Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao ngành công nghệ kỹ thuật cơ điện tử

• Tác giả: Nguyễn Duy Bình
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Tấn Cường
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM TỐC ĐỘ CAO
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
• 2.1. Đặc tính của hệ thống
• 2.2. Kết cấu của hệ thống
• 2.3. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.3.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 2.3.2. Nghiên cứu trong nước
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao
• 3.2. Yêu cầu thiết kế của hệ thống
• 3.2.1. Tốc độ phân loại
• 3.2.2. Tính linh hoạt
• 3.2.3. Tính bền vững và đáng tin cậy
• 3.2.4. Giao tiếp và tích hợp
• 3.3. Môi trường làm việc lý tưởng
• 3.4. Giao thức truyền thông
• 3.4.1. Tổng quan về giao thức Ethernet/IP
• 3.4.2. Thiết lập kết nối giữa PLC và Python
• 3.5. Cơ sở lý thuyết về lập trình và điều khiển
• 3.5.1. Cơ sở chọn PLC làm bộ điều khiển
• 3.5.2. Giới thiệu về PLC
• 3.5.3. Chuẩn giao tiếp Ethernet
• 3.5.4. Phần mềm lập trình KV Studio Ver. Ngôn ngữ lập trình Ladder Logic
• 3.6. Thị giác máy tính
• 3.6.1. Tiền xử lý ảnh
• 3.6.2. Phát hiện vật thể
• 3.6.3. Trích xuất đặc trưng
• 3.6.4. Tổng quan về Yolo
• 3.6.5. Ưu điểm của Yolo
• 3.6.6. Kiến trúc mạng YOLO và cách hoạt động của YOLO
• 3.6.7. Output của Yolo
• 3.6.8. Dự báo bounding box
• 3.6.9. Non-max suppression
• 3.6.10. Hàm trong Yolo
• 3.6.11. Hàm tính IoU
• 3.6.12. Xử lý ảnh với YOLO v5
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ THIẾT KẾ
• 4.1. Yêu cầu của đề tài. Phương hướng thiết kế
• 4.2. Phương án 1: hệ thống chiết rót và phân loại sản phẩm
• 4.3. Phương án 2: hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao
• 4.4. Lựa chọn phương án
• 4.5. Trình tự thực hiện công việc
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 5.1. Thiết kế cơ khí
• 5.1.1. Thiết kế khung
• 5.1.2. Tính toán chọn động cơ
• 5.1.3. Tính toán độ bền của mâm xoay
• 5.1.4. Thiết kế băng tải
• 5.1.5. Hệ thống cấp phôi tự động
• 5.1.6. Hệ thống hất phôi
• 5.1.7. Hệ thống bàn xoay
• 5.1.7.1. Bàn xoay xếp phôi
• 5.1.7.2. Bàn xoay xếp phôi đưa vào mâm
• 5.1.8. Hệ thống thoát phôi
• 5.1.9. Hệ thống camera
• 5.1.9.1. Lựa chọn camera và thiết bị chiếu sáng
• 5.1.9.1.1. Lựa chọn camera
• 5.1.9.1.2. Lựa đèn trợ sáng
• 5.1.9.2. Thu thập hình ảnh phôi
• 5.2. Hệ thống điện
• 5.2.1. Tổng quan hệ thống điện
• 5.2.2. Cơ sở thiết kế hệ thống tủ điện
• 5.2.3. Lựa chọn các thiết bị
• 5.3. Hệ thống điều khiển
• 5.3.1. Bộ điều khiển PLC
• 5.3.2. Chương trình điều khiển PLC trong dự án
• 5.3.2.1. Điều khiển JOG
• 5.3.2.2. Trigger sản phẩm
• 5.3.2.3. Phân loại sản phẩm lỗi
• 5.4. Camera Xử Lý Ảnh
• 5.4.1. Thuật toán xấp xỉ đường viền
• 5.4.2. Sử dụng Yolo v5 phát hiện lỗi
• 5.4.3. Kết quả hình ảnh
• 5.5. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và phân loại
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THI CÔNG, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6.1. Kết quả thi công
• 6.1.1. Kết quả thi công hệ thống cơ khí
• 6.1.2. Kết quả thi công hệ thống điện
• 6.1.3. Kết quả thi công hệ thống xử lý ảnh
• 6.2. Thực nghiệm và đánh giá
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế hệ thống

Thiết kế hệ thống là bước đầu tiên và quan trọng trong quá trình phát triển hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao. Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu cấu trúc hệ thống, tính toán và thiết kế các thành phần cơ khí, điện tử và điều khiển. Hệ thống phân loại sản phẩm được thiết kế để đáp ứng yêu cầu về tốc độ, độ chính xác và tính linh hoạt trong quy trình sản xuất. Các phương án thiết kế được đề xuất và đánh giá dựa trên hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tế.

1.1. Nghiên cứu cấu trúc hệ thống

Nghiên cứu cấu trúc hệ thống bao gồm việc phân tích các mẫu sản phẩm hiện có trên thị trường, tìm hiểu kết cấu và cách thức hoạt động của hệ thống phân loại sản phẩm. Điều này giúp xác định các yếu tố cần thiết để thiết kế một hệ thống hiệu quả, đáp ứng yêu cầu về tốc độ cao và độ chính xác.

1.2. Tính toán và thiết kế cơ khí

Quá trình tính toán và thiết kế cơ khí tập trung vào việc xác định kích thước, vật liệu và độ bền của các thành phần như khung sườn, hệ thống truyền động và cơ cấu cấp phôi. Các yếu tố này đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và bền vững trong môi trường sản xuất.

II. Chế tạo hệ thống

Chế tạo hệ thống là giai đoạn thực hiện các thiết kế đã được tính toán và lên kế hoạch. Đồ án tập trung vào việc gia công các thành phần cơ khí, lắp đặt hệ thống điện và điều khiển, cũng như tích hợp các công nghệ hiện đại như thị giác máy tính và PLC. Hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao được chế tạo để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và thực tiễn trong sản xuất công nghiệp.

2.1. Gia công và lắp ráp cơ khí

Gia công và lắp ráp các thành phần cơ khí bao gồm khung sườn, hệ thống truyền động và cơ cấu cấp phôi. Quá trình này đảm bảo các bộ phận hoạt động đồng bộ và hiệu quả, đáp ứng yêu cầu về tốc độ cao và độ chính xác.

2.2. Lắp đặt hệ thống điện và điều khiển

Hệ thống điện và điều khiển được thiết kế và lắp đặt để điều khiển các hoạt động của hệ thống phân loại sản phẩm. Việc sử dụng PLC và các thuật toán xử lý ảnh như YOLO giúp tăng cường khả năng tự động hóa và độ chính xác của hệ thống.

III. Ứng dụng và đánh giá

Hệ thống phân loại sản phẩm tốc độ cao được thiết kế và chế tạo nhằm ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp. Đồ án đánh giá hiệu quả của hệ thống thông qua các thử nghiệm và phân tích kết quả. Phân loại sản phẩm tốc độ cao không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm, giảm thiểu lỗi và chi phí sản xuất.

3.1. Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả

Các thử nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của hệ thống phân loại sản phẩm. Kết quả cho thấy hệ thống đáp ứng được yêu cầu về tốc độ cao, độ chính xác và tính linh hoạt trong quy trình sản xuất.

3.2. Ứng dụng thực tế

Hệ thống được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, giúp tăng năng suất và giảm thiểu chi phí nhân công. Phân loại sản phẩm tốc độ cao là giải pháp hiệu quả cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm và cạnh tranh trên thị trường.