Geri Dön

Dynamic weighing method for checkweigher

Otomatik ağırlık kontrol terazisi için dinamik tartım yöntemi

PDF İndir

  1. Tez No: 740197
  2. Yazar: MUSTAFA CAN GÜLBAŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN, DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA AYHAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 67

Özet

Statik ölçümler yani durağan halde ölçümler, teknolojinin gelişimine ve artan ürün talebine ayak uydurabilmek için üretim ve sevkiyat aşamasında büyük ölçekte yerini dinamik tartıma bırakmıştır. Dinamik tartım ise 2 ana başlık altında incelenebilir. Bunlar Literatürde WIM olarak geçen hareket halinde ağırlık ölçümü ve otomatik ağırlık kontrol terazisi gibi yapılardır. Taşımada hareketli ağırlık sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler ulaşım araçları için doğru ve hızlı tartım sağlar. WIM sistemleri sayesinde ağırlık ölçümü yapılırken araçların durmasına gerek kalmaz. Ayrıca trafik sıkışıklığı, yakıt israfı ve zaman kaybının önüne geçilmektedir. Otomatik ağırlık kontrol terazisi sistemi, konveyör band üzerinde sabit olarak hareket halinde olan ürünlerin ağırlıklarını tartan dinamik bir tartım sistemidir. Bu sistem ile üretim hattını veya iletim hattını durdurmadan ürünlerin ağırlığı ölçülebilir. Otomatik ağırlık kontrol terazisi sistemi, endüstride üretimden sevkiyata kadar birçok alanda sıklıkla kullanılan dinamik tartım sistemlerinin önemli bir parçasıdır. Üretim veya sevkiyat hattından geçen ürünlerin ağırlığını, hattı durdurmaya gerek kalmadan ölçmede görev almaktadır. Dinamik tartım esnasında ağırlık kontrol terazisi tarafından ağırlığı doğru ölçülen ürünler ambalaja gönderilirken, olması gerekenden farklı ağırlıklardaki ürünler ayrıştırılır. Konveyör bantlardan geçen ürün ağırlığını ölçerken mekanik titreşimler, elektriksel ve dışarıdan gelen gürültüler ölçümü etkileyen temel problemlerdir. Yük hücresi tarafından ağırlık verisi alınırken bu gürültüler de ağırlık sinyaline eklenmektedir. Bu bağlamda gürültülerin filtrelenmesi amacıyla bu çalışmada, literatürde de dinamik sistemlerdeki başarısını sıklıkla gözlemlediğimiz kaskat yapıda zamanla değişen alçak geçiren sonsuz dürtü yanıtı (IIR) filtre kullanılmıştır. Bu çalışmanın ana konusu otomatik ağırlık kontrol terazisi sisteminden elde edilen ham tartım verisinin ağırlık verisine dönüştürülerek yönetmelikte belirtilen hata sınırları içerisinde maksimum hızı bulma üzerinedir. Ağırlık ölçümü, statik tartım ve dinamik tartım olarak iki ana başlık altında incelenebilir. Statik tartım hemen hemen hayatımızın her noktasında olan doğruluğu yüksek ancak hız konusunda endüstrinin talebine hizmet edebilecek yapıda değildir. Endüstrinin beklentisi yüksek doğrulukta ve yüksek hızda ürünlerin tartılıp paketlenerek müşteriye iletilmesini sağlamaktır. Dinamik tartım esnasında kurallar statik tartım kadar katı olamaz. Bu bağlamda yönetmelikte sunulan hata sınırları içerisinde ölçümün gerçekleştirilmesi çoğu durumda yeterli olacaktır. Üretim aşamasında bant durdurulmadan ürün ağırlığı otomatik ağırlık kontrol terazisi tarafından okunur. Yönetmelikte farklı ağırlıklar için otomatik ağırlık kontrol terazisinin gösterebileceği maksimum kabul edilebilir standart sapma ve hata değerleri verilmiştir. Eğer ürünün ağırlığı olması gerekenden farklıysa, diğer bir deyişle, yönetmelikte belirtilen değerlerin dışına çıkıyorsa ürün ayrıştırılır. Ürün olması gereken ağırlıkta hata sınırları içerisinde ölçüldüyse ürün doğrudan paketlemeye gönderilir. Farklı ağırlıktaki ürünlerin karıldığı durumlar da mevcuttur. Bunun yanı sıra çok yüksek doğruluk istenen durumlarda statik tartım sistemleri de kullanılmaktadır. Üretim bandı durdurulup ürün sabitken statik tartım yöntemleri ile ürünün ağırlığı ölçülür ve doğruluğa göre dinamik