Автореферат (Автоматизированная система контроля герметичности консервов в поточном производстве), страница 3

На рисунке 7 приведеназависимость размера баочного конца для жести №20 при подъеме и сбросе давления.Измерить размеры баночных концов можно используя систему технического зрения.Качество закаточного шва консервных банок исследуют и с помощьюмикрофокусной рентгенодефектоскопии. Однако, этот подход не позволяетдиагностировать дефекты малого размера, т.к. рассеянное излучение в зависимостиот энергии первичного излучателя изменяет качество снимка, снижаетконтрастность и четкость изображения, а, следовательно, и чувствительность самогометода.12Δ, мм65A4Б32100,10,250,350,40,650,7511,151,31,50P105, ПаА и Б – соответственно подъем и сброс давления в банкеРисунок 7.

Зависимость размера баночного конца для жести №20 приподъеме и сбросе давленияПомимо указанных способов для контроля герметичности консервов могутприменяться оптические методы. Из негерметичных банок выделяется субстанция,которая на внешней поверхности банки образует подтеки. Для регистрации подтековиспользуются оптические методы контроля.Оптические методы могут использоваться и для измерения геометрическихразмеров закаточного шва, включая толщину, ширину и глубину посадки крышки.Автоматизировать эти измерения можно с помощью системы технического зрения.Механическое вскрытие шва делает возможным определение не только внешних, нои внутренних параметров шва – перекрытие, ширина крючков крышки и банки.При исследовании внутренней поверхности банок рационально использоватьэндоскоп, позволяющий обнаруживать царапины, трещины, коррозийные пятна,выбоины и другие дефекты размером от 0,03 мм в консервных банках.В зависимости от места образования негерметичность может контактироватьс паром или жидкостью.

Если негерметичность контактирует с жидкостью, то избанки вытекает жидкость, оставляя на стенках банки подтеки, которые и являютсяпредметом исследования. Если негерметичность контактирует с паром, то из банкиистекает пар, который конденсируясь образует подтеки на внешней поверхностибанки.Объем жидкости, вытекающий из банки через микродефект определяетсязависимостью: = р 0 √2(ℎ +)(2)Массовая скорость истечения жидкости, вытекающей из банки зависит отразности давлений Δp в банке и внешней среды, плотности продукта ρ и уровняпродукта в банке h:=ρ 0 √2(ℎ +13)(3)Экспериментально установлено, что при диаметре отверстия микродефекта вкорпусе банки равном 1 мкм, из банки вытекает за 5 мин при ΔP = 40кПа и ρ =1020кг/м3, коэффициенте расхода = 0,31 около 1,1 млг растительного масла.Водяной пар перемешивается с парами масла.

На поверхности жестиконденсируются пары воды и масла. Давление пара воды больше, чем пара масла,поэтому на жести остаются масляные пятна. Масляные пятна фиксируются системойтехнического зрения, что позволяет контролировать герметичность банокдистанционно.Известен алгоритм распознавания Виолы Джонса, который применяется,например, для распознавания лиц в таможенных пунктах пропуска. Этот алгоритмможно использовать для контроля герметичности консервных банок.

На языкеpython была реализована программа, с помощью которой можно контролироватьгерметичность консервов на основе анализа изображений их дефектов.В третьей главе предложена структура системы контроля герметичностиконсервов. Отмечено, что закаточный шов является важнейшим элементом,определяющим герметичность консервов. Закаточный шов консервовхарактеризуется внешними (толщина и ширина шва, глубина посадки крышки) ивнутренними параметрами закаточного шва (ширина крючка крышки и корпуса,перекрытие).

Качество закаточного шва формируется закаточной машиной.Модернизация управления закаточной машиной основана на использованиисистемы технического зрения для контроля внешних параметров закаточного шваконсервов и заключается в поднастройке механизмов закаточной машины,обеспечивающих уплотнение шва.Основная задача совершенствования технологии консервного производствазаключается в достижении наибольшей воспроизводимости закаточного шваконсервных банок при заданной или максимальной производительности линии,определяемой числом банок, выпускаемых в единицу времени. Воспроизводимостьтехнологическогопроцессапроизводстваконсервовхарактеризуетсясреднеквадратичным отклонением элементов закаточного шва от ихсреднестатистических значений или долей дефектных банок.

Система управлениякачеством продукции поточного производства может базироваться на результатахсплошного или выборочного контроля. Число и последовательность банок,подлежащих выборочному контролю, определяются планом контроля. Увеличениеобъема выборки или частоты проверок может снизить риск незамеченной разладки,увеличивая, при этом, расходы на контроль.С использованием технологии выборочного контроля и регулированияпараметров закаточного шва определены объемы выборок и частота их изъятия, всовокупности обеспечивающие желаемое качество работы консервной линии.Рекомендуемый объем выборок от 5 до 30 банок.В работе приведена функциональная структура системы контролягерметичности консервов с использованием средств технического зрения имеханического вскрытия шва.14Блок управления консервной линиейПСПривод механизматолкателяМеханизмотбраковкиТолкательПривод ленточного конвейераЛенточный конвейерПОСредства сигнализацииППНакопитель дефектныхбанокПНЗМЗагрузочное устройствоПрофильныйпроекторВидеокамера 2Видеокамера 1СистемныйконтроллерЦиркульная пилаПРКПодсистема настройкизакаточной машиныПТЗРисунок 8.

