Автореферат (Автоматизированная система контроля герметичности консервов в поточном производстве)

На правах рукописиДолгий Николай АлексеевичАвтоматизированная система контроля герметичности консервов впоточном производствеСпециальность 05.13.06 –«Автоматизация и управление технологическими процессами ипроизводствами (в пищевой промышленности) (технические науки)»Авторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукКалининград – 2019РаботавыполненавФедеральномгосударственномбюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«Калининградскийгосударственный технический университет» (ФГБОУ ВО «КГТУ»)Научный руководитель:Сердобинцев Станислав Павловичдоктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Калининградский государственный техническийуниверситет», профессор кафедры автоматизациипроизводственных процессовОфициальные оппоненты: Первый оппонентДрачев Олег Ивановичдоктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Тольяттинский государственный университет»,профессор кафедры оборудования и технологиимашиностроительного производстваВторой оппонентМакаров Алексей Михайловичкандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО«Волгоградский государственный техническийуниверситет», заведующий кафедрой автоматизациипроизводственных процессовВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральныйнаучный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитноголесоразведения Российской академии наук» (ФНЦ агроэкологии РАН)Защита состоится 27 июня 2019 г.

в 12:00 на заседании совета по защитедиссертаций на соискание ученой степени кандидата, на соискание ученой степенидоктора наук Д.212.148.02 при ФГБОУ ВО «Московский государственныйуниверситет пищевых производств» по адресу 109316, г. Москва, ул. Талалихина,дом 33, конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Московскийгосударственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г.Москва, Волоколамское шоссе, д.

11 и на сайте ФГБОУ ВО «МГУПП»http://mgupp.ru.Отзывы на автореферат и диссертацию просим отправлять по адресу: 125080,г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11. ФГБОУ ВО «МГУПП»Автореферат разослан «___» _________ 20___года.Ученый секретарь Диссертационного совета Д.212.148.02Доктор технических наук, профессор3Жиров Михаил ВениаминовичОбщая характеристика работыАктуальность темыВажнейшей задачей пищевой промышленности является обеспечениенаселения безопасными пищевыми продуктами. Необходимость решения этойпроблемы определена и в программе «Стратегии повышения качества пищевойпродукции в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной ПравительствомРФ.Консервы из рыбы и других морепродуктов пользуются неизменным изначительным спросом у населения нашей страны.

Эта продукция отличаетсявысокими вкусовыми качествами, питательностью, усвояемостью, обеспечиваяорганизм ценным набором веществ, необходимых для его нормальнойжизнедеятельности.Герметичность – обязательный показатель качества консервов, которыйможет определяться с использованием разрушающих и неразрушающих методовконтроля. К неразрушающим методам дистанционного контроля герметичностиконсервов относят визуальный осмотр, а также метод, основанный на использованиирентгенодефектоскопии. Разрушающий контроль заключается в механическомвскрытии закаточного шва и позволяет уточнить показатели качества закаточногошва. Герметизация консервов в условиях поточного производства достигаетсяизменением параметров настройки закаточной машины.Предложен способ контроля герметичности консервов, основанный наизмерении неоднородности цвета контролируемой поверхности банки.

Цветоваянеоднородность измеряется с использованием средств технического зрения. Однакоэтот способ не позволяет контролировать внутренние параметры закаточного шва.Измерить весь спектр показателей закаточного шва можно используярентгенодефектоскопию и механическое вскрытие шва.Предложенный способ обоснован компьютерным моделированием, а такжерезультатами промышленных исследований рыбоконсервных производств.С использованием предложенного способа контроля герметичностиразработана система контроля, состоящая из подсистем технического зрения,разрушающего контроля, позиционирования, отбраковки и сигнализации (см.рисунок 8).Подсистема позиционирования обеспечивает установку банок в контрольныепозиции, в которых видеокамеры просматривают весь закаточный шов консервнойбанки, при этом негерметичные банки отбраковываются.На качество стерилизованных консервов влияют сырьевые и технологическиефакторы.