tartım için uygulanan akış sürdürülür. Otomatik kontrol terazisi sırasıyla ürünün giriş yaptığı giriş konveyör bandı, ağırlık sensörüne bağlı konveyör bant ve ürünün çıkış yaptığı çıkış bandı olmak üzere üç ana konveyör banttan oluşur. Ağırlığı ölçülmek üzere giriş yapan her ürün durmadan yük hücresine bağlı konveyör bant üzerinden geçer. Bu esnada 1600 Hz örnekleme frekansında ham ölçüm verisi alınır. Ardından ham ölçüm verisi filtrelenmekte ve gürültüden olabildiğince arındırılmaktadır. Ham ölçim verisinin ağırlık verisine dönüştürülmesi: Ürünün otomatik kontrol terazisi üzerinde sabit olarak ağırlığı ölçülür. Bu ölçümden sıfır konumundaki ham veri çıkarılır. Elde edilen oran tüm ham veriye uygulanarak ağırlık verisine dönüştürülmesi sağlanır. Alınan örnek miktarı otomatik ağırlık kontrol terazisi gibi hızlı çalışan sistemlerde önemli bir husustur. Örnekleme frekansının artırılması ürünün yük hücresine bağlı konveyör bant üzerinden geçiş anında alınan örnek miktarını da artıracağından ağırlık hakkında daha doğru sonuçlar elde edilebilir. Konveyör bantlardan geçen ürün ağırlığını ölçerken mekanik titreşimler, elektriksel ve dışarıdan gelen gürültüler ölçümü etkileyen temel problemlerdir. Yük hücresi tarafından ağırlık verisi alınırken bu gürültüler de ağırlık sinyaline eklenmektedir. Bu bağlamda gürültülerin filtrelenmesi amacıyla bu çalışmada kaskat yapıda zamanla değişen alçak geçiren sonsuz dürtü yanıtı (IIR) filtre kullanılmıştır. Ağırlık verisinin hata sınırları içerisinde elde edilmesi için kullanılan bu metotta kaskat bağlı filtre adedi önem arz etmektedir. Filtre adedinin azaltılması doğrudan ürünün ağırlığının bulunma süresini etkilemektedir. Ancak uygulanan filtre sayısının azaltılması ağırlığın doğruluğu konusunda olumsuz etki oluşturmaktadır. Dolayısıyla bu çalışmada ürünlerin ağırlığına minimum filtre ile hızlı ulaşmak, bunun yanında doğruluğun da yönetmelikte belirtilen sınırlar içerisinde olması hedeflenmektedir. Filtreleme yapılırken 250 devir/dk ile 500 devir/dk arasındaki hızlarda sinyal salınımları gözlemlenmektedir. Bu salınımlardan sinyalin oturma süresi diğer bir deyişle geçici durum cevabının yerleşmesi beklenmeden konveyör bant üzerinden geçen ürünün ağırlığı hakkında yönetmelikte verilen hata limitleri dahilinde sonuçlar alınabilir. Böylece ürünün ağırlığı belirlenene kadar uygulanan filtre sayısı azaltılır. Dolayısıyla ağırlığın belirlenmesi için geçen süre de azaltılır. Bu çalışmada 9 ürün verisi sistemin kalibrasyonunu sağlama ve filtre adedini belirleme amacıyla kullanılmaktadır. Filtre başlangıç değerleri sisteme girildikten sonra veri kümesine filtreleme işlemi adım adım uygulanmaya başlar. Bu sırada veri kümesindeki belirli bir eşik üzerindeki her ürün için birer dizi oluşturulur. Her bir dizi için diğer bir deyişle her bir ürün için ortalama hata hesabı yapılır. Ortalama hata istenen ağırlığa belirlenen bir değer kadar yaklaştığında filtre adedinin artırılması işlemi durur. Bu noktada ortamdaki bozucular da tespit edilmiş olur. Ardından gelecek her ürüne bu metot uygulanarak ağırlığı hakkında bilgi edilir. Hareket halinde otomatik ağırlık kontrol terazisi tarafından tartılacak ürünlerin ağırlığı önceden sisteme girdi olarak verilmelidir. Sistemdeki eşik değeri ilk başta değişkendir. Ancak çok sayıda ürünün tartılması ile bu eşik değeri sabitlenmelidir. Matlab'ta yapılan deneyler sonucunda çok yüksek hızlarda bu işlemle yönetmelikte belirtilen hata limitleri içerisinde sonuçların elde edilemediği görülmüş olup hata limitleri içerisinde elde edilen maksimum hız belirtilmiştir. Sonuç olarak filtre adedi azaltılıp, sönümleme hızlandırılarak oluşan salınımlardan ağırlık verisine yönetmelikte verilen hata sınırları içerisinde ulaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

