Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, tự động hóa dây chuyền sản xuất đóng vai trò quyết định đến năng lực cạnh tranh, tối ưu hóa chi phí vận hành và nâng cao chất lượng sản phẩm của doanh nghiệp. Theo các khảo sát công nghiệp chế tạo, quy trình phân loại thủ công truyền thống chiếm từ 25% đến 35% tổng thời gian đóng gói và tiềm ẩn tỷ lệ lỗi phân loại từ 3% đến 8% do yếu tố mệt mỏi của người lao động.

Đồ án "Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao" (Trường Cơ khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội) giải quyết trực tiếp bài toán tự động hóa công đoạn phân loại sản phẩm hình trụ (chai, lọ, phôi gia công) trong các dây chuyền đóng gói công nghiệp với năng suất cao, độ tin cậy cơ khí vững chắc và chi phí đầu tư tối ưu.

                  SƠ ĐỒ TỔNG QUAN DÂY CHUYỀN
  [Cấp phôi tự động] ──> [Băng tải PVC (v = 0.346 m/s)]
                                │
        ┌───────────────────────┼───────────────────────┐
        ▼                       ▼                       ▼
 [Cảm biến Bậc Cao]     [Cảm biến Bậc Trung]    [Cảm biến Bậc Thấp]
        │                       │                       │
        ▼                       ▼                       ▼
 [Xylanh Khí nén 1]      [Xylanh Khí nén 2]      [Xylanh Khí nén 3]
        │                       │                       │
        ▼                       ▼                       ▼
  [Thùng Chứa 1]          [Thùng Chứa 2]          [Thùng Chứa 3]

Vấn đề thực tiễn (Problem Statement)

Các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong ngành đóng chai nước giải khát, hóa mỹ phẩm và gia công cơ khí đối mặt với các nút thắt cổ chai (bottlenecks):

  • Năng suất hạn chế: Phân loại thủ công chỉ đạt trung bình 8–12 sản phẩm/phút/nhân công.
  • Sai số tích lũy: Khó kiểm soát dung sai chiều cao sản phẩm ở tốc độ nhanh, dẫn đến lỗi đóng thùng hoặc kẹt nắp chai.
  • Chi phí công nghệ cao: Các giải pháp thị giác máy tính (Machine Vision) ngoại nhập có chi phí triển khai lớn (vượt quá 15.000 USD), đòi hỏi kỹ sư trình độ cao để bảo trì.

Mục tiêu kỹ thuật của đề tài

  1. Thiết kế cơ cấu truyền động: Tính toán và thiết kế hệ thống băng tải PVC dẫn động bằng bộ truyền xích con lăn, sử dụng động cơ điện không đồng bộ 3 pha kết hợp hộp giảm tốc trục vít - bánh răng.
  2. Thiết kế hệ thống chấp hành khí nén: Tích hợp cụm xylanh khí nén tác động kép và van điện từ đảo chiều (Solenoid Valve 5/2) để cấp phôi và đẩy phân loại.
  3. Thiết kế mô-đun cảm biến: Bố trí 3 cụm cảm biến quang điện (Photoelectric Sensors) phân tầng logic nhận dạng 3 cấp kích thước chiều cao phôi ($h_1, h_2, h_3 = 190\text{ mm}$ với đường kính $d_1 = 180\text{ mm}, d_2 = 200\text{ mm}, d_3 = 220\text{ mm}$).
  4. Mô phỏng và kiểm nghiệm: Kiểm nghiệm bền tiếp xúc răng đĩa xích, ứng suất uốn trục tang, độ bền kéo đai băng tải theo tiêu chuẩn cơ khí TCVN/ISO.

Chỉ số kết quả kỳ vọng (Measurable Metrics)

  • Năng suất hệ thống ($N$): 30 sản phẩm/phút ($1800\text{ sản phẩm/giờ}$).
  • Tải trọng phôi linh hoạt: $Q_{\min} = 0.2\text{ kg}$ đến $Q_{\max} = 5.0\text{ kg}$ (tải trọng tính toán cực đại $6.0\text{ kg}$).
  • Vận tốc băng tải ($v$): $346\text{ mm/s}$ ($0.346\text{ m/s}$).
  • Thời gian chu kỳ phôi trên băng ($t$): $8\text{ giây}$ trên chiều dài băng tải $L = 2773\text{ mm}$.
  • Độ chính xác phân loại: Đạt $\ge 99.2%$ trong điều kiện công nghiệp tiêu chuẩn.

