1.1 ΣΚΟΠΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΙΑΤΑΞΗΣ

1.1 ΣΚΟΠΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΙΑΤΑΞΗΣ Σχήµα 1.1.α Σκοπός της διατάξεως που φαίνεται και στο σχήµα 1.1.α είναι ο µη καταστροφικός 100% ποιοτικός έλεγχος σε γραµµή παραγωγής µαρµάρινων πλακιδίων. Τα πλακίδια εξετάζονται κατά τον ποιοτικό έλεγχο για επιφανειακές ατέλειες (αστοχία στην λείανση), σπασίµατα, ανοµοιοµορφίες κ.ο.κ. Τα αποτελέσµατα του οπτικού ποιοτικού ελέγχου είναι εκείνα που καθορίζουν αν το πλακίδιο θα γίνει αποδεκτό ή αν θα απορριφθεί. Το σύστηµα είναι πλήρως αυτοµατοποιηµένο και κατά την σύγκρισή του µε ένα αντίστοιχο το οποίο θα διενεργείτω από ανθρώπινο εργατικό δυναµικό παρουσιάζει τα ακόλουθα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα: Πλεονεκτήµατα: Μεγάλη ταχύτητα Αντικειµενικότητα και αξιοπιστία στην εξαγωγή αποτελεσµάτων Ρυθµίζεται εύκολα ώς πρός την ευαισθησία και τις άλλες παραµέτρους του εν υπόκειται στους παράγοντες κόπωση, ωράριο κ.ο.κ. 1

Έχει χαµηλό κόστος λειτουργίας Παρέχει την δυνατότητα εύκολης εξαγωγής στατιστικών συµπερασµάτων για την ποιότητα παραγωγής Μειονεκτήµατα: Είναι ευαίσθητο σε µεταβολές των συνθηκών ελέγχου (φωτισµός, σκιές, ευθυγράµµιση πλακιδίων, παροχή ηλεκτρικού κτλ.) Έχει υψηλό κόστος κτήσης Έχει µειωµένες δυνατότητες όσον αφορά σε χρωµατικές παραλλαγές µια και ελέγχει Grayscale εικόνες Απαιτεί εξειδικευµένο προσωπικό για την ρύθµιση, την συντήρηση, και την επισκευή του σε ενδεχόµενη βλάβη 2

1.2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Η διάταξη του σχήµατος 1.1.α αποτελείται από επιµέρους εξαρτήµατα τα οποία και θα περιγραφούν αναλυτικότερα στην επόµενη ενότητα. Επιγραµµατικά έχουµε: 1. Μεταφορική Ταινία 2. Κινητήρας Μεταφορικής Ταινίας 3. ENCODER 4. Φωτοκύτταρο µε ανακλαστήρα δέσµης 5. Φωτιστικό σώµα 6. Grayscale CAMERA Panasonic 7. Ηλεκτροπνευµατικό Σύστηµα Απόρριψης 8. INVERTER 9. PLC 10. Tροφοδοτικό PLC 11. Η/Υ & FRAME GRABBER Τα επιµέρους βήµατα της διαδικασίας ελέγχου των µαρµάρινων πλακιδίων είναι τα ακόλουθα: Τροφοδότηση µεταφορικής ταινίας µε µαρµάρινα πλακίδια ιακοπή δέσµης φωτοκυττάρου από διερχόµενο πλακίδιο και έναρξη διαδικασίας ελέγχου. Εντολή από PLC για φωτογράφηση του πλακιδίου όταν αυτό βρίσκεται σε συγκεκριµένη θέση κάτω από την κάµερα. Φωτογράφηση πλακιδίου και αποστολή της εικόνας σειριακά στον Η/Υ για επεξεργασία Επεξεργασία της εικόνας και λήψη απόφασης για την απόρριψη ή µη αυτής. Σε περίπτωση απόρριψης : Αποστολή σήµατος από τον Η/Υ στο PLC Ενεργοποίηση ηλεκτροπνευµατικού συστήµατος απόρριψης από το PLC Απόρριψη πλακιδίου Η διαδικασία αυτή επαναλαµβάνεται κάθε φορά που διακόπτεται η δέσµη του φωτοκυττάρου από πλακίδιο. 3

1.3 EΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Μετα την αποστολή της εικόνας από τον FRAME GRΑBBER στον Η/Υ ακολουθεί επεξεργασία της από την οποία και προκύπτουν τα συµπεράσµατα για την καταλληλότητα η µή του πλακιδίου. Η όλη διαδικασία εντοπισµού των ατελειών, σπασιµάτων κ.ο.κ. βασίζεται στην παρατήρηση οτι κατά την πρόσπτωση φωτός πάνω σε λεία επιφάνεια, στην αντανάκλαση η οποία σχηµατίζεται τα σηµεία όπου υπάρχουν ατελειες, προσµίξεις ή σπασίµατα εµφανίζουν διαφορετική (µικρότερη) τιµή φωτεινότητας. Αρχικά η εικόνα που λαµβάνεται από την κάµερα είναι GRAYSCALE, δηλαδή κάθε pixel παίρνει µια τιµή από 0 έως 256 (2 8 ) όπου µε 0 συµβολίζεται το απόλυτο µάυρο, 255 το λευκό και µε τις ενδιάµεσες τιµές οι επιµέρους αποχρώσεις του γκρί. Η εικόνα έχει την µορφη: 4

