Tên đề tài: “Phát triển hệ thống tự động tách cuống trái ớt tươi”.

Tác giả: Huỳnh Quốc Khanh, Khóa: 2019

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa; Mã số: 9520216.

Người hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Văn Cương - Trường Đại học Cần Thơ

1. Tóm tắt nội dung luận án

Ớt là nông sản phổ biến ở nước ta, đặc biệt là ở Đồng bằng Sông Cửu Long. Với sản lượng trồng và thu hoạch lớn, nhu cầu chế biến tách cuống trái ớt tươi rất cao. Đã có các nghiên cứu thực hiện nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ cuống, tuy nhiên kết quả đều có hạn chế nhất định như chưa tách được hoàn toàn cuống hoặc tỷ lệ phá hỏng trái ớt còn khá cao. Để khắc phục hạn chế này, đề tài luận án tập trung phát triển hệ thống tự động tách cuống bao gồm phần tách cuống trái ớt tươi sao cho có thể tách bỏ hoàn toàn cuống khỏi thân trái và phần phân loại ớt để nâng cao chất lượng của nhóm ớt thành phẩm.

Phương pháp sắp xếp trái ớt trên băng tải được đề xuất là sử dụng cảm biến màu để xác định phương vị của trái ớt. Mô hình đánh giá sự thay đổi lực tách cuống trái ớt tươi theo thời gian bảo quản cũng được xây dựng để có thể đánh giá một cách nhanh chóng giá trị lực tách cuống cần thiết tại một thời điểm nhất định sau khi thu hoạch. Từ đó, mô hình tính toán lực tách cuống được xây dựng để giúp kiểm soát lực kẹp cuống trong một khoảng giá trị phù hợp. Sau khi tách cuống, trái ớt hư hỏng do bệnh hoặc bị nứt do quá trình tách cuống được loại bỏ bằng một hệ thống phân loại ớt được thiết kế nằm ở ngay phía sau cơ cấu tách cuống.

Kết quả nghiên cứu về hoạt động của mô hình cho thấy nguyên lý tách cuống này có thể loại bỏ hoàn toàn cuống ớt với tỷ lệ thành công là 96,2%. Tỷ lệ phá hỏng trái ớt được quan sát thấy ở mức thấp. Trong khi, mô hình phân loại ớt bệnh và ớt nứt tương ứng đạt tỷ lệ thành công 92% và 94%. Kết quả này đã chứng minh nguyên lý tách cuống và phân loại được đề xuất là khả thi và phù hợp với yêu cầu chế biến thực tiễn tại ĐBSCL. Ngoài ra, mô hình được thiết kế theo dạng mô đun, có thể được lắp song song để tăng năng suất khi cần. Vì vậy việc chế tạo lại mô hình sao cho đáp ứng yêu cầu mức độ bền vững và ổn định, để có thể đánh giá hoạt động ở quy mô công nghiệp được đề xuất như một hướng nghiên cứu tiếp theo.

2. Những kết quả mới của luận án:

Luận án đã đạt được những điểm mới như sau:

• Nguyên lý sắp xếp và tách cuống được thiết lập phù hợp với đặc tính hình dạng, màu sắc của các giống ớt tại khu vực ĐBSCL.
• Mô hình toán dùng để mô tả sự thay đổi lực tách cuống cần thiết theo thời gian bảo quản.
• Nguyên lý tách cuống sử dụng dây đai và bánh đỡ được thực hiện cải tiến bằng cách xây dựng mô hình lực dùng để kiểm soát lực kẹp và tách cuống giúp nâng cao hiệu quả tách cuống.
• Mô hình mạng CNN để phân loại ớt được tinh chỉnh cấu trúc để phù hợp với các đối tượng nhận dạng là các vết bệnh và vết nứt.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc xây dựng mô hình ứng với từng cụm riêng lẻ, để đánh giá khả năng hoạt động và ứng dụng thực tế của mô hình. Tuy nhiên, mô hình có quy mô công nghiệp với năng suất thực tế, phù hợp yêu cầu thực tiễn chế biến đã được đề xuất với các tính toán về tỉ suất đầu tư và hiệu quả kinh tế cụ thể.

Vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu là ứng dụng trí tuệ nhân tạo để cải tiến công đoạn cấp ớt ban đầu để cấp mỗi lần một trái ớt, tránh và giảm trường hợp cấp 2 trái ớt cùng một lúc, gây khó khăn cho quá trình sắp xếp và tách cuốn g. Sau khi khắc phục nhược điểm này thì toàn bộ dây chuyền chế biến tách cuống ớt có thể hoạt động tự động hoàn toàn và có tính ứng dụng thực tiễn cao./.

Title: “The Development of an Automatic Fresh Chili Destemming System”

Major:   Control Engineering and Automation                             Major code: 9520216

PhD candidate’s name: Huynh Quoc Khanh

Scientific supervisor: PhD Nguyen Van Cuong

Training facilities: Can Tho University

1. Abstract

Chili is a popular agricultural product in Vietnam, especially in the Mekong Delta. With a large production, the demand for processing and separating the stems is very high. There have been several studies to implement different methods to destem, but the results have certain limitations such as not completely removing the stems or the damage rate of chili is still quite high. To overcome these disadvantages, this study focuses on developing an automatic destemming system, including the destemming section that could completely remove stems and the grading section which helps to improve the quality of the destemmed ones.

The proposed method of arranging chilies on a conveyor belt is to use a color sensor to determine its orientation. A mathematical model was also built to quickly estimate the required stem removing force at a certain time after harvest. Then, a destemming force calculation model was also built to control the stem clamping force within a suitable range. After destemmed, the damaged chilies were removed by a grading system.

The experiment results show that this current principle of the destemming system could completely remove stems with a success rate of 96.2%. The broken damage rate was low. Moreover, the classification model of diseased and cracked ones respectively achieved the success rate of 92% and 94%. In addition, the model is designed in a modular form, which could be installed quickly to increase productivity whenever demanded. This proposed method is feasible and suitable for practical processing requirements in the Mekong Delta. Therefore, examining the operations on an industrial scale is proposed as a further research direction.

2. The novelty of the dissertation:

The dissertation has achieved the following new points:

• The principle of arranging and separating stems is established to match the shape and color characteristics of chili varieties in the Mekong Delta region.
• The mathematical model is used to predict the stem separation force by the storage time.
• The destemming principle which uses a flexible timing belt and supporting roller is improved by controlling the clamping force to enhance the efficiency.
• The CNN network is fine-tuned to match the new objects which are cracks and diseased areas on the chili fruit body.

3. Practical applications/applicability, issues that need further research:

The research has reach the fabricating equipment to evaluate the model's operability and practical application. The industrial-scale model with actual productivity, in accordance with the actual requirements of processing, has been proposed with calculations of specific investment rates and economic efficiency.

Further research should pay attention on improving the chili feeding method to supply one fruit at a time. This would avoid and reduce the difficulties in the process. Overcoming this problem, the whole chili removing processing line can operate fully automatically and have high practical application./.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)