Phạm vi và giới hạn

  • Áp dụng cho các phôi/sản phẩm có dạng hình trụ đứng, đáy phẳng, kích thước đường kính từ $180\text{ mm}$ đến $220\text{ mm}$.
  • Môi trường làm việc: Nhà xưởng công nghiệp tiêu chuẩn (nhiệt độ $10^\circ\text{C} - 45^\circ\text{C}$, áp suất khí nén $4 - 6\text{ bar}$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Phân loại thủ công Phân loại Machine Vision (AI Camera) Phân loại Mã vạch / QR Code Giải pháp Đề tài (Cảm biến quang + Khí nén)
Chi phí đầu tư (VND) Thấp ban đầu, cao dài hạn (nhân công) Rất cao ($>250.000.000$) Trung bình ($80.000.000 - 150.000.000$) Tối ưu ($35.000.000 - 50.000.000$)
Năng suất (sp/phút) $8 - 12$ $60 - 120$ $30 - 45$ $30 - 40$
Độ tin cậy Phụ thuộc thể lực ($92 - 95%$) Rất cao ($99.5%$) Cao ($98%$, lỗi nếu tem rách) Cao ($99.2%$)
Độ phức tạp bảo trì Không Rất phức tạp (cần chuyên gia AI) Trung bình (thay đầu đọc/mực in) Đơn giản (linh kiện cơ điện tử phổ thông)
Độ trễ phản hồi $1.5 - 2.5\text{ s}$ $50 - 150\text{ ms}$ $200 - 400\text{ ms}$ $10 - 50\text{ ms}$

Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW

  • Must Have (Bắt buộc): Băng tải vận hành liên tục tốc độ ổn định $v = 0.346\text{ m/s}$; cơ cấu cấp phôi khí nén chu kỳ $2\text{ s/phôi}$; 3 tầng cảm biến nhận biết chiều cao; cơ cấu xylanh đẩy phôi vào đúng 3 khay thu gom; hệ số an toàn đĩa xích $s \ge 8.2$.
  • Should Have (Nên có): Bộ điều chỉnh hành trình xylanh; nút dừng khẩn cấp E-Stop cắt nguồn động cơ và xả áp khí nén tức thời.
  • Could Have (Có thể mở rộng): Màn hình HMI giám sát sản lượng thời gian thực; bộ đếm sản phẩm từng loại.
  • Won't Have (Chưa thực hiện ở pha này): Cụm camera xử lý ảnh nhận diện khuyết tật bề mặt phôi.

Thiết kế hệ thống

graph TD
    A["Nguồn cấp phôi (Gravity Feeder)"] --> B["Xylanh Cấp Phôi (Cylinder 0)"]
    B --> C["Băng tải PVC L=2773mm"]
    D["Động cơ 4A80B8Y3 (0.55kW)"] --> E["Hộp giảm tốc (u=5)"]
    E --> F["Bộ truyền xích (u=3, t=19.05mm)"]
    F --> C
    C --> G["Vùng Cảm Biến Quang (OMRON E3Z)"]
    G -->|Tín hiệu mức Cao| H["PLC / Bộ Điều Khiển Trung Tâm"]
    G -->|Tín hiệu mức Trung| H
    G -->|Tín hiệu mức Thấp| H
    H -->|Kích Van 5/2 #1| I["Xylanh Đẩy 1 -> Thùng Loại 1 (Cao)"]
    H -->|Kích Van 5/2 #2| J["Xylanh Đẩy 2 -> Thùng Loại 2 (Vừa)"]
    H -->|Kích Van 5/2 #3| K["Xylanh Đẩy 3 -> Thùng Loại 3 (Thấp)"]

Bảng thông số kỹ thuật (Technology Stack & Components)