К сырьевым факторам относят условия заготовки и хранения сырья; ктехнологическим – способы и регламенты предварительной обработки сырья, атакже стерилизацию и хранение консервов.Показатели качества закаточного шва консервов являются случайнымивеличинами. Исследования были направлены на выявление причин отклоненияпоказателей качества продукции от нормативных и среднестатистических значений.Отмечено влияние процессов дозирования, предварительной тепловой обработки,укупоривания и стерилизации на герметичность консервов.Обзор результатов исследований и функционирования консервныхкомбинатов с точки зрения гарантированного выполнения герметичности какважнейшего показателя качества подтверждает целесообразность дальнейшего4совершенствования моделей, алгоритмов и устройств автоматизированных системконтроля герметичности и управления процессом укупоривания консервов вусловиях поточного производства.По результатам обследований рыбоконсервных комбинатов выявлено, чтопроцент негерметичных изделий не превышает десятых долей процента от объемавыпуска.Большой вклад в разработку теоретических и практических основобеспечения выпуска безопасной консервной продукции внесли Howard А, Б.Л.Флауменбаум, С.А.

Артюхова, В.П Бабарин, Л.Т. Серпунина, В.П. Ангелюк, идругие ученые. Основное внимание в работах этих авторов уделеносовершенствованию технологии стерилизации, применению новых видовконсервной тары, исследованию влияния качества исходного сырья и другихфакторов на безопасность и сохранность консервов.Дальнейшее улучшение методов и средств герметизации консервовпредполагает решение следующих задач:1. Создание технической структуры системы контроля герметичностиконсервной тары.2. Совершенствование алгоритма настройки закаточной машины.3. Оценка эффективности контроля герметичности консервов средствамитехнического зрения, рентгенодефектоскопии и механического вскрытияшва.Решение этих задач способствует повышению герметичности и безопасностиконсервной продукции в условиях автоматизированного поточного производства.В качестве основных методов исследований процессов герметизации иконтроля герметичности использовались: теория управления, системный анализ ирентгенографический контроль качества продукции.

Объектом исследованияявлялись процессы контроля герметичности и управления укупориванием консервовразличной вместимости в условиях переменой производительности поточногопроизводства.Предметом исследования являлись модели, алгоритмы и устройства системконтроля и управления герметизацией консервов.Цель работы – обеспечение герметичности и надежности консервной тарыразличной вместимости в условиях переменной производительности поточногопроизводства. Указанные проблемы решаются совершенствованием алгоритмов итехнической структуры системы контроля герметичности и управления закаточноймашиной.Критерием выбора аппаратных и программных средств систем управлениягерметичностью является доступность и надежность технических средств длясоздания систем контроля герметичностью банок и управления закаточной машины.Предложены модели и алгоритмы контроля герметичности консервов сиспользованием средств технического зрения, рентгенодефектоскопии имеханического вскрытия закаточного шва, а также система управления процессомукупоривания консервов различной вместимости и переменной производительностипоточного производства, внедрение которых вносит значительный вклад вускорение научно-технического прогресса в области ресурсосберегающихтехнологий производства и обеспечения безопасности консервов.5Научной новизной обладают:1.

Модель и алгоритм функционирования системы контроля герметичностиконсервов по измерению неоднородности цвета контролируемой поверхностибанки.2. Система контроля герметичности консервов средствами технического зрения иразрушающего контроля.3. Модель системы позиционирования для установки консервов в положение,обеспечивающее контроль всего закаточного шва консервной банки,обнаружения негерметичных банок и удаления их в накопитель.4. Алгоритм настройки закаточной машины с использованием средствтехнического зрения и механического вскрытия закаточного шва.Методы исследованийПроцессы разгерметизации исследовались методами физического иматематического моделирования.При физическом моделировании исследовалось влияние геометриинеплотностей на скорость утечки субстанции продукта консервации из банки. С этойцелью в корпусе банки делались проколы иглами различных диаметров иопределялась масса вытекающей субстанции за определенное время прификсированной температуре.

Полученные результаты удовлетворительноописываются математическими зависимостями, представленными в работе В.Г.Айнштейна.Для сокращения сроков разработки систем контроля герметичности иуправления герметизацией создан имитатор технического зрения, которыйиспользовался для выбора технической структуры и параметров основныхэлементов системы.Имитатор состоит из персонального компьютера и двух веб-камер,обеспечивающих слежение за закаточным швом. Результаты исследованийпоказали, что камеры системы контроля должны совершать колебания угла поворотав плоскости параллельной движению ленты конвейера.