Диссертация (Автоматизированная система контроля герметичности консервов в поточном производстве)

Министерство сельского хозяйства Российской ФедерацииФедеральное агентство по рыболовствуФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования«Калининградский государственный технический университет»на правах рукописиДОЛГИЙ НИКОЛАЙ АЛЕКСЕЕВИЧАВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИКОНСЕРВОВ В ПОТОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕСпециальность 05.13.06. Автоматизация и управление технологическимипроцессами и производствамиДиссертацияНа соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:Доктор технических наук, профессорСердобинцев Станислав ПавловичКалининград – 20192ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4ГЛАВА 1. СТРУКТУРА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВАРЫБНЫХ КОНСЕРВОВ .......................................................................................

101.1Техническая структура линии ................................................................. 101.2 Операторная модель линии ...................................................................... 131.3 Факторы разгерметизации консервов ..................................................... 16ГЛАВА 2. ВИДЫ ДЕФЕКТОВ И МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯТЕЧЕЙ КОНСЕРВОВ ............................................................................................ 222.1 Исследование закаточных швов консервных банок ............................... 222.2 Методы обнаружения течей консервов ...................................................

282.2.1 Пузырьковый метод .............................................................................. 282.2.2 Манометрический метод ....................................................................... 302.3 Исследование закаточных швов консервных банок ..............................

322.4 Использование адаптивных алгоритмов для анализа ираспознавания дефектов консервных банок .......................................... 34ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯГЕРМЕТИЧНОСТИ КОНСЕРВОВ ....................................................................... 463.1 Управление качеством закаточного шва консервов ............................... 463.2 Техническая структура автоматизированной системы контролягерметичности консервов ................................................................... 673.3 Контроль герметичности консервов на ленточном конвейере .............. 75ГЛАВА 4. НАСТРОЙКА ЗАКАТОЧНОЙ МАШИНЫ ........................................

784.1 Алгоритмы коррекции внешних элементов двойного закаточногошва ........................................................................................................... 784.2 Алгоритмы коррекции внутренних элементов двойного закаточногошва настройки регулятора ............................................................................. 854.3 Алгоритм настройки закаточной машины .............................................. 893ГЛАВА 5.МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ....

925.1 Функциональная структура подсистемы позиционирования ................ 925.2 Моделирование системы перемещения конвейера ................................ 93ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................... 101СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ ................................................ 103БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................. 104ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................................... 112ПРИЛОЖЕНИЕ А. Причины дефектов закаточного шва металлическихбанок и способы их устранения .........................................................................

113ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Патенты полученные в процессе работы............................ 118ПРИЛОЖЕНИЕ С. Акт о внедрении системы контроля герметичности.......... 1284ВВЕДЕНИЕАктуальность работы. Важнейшей задачей пищевой промышленностиявляетсяобеспечениенаселениябезопаснымипищевымипродуктами.Необходимость решения этой проблемы определена и в программе «Стратегииповышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года»,утвержденной Правительством РФ.Консервы из рыбы и других морепродуктов пользуются неизменным изначительным спросом у населения нашей страны. Эта продукция отличаетсявысокими вкусовыми качествами, питательностью, усвояемостью, обеспечиваяорганизмценнымнаборомвеществ,необходимых дляего 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 наиспользовании рентгенодефектоскопии.

Разрушающий контроль заключается вмеханическом вскрытии закаточного шва и позволяет уточнить показателикачества закаточного шва. Герметизация консервов в условиях поточногопроизводства достигается изменением параметров настройки закаточной машины.В работе основное внимание уделялось герметизации консервов вметаллической таре и контролю их герметичности.Наосновеиспользованиясредствтехническогозрения,рентгенодефектоскопии и механического вскрытия закаточного шва предложеныспособы контроля герметичности и управления герметизацией консервов вусловиях поточного производства.Предложенные способы обоснованы математическим моделированием ирезультатами промышленных исследований рыбоконсервных производств.С использованием предложенных способов контроля герметичностиразработана система контроля, включающую подсистему позиционирования для5обеспечения установки банок в контрольные позиции и отбраковку негерметичныхбанок.Накачествостерилизованныхконсервоввлияютсырьевыеитехнологические факторы.

