Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển của cuộc Cách mạng công nghiệp, kỹ thuật điều khiển tự động và điện tử đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao năng suất và giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp. Tại các nhà xưởng, xí nghiệp, việc thay thế các cơ cấu cơ khí thô sơ, tốc độ xử lý chậm và kém chính xác bằng các hệ thống tự động hóa lập trình sẵn là nhu cầu cấp thiết. Trong dây chuyền sản xuất hàng loạt, khâu đếm và phân loại sản phẩm là một mắt xích quan trọng nhằm kiểm soát chất lượng hàng hóa, tự động loại bỏ phế phẩm và phân nhóm các sản phẩm đạt tiêu chuẩn theo từng đặc tính riêng biệt để phục vụ quá trình lưu kho hoặc các công đoạn gia công tiếp theo.

Nhằm tìm hiểu các giải pháp công nghệ hiện hành, tác giả đã khảo sát hai mô hình thực tế:

  • Giải pháp Camera Vision của Sao Mai Solution: Hệ thống kiểm tra ngoại quan và phân loại sản phẩm tự động 100% bằng camera trên dây chuyền tốc độ cao, nhận diện lỗi thiếu chi tiết, sai màu sắc, sai kích thước ở mức milimét, sai mã vạch và ứng dụng trong các ngành thực phẩm, linh kiện điện tử, ô tô, y khoa.
  • Hệ thống băng tải phân loại của Công ty Hà Anh: Dây chuyền tích hợp cơ cấu gạt, bẫy chia, camera, cân điện tử, đạt tốc độ vận chuyển lên tới 650 feet/phút và công suất xử lý đạt 18.000 kiện hàng/giờ trong các trung tâm logistics, bưu chính và thương mại điện tử.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án là thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống đếm và phân loại sản phẩm sử dụng webcam để nhận dạng mã phản hồi nhanh (QR code), kết hợp cơ cấu cơ khí, khí nén và bộ điều khiển lập trình PLC. Bốn vấn đề kỹ thuật trọng tâm cần giải quyết bao gồm:

  1. Vấn đề cơ khí: Phân tích, tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết nhằm đảm bảo mô hình nhỏ gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì.
  2. Vấn đề nhận biết sản phẩm: Xử lý và phân tích dữ liệu hình ảnh thu nhận từ camera máy tính để trích xuất thông tin mã QR code.
  3. Vấn đề điều khiển: Xây dựng hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn thông qua PLC, dễ dàng vận hành và tích hợp giao diện giám sát.
  4. Vấn đề an toàn: Đảm bảo an toàn điện và cơ khí cho người vận hành, đồng thời không làm hư hại sản phẩm trong quá trình phân loại.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hệ thống đếm và phân loại sản phẩm tự động tích hợp băng tải mini, camera thị giác máy tính, cơ cấu chấp hành khí nén (xylanh piston), bộ điều khiển lập trình logic PLC Siemens S7-1200 và giao diện giám sát SCADA/HMI WinCC.
  • Phạm vi nghiên cứu: Mô hình được thiết kế, lắp ráp, đấu nối mạch điện và tiến hành thử nghiệm thực nghiệm tại phòng thực hành (phòng Lab), Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng vào tháng 6/2023.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án dựa trên các cơ sở lý thuyết kỹ thuật chuyên ngành và phương pháp thực nghiệm công nghệ:

Khung lý thuyết và khái niệm kỹ thuật

  • Lý thuyết về mã QR code (Quick Response Code): Mã vạch ma trận hai chiều (2D) được phát minh vào năm 1994 bởi công ty Denso Wave (công ty con của Toyota). Cấu tạo mã QR gồm 8 thành phần kỹ thuật:
    1. Hoa văn định vị (Finder pattern): 3 ô vuông lớn ở các góc giúp camera định hướng và nhận dạng mã ngay cả khi bị nghiêng hoặc biến dạng.
    2. Thông tin định dạng (Format Information): Chứa thông tin mức độ sửa lỗi và mẫu mặt nạ (Mask).
    3. Vùng dữ liệu (Data): Lưu trữ nội dung dữ liệu thực tế được mã hóa.
    4. Mô-đun (Module): Các ô vuông màu đen (giá trị nhị phân 1) và ô trắng (giá trị nhị phân 0).
    5. Ký hiệu căn chỉnh (Alignment pattern): Giúp định hướng và giải mã chính xác ở mọi góc độ.
    6. Mẫu thời gian (Timing pattern): Đường định thời giúp bộ quét xác định kích thước ma trận dữ liệu.
    7. Thông tin phiên bản (Version pattern): Có 40 phiên bản (từ Version 1 với 21×21 mô-đun đến Version 40 với 177×177 mô-đun, mỗi phiên bản tăng thêm 4 mô-đun/chiều; các ứng dụng thông thường sử dụng từ Version 1 đến Version 7).
    8. Vùng yên tĩnh (Quiet zone): Khoảng trống bao quanh mã để thiết bị đọc phân biệt mã với môi trường nền.
    • So sánh dung lượng: Mã vạch truyền thống (1D) chỉ lưu trữ tối đa 20 ký tự số; mã QR code có khả năng lưu trữ tối đa 7.089 ký tự số và 4.296 ký tự chữ và số, hỗ trợ sửa lỗi bằng phương pháp ECC.
  • Lý thuyết về cơ cấu băng tải công nghiệp: Cấu tạo gồm khung đỡ (nhôm định hình, thép, inox), dây băng tải, con lăn chủ động, con lăn bị động, bộ điều khiển và động cơ giảm tốc. Văn bản phân loại hai nhóm băng tải thông dụng trong công nghiệp là băng tải cao su (lắp đặt linh hoạt trên nhiều địa hình) và băng tải xích (chuyên dụng cho tải nặng trong chế tạo ô tô).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp thiết kế và tích hợp hệ thống kỹ thuật: Tính toán chọn lựa linh kiện công nghiệp (PLC, van khí nén, cảm biến quang, nguồn chuyển mạch, rơ le); thiết kế bản vẽ mạch điều khiển, mạch động lực, sơ đồ cấp nguồn; lập trình thuật toán xử lý ảnh trên máy tính thông qua môi trường PyCharm; lập trình logic điều khiển trên PLC và thiết kế giao diện giám sát SCADA trên phần mềm WinCC.
  • Phương pháp thực nghiệm và đo lường: Sử dụng đồng hồ vạn năng đo kiểm điện áp đầu vào/đầu ra của các khối mạch nguồn, bộ điều khiển PLC, cảm biến quang và rơ le trung gian qua 10 chu kỳ đo lặp lại. Thực hiện chạy thử nghiệm không tải và có tải để đếm, phân loại 3 nhóm sản phẩm tương ứng với 3 mã QR định danh khác nhau.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ nhà sản xuất thiết bị (Siemens, Airtac, Dahua) và số liệu đo đạc thực nghiệm trực tiếp tại phòng Lab Trường Đại học Duy Tân.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc tổng thể và lưu trình công nghệ

Hệ thống hoạt động theo nguyên lý phối hợp giữa xử lý ảnh thị giác máy tính và điều khiển logic khả trình PLC qua 4 giai đoạn:

  • Giai đoạn 1: Khi đặt vật phẩm lên vị trí nạp, cảm biến hồng ngoại 1 phát hiện vật thể, kích hoạt động cơ DC kéo băng chuyền hoạt động và piston đẩy sản phẩm vào băng tải.
  • Giai đoạn 2: Băng tải vận chuyển sản phẩm đi qua khu vực quét của Webcam Dahua Z2+. Camera ghi nhận hình ảnh, phần mềm PyCharm trên máy tính thực hiện nhận diện và giải mã chuỗi ký tự QR code.
  • Giai đoạn 3: Máy tính gửi tín hiệu phân loại tương ứng với chuỗi mã đã nhận diện sang PLC S7-1200 qua cổng truyền thông.
  • Giai đoạn 4:
    • Nếu mã là "123456", khi vật di chuyển đến vị trí cảm biến mã 1, PLC kích hoạt van điện từ để Piston 1 đẩy sản phẩm vào khay chứa 1.
    • Nếu mã là "99999", sản phẩm tiếp tục đi qua cảm biến mã 2, PLC kích hoạt Piston 2 đẩy sản phẩm vào khay chứa 2.
    • Nếu mã là "55555", sản phẩm không bị đẩy và tiếp tục di chuyển thẳng đến cuối hành trình băng tải.
Tên thiết bị / Thành phần Mã hiệu / Quy cách Thông số kỹ thuật chính
Bộ điều khiển lập trình (PLC) Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Nguồn cấp 20.8V - 24V DC; 14 ngõ vào số (DI 24V DC), 10 ngõ ra số (DO 24V DC), 2 ngõ vào tương tự (AI 0-10V DC); bộ nhớ làm việc 75 KB - 100 KB; tốc độ xử lý 0.04 ms/1000 lệnh; cổng PROFINET tích hợp.
Động cơ truyền động GA25 24VDC (DC giảm tốc có chổi than) Điện áp hoạt động 6-24V DC (chỉ định 12V DC); công suất định mức 2.5W; tốc độ có tải 20 vòng/phút, không tải 25 vòng/phút; dòng có tải 300 mA, không tải 46 mA; momen xoắn 4.2 kg.fcm; đường kính thân 25 mm, trục 4 mm.
Cảm biến phát hiện vật thể Cảm biến quang hồng ngoại NPN E3F-DS30C4 Điện áp hoạt động 6-36V DC; khoảng cách phát hiện vật cản 10-30 cm (có biến trở điều chỉnh); đường kính thân ren 18 mm.
Thiết bị thu nhận hình ảnh Webcam Dahua Z2+ Độ phân giải video 1080p HD; tốc độ khung hình 30 fps; độ phân giải hình ảnh 10 MP; cổng kết nối USB.
Cơ cấu chấp hành khí nén Xylanh khí nén tác động kép (3 xylanh) Đường kính lỗ khoan (bore) 16 mm; hành trình (stroke) 100 mm; ty piston ren M6×1; áp suất làm việc 0.15 - 1.0 MPa; vật liệu hợp kim nhôm; trọng lượng 135 g.
Van điều khiển khí nén Van điện từ AIRTAC 4V210-08 Van đảo chiều 5 cửa 2 vị trí (5/2), 1 đầu cuộn coil điện 24V DC; kích thước cổng ren 1/4'' (ren 13), cổng xả 1/8'' (ren 9.6); áp suất hoạt động 0.8 MPa.
Bộ nguồn chuyển mạch Nguồn tổ ong DC Điện áp ngõ vào 110/220V AC; điện áp ngõ ra cố định 24V DC; dòng điện định mức 10 A; nhiệt độ làm việc 0 - 80°C.
Khí cụ đóng cắt & Bảo vệ Rơ le trung gian, nút nhấn LA38-203, nút dừng khẩn Rơ le tiếp điểm 5A/240VAC - 5A/28VDC; nút nhấn LA38 điện áp cách điện 415V, dòng 10A (1 NO + 1 NC); nút dừng khẩn cấp dạng tán nấm đỏ tự giữ tiếp điểm (440V, 10A).

Phần mềm và giao diện giám sát WinCC

Toàn bộ hệ thống được tích hợp chương trình SCADA/HMI trên phần mềm WinCC:

  • Giao diện Home: Cho phép người vận hành bật/tắt hệ thống thông qua các nút điều khiển START và STOP.
  • Giao diện Vận hành: Hiển thị trực quan trạng thái làm việc theo thời gian thực của băng chuyền, tín hiệu phát hiện vật thể của cảm biến 1, cảm biến mã QR 1, cảm biến mã QR 2, và trạng thái kích hoạt đẩy của các xylanh khí nén tương ứng với từng mã sản phẩm (123456, 99999, 55555).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu chung

  • Trình bày tổng quan về vai trò của công nghệ tự động hóa trong quản lý, giám sát và phân loại sản phẩm công nghiệp.
  • Khảo sát các mô hình phân loại sản phẩm trong thực tế: Hệ thống kiểm tra ngoại quan bằng camera của Sao Mai Solution và hệ thống băng tải phân loại tự động của Công ty Hà Anh.
  • Phân tích cơ sở lý thuyết chi tiết về mã QR code: Lịch sử ra đời (Denso Wave, 1994), nguyên lý mã hóa 2D, giải thích 8 thành phần cấu trúc mã (hoa văn định vị, thông tin định dạng, vùng dữ liệu, mô-đun, ký hiệu căn chỉnh, mẫu thời gian, thông tin phiên bản, vùng yên tĩnh) và so sánh dung lượng vượt trội so với mã vạch truyền thống 1D (7.089 ký tự số so với 20 ký tự số).
  • Phân tích cấu tạo, nguyên lý vận hành của băng tải công nghiệp và giới thiệu hai loại băng tải thực tế (băng tải cao su, băng tải xích).
  • Xác định bài toán công nghệ trạm phân loại sản phẩm bằng mã QR qua 4 giai đoạn và đặt ra 4 vấn đề kỹ thuật cần giải quyết (cơ khí, nhận dạng hình ảnh, điều khiển tự động, an toàn).

Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống đếm và phân loại sản phẩm bằng mã QRCode

  • Thiết lập sơ đồ khối cấu trúc hệ thống gồm: Khối cảm biến quang hồng ngoại NPN, khối truyền động động cơ DC, khối điều khiển trung tâm PLC S7-1200, khối camera nhận diện và cơ cấu chấp hành khí nén.
  • Phân tích ưu điểm, nhược điểm và lựa chọn chi tiết các linh kiện phần cứng: Xylanh khí nén 16-100mm, động cơ DC giảm tốc GA25 (24V, 20-25 vòng/phút), PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC, nguồn tổ ong 24V-10A, cảm biến quang E3F-DS30C4, Webcam Dahua Z2+, nút nhấn LA38-203, nút dừng khẩn cấp, rơ le trung gian và van điện từ 5/2 Airtac 4V210-08.
  • Thiết kế bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực, sơ đồ nối dây thiết bị và lập bảng phân công địa chỉ đầu vào (Input), đầu ra (Output) của PLC.
  • Xây dựng lưu đồ thuật toán xử lý mã QR trên camera qua phần mềm PyCharm và lưu đồ thuật toán điều khiển cảm biến kích hoạt piston đẩy vật.
  • Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển SCADA trên phần mềm WinCC với hai chế độ màn hình Home (hệ thống dừng) và màn hình vận hành (hệ thống hoạt động).
  • Thực hiện quy trình lắp ráp, chế tạo thực tế từng mô-đun: Lắp ráp tủ điện (Aptomat, PLC, rơ le, nguồn tổ ong), lắp ráp khung băng tải cơ khí, lắp ráp giá đỡ camera, kết nối hệ thống ống dẫn khí nén và tích hợp thành mô hình hoàn chỉnh.

Chương 3: Kết quả thử nghiệm

  • Mô tả môi trường thử nghiệm tại phòng Lab Trường Đại học Duy Tân, sử dụng đồng hồ vạn năng để đo kiểm điện áp và kiểm thử hoạt động của hệ thống.
  • Tiến hành thử nghiệm mạch điện qua 10 lần đo độc lập đối với các thiết bị: Bộ điều khiển PLC S7-1200 (điện áp vào/ra 24V ổn định), nguồn tổ ong (ngõ vào 220V, ngõ ra 24V ổn định), 3 cảm biến hồng ngoại (24V ổn định 10/10 lần), 4 rơ le trung gian (24V ổn định 10/10 lần).
  • Tiến hành thử nghiệm thực tế chạy không tải: Băng chuyền quay ổn định với tốc độ 2 vòng/phút trong 1 phút qua 10 lần chạy thử liên tục.
  • Tiến hành thử nghiệm toàn hệ thống có tải: Đếm và phân loại 3 nhóm sản phẩm mang mã "55555", "99999", "123456".
    • Mã 55555: Đếm được 4 sản phẩm/phút, khoảng cách giữa các sản phẩm là 70 cm, băng tải chạy ổn định.
    • Mã 99999: Đếm được 5 sản phẩm/phút, khoảng cách giữa các sản phẩm là 50 cm, băng tải chạy ổn định.
    • Mã 123456: Đếm được 7 sản phẩm/phút, khoảng cách giữa các sản phẩm là 30 cm, băng tải chạy ổn định.
    • Thử nghiệm phân loại đồng thời: Phân loại chính xác 3 loại sản phẩm trong thời gian 1 phút qua 10 lần chạy lặp lại.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thử nghiệm thực tế

Toàn bộ dữ liệu đo kiểm phần cứng và thử nghiệm vận hành mô hình được tác giả ghi nhận qua 10 lần đo thực nghiệm tại phòng thí nghiệm:

Đối tượng thử nghiệm Thông số đo kiểm Kết quả ghi nhận (10 lần đo) Đánh giá trạng thái
Bộ điều khiển PLC Điện áp đầu vào / ngõ ra Đầu vào: 24V (10/10 lần)
Đầu ra: 24V (10/10 lần)		 Hoạt động ổn định
Nguồn tổ ong DC Điện áp đầu vào / ngõ ra Đầu vào: 220V AC (10/10 lần)
Ngõ ra: 24V DC (10/10 lần)		 Hoạt động ổn định
Cảm biến hồng ngoại (Cb1, Cb2, Cb3) Điện áp và tín hiệu kích hoạt 24V DC (10/10 lần đo trên cả 3 cảm biến) Ổn định 100%
Rơ le trung gian (4 rơ le) Trạng thái đóng ngắt tiếp điểm 24V DC (10/10 lần đo trên cả 4 rơ le) Ổn định 100%
Băng tải chạy không tải Tốc độ vòng quay trong 1 phút 2 vòng / phút (10/10 lần đo) Vận hành ổn định
Loại sản phẩm / Mã QR Năng suất đếm thực nghiệm Khoảng cách bố trí sản phẩm Cơ cấu phân loại thực hiện
Mã QR 123456 7 sản phẩm / phút 30 cm Piston 1 đẩy vào khay 1
Mã QR 99999 5 sản phẩm / phút 50 cm Piston 2 đẩy vào khay 2
Mã QR 55555 4 sản phẩm / phút 70 cm Đi hết hành trình băng tải
Chạy đồng thời 3 loại mã Phân loại chính xác cả 3 loại 30 cm, 50 cm, 70 cm Hệ thống phân loại ổn định 10/10 lần đo

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Kết hợp giải thuật nhận diện mã ma trận QR 2D thông qua webcam với bộ điều khiển công nghiệp PLC S7-1200, cho phép trích xuất lượng dữ liệu lớn hơn nhiều so với mã vạch truyền thống hoặc cảm biến màu sắc thông thường.
  • Thiết lập quy trình điều khiển tuần tự kết hợp tín hiệu nhận diện từ camera với tín hiệu tức thời từ cảm biến tiệm cận hồng ngoại để kích hoạt xylanh khí nén chính xác theo từng vị trí phân loại trên băng chuyền.
  • Xây dựng giao diện HMI/SCADA trực quan trên phần mềm WinCC giúp giám sát và điều khiển toàn diện hệ thống từ xa qua máy tính.

Đóng góp của đề tài

  • Chế tạo thành công mô hình cơ điện tử hoàn chỉnh, tích hợp liên ngành giữa cơ khí chính xác, khí nén, điều khiển tự động PLC và thị giác máy tính phục vụ học tập và nghiên cứu thực nghiệm.
  • Chứng minh tính khả thi của giải pháp phân loại sản phẩm bằng mã QR trên nền tảng thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn với độ ổn định điện áp và tín hiệu đạt 100% trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung thực nghiệm được công bố trong văn bản:

  • Hạn chế:
    • Mô hình mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (Lab), sử dụng webcam phổ thông (Dahua Z2+) nên độ nhạy nhận diện có thể bị ảnh hưởng khi điều kiện ánh sáng môi trường thay đổi.
    • Động cơ kéo băng tải là loại DC công suất nhỏ (2.5W) với tốc độ quay 2 vòng/phút và các xylanh khí nén cỡ nhỏ (lỗ khoan 16 mm), chỉ phù hợp với các sản phẩm mô hình có khối lượng nhẹ.
    • Hệ thống mới chỉ thiết lập và kiểm thử phân loại trên 3 mã QR cố định (123456, 99999, 55555) với năng suất từ 4 đến 7 sản phẩm/phút.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng tập dữ liệu nhận dạng và tối ưu hóa thuật toán xử lý ảnh trên máy tính để phân loại nhiều chủng loại mã QR, mã vạch và ký tự quang học phức tạp hơn.
    • Thay thế camera USB bằng các dòng Camera Vision công nghiệp chuyên dụng có tích hợp nguồn sáng vòng nhằm nâng cao tốc độ xử lý trên dây chuyền tốc độ cao.
    • Nâng cấp công suất động cơ băng tải và hệ thống cấp phôi tự động để ứng dụng vào dây chuyền sản xuất thực tế tại các nhà máy.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích dành cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Tự động hóa, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển: Cung cấp tài liệu thực hành về quy trình thiết kế tủ điện điều khiển, đấu nối I/O cho PLC Siemens S7-1200, tính toán khí cụ đóng cắt và van điện từ khí nén.
  • Người nghiên cứu các đề tài ứng dụng thị giác máy tính trong công nghiệp: Tham khảo kiến trúc liên kết và truyền thông dữ liệu giữa phần mềm xử lý ảnh trên máy tính (PyCharm) với PLC công nghiệp để điều khiển cơ cấu chấp hành cơ điện.
  • Kỹ sư thiết kế giao diện SCADA/HMI: Cung cấp giải pháp mẫu về thiết kế giao diện giám sát trạng thái cảm biến và cơ cấu chấp hành theo thời gian thực trên nền tảng Siemens WinCC.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển trung tâm và phần mềm nào để xử lý mã QR?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC làm bộ điều khiển trung tâm, kết hợp với phần mềm PyCharm chạy trên máy tính để xử lý hình ảnh mã QR thu nhận từ Webcam Dahua Z2+, cùng phần mềm WinCC để giám sát và điều khiển giao diện HMI.

2. Quy trình phân loại 3 loại mã sản phẩm trên băng chuyền được thực hiện như thế nào?
Khi camera quét mã, dữ liệu chuỗi được truyền sang PLC: Mã "123456" sẽ được Piston 1 đẩy khi sản phẩm đến cảm biến mã 1; mã "99999" sẽ được Piston 2 đẩy khi sản phẩm đến cảm biến mã 2; mã "55555" không bị tác động và di chuyển thẳng đến cuối hành trình băng tải.

3. Kết quả đo kiểm các thông số điện áp phần cứng trong mô hình đạt được ra sao?
Qua 10 lần đo thực nghiệm bằng đồng hồ vạn năng, nguồn tổ ong duy trì ổn định đầu vào 220V AC và đầu ra 24V DC; PLC S7-1200 hoạt động ổn định ở điện áp vào/ra 24V DC; 3 cảm biến quang hồng ngoại và 4 rơ le trung gian đều duy trì trạng thái làm việc ổn định 100% ở mức điện áp 24V DC.

4. Năng suất đếm và khoảng cách bố trí của từng loại sản phẩm trong thử nghiệm thực tế là bao nhiêu?
Trong thời gian chạy thử 1 phút: Mã 123456 đếm được 7 sản phẩm với khoảng cách 30 cm; mã 99999 đếm được 5 sản phẩm với khoảng cách 50 cm; mã 55555 đếm được 4 sản phẩm với khoảng cách 70 cm.

5. Cơ cấu chấp hành khí nén và động cơ băng tải có thông số kỹ thuật chính như thế nào?
Cơ cấu chấp hành gồm 3 xylanh khí nén hợp kim nhôm (lỗ khoan 16 mm, hành trình 100 mm, áp suất 0.15 - 1.0 MPa) điều khiển bởi van điện từ AIRTAC 4V210-08 5/2 (24V DC). Động cơ kéo băng tải là loại DC giảm tốc có chổi than GA25 (12V/24V DC, công suất 2.5W, tốc độ có tải 20 vòng/phút, momen xoắn 4.2 kg.fcm).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống đếm phân loại sản phẩm sử dụng PLC" của tác giả Trần Văn Minh Vũ đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình cơ điện tự động hóa phân loại sản phẩm bằng mã QR code. Nghiên cứu đã tích hợp hiệu quả bộ điều khiển lập trình Siemens S7-1200, hệ thống xử lý ảnh qua webcam, cơ cấu chấp hành khí nén và giao diện giám sát WinCC. Kết quả thực nghiệm tại phòng Lab Trường Đại học Duy Tân khẳng định hệ thống vận hành ổn định 100% về mặt điện áp điều khiển và phân loại chính xác 3 nhóm sản phẩm với năng suất từ 4 đến 7 sản phẩm/phút, tạo tiền đề ứng dụng hữu ích trong đào tạo và nghiên cứu tự động hóa dây chuyền sản xuất.