Trong bối cảnh ngành nông nghiệp ngày càng phát triển và hội nhập sâu rộng với thế giới, việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào sản xuất và chế biến nông sản là một xu hướng tất yếu. Nhận thức được tầm quan trọng đó, nhóm sinh viên THE BOYS thuộc trường Cao đẳng FPT Polytechnic cơ sở Cần Thơ, dưới sự hướng dẫn của thầy Lê Hoài Giang, đã nghiên cứu và cho ra đời dự án “Thiết kế hệ thống phân loại và đóng gói cam tươi tự động”.
Hệ thống được thiết kế nhằm mục tiêu tự động hóa các công đoạn phân loại và đóng gói cam tươi, giúp nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu chi phí nhân công và đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.
Các công nghệ chính được ứng dụng trong hệ thống:
- Thị giác máy tính: Camera được sử dụng để thu thập hình ảnh của từng quả cam, sau đó thuật toán xử lý ảnh sẽ phân tích các đặc điểm như màu sắc, kích thước, hình dạng để phân loại cam theo các tiêu chuẩn đã được thiết lập.
- Điều khiển tự động: Hệ thống sử dụng PLC (Bộ điều khiển lập trình) để điều khiển các thiết bị chấp hành như băng tải, xy lanh, động cơ,…, đảm bảo cho quy trình hoạt động một cách tự động và chính xác.
- Truyền thông công nghiệp: Giao thức truyền thông Modbus RTU được sử dụng để kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, nút nhấn, đèn báo,…, cho phép thu thập dữ liệu và điều khiển hệ thống từ xa.
- Giao diện người máy: Giao diện HMI (Human Machine Interface) được thiết kế trên nền tảng Winform để hiển thị thông tin về trạng thái hoạt động của hệ thống, giúp người vận hành dễ dàng giám sát và điều khiển.
Các thành phần chính của hệ thống:
- Băng tải: Dùng để vận chuyển cam qua các công đoạn phân loại và đóng gói.
- Camera: Chụp ảnh từng quả cam để phân tích và phân loại.
- PLC S7-1200: Bộ não của hệ thống, điều khiển toàn bộ hoạt động.
- Module mở rộng: Mở rộng khả năng điều khiển của PLC.
- Driver TB6600: Điều khiển động cơ bước.
- Động cơ bước: Kéo trục vitme để di chuyển các cơ cấu chấp hành.
- Cảm biến: Phát hiện vị trí của cam và các thiết bị.
- Xy lanh: Thực hiện các thao tác gắp, đẩy, kẹp,….
- Giác hút: Hút và giữ cam để di chuyển.
- Arduino Mega 2560: Điều khiển một số thiết bị phụ trợ.
- Màn hình OLED LCD: Hiển thị thông tin.
- Giao diện Winform: Giám sát và điều khiển hệ thống từ xa.
Dự án của nhóm tập trung vào việc “Thiết kế hệ thống phân loại và đóng gói cam tươi tự động”. Hệ thống sử dụng băng tải để di chuyển cam, camera để phân loại màu sắc, và các giác hút chân không để gắp cam. Hệ thống điều khiển được xây dựng dựa trên PLC S7-1200 và Arduino Mega 2560, kết hợp với giao diện Winform được thiết kế bằng ngôn ngữ C#.
Thiết kế chi tiết:
- Thiết kế 3D:
- Phần mềm trên máy tính:
- Sản phẩm thực tế:
- Điện và điều khiển:
Kết quả đạt được:
- Hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng được các yêu cầu đề ra.
- Cam được phân loại chính xác theo màu sắc.
- Cam được đóng gói tự động vào thùng.
- Giao diện Winform hiển thị đầy đủ thông tin về hoạt động của hệ thống.
Ưu điểm của hệ thống:
- Nâng cao năng suất lao động.
- Giảm thiểu chi phí nhân công.
- Đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.
- Dễ dàng vận hành và bảo trì.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Cần có kiến thức chuyên môn để vận hành và bảo trì hệ thống.
Hướng phát triển:
- Nâng cấp hệ thống để có thể phân loại cam theo nhiều tiêu chí hơn, chẳng hạn như kích thước, trọng lượng,….
- Tích hợp thêm các tính năng thông minh như tự động nhận diện và xử lý lỗi,….
- Phát triển ứng dụng trên điện thoại di động để giám sát và điều khiển hệ thống từ xa.
Dự án “Thiết kế hệ thống phân loại và đóng gói cam tươi tự động” của nhóm sinh viên THE BOYS là một dự án thành công, góp phần ứng dụng công nghệ tự động hóa vào ngành nông nghiệp. Hệ thống này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến nông sản, giúp nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất.
Chúc mừng nhóm đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ của mình, mến chúc các em thành công trong sự nghiệp để làm giàu cho bản thân gia đình và xã hội.
Giảng viên Lê Hoài Giang
Bộ môn Điện – cơ khí
FPT Polytechnic Cần Thơ
