Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Hiện tượng nóng lên toàn cầu và ô nhiễm rác thải nhựa đang thúc đẩy xu hướng chuyển dịch sang sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường. Trong số các vật phẩm thay thế đồ nhựa dùng một lần, ống hút làm từ vật liệu sinh học tự nhiên như tre, gạo, sậy và cỏ bàng (Lepironia articulata) nhận được sự quan tâm lớn. Cỏ bàng là loài thực vật thuộc chi Lepironia, họ Cói (Cyperaceae), phân bố phổ biến tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và huyện Phong Điền (tỉnh Thừa Thiên Huế). Loài cây này đạt độ tuổi thu hoạch tối ưu sau khoảng hai năm trồng, có thân rỗng nhiều ngăn xốp.

Quy trình sản xuất ống hút cỏ bàng tiêu chuẩn bao gồm 8 công đoạn chính:

  1. Tuyển chọn nguyên liệu đạt độ tuổi thu hoạch.
  2. Cắt cỏ bàng thành từng đoạn có chiều dài yêu cầu (thông thường từ 15–20 cm).
  3. Làm sạch từ trong ra ngoài (bao gồm bước lấy lõi xốp bên trong và súc rửa nhiều lần).
  4. Khử trùng bằng nước muối.
  5. Phơi nắng tự nhiên từ 2 đến 3 ngày để tăng độ cứng.
  6. Sấy khô trong lò sấy để chuyển màu sang vàng nhạt, kết hợp chiếu xạ tia cực tím (UV) diệt khuẩn.
  7. Kiểm tra chất lượng.
  8. Đóng gói thành phẩm.

Trong quy trình này, công đoạn lấy sạch phần lõi xốp bên trong ống cỏ bàng đóng vai trò quyết định đến chất lượng ống hút nhưng phần lớn vẫn được thực hiện bằng phương pháp thủ công, dẫn đến năng suất thấp và giá thành sản phẩm cao. Mặc dù đã có các nghiên cứu tiền đề về máy lấy lõi cỏ bàng (tiêu biểu như mô hình do nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM phát triển dưới sự tài trợ của YUWA Việt Nam và ZEDER Việt Nam), các hệ thống này vẫn thiếu tính năng giám sát thông số vận hành từ xa và quản lý năng suất tự động theo tiêu chuẩn công nghiệp 4.0.

Đề tài tốt nghiệp mã số CDT-68 được thực hiện bởi sinh viên Lê Trần Đình Trúc, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Thái tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, với sự tài trợ của Công ty IoTVision và đối tác của 3DVisionLab.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu kích thước phôi cỏ bàng và thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh kết cấu cơ khí cho máy lấy lõi cỏ bàng tự động.
  2. Thiết kế và thi công mạch điều khiển nhúng tích hợp kết nối Internet vạn vật (IoT).
  3. Lập trình ứng dụng trên điện thoại thông minh (smartphone) để điều khiển, giám sát hoạt động và đếm số lượng ống hút hoàn thành theo thời gian thực.
  4. Đảm bảo độ sạch của ống hút sau khi lấy lõi đạt từ 90% số mắt cỏ trở lên.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Phôi cỏ bàng có chiều dài 20 cm, đường kính ngoài từ 5–7 mm (loại bỏ phôi dưới 5 mm để tránh nứt vỡ do đường kính que khoan kèm sợi cước là 3 mm và độ dày thành cỏ khoảng 0,5 mm); cơ cấu máy lấy lõi đồng thời 5 ống/chu kỳ; hệ thống mạch vi điều khiển ESP32; giao diện người máy HMI; ứng dụng di động React Native và nền tảng Google Firebase.
  • Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống điện lắp đặt ở mức độ mô hình thử nghiệm; truyền thông Wi-Fi sử dụng tập lệnh API có sẵn của vi điều khiển ESP32; cơ sở dữ liệu đám mây sử dụng dịch vụ Google Firebase thay vì tự dựng máy chủ riêng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài ứng dụng tổng hợp các cơ sở lý thuyết kỹ thuật cơ khí, điều khiển tự động và công nghệ thông tin:

  • Bộ truyền đai răng: Sử dụng bộ truyền đai răng GT2 (bước răng 2 mm) để truyền động đồng bộ cho 5 trục khoan lấy lõi với tỷ số truyền 1:1. Khoảng cách trục được xác định theo công thức: $$a = \lambda + \frac{\sqrt{\lambda^2 - 8\Delta^2}}{4}$$ Trong đó $\lambda = l - \frac{p(z_1 + z_2)}{2}$ và $\Delta = \frac{m(z_1 - z_2)}{2}$.
  • Động cơ bước và thuật toán điều khiển: Đề tài phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại động cơ bước (từ trở thay đổi, nam châm vĩnh cửu, lai hybrid), các trạng thái mô-men xoắn (Holding torque, Pull-in torque, Pull-out torque, Detent torque) và các phương pháp tăng tốc/giảm tốc (bậc thang, tuyến tính, đường cong chữ S) nhằm chống mất bước và giảm rung động.
  • Mô hình truyền thông mạng và IoT: Áp dụng mô hình TCP/IP (4 tầng: Tầng vật lý, Tầng mạng, Tầng giao vận, Tầng ứng dụng) so sánh với mô hình OSI 7 tầng; giao thức HTTP với các phương thức truyền nhận dữ liệu (GET, POST, PUT, DELETE) cùng cấu trúc URL, tiêu đề (Headers) và thân dữ liệu (Entity Body).
  • Nền tảng phát triển ứng dụng di động và cơ sở dữ liệu: Khung lập trình đa nền tảng React Native dựa trên JavaScript/JSX và cơ chế cầu nối (Bridge); môi trường công cụ Expo (Expo Go, Expo SDK); dịch vụ Google Firebase bao gồm Firebase Authentication (xác thực người dùng) và Firebase Realtime Database (lưu trữ và đồng bộ trạng thái điều khiển, số lượng đếm tức thời).

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp quan sát: Phân tích thao tác lấy lõi thủ công thực tế để chuyển đổi thành nguyên lý cơ cấu tự động hóa.
  • Phương pháp thực nghiệm: Đo kiểm vận tốc ăn dao của bộ khoan nhằm xác định giới hạn phá hủy phôi; kiểm tra ứng suất và độ dịch chuyển kết cấu cơ khí trên phần mềm SolidWorks Simulation.
  • Phương pháp phân loại: Phân nhóm kích thước cỏ bàng đầu vào để tính toán kích thước rãnh định vị và dung sai cơ khí.
  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Đánh giá các lỗi phát sinh trong quá trình vận hành để đề xuất giải pháp khắc phục.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

1. Phân tích và lựa chọn nguyên lý cơ học

Trong sản xuất thủ công, có hai phương pháp làm sạch ruột cỏ bàng:

  • Phương pháp 1: Dùng que kim loại có bề mặt nhám di chuyển tịnh tiến kết hợp xoay tròn thủ công thân cỏ.
  • Phương pháp 2: Dùng que kim loại có gắn các sợi cước nhựa (dạng chổi cọ) đẩy ra vào liên tục trong lòng ống.

Tác giả chọn nguyên lý chổi cọ (Phương pháp 2) nhưng cải tiến thành cơ cấu xoay tròn liên tục que khoan kết hợp tịnh tiến trục nhằm đảm bảo độ đồng đều và phù hợp với cơ cấu truyền động tự động.

2. Thiết kế kết cấu cơ khí

Hệ thống cơ khí bao gồm 4 cụm chức năng chính:

  • Cụm lồng đỡ và định vị phôi (Workpiece support cage): Gồm 2 đĩa kim loại đặt cách nhau 170 mm, liên kết bằng các thanh hộp inox 304 kích thước 10x10 mm. Đĩa định vị có các rãnh cong chứa cỏ bàng với khoảng cách tâm giữa hai rãnh liên tiếp là 35 mm (tương ứng góc lệch 20° giữa hai rãnh, bán kính định vị 100 mm). Khối lượng toàn cụm đo trên SolidWorks là 2,2385 kg, mô-men quán tính $I = 14345\text{ g}\cdot\text{mm}^2$. Cơ cấu được dẫn động bởi động cơ bước KH42KM2R015D với vận tốc quay làm việc $\omega = 0,436\text{ rad/s}$ và vận tốc quay về gốc (set home) $\omega_{home} = 6,54\text{ rad/s}$ (gia tốc $\alpha_{home} = 3,27\text{ rad/s}^2$). Lực tác dụng phân bố tại mỗi điểm gối đỡ là $F_{Cy} = F_{Dy} = 12,5\text{ N}$.
  • Cụm khoan lấy lõi (Grass core extractor unit): Gồm 5 que kim loại đường kính 3 mm gắn đầu chổi cước nhựa, bố trí song song với khoảng cách tâm 35 mm. Chuyển động quay tròn của 5 que khoan được truyền động từ một động cơ một chiều (DC motor) thông qua hệ thống dây đai GT2 dài 110 mm và các puly 20 răng (tỷ số truyền 1:1). Toàn bộ cụm khoan tịnh tiến dọc trục bằng cơ cấu vít me - đai ốc (bước ren 8 mm) dẫn động bởi động cơ bước KH42KM2R015D trên hành trình 220 mm.
  • Cụm chống trượt (Anti-slip unit): Dùng cơ cấu vít me dẫn động bởi động cơ bước ép các đệm xốp PE (PE foam) xuống thân cỏ bàng để cố định phôi, triệt tiêu lực đẩy dọc trục khi que khoan tiến vào lòng ống.
  • Cụm cấp phôi (Blank supply container): Thùng chứa phôi dạng phễu rung được dẫn động bởi động cơ DC, tự động đưa từng ống cỏ bàng vào các rãnh của lồng đỡ.

3. Thiết kế hệ thống điện và điều khiển IoT

  • Bộ vi điều khiển trung tâm: Mạch ESP32 RF kit đảm nhận xử lý logic điều khiển, giao tiếp màn hình HMI, đọc cảm biến và truyền nhận dữ liệu Wi-Fi lên máy chủ đám mây.
  • Mạch công suất và chấp hành: Mạch cầu H BTS7960 điều khiển động cơ DC quay trục khoan; các mạch điều khiển động cơ bước cho trục lồng xoay, trục tịnh tiến dao và trục chống trượt.
  • Cảm biến vị trí: Sử dụng cảm biến quang chữ U mã hiệu EE-SX671 (ngõ ra NPN, không tiếp xúc) làm công tắc hành trình xác định điểm gốc và giới hạn chuyển động.
  • Mạch cách ly và nguồn: Mạch nguồn hạ áp chuyển đổi 12V – 5V – 3,3V, mạch cách ly quang sử dụng Opto EL357N-G chống nhiễu cho vi điều khiển, còi báo động (buzzer) và hệ thống đèn LED chỉ thị trạng thái.
  • Giao diện điều khiển: Màn hình cảm ứng HMI lắp đặt tại máy phục vụ thao tác trực tiếp; ứng dụng di động lập trình trên React Native (Expo) gồm các màn hình: Đăng nhập/Đăng ký, Bảng điều khiển tổng quan (Control Panel), Điều khiển từng công đoạn (Stages Control), Tùy chỉnh thông số vận hành (Custom Controller), và Cài đặt Wi-Fi.
Thông số thiết kế Giá trị quy định
Chiều dài phôi cỏ bàng 200 mm
Dải đường kính phôi xử lý 5 – 7 mm
Số lượng phôi xử lý trong một chu kỳ 5 ống
Chu kỳ hoạt động một lượt 36 giây (Cấp phôi: 5s, Kẹp giữ: 2s, Khoan vào: 13s, Rút khoan: 13s, Nhả kẹp: 2s)
Năng suất thiết kế lý thuyết 500 ống/giờ
Bước ren trục vít me tịnh tiến dao 8 mm
Vận tốc tịnh tiến dao tính toán ($V_{max}$) 27,44 mm/s (tần số xung 22.000 pps ở chế độ 1/32 bước)
Cảm biến hành trình Cảm biến quang chữ U EE-SX671
Vi điều khiển trung tâm ESP32
Cơ sở dữ liệu đám mây Google Firebase Realtime Database

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1. Introduction

Chương mở đầu trình bày tính cấp thiết của việc giảm thiểu rác thải nhựa thông qua sản xuất ống hút cỏ bàng tự nhiên. Tác giả xác định mục tiêu tổng quát, nhiệm vụ nghiên cứu, phương pháp tiếp cận, cấu trúc báo cáo và giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp kỹ thuật cơ điện tử.