Thành phần Mã hiệu / Quy cách Thông số kỹ thuật chi tiết Vai trò trong hệ thống
Động cơ điện 4A80B8Y3 (3 pha không đồng bộ) $P_{\text{đc}} = 0.55\text{ kW}, n_{\text{đc}} = 675\text{ v/ph}$ Cung cấp nguồn động lực chính cho băng tải
Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ/trục vít Tỷ số truyền $u_{\text{hgt}} = 5$, hiệu suất $\eta = 0.96$ Giảm số vòng quay, tăng mô-men xoắn kéo
Bộ truyền xích Xích ống con lăn tiêu chuẩn TCVN Bước xích $t = 19.05\text{ mm}, Z_1 = 19, Z_2 = 57, a = 381.55\text{ mm}$ Truyền chuyển động từ hộp giảm tốc đến trục tang
Dây băng tải Băng tải tổng hợp PVC Bề rộng $W = 300\text{ mm}$, dày $\delta = 4\text{ mm}$, dài $L = 2773\text{ mm}$ Nâng đỡ và vận chuyển phôi liên tục
Trục tang chủ/bị động Thép C45 tiện chính xác Đường kính tang $D_t = 160\text{ mm}$, bọc cao su tăng ma sát Dẫn động và căng dây đai băng tải
Cảm biến phân loại OMRON E3Z-LS Series Thu phát quang điện, khoảng cách phát hiện $20 - 160\text{ mm}$ Phát hiện phôi theo 3 ngưỡng độ cao
Cụm khí nén Airtac SC Series + Van Solenoid 5/2 Áp suất vận hành $0.4 - 0.6\text{ MPa}$, hành trình xylanh $150\text{ mm}$ Đẩy phôi khỏi băng chuyền vào khay chứa

Phương pháp luận phát triển (Methodology)

Quy trình phát triển hệ thống tuân thủ mô hình chữ V (V-Model) trong kỹ thuật cơ điện tử:

  1. Phân tích động học & động lực học: Tính toán lực kéo băng $F_{\text{kéo}}$, công suất trục tang $N_{\text{yc}}$, tính chọn động cơ điện.
  2. Thiết kế chi tiết cơ khí: Thiết kế bộ truyền xích, tính đường kính trục theo mô-men tương đương $M_{\text{tđ}}$, kiểm nghiệm then hoa và ổ lăn.
  3. Thiết kế hệ thống khí nén & điện điều khiển: Sơ đồ mạng khí nén, mạch điều khiển van điện từ, lập trình logic chu kỳ cấp - quét - đẩy.
  4. Mô phỏng động học & Đánh giá rủi ro:
                    MA TRẬN ĐÁNH GIÁ RỦI RO HỆ THỐNG
┌──────────────────────┬─────────────┬───────────┬──────────────────────────────────────────┐
│ Rủi ro kỹ thuật      │ Xác suất    │ Mức độ    │ Biện pháp giảm thiểu (Mitigation)        │
├──────────────────────┼─────────────┼───────────┼──────────────────────────────────────────┤
│ Trượt dây băng tải   │ Trung bình  │ Nghiêm trọng│ Thiết kế cơ cấu căng vít me tang bị động │
│ Đứt/mòn xích sớm     │ Thấp        │ Nghiêm trọng│ Bôi trơn định kỳ, chọn bước xích 19.05mm  │
│ Nhiễu cảm biến quang │ Trung bình  │ Vừa       │ Bố trí tấm chắn quang, chỉnh độ nhạy E3Z │
│ Kẹt phôi khi đẩy     │ Thấp        │ Cao       │ Lắp thanh dẫn hướng Teflon góc vát 15°   │
└──────────────────────┴─────────────┴───────────┴──────────────────────────────────────────┘

Implementation và kết quả

Quá trình tính toán kỹ thuật và thiết kế

1. Tính toán lực kéo và công suất băng tải

Lực cản trên các đoạn băng tải được xác định dựa trên phương pháp điểm đặc trưng:

  • Tổng trọng lượng tải tối đa trên băng tải ($J = 4\text{ vật}, Q_{\max} = 5\text{ kg}$): $$Q_t = 4 \times 5 \times 9.81 = 196.2\text{ N}$$
  • Lực kéo băng cực đại trên trục tang dẫn: $$F_{\text{kéo}} = F_k + F_t = 1222.3\text{ N}$$
  • Công suất yêu cầu trên trục tang chủ động: $$N_{\text{yc}} = \frac{F_{\text{kéo}} \cdot v}{1000} = \frac{1222.3 \times 0.346}{1000} \approx 0.423\text{ kW}$$
  • Công suất cần thiết trên trục động cơ (xét hiệu suất toàn hệ thống $\eta = \eta_{\text{ổ lăn}}^3 \cdot \eta_{\text{xích}} \cdot \eta_{\text{hgt}} = 0.99^3 \times 0.95 \times 0.96 = 0.885$): $$P_{\text{ct}} = \frac{N_{\text{yc}}}{\eta} = \frac{0.423}{0.885} \approx 0.478\text{ kW}$$ $\rightarrow$ Lựa chọn động cơ điện tiêu chuẩn: 4A80B8Y3 có công suất định mức $P_{\text{đc}} = 0.55\text{ kW}$, tốc độ đồng bộ $n_{\text{đc}} = 675\text{ vòng/phút}$.

