Projekt „Kontrola jakości produkcji z zastosowaniem elektrycznej tomografii pojemnościowej i technik detekcji optycznej” łączy nowoczesne technologie pomiarowe, w tym tomografię pojemnościową i zaawansowaną detekcję optyczną, aby zapewnić wszechstronną ocenę stanu produktów podczas procesów wytwarzania. Zastosowanie tych metod umożliwia wykrywanie odchyleń jakościowych bez ingerencji w produkt oraz dostarcza dokładnych danych, które wspierają optymalizację produkcji i podnoszenie standardów jakości.
Współczesne procesy produkcyjne są coraz bardziej skomplikowane, jednocześnie klienci wymagają wyższej jakości produktów, przy jak najniższej cenie. Sytuacja taka powoduje wzrost znaczenia optymalizacji procesów. Ponieważ technologie, produkty i wymagania zmieniają się coraz szybciej, technolodzy mają coraz mniej czasu, aby poznać proces i optymalizować go wyłącznie na podstawie własnego doświadczenia. Z drugiej strony bardzo często procesy są zautomatyzowane i szczegółowo opomiarowane, dzięki czemu dysponujemy dużą ilością danych dokładnie opisujących procesy.
W takiej sytuacji po prostu nie można odrzucić szansy wspomagania decyzji wynikami nowoczesnej analizy danych. Analiza danych może być wykorzystywana do optymalizacji procesów w różny sposób i dotyczyć bardzo wielu aspektów zarządzania procesami. Możemy wykrywać zakłócenia w procesie, znajdować przyczyny wpływające na problemy, z jakością, dobierać optymalne ustawienia dla procesu, porównywać różne procedury wytwarzania i wiele innych.
Warto zauważyć, że w procesy, a co za tym idzie w ich optymalizację, zaangażowane jest wiele osób mających różne zadania, przygotowanie i uprawnienia. W związku z tym narzędzie analizy danych powinno umożliwiać współpracę wielu osób, zapewniać kontrolę dostępu, łatwe korzystanie z danych i wyników. Projekt badawczy zakłada stworzenie dwóch platform pomiarowych: zestawu do badania przepływów i mini linii produkcyjnej. W pierwszym przypadku zestaw będzie odwzorowywał przepływ cieczy i powietrza, szczególnie istotny we wszelkiego typu reaktorach chemicznych, gdzie wykorzystuje się powietrze do mieszania substancji.
W drugim przypadku zestaw będzie odwzorowywał pracę linii produkcyjnej, po której będą przemieszczały się przedmioty (produkty). Przedmioty te będą podlegały identyfikacji na podstawie znaczników RFID (ang. Radio-Frequency IDentification), jak również przy pomocy technik detekcji obrazu. Zestaw ten również wykorzystując czytniki biometryczne będzie zapewniał kontrolę dostępu do sterowania urządzeniem.
Rys. 1. Schemat budowy sondy pomiarowej w elektrycznej tomografii pojemnościowej.
Nadrzędnym problemem występującym w opisywanej technice obrazowania, jest pomiaru pojemności rzędu fF. Współczesne konstrukcje tomografów, realizują pomiar pojemności wykorzystując metodę „ładuj-rozładuj” (ang. charge-discharge). Polega ona na cyklicznym ładowaniu i rozładowaniu kondensatora, przy jednoczesnej rejestracji prądu ładowania, który jest wprost proporcjonalny do mierzonej pojemności.
Tomografia pojemnościowa znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle energetycznym i petrochemicznym. Wykorzystywana jest głównie do kontroli ilościowej i jakościowej materiałów transportowanych w rurociągach. Do jej głównych zalet można zaliczyć wysoką szybkość tworzenia obrazów tomograficznych, łatwość montażu systemu pomiarowego, jak również niski poziom skomplikowania. Alternatywnie stosuje się techniki bazujące na promieniowaniu rentgenowskim lub też falach ultradźwiękowych, jednakże rozwiązanie tego typu są kosztowne i kłopotliwe w realizacji.
Rozwój tomografii pojemnościowej jest ściśle związany z rozwojem algorytmów i metod rekonstrukcji obrazu. Pomimo wielu sukcesów możliwości aplikacyjne tej metody nie są w pełni wykorzystane. Powodem takiego stanu rzeczy jest brak jednolitych standardów, które umożliwiłby pełne wykorzystanie potencjału tej techniki obrazowania.
Elektryczna tomografia pojemnościowa (ang. Electrical Capacitance Tomography – ECT) jest techniką obrazowania wynalezioną w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Została ona stworzona w celu określenia dystrybucji materiałów (płynów) wewnątrz zamkniętych przestrzeni na podstawie pomiarów pojemności wzajemnej powierzchniowych elektrod otaczających badany obiekt. W typowych układach pomiarowych wykorzystuje się od 8 do 16 elektrod symetrycznie rozmieszczonych na obwodzie cylindrycznego pojemnika (rury), jak zostało to przedstawione na poniższym rysunku.
Rys. 2. Model zestawu do badania przepływów wielofazowych. Zaznaczone na rysunku elementy to: 1 – zbiornik wyrównawczy, 2 – zbiornik zabezpieczający, 3 – przepustnica, 4 – pompa obiegowa, 5 – elementy przeźroczyste (elektrody pomiarowe), 6 – stelaż stalowy, 7 – elementy nie przezroczyste (PVCU), 8 – przyłącze sprężonego gazu (powietrza), 9 – zawór spustowy.
Rys. 3. Schemat systemu pomiarowego zestawu do badania przepływów.
Rys. 4. Schemat systemu pomiarowego linii produkcyjnej.
W skład systemu pomiarowego wchodzą kamery IP, czytnik RFID, czytniki biometryczne i system zapisu obrazu (DVR). Kontrola dostępu do panelu sterowania linii produkcyjnej zapewniona jest przez system czytników biometrycznych, które na podstawie odcisku palca „pracownika” będą uprawniały do dokonywania zmian np. prędkości przesuwu. System detekcji optycznej podobnie jak w poprzednim rozwiązaniu oparty jest na kamerach IP.
Obraz wideo z kamer będzie analizowany w czasie rzeczywistym rozpoznając wędrujące przedmioty po ich charakterystycznych cechach np.: kształt, rozmiar, kolor. Jednocześnie obraz będzie zapisywany na macierzy dyskowej. Dodatkowa identyfikacja przedmiotów będzie realizowana za pomocą programowalnych znaczników RFID umieszczonych na ich powierzchni. Taki system będzie zapewniał nie tylko dokładne odwzorowanie w mikro skali zakładu produkcyjne, ale również będzie stanowił bazę rozwoju szybkich algorytmów.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, skontaktuj się z nami. Chętnie odpowiemy na wszystkie pytania i znajdziemy rozwiązanie idealne dla twojego biznesu.
Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej.
