Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 8
1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОНВЕЙЕРА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
КИРПИЧНОЙ ПРОДУКЦИИ 10
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 10
1.2 Постановка проблемы, цели и задач исследования 12
1.3 Техническое задание 12
1.3.1 Требование к приводам 12
1.3.2 Требования к системе автоматизации 13
1.4 Выбор системы привода 13
1.4.1 Двигатель постоянного тока 13
1.4.2 Двигатель переменного тока 15
1.5 Характеристика и кинематическая схема механизма 17
1.5.1 Устройство ленточного конвейера 17
1.5.2 Кинематическая схема привода конвейерной ленты 18
1.6 Выбор основного силового оборудования 19
1.6.1 Выбор электродвигателя 19
1.6.2 Выбор преобразователя частоты 21
1.7 Расчет тахограммы 24
1.8 Расчет нагрузочной диаграммы 26
1.9 Защита привода 30
Вывод по главе 1 30
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ГЕОМЕТРИИ КИРПИЧА 32
2.1 Постановка проблемы, цели и задачи исследования 32
2.2 Обзор аналогов системы 33
2.3 Техническое задание 37
2.3.1 Общие сведения об исследуемом объекте 37
2.3.2 Цели и задачи системы 39
2.3.3 Требования к системе 39
2.3.4 Требования к функциям системы 40
2.4 Разработка схемы установки и выбор оборудования 41
2.4.1 Схема установки и подключения оборудования 41
2.4.2 Выбор оборудования 42
2.4.3 Структура автоматизации 47
2.5 Разработка алгоритма работы системы 48
2.5.1 Алгоритм системы управления 48
2.5.2 Алгоритм программы 49
2.6 Разработка кода программы 50
2.7 Результаты тестирования 52
2.7.1 Обнаружение брака 52
2.7.2 Подсчет количества дефектной продукции 55
2.7.3 Сообщение об отклонении от нормы 57
2.7.4 Получение и отправка изображения 58
2.7.5 Запись в журнал учета 59
Вывод по главе 2 59
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА С ВНЕДРЕНИЕМ
МАНИПУЛЯТОРОВ 61
3.1 Разработка циклограммы и программы управления 61
3.2 Реализация интерфейса «Человек - машина» 64
Вывод по главе 3 65
4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВВЕДЕНИЯ МЕХАТРОННОЙ
СИСТЕМЫ 66
4.1 Расчет производственной программы 66
4.1.1 Расчет производительности оборудования 66
4.1.2 Расчет фактического годового фонда рабочего времени 66
4.2 Расчет технико-экономических показателей 67
4.2.1 Расчет сметы капитальных затрат 67
4.2.2 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования .... 69
4.2.2.1 Расход фонда заработной платы 69
4.2.2.2 Расчет годовой суммы амортизации 72
4.2.2.3 Расчет материальных затрат 73
4.2.2.4 Расчет прочих затрат 75
4.2.3 Расчет срока окупаемости 76
4.2.4 Сводная таблица технико-экономических расчетов 76
Вывод по главе 4 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
ПРИЛОЖЕНИЯ 82
ПРИЛОЖЕНИЕ А 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 84
ПРИЛОЖЕНИЕ В 87
Автоматизация технического процесса - это одно из самых важных направлений на любом современном производстве.
Для поддержания выпуска качественного продукта в кратчайшие сроки, завод ООО «КЕММА» каждый год модернизирует производство. Челябинский завод стройиндустрии «КЕММА» — одно из крупнейших в России предприятий по производству керамического блока и кирпича различной цветовой гаммы.
ООО «КЕММА» — это собственная сырьевая и производственная база, оснащенная высококачественным европейским оборудованием, отлаженная технология производства, высококвалифицированный персонал. Динамично развивающееся предприятие с 2014 г. завершило глобальную модернизацию, установив технологическое оборудование пятого поколения.
Новая технологическая линия, поставлена германскими партнерами, фирмой Hans Lingl — европейским лидером по производству оборудования для выпуска керамического кирпича и крупноформатного блока. За почти 30-летнюю историю предприятие выпустило около 2 млрд кирпича, что позволило построить около 5 млн. кв.м. жилых и производственных помещений [1].
На данный момент большинство технологических процессов на предприятии реализовано на современном оборудовании. Именно поэтому было принято решение о замене старой технологии на более новую и практичную.
При этом было важно не только улучшить технические показатели, но и вывести производство на новый уровень. Разработанная мехатронная система с использованием компьютерного зрения позволит устранять дефекты на этапе сортировки продукции и осуществлять автоматизированный сбор некачественной продукции посредством манипуляторов.
Компьютерное зрение - это область искусственного интеллекта, связанная с анализом изображений. Она включает в себя набор методов, которые наделяют компьютер способностью «видеть» и извлекать информацию из увиденного. На данный момент эта технология применяется практически во всех сферах жизни, в том числе и на современных производствах.
В данной работе компьютерное зрение применяется для распознавания дефектов на полученных с камер изображениях. Это способствует повышению качества и скорости технического контроля продукции.
Благодаря компьютерному зрению процесс распознавания отклонений не будет влиять на время прохождения пути между этапами, так как время обработки изображений занимает считанные секунды. А автоматизация процесса позволит исключить выпуск в свет некачественной продукции.
Для обнаружения дефектов необходимо было распознать продукцию, определить дефекты и провести анализ. При этом было важно разработать такую программу, которая сможет не только сигнализировать о наличии дефекта, но и хранить информацию о найденных отклонениях. Данная реализация позволит вести учет на предприятии, а также анализировать полученные результаты. Изменение технологий, состава, способа производства - всё это ведет к изменению структуры. При систематизации изображений с дефектами появляется возможность анализировать производство продукции, что несомненно повлияет на качество выпускаемого товара.
В данной выпускной квалификационной работе была разработана мехатронная система контроля качества кирпичной продукции.
Для того, чтобы обеспечить возможность замены кирпичной продукции в блоках необходимо обеспечить возможность остановки конвейера. Для этого был рассчитан и подобран современный электродвигатель АИР 160 M8, рассчитанный на мощность 11 кВт. Также был подобран частотный преобразователь Веспер E4-8400-020Н, рассчитанный на мощность 15 кВт, обеспечивающий возможность плавной остановки.
После этого была разработана система контрольного зрения, позволяющая автоматизировать процесс просмотра кирпичной продукции. Был разработан алгоритм системы управления на участке после обжига, а также рассмотрен алгоритм программы. После этого было проведено тестирование программы, написанной на языке «python». Результаты тестирования показывают, что при наличии дефектов, программа не только обнаружит их, но и сообщит о них оператору. Также программа позволяет вести журнал учета и сохранять изображения с дефектной продукции в отдельной папке. Это позволит контролировать количество брака в каждой партии, и в дальнейшем совершенствовать производство.
На данный момент подразумевается, что дефектную продукцию убирает оператор. Но в дальнейшем данная система компьютерного зрения позволить осуществлять сортировку при помощи роботов-манипуляторов. В данной работе представлена визуализация системы, запрограммированная на языке «LAD». Для удобства работы программы была также разработана HMI-панель.
После разработки системы были рассчитаны показатели экономической эффективности. Из расчетов следует, что срок окупаемости данного проекта 3.5 месяца.