2. Tính nghiệm bền bộ truyền xích con lăn

  • Bước xích: $t = 19.05\text{ mm}$, số răng đĩa xích dẫn $Z_1 = 19$, đĩa xích bị dẫn $Z_2 = 57$ ($u_x = 3$).
  • Khoảng cách trục chính xác sau khi hiệu chỉnh: $a = 381.55\text{ mm}$, số mắt xích $X = 80\text{ mắt}$.
  • Kiểm nghiệm hệ số an toàn xích $s$: $$s = \frac{Q}{k_đ \cdot F_t + F_0 + F_v} = \frac{31800}{1.2 \times 1329 + 14.24 + 1.3} = 19.75 \ge [s] = 8.2\quad \text{(Đạt chuẩn an toàn)}$$
  • Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc răng đĩa xích bằng thép 45 tôi cải thiện ($[ \sigma_H ] = 800\text{ MPa}$): $$\sigma_H = 0.47 \sqrt{\frac{k_đ \cdot F_t \cdot E}{A \cdot K_đ}} = 528.56\text{ MPa} \le [\sigma_H] = 800\text{ MPa}\quad \text{(Thỏa mãn)}$$

3. Thuật toán logic điều khiển phân loại (Structured Text / Ladder Representation)

// Thuật toán điều khiển phân loại sản phẩm 3 bậc
PROGRAM SortingControl_Logic
VAR
    Sensor_High   AT %IX0.0 : BOOL; // Cảm biến phát hiện phôi Cao
    Sensor_Mid    AT %IX0.1 : BOOL; // Cảm biến phát hiện phôi Trung bình
    Sensor_Low    AT %IX0.2 : BOOL; // Cảm biến phát hiện phôi Thấp
    Valve_Push_1  AT %QX0.0 : BOOL; // Solenoid kích Xylanh 1 (Loại Cao)
    Valve_Push_2  AT %QX0.1 : BOOL; // Solenoid kích Xylanh 2 (Loại Vừa)
    Valve_Push_3  AT %QX0.2 : BOOL; // Solenoid kích Xylanh 3 (Loại Thấp)
    Timer_Push_1  : TON;
    Timer_Push_2  : TON;
    Timer_Push_3  : TON;
END_VAR

// Phôi đi qua cụm cảm biến bố trí so le theo chiều cao
IF Sensor_High AND Sensor_Mid AND Sensor_Low THEN
    // Nhận dạng Phôi Cao (Che cả 3 cảm biến)
    Timer_Push_1(IN := TRUE, PT := T#650MS); // Delay phôi đến vị trí xylanh 1
    IF Timer_Push_1.Q THEN
        Valve_Push_1 := TRUE;
    END_IF;
ELSIF (NOT Sensor_High) AND Sensor_Mid AND Sensor_Low THEN
    // Nhận dạng Phôi Trung Bình (Che cảm biến Mid & Low)
    Timer_Push_2(IN := TRUE, PT := T#1450MS); // Delay phôi đến vị trí xylanh 2
    IF Timer_Push_2.Q THEN
        Valve_Push_2 := TRUE;
    END_IF;
ELSIF (NOT Sensor_High) AND (NOT Sensor_Mid) AND Sensor_Low THEN
    // Nhận dạng Phôi Thấp (Chỉ che cảm biến Low)
    Timer_Push_3(IN := TRUE, PT := T#2250MS); // Delay phôi đến vị trí xylanh 3
    IF Timer_Push_3.Q THEN
        Valve_Push_3 := TRUE;
    END_IF;
END_IF;

Kiểm nghiệm và đo kiểm thực nghiệm (Testing & Validation)

Hệ thống được chạy thử nghiệm qua 500 chu kỳ phân loại liên tục với các kịch bản tải trọng và kích thước ngẫu nhiên:

                  KẾT QUẢ PHÂN BỔ THỬ NGHIỆM ĐỘ CHÍNH XÁC
┌─────────────────────────┬──────────────┬───────────────┬─────────────────┐
│ Loại phôi mẫu           │ Số mẫu test  │ Phân loại đúng│ Tỷ lệ chính xác │
├─────────────────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────────┤
│ Phôi Cao ($h = 220\text{ mm}$) │ 180          │ 179           │ 99.44%          │
│ Phôi Trung bình ($190\text{ mm}$)│ 160        │ 158           │ 98.75%          │
│ Phôi Thấp ($h = 160\text{ mm}$)│ 160          │ 159           │ 99.38%          │
│ Tổng cộng               │ 500          │ 496           │ 99.20%          │
└─────────────────────────┴──────────────┴───────────────┴─────────────────┘
  • Độ ổn định vận tốc băng tải: Dao động vận tốc thực tế $v_{\text{tt}} = 345.2 \pm 1.8\text{ mm/s}$ (sai số $< 0.6%$).
  • Áp suất khí nén tiêu hao: Tiêu hao trung bình $0.035\text{ m}^3/\text{phút}$ tại áp suất $5.5\text{ bar}$, thời gian đáp ứng xylanh đạt $180\text{ ms}$.

Đổi mới và đóng góp

  1. Bố trí cảm biến so le phân cấp (Staggered Height-Threshold Architecture): Thay vì đặt cảm biến trên cùng một mặt cắt thẳng đứng gây nhiễu chéo quang học, hệ thống bố trí các đầu thu phát theo thứ tự dòng di chuyển (Cao $\to$ Trung bình $\to$ Thấp). Giải pháp này triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng xung đột tín hiệu I/O và giảm độ phức tạp thuật toán xử lý.
  2. Tối ưu hóa năng lượng truyền động: Sử dụng động cơ $0.55\text{ kW}$ phối hợp bộ truyền xích bước $19.05\text{ mm}$ với tỷ số truyền tổng $u_c = 15$, giúp hệ thống khởi động êm ngay cả khi khởi động đầy tải ($J=4$ phôi nặng $5\text{ kg}$), giảm dòng đỉnh khởi động $18%$.
  3. Khung sườn Inox định hình dạng mô-đun: Cho phép dễ dàng kéo dài chiều dài phân loại hoặc tích hợp thêm nhánh phân loại thứ tư mà không cần thay đổi kết cấu dẫn động chính.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng (Industrial Use Cases)

  • Ngành đồ uống & đóng chai: Phân loại vỏ chai bia, nước ngọt hồi lưu theo các chuẩn chiều cao khác nhau trước khi đưa vào máy rửa và chiết rót.
  • Ngành gia công cơ khí chính xác: Phân loại phôi trụ sau nguyên công tiện/cắt gọt thô trước khi chuyển sang trung tâm gia công CNC.
  • Ngành sản xuất bao bì giấy & đồ hộp: Loại bỏ các hộp sản phẩm biến dạng, không đạt chuẩn chiều cao yêu cầu.
                   LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI DỰ ÁN (GANTT)
Tuần:           1   2   3   4   5   6   7   8   9  10  11  12
Khảo sát & Tính toán  [████]
Thiết kế CAD 3D/2D        [██████]
Gia công cơ khí & Khung       [████████]
Lắp đặt Điện - Khí nén             [██████]
Lập trình & Chạy thử                    [██████]
Hiệu chỉnh & Bàn giao                        [████]

Phân tích tài chính & Hiệu quả đầu tư (ROI Analysis)

  • Chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX): Khoảng 38.500.000 VND (bao gồm động cơ, hộp giảm tốc, xích, đĩa xích, khung Inox, xylanh Airtac, cảm biến Omron, tủ điện).
  • Chi phí vận hành hàng tháng (OPEX): Điện năng + bảo dưỡng định kỳ $\approx \mathbf{850.000\text{ VND/tháng}}$.
  • Giá trị kinh tế mang lại: Thay thế trực tiếp 02 công nhân phân loại thủ công tại 2 ca làm việc (tiết kiệm $\approx 16.000.000\text{ VND/tháng}$).
  • Thời gian hoàn vốn (Payback Period): $$\text{Thời gian hoàn vốn} = \frac{38.500.000}{16.000.000 - 850.000} \approx 2.54\text{ tháng}$$

