УДК 664.8.036.5:620.1-52(06) АЛГОРИТМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
advertisement
УДК 664.8.036.5:620.1-52(06) АЛГОРИТМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ КОНСЕРВНЫХ БАНОК НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ Н.А. Долгий, С.П. Сердобинцев Предложен и экспериментально обоснован алгоритм автоматизированной системы контроля герметичности консервов на основе средств технического зрения. консервы, контроль герметичности, устройство позиционирования, средства технического зрения Одним из способов обеспечения длительной сохранности и безопасности для потребителей пищевых продуктов является консервирование. Консервы — продукт повышенного спроса и массового производства. Важной задачей с целью предотвращения брака продукции является контроль герметичности банок в ходе технологического процесса. Используемые в промышленности методы контроля основаны на применении ручного труда и визуальной оценки герметичности. Субъективность результатов оценки и значительная продолжительность операции контроля затрудняет использование подобных методов в высокопроизводительных консервных линиях. Одна из новейших разработок отечественной технологии и оборудования для наполнения плодоовощных консервов в стеклянной таре с винтовой укупоркой предусматривает косвенный контроль герметичности, основанный на измерении величины прогиба крышки. Однако этот метод не распространен на проверку герметичности консервов в металлической таре [1]. Предложена автоматизированная система герметичности консервов в любой таре, базирующаяся на применении средств технического зрения. Функциональная структура обобщенной схемы системы контроля герметичности такого типа приведена на рис. 1. Указанная система состоит из следующих подсистем: технического зрения (ПТЗ), позиционирования (ПП), отбраковки (ПО) и сигнализации (ПС). Подсистема технического зрения, контролирующая появление локальных выделений (подтеков) продукта, включает две видеокамеры, размещенные напротив позиций установки банок по обеим сторонам ленточного транспортера. Для фиксации консервных банок в определенной позиции на ленточном транспортере используется подсистема позиционирования. Подсистема отбраковки обеспечивает удаление с помощью толкателя дефектных банок (ДБ) с транспортера в накопитель. Подсистема сигнализации информирует оператора световым и звуковым сигналами о наличии и количестве бракованных банок. БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ПП ПС СРЕДСТВА СИГНАЛИЗАЦИИ ПРИВОД МЕХАНИЗМА ТОЛКАТЕЛЯ МЕХАНИЗМ ОТБРАКОВКИ НАКОПИТЕЛЬ ДБ ПРИВОД МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛЕНТОЧНОГО ТРАНСПОРТЕРА МЕХАНИЗМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЛЕНТОЧНЫЙ ТРАНСПОРТЕР ВИДЕОКАМЕРА СИСТЕМНЫЙ КОНТРОЛЛЕР ПО ТОЛКАТЕЛЬ ПТЗ Рис. 1. Функциональная структура обобщенной схемы системы контроля герметичности Одной из задач повышения производительности системы контроля является сокращение времени позиционирования консервной банки. Известно устройство позиционирования, выполненное по типу механического захвата с возможностью перемещения на рабочие позиции и последующего вращения банки вокруг своей оси [2]. При таком варианте позиционирования при каждом цикле контроля требуются периодические остановки ленточного конвейера, что снижает его производительность. В рассматриваемой системе контроля функции устройства позиционирования согласованы с алгоритмом работы средств технического зрения. Процесс контроля герметичности консервных банок осуществляется непрерывно. Видеокамеры снабжены устройством синхронного поворота на угол ±15° по отношению к движущейся контролируемой банке (рис. 2, 3). При этом длительность одного цикла видеосъемки от начальной до конечной позиции составляет: TЦ = T РЦ + tв, где TРЦ – время рабочего цикла; tв – время возврата видеокамер в начальную позицию. TРЦ = L/V, где L – расстояние от начальной до конечной рабочей позиции установки банок; V – скорость движения ленточного транспортера. 1 2 4 3 5 L 7 8 9 6 1 D 10 Рис. 2. Схема исходного взаимного положения видеокамер и ленточного транспортера с контролируемыми банками:1 – разметка, нанесенная на ленточный транспортер; 2 – позиция отбраковки дефектных банок; 3 – накопитель дефектных банок; 4 – видеокамера №1; 5 – ширина зоны обзора видеокамеры; 6 – контролируемая банка; 7 – ленточный транспортер; 8 – толкатель; 9 – привод механизма толкателя; 10 – видеокамера №2; D – диаметр банки; L – расстояние между банками 1 2 +15° α -15° 3 4 5 6 S Рис. 3. Схема изменения взаимного положения видеокамеры и контролируемой банки: 1 – контролируемая поверхность банки; 2 – видеокамера; 3 – ленточный транспортер; 4 – конечная позиция банки в цикле видеосъемки; 5 - средняя позиция банки в цикле видеосъемки; 6 - начальная позиция банки в цикле видеосъемки; α – угол поворота видеокамеры; S – направление движения ленточного транспортера Предлагаемый алгоритм автоматизированного контроля герметичности консервов с учетом схемы взаимного положения видеокамеры и контролируемой банки при движении ленточного транспортера приведен на рис. 4. Начало Ввод № банки, D,L,Tpц Ввод данных Установка контролируемых банок на рабочие позиции транспортера Установка видеокамер в исходное положение (+15°) Включение ленточного транспортера Вхождение банки в зону обзора и определение порядкового номера банки Осуществление сопровождения банки до достижения конечного положения видеокамер (-15°) Сканирование боковых поверхностей банки обеими видеокамерами Нет Контроль наличия протечки и соответствующего номера дефектной банки Да Установка видеокамер в исходное положение (+15°) Сигнализация наличия и номера отбракованной банки Отбраковка дефектной банки Конец Рис. 4. Алгоритм автоматизированного контроля герметичности консервов Реализация рассматриваемого алгоритма обеспечивает непрерывность процесса и необходимое качество контроля герметичности пищевых консервов, не ограничивая производительность автоматизированных консервных линий. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гореньков Э.С. Отечественные технология и оборудование для наполнения и укупоривания плодоовощных консервов / Э.С. Гореньков, Ю.К. Туркин, А.Н. Горенькова, Н.С. Товстокора, Я.В. Чукина, В.Ф. Толкачев, Д.С. Алкаев // Пищевая промышленность. – 2009. – №3. – С.38 – 40. 2. Пат. на полезную модель 65649 РФ, МПК G 01 N 23/00. Рентгенодефектоскопическая установка для контроля качества закаточного шва и содержимого консервных банок /В.П. Нино, В.И.Ратников, Н.Н. Потрахов (Россия). – 2007. – № 2006143619/22. THE AUTOMATED CONTROL ALGORITHM OF CANS TIGHTNESS ON THE BASIS OF MEANS OF TECHNICAL VISION N.A. Dolgiy, S.P. Serdobincev In article the automated control algorithm of cans tightness on basic of means of technical vision is offered and experimentally proved.
