Enhanced pneumatic ejection for metal sorting and recycling
Metal ayırma ve geri dönüşüm için gelişmiş pnömatik ejeksiyon
- Tez No: 912521
- Danışmanlar: PROF. DR. JEF PEETERS, DR. BART ENGELEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Katholieke Universiteit Leuven (Catholic University of Leuven)
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Demir dışı metaller, burgaç akımı, LIBS, XRT ve optik sınıflandırma gibi birden fazla tekniğin bilgilerine istinaden sınıflandırılabilir. Malzeme sınıflandırılınca, sınıflandırma için en yaygın olarak benimsenen teknik pnömatik ejeksiyon mekanizmalarıdır. Bu tarzda bir sistemin enerji tüketimi 11 kW kadar yüksek olabilir; otomatik ayırma sistemlerinin saflığı ve kapasitesi büyük ölçüde pnömatik ejeksiyon sisteminin ayıklama verimliliğine göre belirlenmektedir. Bu nedenle bu araştırma, görüş sisteminden gelen ağırlık, alan, uzunluk ve genişlik gibi bilgilerden istifade eden pnömatik ejeksiyon sistemi için gelişmiş bir kontrolün geliştirilmesine odaklanmaktadır. Gelişmiş kontrol, valflerin açılma süresinin ve açılan valf sayısının değiştirilmesini içermektedir. Başka kişiler tarafından gerçekleştirilen önceki araştırmalar, taşıma bandının hızı, pnömatik ejeksiyon sisteminin nozüllerinin konumu ve açısı gibi parametrelerin, alüminyum ve bakır parçalar arasındaki ayırma mesafesini etkilediğini göstermiştir. Bu araştırma, pnömatik ejeksiyon sistemi için farklı bir pozisyon kullanmaktadır ve yalnızca alüminyum parçaların kat ettiği mesafeye, valflerin süresine ve zamanlamasına odaklanmaktadır. Fırlatılan bir parçanın yörüngesini yakalamak amacıyla Intel RealSense kamera kullanılmaktadır. Snap7 kütüphanesi kullanılarak, valflerin açılma süresi ve sayısının kontrolü takip sistemi ile entegre edilmiştir. Bir metal parçanın 2-14 ms arasında değişen 7 farklı valf açma süresine maruz bırakılmasını sağlayan python scripti yazıldı. Her bir valf açma süresi 3 kez tekrarlandı ve bir metal parça için toplam 21 ejeksiyon elde edildi. Toplam 27 karışık twitch alüminyum parçası test edildi ve sonuçta 567 ejeksiyon gerçekleşti. Lidar L515 kamera ile çekilen 3 boyutlu görüntüler, şekillerine göre seçilen 27 metal parçanın düz, hacimli ve uzun gibi geometrik parametrelerinin çıkarılması amacıyla kullanılmaktadır. Ağırlıklar ve genişlik, uzunluk, alan ve ağırlık gibi elde edilen geometrik parametreler, metal parçaları hacimli, düz veya uzun olarak sınıflandırmak için kullanılmıştır. Her ne kadar metal parçalar sabit bant hızına sahip bir konveyör üzerinde aynı şekilde manuel olarak konumlandırılmış olsa da ve optik sensörün tetiklenmesi ile pnömatik valflerin etkinleştirilmesi arasındaki süre her parça için deneysel olarak belirlenmiş olsa da, elde edilen sonuçlar çoklu ejeksiyonun başarısız olduğunu göstermektedir. Bunun üzerine biraz daha düşünüldüğünde, bunun ana nedenlerinin, bant üzerindeki bir parçanın tekrarlanamayan yönelimi ve momenti ve banttan düşen bir parçanın gidişatını etkileyen bandın homojen olmayan yüzeyi nedeniyle sabit bir valf açılma süresi boyunca mesafedeki yüksek dalgalanmaların, parçanın düşme anını ve şeklini etkilemesi olduğu varsayılmaktadır. Her ne kadar 27 parçadan 24'ü, yatay mesafe ile valf açılma süresi arasındaki ilişkiyi tanımlayan pozitif eğimli en uygun çizgilere sahip olsa da, hedef mesafenin doğruluğunu ve verimliliğini azaltan başarısız ejeksiyonlar nedeniyle üç yönlü sıralama mümkün değildir. Twitch alüminyum atık akışının (40-120 mm) %63,5'ini temsil edebilen 22 parça için en az 750 mm yatay hareket sağlanırken valf açılma süresi 14 ms ile sınırlandırılarak hava tüketimi azaltılabilir. Valf açılma süresinin 14 ms'ye ve aktif nozül sayısının twitch alüminyum atık akışının ortalama genişliğine düşürülmesi, 4 ton/saat (yılda 6800 saat) işleyen bir makine için atık akışının %63,5'ini temsil eden yıllık 5234 Euro'luk bir maliyetle sonuçlanır). Bir noktasal kütle, sensör algılama spreyi merkezi - çizgisi arasında 624 ms geçecek şekilde hesaplanır ve teorik geri sayım süresi olarak adlandırılır. 27 parçanın her biri için geri sayımlar deneysel olarak test edilmiştir. Teorik olarak hesaplanan değerden en yüksek sapma 94 ms'dir. Kütle merkezleri son tespitten daha uzakta olan daha uzun parçalar, teorik geri sayım değerinden daha fazla sapma eğilimi gösterir.