Chapter 2. Research Overview

Nội dung chương tập trung giới thiệu đặc tính sinh học và giá trị ứng dụng của cây cỏ bàng (Lepironia articulata), so sánh ưu nhược điểm với cây sậy (Phragmites australis). Chương này mô tả chi tiết quy trình sản xuất 8 bước của ống hút cỏ bàng và đánh giá hiện trạng các mô hình máy lấy lõi đã có trên thị trường nhằm chỉ ra khoảng trống kỹ thuật về giám sát IoT.

Chapter 3. Theoretical Foundation

Tổng hợp các lý thuyết nền tảng phục vụ tính toán thiết kế: công thức động học và hình học của bộ truyền đai răng GT2; nguyên lý điện từ và giải thuật điều khiển động cơ bước; mô hình mạng truyền thông OSI 7 tầng và TCP/IP 4 tầng; cơ chế truyền nhận dữ liệu HTTP/URL; nguyên lý hoạt động của khung React Native kết hợp Expo và các dịch vụ xác thực, lưu trữ của Google Firebase.

Chapter 4. Plans and Solutions

Phân tích so sánh hai phương pháp lấy lõi ruột cỏ bàng, xác định yêu cầu kích thước phôi và đưa ra quyết định chọn cơ cấu khoan quay chổi cọ tịnh tiến. Chương này đề xuất phương án lựa chọn cơ cấu chấp hành (động cơ bước, động cơ DC), lựa chọn cảm biến quang chữ U không tiếp xúc, xác lập luồng dữ liệu hệ thống giữa vi điều khiển ESP32, Firebase và ứng dụng di động React Native, đồng thời phác thảo sơ đồ động học và sơ đồ điều khiển tổng thể.

Chapter 5. Content Implementation

Trình bày toàn bộ quá trình tính toán kỹ thuật và chế tạo: tính toán động học và mô-men quán tính cụm lồng định vị; chọn động cơ bước KH42KM2R015D; kiểm nghiệm ứng suất Von Mises và độ dịch chuyển của trục bằng SolidWorks Simulation; thiết lập sơ đồ vận tốc tịnh tiến cụm khoan; thực nghiệm kiểm tra vận tốc ăn dao chống nứt vỡ ống; thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện (nguồn hạ áp, mạch đệm opto, mạch cầu H BTS7960); lập trình thuật toán điều khiển nhúng trên ESP32 và xây dựng giao diện ứng dụng di động.

Chapter 6. Result

Trình bày hình ảnh sản phẩm thực tế sau khi chế tạo, bao gồm phần cứng cơ khí, tủ mạch điện tử, giao diện vận hành trên HMI và giao diện ứng dụng di động. Chương này ghi nhận các bảng số liệu thử nghiệm vận hành máy với các dải đường kính ống cỏ bàng khác nhau và phân tích độ sạch của ống hút.

Chapter 7. Conclusion and Future Development Direction

Đánh giá mức độ hoàn thành so với các mục tiêu ban đầu của đồ án, chỉ rõ các tồn tại kỹ thuật trong quá trình thử nghiệm thực tế và đề xuất các giải pháp nâng cấp, cải tiến hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm chính

Đồ án đã chế tạo thành công mô hình máy lấy lõi cỏ bàng tự động 5 trục hoạt động đồng thời với các thông số thực nghiệm được ghi nhận trong văn bản:

  • Khảo sát vận tốc tịnh tiến cụm khoan: Tác giả tiến hành thử nghiệm tốc độ tịnh tiến của trục khoan từ 24 mm/s đến 72 mm/s trên mẫu thử (mỗi mức vận tốc thử 10 ống cỏ bàng) để xác định giới hạn phá hủy cơ học của phôi:
Vận tốc tịnh tiến (mm/s) Số lượng ống thử nghiệm (ống) Số lượng ống bị nứt/vỡ (ống) Tỷ lệ hư hỏng (%)
24 10 0 0%
32 10 0 0%
40 10 0 0%
48 10 1 10%
56 10 1 10%
64 10 3 30%
72 10 7 70%

Dựa trên kết quả thực nghiệm, dải vận tốc an toàn được xác định là dưới 50 mm/s. Vận tốc tịnh tiến tối đa tính toán theo chu kỳ làm việc 10 giây ($V_{max} = 27,44\text{ mm/s}$) hoàn toàn nằm trong vùng an toàn, không gây vỡ phôi.