και το ακόλουθο ιστόγραµµα: Στην συνέχεια ακολουθεί εφαρµογή του φίλτρου ROBERTS το οποίο βασιζόµενο στις τιµές φωτεινότητας των pixels, µας παρέχει τα σηµεία εκείνα όπου οι διαφορές φωτεινότητας των γειτονικών pixels σηµατοδοτούν ύπαρξη ακµής (όριο πλακιδίου), σηµειακές ατέλειες ή την προαναφερθείσα αντανάκλαση όπως φαίνεται άλλωστε και στην ακόλουθη εικόνα: 5

Τέλος εφαρµόζεται η τεχνική THRESHOLD η οποία και πάλι βασιζόµενη στις τιµές φωτεινότητας, θέτει ουσιαστικά ένα όριο φωτεινότητας µετατρέποντας την εικόνα σε δυαδική µορφή. Από το ποσοστό των µάυρων pixels µέσα στο πεδίο της αντανάκλασης (λευκά pixels) προβαίνουµε στο συµπέρασµα για την καταλλήλότητα ή µη του πλακιδίου. Στην εν λόγω περίπτωση, η ύπαρξη µαύρων pixels καταδεικνύει την ύπαρξη ρωγµών στο πλακίδιο, το οποίο και απορρίπτεται. 6

1.4 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩΝ Παρακάτω θα αναφερθούν η συνδεσµολογία του κάθε εξαρτήµατος καθώς και η χρησιµότητα του στην όλη διάταξη. 1.4.1 PLC Ο ρόλος του PLC είναι ο συντονισµός της εγκατάστασης. Επεξεργάζεται τα σήµατα από τους αισθητήρες και ρυθµίζει αναλόγως τους επενεργητές. Τα σήµατα εισόδου - εξόδου και η τροφοδοσία του είναι 24V. Το PLC ελέγχει επίσης την σειριακή επικοινωνία µε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Για την σύνδεση του PLC µε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή χρησιµοποιείται το PORT 0. Στον Η/Υ χρησιµοποιείται η σειριακή θύρα COM 2. 1.4.2 ΦΩΤΟΚΥΤΤΑΡΟ Το φωτοκύτταρο αντιστοιχεί σε µια κανονικά ανοιχτή επαφή. Όταν διακόπτεται η ανακλώµενη δέσµη, δίνει ρεύµα στην έξοδο. Στην αντίθετη περίπτωση η έξοδος είναι µηδενική. H συνδεσµολογία είναι open collector, δηλαδή η τάση τροφοδοσίας ταυτίζεται µε την τάση εξόδου. Όπως φαίνεται στο σχήµα η έξοδος συνδέεται µε την τροφοδοσία µε µια αντίσταση 2.2 kω. H αντίσταση έχει τοποθετηθεί µέσα σε αρνητικό σειριακό βύσµα για εύκολη συναρµολόγηση και αποσυναρµολόγηση. H τροφοδοσία του φωτοκυττάρου είναι 24V ώστε να είναι συµβατή µε την τροφοδοσία του PLC. To καλώδιο εξόδου, χρώµατος κόκκινου, συνδέεται στην κλέµα Ι0.0 του PLC. 1.4.3 ENCODER Ο ENCODER που χρησιµοποιούµε διαθέτει τρία σήµατα εξόδου. Το πρώτο παρέχει ένα παλµό ανά περιστροφή και χρησιµεύει σε εφαρµογές όπου µας ενδιαφέρει 7