К сырьевым факторам относят условия заготовки ихранения сырья; к технологическим – способы и регламенты предварительнойобработки сырья для получения полуфабриката, а также стерилизацию и хранениеконсервов.Свойства, характеризующие показатели качества закаточного шва консервов,являются случайными величинами. Исследования были направлены на выявлениепричин отклонения показателей качества продукции от среднестатистическихзначений. Отмечено влияние процессов дозирования, предварительной тепловойобработки, укупоривания и стерилизации на герметичность консервов [4].Обзоррезультатовисследованийифункционированияконсервныхкомбинатов с точки зрения гарантированного выполнения герметичности какважнейшего показателя качества подтверждает целесообразность дальнейшегосовершенствования моделей, алгоритмов и устройств автоматизированных системконтроля герметичности и управления процессом укупоривания консервов вусловиях поточного производства.По результатам обследований современных рыбоконсервных комбинатоввыявлено, что процент негерметичных изделий не превышает десятых долейпроцента от объема выпуска [48].Большой вклад в разработку теоретических и практических основобеспечениявыпускабезопаснойконсервнойпродукциивнеслиБ.Л.Флауменбаум, С.А.

Артюхова, В.П Бабарин, Л.Т. Серпунина, В.П. Ангелюк,Howard А. и другие ученые. Основное внимание в работах этих авторов уделеносовершенствованиютехнологиистерилизации,применениюновыхвидовконсервной тары, исследованию влияния качества исходного сырья и другихфакторов на безопасность и сохранность консервов [2,4,5,58, 65].Дальнейшее улучшение методов и средств герметизации консервовпредполагает решение следующих задач:61. Создание технической структуры системы обеспечения и контролягерметичности консервной тары.2.

Совершенствование алгоритма настройки закаточной машины.3. Оценка эффективности контроля герметичности консервов средствамитехнического зрения, рентгенодефектоскопии и механического вскрытияшва.Решение этих задач способствует автоматизации контроля герметичности,повышению герметичности и безопасности консервной продукции.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 укупориваниемконсервов различной вместимости в условиях переменой производительностипоточного производства.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 системы контроля герметичностью банок и управления закаточноймашины.Изложены модели и алгоритмы контроля герметичности консервов сиспользованиемсредствтехническогозрения,рентгенодефектоскопииимеханического вскрытия закаточного шва, а также система управления процессомукупориванияконсервовпроизводительностиразличнойпоточноговместимостипроизводства,внедрениеипеременнойкоторыхвнесет7значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в областиресурсосберегающих технологий производства и обеспечения безопасностиконсервов.Научной 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,обеспечивающееконтрольвсегозакаточногошваконсервнойбанки,обнаружения негерметичных банок и удаления их в накопитель.4.

Алгоритмнастройкизакаточноймашинысиспользованиемсредствтехнического зрения и механического вскрытия закаточного шва.Методыисследований.Процессыразгерметизацииисследовалисьметодами физического и математического моделирования.Прифизическоммоделированииисследовалосьвлияниегеометриинеплотностей на скорость утечки субстанции продукта консервации из банки. Сэтой целью в корпусе банки делались проколы иглами различных диаметров иопределялась масса вытекающей субстанции за определенное время прификсированнойтемпературе.Полученныерезультатыудовлетворительноописываются математическими зависимостями, представленными в работе В.Г.Айнштейна [1].Предложенметодрегистрацииутечекизконсервовпоцветовойнеоднородности контролируемой поверхности банки.Для сокращения сроков разработки системы контроля герметичности иуправления герметизацией создан имитатор технического зрения, которыйиспользовался для выбора технической структуры и параметров основныхэлементов систем.8Имитатор состоит из персонального компьютера и двух веб-камер,обеспечивающих слежение за закаточным швом.