  • Vận hành hệ thống điều khiển và IoT:
    • Máy thực hiện đồng bộ chuỗi hành trình: Cấp phôi vào lồng $\rightarrow$ Xoay lồng định vị $\rightarrow$ Kẹp giữ chống trượt $\rightarrow$ Khoan xoay lấy lõi $\rightarrow$ Rút que khoan $\rightarrow$ Mở kẹp nhả thành phẩm.
    • Hệ thống cho phép điều khiển và giám sát hai chiều thông qua màn hình HMI gắn trên thân máy và ứng dụng cài đặt trên smartphone kết nối qua Firebase Realtime Database.
    • Chức năng đếm số lượng ống hút hoàn thành tự động cập nhật dữ liệu về giao diện người dùng theo từng ngày và lưu trữ lịch sử vận hành.

2. Đóng góp của đề tài

  • Chuyển đổi thành công cơ cấu lấy lõi thủ công năng suất thấp sang cơ cấu gia công cơ điện tử bán tự động 5 ống/chu kỳ với năng suất thiết kế đạt 500 ống/giờ.
  • Ứng dụng giải pháp kẹp giữ phôi đàn hồi bằng mút xốp PE kết hợp cơ cấu trục vít me, giúp cố định thân cỏ mà không làm biến dạng vỏ mỏng.
  • Tích hợp công nghệ IoT vào máy chế biến nông sản thực tế, hỗ trợ người quản lý theo dõi năng suất sản xuất từ xa theo thời gian thực mà không phụ thuộc hoàn toàn vào tủ điện điều khiển truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế

  • Hệ thống dây dẫn và bố trí tủ điện còn ở mức độ lắp ráp thử nghiệm đồ án, chưa đạt đầy đủ các tiêu chuẩn an toàn công nghiệp.
  • Khâu truyền thông không dây Wi-Fi phụ thuộc hoàn toàn vào các hàm API mặc định của chip ESP32 và dịch vụ bên thứ ba Google Firebase, chưa xây dựng giao thức truyền thông bảo mật chuyên biệt và máy chủ cơ sở dữ liệu riêng.
  • Cơ cấu cơ khí đôi khi vẫn xảy ra sai số và kẹt phôi trong quá trình cấp phôi từ thùng chứa vào rãnh lồng xoay do kích thước thân cỏ bàng tự nhiên không hoàn toàn thẳng tuyệt đối.
  • Dải đường kính hoạt động của máy chỉ thích ứng hiệu quả với cỏ bàng từ 5–7 mm; phôi dưới 5 mm dễ bị nứt vỡ do giới hạn kích thước que khoan và sợi cước.

2. Hướng nghiên cứu tiếp

  • Cải tiến kết cấu cụm cấp phôi tự động để tăng độ tin cậy và hạn chế tình trạng kẹt cỏ.
  • Thiết kế chuẩn hóa vỏ tủ điện, tối ưu hóa layout mạch in PCB và bố trí dây dẫn đạt tiêu chuẩn công nghiệp.
  • Nâng cấp thuật toán phân loại và bù sai lệch cơ khí để mở rộng dải đường kính cỏ bàng có thể xử lý (từ 4–7 mm).
  • Tối ưu hóa giao diện ứng dụng di động và xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu độc lập nhằm tăng tính bảo mật và tốc độ phản hồi.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo kỹ thuật cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ điện tử, Tự động hóa và Chế tạo máy: Tham khảo quy trình thiết kế máy hoàn chỉnh từ khâu tính toán động học, mô phỏng bền kết cấu trên SolidWorks Simulation đến thiết kế mạch vi điều khiển ESP32.
  • Kỹ sư và nhà nghiên cứu công nghệ IoT ứng dụng: Cung cấp tài liệu thực tế về giải pháp kết nối phần cứng vi điều khiển (ESP32) với dịch vụ đám mây (Firebase Realtime Database) và xây dựng giao diện ứng dụng điều khiển di động (React Native/Expo).
  • Các cơ sở sản xuất sản phẩm sinh thái: Cung cấp số liệu thực nghiệm cơ học về quá trình khoan lấy lõi cỏ bàng, thông số vận tốc ăn dao an toàn và giải pháp nâng cao năng suất sản xuất ống hút thân thiện môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao máy chỉ xử lý được cỏ bàng có đường kính từ 5–7 mm mà không xử lý phôi 4 mm?