Функциональная структура системы контроля герметичности сиспользованием СТЗПодсистема технического зрения (ПТЗ), контролирующая качествозакаточного шва по внешним параметрам, включает в себя системный контроллердля управления всеми элементами ПТЗ и две видеокамеры технического зрения, чтообусловлено необходимостью контроля банок с внешней и внутренней стороныленты конвейера. В подсистеме разрушающего контроля (ПРК) выполняютсяконтрольные срезы банки и, сравнивая их с эталонными значениями размеров банкина профильном проекторе определяют причины разгерметизации банки. Подсистеманастройки закаточной машины (ПНЗМ) адаптирует положение и усилие поджатияроликазакаточноймашиныпосигналурассогласованиямеждурегламентированными и фактическими размерами закаточного шва.Для установки консервных банок в зону обзора видеокамеры (рабочееположение) на ленточном конвейере используется подсистема позиционирования(ПП).

Подсистема отбраковки (ПО) удаляет дефектные банки с конвейера внакопитель с помощью толкателя. Подсистема сигнализации (ПС) информируетоператора световым и звуковым сигналами о наличии и количестве бракованныхбанок.Индикация подтеков осуществляется по неоднородности цвета поверхностибанки с помощью системы технического зрения. Видеосъемка движущейся банкипроизводится одновременно с двух сторон видеокамерами, поворачивающимися вплоскости, параллельной ленте конвейера. Крайние значения угла поворотавидеокамер соответствуют начальной и конечной позициям банки в циклевидеосъемки (рисунок 9).1512435d78961d10Рисунок 9.

Взаимное положение видеокамер системы технического зрения сконтролируемыми банками на ленточном конвейере1 – разметка установки банки на ленточный конвейер; 2 – позиция дефектнойбанки; 3 – накопитель дефектных банок; 4 – видеокамера 1; 5 – зона обзоравидеокамеры; 6 – контролируемая банка; 7 – ленточный конвейер; 8 – толкатель; 9 –привод механизма толкателя; 10 – видеокамера 2.Расстояние между банками на конвейере d выбирается с учетом времени,необходимого для разворота видеокамер в исходную позицию после окончаниявидеосъемки (рисунок 10).12+15° α -15°345S6Рисунок 10.

Изменение взаимного положения видеокамеры и контролируемойбанки при движении ленточного конвейера.161 – контролируемая поверхность банки; 2 – видеокамера 1; 3 – ленточныйконвейер; 4, 5, 6 – соответственно конечная, текущая и начальная позиции банки вцикле видеосъемки.Загрузочное устройство ленточного транспортера 3 (рисунок 11) включаетпитатель в форме наклонного желоба 1, средство загрузки – подающая звезда 5 срегулируемыми по длине наконечниками из эластичного материала 6 и фиксаторположения банки 4. Подающая звезда механически связана с приводом конвейера.Фиксаторы установлены на конвейере таким образом, чтобы весь закаточный шовпопадал в зону обзор видеокамер.

Фиксаторы выполнены в виде U-образныхзахватов, и позволяют регулировать положение банок 2 в зависимости от ихтипоразмера. Фиксаторы обеспечивают позиционирование с необходимойточностью.Рисунок 11. Схема загрузочного устройства банок на ленточный конвейерВ работе изложен принцип действия подсистемы позиционированиярассмотрен Разработан алгоритм автоматизированного контроля герметичностиконсервов с учетом схемы взаимного положения видеокамеры и контролируемойбанки на движущейся ленте конвейера, приведенный на рисунке 12.171Начало2Ввод в блок управления линией номера банки ,скорости конвейера V, расстояния между начальной иконечной позиции банки на конвейера L3Стерилизация консервов4Установка видеокамер в исходное положение(+15°)5Включение ленточного конвейера6Определение порядкового номера банки n78Сопровождения банкивидеокамерами до положения(-15°)119НетКонтроль подтековна поверхности банки10НетКонтрольгеометрических размеровзакаточного шваДа11ДаУстановка видеокамер вположение (+15°)12Определение номера дефектнойбанки13Коррекция параметровзакаточного шва нетребуется1415Отбраковка дефектнойбанкиНеобходимость коррекциипараметров закаточного шва16КонецРисунок 12.

Алгоритм контроля герметичности консервов при движенииленточного конвейераВ четвертой главе приведены алгоритмы коррекции внешних и внутреннихэлементов двойного закаточного шва при настройке закаточной машины.Коррекция параметров настройки закаточной машины выполнялась сприменением системы технического зрения (СТЗ), рентгенодефектоскопии (РДС) имеханического вскрытия шва (МВШ).Использование СТЗ и МВШ повышает качество дефектоскопии консервов.Оценка внутренних параметров закаточного шва без нарушения целостности банки18может быть достигнута с использованием РДС, при условии, что ошибка измерениявнутренних параметров закаточного шва не превышает 10% от данных, полученныхс использованием МВШ.Ошибки измерений внутренних параметров шва зависят от типа банки итолщины жести.Алгоритм настройки закаточной машины с применением СТЗ и МВШ показанна рисунке 13.1Начало82Измерение значенийB1,B2, E путем механическоговскрытия шваВвод в блок управлениялинией значенийС, L, T, B1,B2, E39Измерение СТЗ значенийС, L, TКоррекция B1104Коррекция CКоррекция B2511Коррекция LКоррекция E612Коррекция T7Контроль размероввнешних элементовзакаточного шваКонтроль размероввнутренних элементовзакаточного шваНетДаНетДа13Контроль герметичности(утечек)Да1415Коррекция параметровнастройки не требуетсяБрак16КонецРисунок 13.