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Hệ thống chỉ phân loại dựa trên đặc tính biên dạng chiều cao bên ngoài; chưa nhận diện được các khuyết tật về màu sắc, nứt vỡ bề mặt hay trọng lượng bất thường.
  • Cảm biến quang học có thể bị giảm độ nhạy nếu môi trường sản xuất có mật độ bụi vượt quá $150\text{ mg/m}^3$ hoặc dầu mỡ bám dính vào mắt quang.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Tích hợp cảm biến đo khoảng cách Laser (ToF): Cho phép đo trực tiếp giá trị số thực của chiều cao sản phẩm thay vì chỉ nhận diện ngưỡng On/Off.
  • Bổ sung Camera AI (Embedded Vision): Nhúng module Raspberry Pi 4 / Jetson Nano để đồng thời kiểm tra nắp chai và mã in hạn sử dụng.
  • Nâng cấp kết nối IoT Công nghiệp: Kết nối PLC với hệ thống SCADA/MES qua giao thức Modbus TCP/IP hoặc MQTT để giám sát sản lượng từ xa.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp tính toán động học băng tải, chọn động cơ, tính nghiệm bền xích và thiết kế hệ thống khí nén công nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế máy & Tự động hóa: Cung cấp bộ thông số thực nghiệm, bản vẽ nguyên lý và bảng tra cứu ứng suất thực tế để rút ngắn chu kỳ R&D máy công nghiệp.
  • Doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ (SMEs): Bản thiết kế kỹ thuật khả thi, chi phí thấp để tự động hóa dây chuyền đóng gói với thời gian thu hồi vốn dưới 3 tháng.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật về nguồn cấp tại nhà xưởng để hệ thống hoạt động ổn định là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện 3 pha $380\text{V}/50\text{Hz}$ (công suất nguồn $\ge 1.5\text{ kW}$) và nguồn cấp khí nén áp suất $5 - 6\text{ bar}$ với lưu lượng tối thiểu $0.1\text{ m}^3/\text{phút}$, đi kèm cụm lọc khí - điều áp - tra dầu (F.R.L Unit).

2. Khi muốn thay đổi tốc độ băng tải để tăng năng suất thì cần thực hiện những gì?

Cần trang bị thêm biến tần (VFD, ví dụ Yaskawa V1000 công suất $0.75\text{ kW}$) điều khiển động cơ 4A80B8Y3. Khi tăng tần số từ $50\text{ Hz}$ lên $60\text{ Hz}$, vận tốc băng tải sẽ tăng lên $v = 415\text{ mm/s}$ ($N \approx 36\text{ sản phẩm/phút}$), đồng thời cần hiệu chỉnh lại giá trị Timer trễ kích van khí nén tương ứng.

3. Cảm biến quang có bị nhầm lẫn giữa các sản phẩm có màu sắc và chất liệu bề mặt khác nhau không?

Cảm biến quang OMRON E3Z-LS sử dụng nguyên lý tam giác đạc quang học (BGS - Background Suppression), giúp bắt khoảng cách chính xác dựa trên hình học mà không bị ảnh hưởng bởi màu sắc (trắng, đen) hay độ bóng bề mặt của phôi.

4. Quy trình bảo trì định kỳ cho bộ truyền xích và hệ thống khí nén như thế nào?

  • Bộ truyền xích: Tra mỡ/dầu bôi trơn công nghiệp SAE 30 định kỳ 2 tuần/lần; kiểm tra độ võng xích $f$ sau mỗi 500 giờ làm việc (đảm bảo độ võng $f \approx 0.01 - 0.02a$).
  • Hệ thống khí nén: Xả nước đáy bình lọc khí hàng ngày; kiểm tra độ kín các đầu nối khí nén Push-in định kỳ mỗi tháng.

5. Chi phí chế tạo hệ thống phân loại này có thể tối ưu hơn nữa không?

Hoàn toàn có thể tối ưu thêm $15 - 20%$ chi phí bằng cách thay thế khung Inox bằng khung Nhôm định hình ($30 \times 60\text{ mm}$ hoặc $40 \times 40\text{ mm}$) và sử dụng động cơ điện 1 pha kết hợp hộp số liền trục nếu xưởng không có sẵn điện 3 pha.

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu kỹ thuật đặt ra: từ khâu phân tích bài toán, tính toán cơ học kết cấu vững chắc, chọn lựa thiết bị tiêu chuẩn đến thiết kế giải pháp điều khiển cảm biến - khí nén đồng bộ. Với năng suất $30\text{ sản phẩm/phút}$, độ chính xác phân loại $99.2%$ và khả năng hoàn vốn nhanh, đề tài minh chứng cho tính ứng dụng cao của kiến thức Cơ điện tử vào thực tế sản xuất tại Việt Nam.

Tài liệu tham khảo chuyên ngành:

  1. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1 & Tập 2), NXB Giáo dục.
  2. Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy, NXB Giáo dục.
  3. Omron Industrial Automation – E3Z Series Photoelectric Sensors User Manual.
  4. SMC Pneumatics – Pneumatic Cylinder and Directional Control Valve Selection Guide.