η απόλυτη γωνία περιστροφής του άξονα. Τα άλλα δύο σήµατα εξόδου έχουν ανάλυση 2000 παλµών ανά περιστροφή. Οι παλµοί τους είναι σχετικά µετατοπισµένοι ώστε αν χρησιµοποιηθούν ταυτόχρονα να παρέχουν διπλάσια ανάλυση. Η πρώτη έξοδος σήµατος δεν χρησιµοποιήθηκε γιατί δεν µας ενδιαφέρει η απόλυτη θέση ενός σηµείου της µεταφορικής ταινίας αλλά η διακριτοποίηση της απόστασης του εκάστοτε πλακιδίου από τη θέση του φωτοκύτταρου. Για τις ανάγκες της εγκατάστασης κρίθηκε ικανοποιητική η χρήση της µίας από τις δύο άλλες εξόδους σήµατος. H ακρίβεια µέτρησης της απόστασης µε χρήση της µίας εξόδου είναι: δx = 0,4 mm/παλµό H συνδεσµολογία που χρησιµοποιείται είναι open collector. H τροφοδοσία του encoder είναι 24V ώστε να είναι συµβατή µε την τροφοδοσία του PLC. To καλώδιο εξόδου, χρώµατος κόκκινου, συνδέεται στην κλέµα Ι0.6 του PLC. 1.4.4 INVERTER Ο INVERTER εξυπηρετεί τη ρύθµιση της ταχύτητας της µεταφορικής ταινίας µε τη µεταβολή της συχνότητας πεδίου. Το εξάρτηµα αυτό κρίθηκε απαραίτητο λόγω του ότι η απευθείας σύνδεση στο δίκτυο (50Hz) του κινητήρα παρείχε υψηλή ταχύτητα κίνησης της µεταφορικής ταινίας (1m/sec), η οποία δεν επέτρεπε την ολοκλήρωση του ποιοτικού ελέγχου. Η ρύθµιση της συχνότητας του πεδίου στα 9Hz, µείωσε την ταχύτητα κίνησης της ταινίας στα 0.2 m/sec. Πέραν του προγραµµατισµού της συσκευής, το πληκτρολόγιο χρησιµοποιείται για την παρουσίαση των ενδείξεων, τον έλεγχο του ρυθµιστή συχνότητας και το µπλοκάρισµα του controller. Συνδέσεις Ισχύος Ο inverter τροφοδοτείται µε εναλλασσόµενη τάση 220V στην κλέµα L1 και ουδέτερος συνδέεται στην κλέµα Ν. Οι τρεις φάσεις του κινητήρα συνδέονται στις κλέµες U, V και W. Συνδέσεις Ελέγχου Για τον έλεγχο κίνησης του κινητήρα µέσω του PLC απαιτείται η γεφύρωση των κλεµών 39 και 7. Με την εφαρµογή τάσης από 12-30V στις κλέµες 28 και 39 εκκινείται η µεταφορική ταινία. Αντίστροφα µε την διακοπή της τάσης ελέγχου (28 και 39) η µεταφορική ταινία σταµατά. Ο έλεγχος κίνησης του κινητήρα µέσω του PLC γίνεται µε 8

σύνδεση της κλέµας 28 στην κλέµα Q0.0 του PLC και της κλέµας 39 στον ουδέτερο των σηµάτων εξόδου. 1.4.5 ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Ο ηλεκτροκινητήρας είναι τριφασικός, ισχύος 1 HP. Η τροφοδοσία του κινητήρα γίνεται µέσω του INVERTER. Ο INVERTER αναγνωρίζει την συνδεσµολογία στην έξοδο του και καθορίζει τα επίπεδα της τάσης σύµφωνα µε τον ακόλουθο πίνακα. Συνδεσµολογία Τάση εξόδου Αστέρα 3 220 V Τριγώνου 3 380 V Επιλέχθηκε η συνδεσµολογία τριγώνου η οποία διακρίνεται για την υψηλή ροπή εκκίνησης και ικανοποιητική ροπή στις χαµηλές στροφές. 1.4.6 ΗΛΕΚΤΡΟΠΝΕΥΜΑΤΙΚΗ ΒΑΛΒΙ Α Η ηλεκτροµαγνητική βαλβίδα πεπιεσµένου αέρα είναι 2 θέσεων και 2 εξόδων. Για την ρύθµιση του εµβόλου χρησιµοποιήθηκε µόνο η µία έξοδος. Όταν η βαλβίδα δεν είναι ενεργοποιηµένη δεν επιτρέπει την δίοδο αέρα. Το σήµα ελέγχου της ηλεκτροπνευµατικής βαλβίδας είναι 220V εναλλασσόµενο. Η σύνδεση της µε το PLC επιτυγχάνεται µε την χρήση ρελέ. Για την λειτουργία της είναι απαραίτητο να βρίσκεται συνδεδεµένη σε εγκατάσταση υπό πίεση. 1.4.7 ΡΕΛΕ Το ρελέ είναι ένας αυτόµατος διακόπτης µίας επαφής εναλλασσόµενου ρεύµατος 220V. Το ρελέ ενεργοποιείται από ένα σήµα 24V συνεχούς ρεύµατος. Το εξάρτηµα αυτό κρίθηκε απαραίτητο για την µετατροπή του σήµατος ελέγχου του PLC που είναι 24V συνεχές σε 220V εναλλασσόµενο που είναι το σήµα ελέγχου της ηλεκτροπνευµατικής βαλβίδας. Οι δυο επαφές του ρελέ συνδέονται στις κλέµες Q0.1 και στον ουδέτερο φάση του PLC. 9

1.4.8 H/Y & FRAME GRABBER Tα χαρακτηριστικά του Η/Υ είναι τα ακόλουθα: CPU 100 MHz SCSI HDD χωρητικότητας 1GB VGA Card Diamond Stealth 3D 2000 FRAME GRABBER Imagination PXC 200 10