữ liệu về trọng lượng và kích thước sản phẩm. Cảm biến Sharp IR được sử dụng để đo kích thước sản phẩm. Cân đo trọng lượng chính xác được đảm bảo nhờ việc sử dụng loadcell có độ chính xác cao. Thiết kế hệ thống tự động này đảm bảo độ chính xác cao và hiệu quả hoạt động. Quản lý sản xuất được cải thiện nhờ hệ thống tự động hóa này. Kiểm soát chất lượng sản phẩm được thực hiện một cách tự động và hiệu quả. Việc thiết kế phần điện cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn điện để đảm bảo an toàn cho người vận hành.
II. Kết quả và ứng dụng
Đồ án đã hoàn thành việc thiết kế hệ thống băng tải cân đo 3 chiều, bao gồm cả phần cơ khí, điện, và phần mềm. Hệ thống hoạt động ổn định với độ chính xác cao. Giải pháp tự động hóa này có thể ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất và kho vận. Băng tải cân đo 3 chiều này giúp nâng cao hiệu suất lao động và giảm thiểu chi phí nhân công. Phần mềm thiết kế băng tải có thể được phát triển thêm để tích hợp với các hệ thống quản lý kho hàng hiện đại. Quản lý sản xuất trở nên hiệu quả hơn nhờ hệ thống này. An toàn lao động được đảm bảo nhờ thiết kế an toàn của hệ thống. Cân đo chính xác giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu lãng phí.
2.1. Đánh giá hiệu quả
Hệ thống băng tải cân đo 3 chiều đã đạt được mục tiêu đề ra, cải thiện đáng kể hiệu suất lao động so với phương pháp thủ công truyền thống. Phân tích hiệu quả hệ thống cho thấy sự tiết kiệm về thời gian và chi phí nhân công. Tính toán chi phí sản xuất cho thấy hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao trong dài hạn. Kiểm tra chất lượng sản phẩm được thực hiện một cách tự động và chính xác, giảm thiểu lỗi và tăng năng suất. Tối ưu hóa quy trình sản xuất là một kết quả quan trọng của việc ứng dụng hệ thống này. Phản hồi người dùng sau khi thử nghiệm cho thấy sự hài lòng về hiệu quả và tính tiện dụng của hệ thống. Vận hành và bảo trì hệ thống dễ dàng và đơn giản. An toàn lao động được đảm bảo trong suốt quá trình vận hành.
2.2. Hướng phát triển
Hệ thống có thể được nâng cấp bằng cách tích hợp các công nghệ hiện đại hơn như trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet of Things (IoT). Tích hợp AI sẽ giúp hệ thống tự học và tối ưu hóa quá trình hoạt động. Ứng dụng IoT sẽ cho phép giám sát từ xa và điều khiển hệ thống từ bất kỳ đâu. Phát triển phần mềm nâng cao khả năng tương tác và quản lý dữ liệu hiệu quả hơn. Cải thiện thiết kế cơ khí sẽ làm tăng độ bền và tuổi thọ của hệ thống. Nghiên cứu khoa học liên tục sẽ giúp cải tiến và hoàn thiện hệ thống. Hệ thống băng tải cân đo 3 chiều có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Giải pháp tự động hóa này đóng góp vào sự phát triển của công nghiệp 4.0. Báo cáo nghiên cứu khoa học HCMUTE có thể là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu tương tự trong tương lai.