The main purpose of this study is to examine the checkweigher system. It is necessary to accurately estimate the weight of the product in motion with a checkweigher. This is an estimation process, as the measurement data obtained in motion will never be as clean as the static measurement data. The measurement error tolerance is limited by state regulations. Therefore, a dynamic weight measurement system should obey particular regulations in order to be used in industry. The automatic weight control system, checkweigher, which is used in many areas from production to shipment in the industry, consists of three conveyor belts, at least two photocells, load cell, processor, control screen for the user and rejector/router arms. In the system, the product carried by the in-feed conveyor belt is guided by the output conveyor belt after passing over the conveyor belt connected to the load cell. At this point, at the time of passing over the conveyor belt connected to the load cell, data is received by the load cell at a sampling frequency of 1600 Hz and sent to the processor for processing. The working principle of the load cell depends on the stretching and compression state of the resistors called strain gauges. When force is applied to a load cell, some resistors compress while others flex. When this change is converted to voltage, an inference can be made about the weight of the product. There are many noise factors that affect the measurement signal. The time-variant low-pass filter in the cascade form can effectively filter out the noise from the load cell signal, but quite a lot of filters are required to achieve high accuracy. In this study, a different approach was tried with a time-variant low-pass filter in order to accelerate measurements. The number of cascade form low-pass filter is optimized to shorten the response time while providing regulation-complaint measurement accuracy. By applying the filter, it is aimed to reach the mass of the product from the oscillations with minimum number of filters. The maximum speed obtained within the error limits was specified. As a result, by reducing the number of filters and increasing the damping, the weight data of product from the oscillations were reached faster within the error limits given in the regulation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    676393

    Hareket halinde kütle ölçümü

    Dynamic mass measurement

    İLHAN KELEMENÇE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN

  2. Tez No

    456192

    Dinamik ağırlık ölçümü için filtre tasarımı

    Filter design for dynamic weight measurement

    MESUT YANIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İSMAİL YABANOVA

  3. Tez No

    493626

    Betonarme kolonlara yatay olarak uygulanan çarpışma yüklemesinin lineer olmayan sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

    Investigation of impact behavior of reinforced concrete column using with non-linear finite element method

    WAHEEDULLAH BARMAKI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜR ANIL

  4. Tez No

    646922

    Kent coğrafyasında diyalektik bir yöntem olarak ritimanaliz: istanbul, kadıköy kent araştırmaları üzerine

    Rhythmanalysis as a dialectical method in urban geography: the case of ıstanbul, kadIkoy urban researches

    EMRE SÖYLEMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TURGAY KEREM KORAMAZ

  5. Tez No

    329557

    Hareketli bir çelik otokorkuluk tasarım ve sonlu elemanlar çarpışma analizi

    Design and analysis of a movable steel guardrail design

    NESLİ KÖSE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    İnşaat MühendisliğiMustafa Kemal Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN

Geri Dön