Контроль качества розлива и маркировки пищевых продуктов с использованием интеллектуальных технологий

Abstract

Статья посвящена повышению эффективности работы пищевого предприятия за счёт разработки и внедрения автоматизированной системы управления технологическим манипулятором на линии розлива и маркировки пищевых напитков с использованием интеллектуальных технологий. Показана необходимость в решении кинематических задач, особенно задач обратной кинематики манипулятора-робота. Проведенный в работе анализ показал, что существующие универсальные алгоритмы расчёта кинематики просты для записи в общем виде, но из-за ряда неустранимых недостатков ресурсоёмки и обладают в некоторых случаях большой вычислительной погрешностью. Если технологические манипуляторы вынуждены работать именно в таких зонах, в которых этот метод приводит к существенным вычислительным ошибкам, то это может привести к замедлению движения манипулятора, что также приводит к снижению производительности, или потребовать вынужденно изменять режим работы с целью удаления рабочего органа от центра рабочей зоны, что займет больше места для каждого манипулятора. Поэтому для расчета кинематики предложено вместо универсального алгоритма использовать набор простых тригонометрических выражений по условиям конкретных движений, что позволяет сохранить требуемую точность во всём объёме рабочей зоны. Для управления манипулятором, поиска оптимальной траектории и взаимодействия с программой-моделью реальности (в среде SolidWorks) использовались программы, созданные в среде LabVIEW с инструментарием NI-SoftMotion в качестве контроллера для управления положением модели. Для автоматизации контроля качества розлива и маркировки пищевых продуктов и модернизации системы управления технологическим манипулятором разработаны алгоритмы решения обратной кинетической задачи для роботов типа PUMA, SCARA и KUKA, а также программное обеспечение, реализующее разработанные алгоритмы. Показаны результаты анализа использования системы оптического распознавания изделий, учитывающего совместное движение манипулятора и изделий. В результате проведенных исследований разработана система виртуального прототипирования мехатронной системы, позволяющая выбрать контроллер управлением движением манипулятора и требуемые двигатели и параметры оптимизации линии розлива и маркировки пищевых продуктов с использованием интеллектуальных технологии. По полученным результатам разработана улучшенная модель робота PUMA 560, к которой добавлены средства для передвижения манипулятора с использованием интеллектуальных технологий, что позволит повысить эффективность работы линии розлива и маркировки пищевых продуктов, улучшить их показатели качества.