Que kim loại lấy lõi có đường kính 3 mm, kết hợp với các sợi cước nhựa gắn ở đầu que có đường kính quét ngoài lớn hơn 3 mm. Cỏ bàng đường kính 4 mm có độ dày thành ống khoảng 0,5 mm, dẫn đến đường kính trong thực tế chỉ còn khoảng 3 mm. Khi que khoan tiến vào, khe hở không đủ sẽ tạo áp lực nén gây nứt hoặc vỡ phôi. Do đó, dải đường kính phôi gia công an toàn được giới hạn từ 5–7 mm.

2. Vận tốc tịnh tiến của cụm que khoan được lựa chọn là bao nhiêu để không làm vỡ ống cỏ bàng?

Kết quả thử nghiệm thực tế (Bảng 5-1 trong đồ án) cho thấy ở vận tốc từ 24–40 mm/s không có ống nào bị nứt vỡ (tỷ lệ hỏng 0%); ở 48–56 mm/s có 1/10 ống hỏng; ở 64 mm/s có 3/10 ống hỏng và ở 72 mm/s tỷ lệ hỏng lên tới 7/10 ống. Tác giả đã tính toán chọn vận tốc tịnh tiến tối đa làm việc là $V_{max} = 27,44\text{ mm/s}$ (với hành trình 220 mm trong 10 giây), đảm bảo an toàn tuyệt đối cho phôi.

3. Hệ thống đai truyền động của cụm 5 trục khoan sử dụng loại đai nào và thông số ra sao?

Cụm truyền động 5 trục khoan sử dụng bộ truyền đai răng GT2 có chiều dài đai 110 mm, bước răng 2 mm, kết hợp các puly GT2 20 răng với tỷ số truyền 1:1. Khoảng cách tâm giữa các trục que khoan được cố định là 35 mm, tương ứng với khoảng cách tâm giữa các rãnh định vị trên lồng chứa cỏ bàng.

4. Tại sao tác giả sử dụng cảm biến quang chữ U thay cho công tắc hành trình cơ khí?

Công tắc hành trình dạng cơ khí (cần gạt, nút nhấn) dễ bị mài mòn tiếp điểm vật lý qua thời gian và có thể bị cong vênh, hỏng hóc nếu có sai lệch cơ khí trong quá trình chuyển động. Cảm biến quang chữ U EE-SX671 hoạt động theo nguyên lý quang điện không tiếp xúc, có độ bền cao, độ chính xác vị trí tốt, không bị mài mòn và tốc độ đáp ứng nhanh.

5. Kiến trúc điều khiển IoT của hệ thống được xây dựng từ những thành phần công nghệ nào?

Hệ thống IoT bao gồm vi điều khiển ESP32 RF kit điều khiển phần cứng cơ điện, giao tiếp trực tiếp với màn hình cảm ứng HMI tại chỗ; kết nối Wi-Fi truyền nhận dữ liệu với nền tảng Google Firebase (sử dụng Firebase Authentication để phân quyền đăng nhập và Realtime Database để lưu trữ lệnh điều khiển, trạng thái máy và số lượng sản phẩm đếm được); giao diện người dùng từ xa là ứng dụng di động viết bằng React Native thông qua môi trường Expo.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Trần Đình Trúc đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình máy lấy lõi cỏ bàng tự động 5 trục tích hợp bộ điều khiển IoT. Hệ thống cơ khí vận hành đồng bộ các khâu cấp phôi, định vị, kẹp chống trượt và khoan làm sạch lõi với năng suất thiết kế 500 ống/giờ tại dải vận tốc tịnh tiến an toàn 27,44 mm/s. Việc ứng dụng vi điều khiển ESP32, màn hình HMI, nền tảng Firebase và ứng dụng React Native cho phép điều khiển linh hoạt tại chỗ cũng như giám sát và đếm sản lượng hoàn thành từ xa qua điện thoại thông minh. Mặc dù cần tiếp tục hoàn thiện về tiêu chuẩn hóa tủ điện công nghiệp và cơ cấu nạp phôi tự động, kết quả nghiên cứu đã cung cấp một giải pháp kỹ thuật khả thi phục vụ mục tiêu tối ưu hóa chi phí sản xuất ống hút sinh thái thân thiện với môi trường.