Özet (Çeviri)
Non-ferrous metals can be classified based on information of multiple techniques, such as eddy current, LIBS, XRT and optical sorting. Once the material is classified the most commonly adopted technique for sorting is pneumatic ejection mechanisms. The energy consumption of such a system can be as high as 11kW the purity and capacity of automated sorting systems is to a large extend determined by the sorting efficiency of the pneumatic ejection system. Therefore, this research focuses on the development of an enhanced control for the pneumatic ejection system using information from the vision system, such as weight, area, length and width. The enhanced control includes the varying of the opening duration of the valves and the number of valves opened. Prior research performed by others showed that the parameters ,such as speed of the conveyor belt, position and angle of the nozzles of the pneumatic ejection system affect separation distance between aluminum and copper pieces. This research uses a different position for the pneumatic ejection system and focuses on distance covered by aluminum pieces only, the duration and timing of the valves. An Intel RealSense camera is used to capture the trajectory of an ejected piece. Utilizing the snap7 library, the control of the opening duration and number of the valves were integrated with tracking system. A python script that allows a metal piece to be exposed to 7 different valve opening durations that range between 2-14 ms was written. Each valve opening duration was repeated 3 times resulting in a total of 21 ejections for one metal piece. A total of 27 mixed twitch aluminum pieces were tested resulting in 567 ejections. 3D images taken by Lidar L515 camera are used to extract geometrical parameters of the 27 metal pieces that are selected based on shapes, such as flat, bulky and long. The weights and the geometrical parameters obtained, such as width, length, area and weight, were used to classify the metal pieces as either bulky, flat or long. Although the metal pieces were manually positioned in the same manner on a conveyor with a constant belt speed and that the time between the triggering of the optical sensor and the activation of the pneumatic valves was experimentally determined for every piece, obtained results indicate that multiple ejections failed. After further reflection the main reasons for this are assumed to be high fluctuations in the distance for a fixed valve opening duration due to non-repeatable orientation of a piece on the belt and non-homogenous surface of the belt affecting the moment and the way a piece falls from belt. Although 24 out of 27 pieces have best-fit lines with a positive slope describing the relationship between horizontal distance and valve opening time, three-way sorting is not feasible due to the failing ejections decreasing the accuracy and efficiency for a target distance. The air consumption can be reduced by limiting the valve opening duration to 14ms while causing at least 750 mm horizontal motion for 22 pieces which can represent 63.5% of twitch aluminum waste stream (40-120mm). Reducing valve opening duration to 14ms and the number of active nozzles to the average width of twitch aluminum waste stream results in a yearly cost of 5234 euros that represents the 63.5% of waste stream for a machine that processes 4 ton/h (6800 hours yearly) . A point mass is calculated to spend 624 ms between sensor detection spray center-line, and is referred to as theoretical countdown time. Countdowns for each of the 27 pieces are tested experimentally. The highest deviation from the theoretically calculated value is 94 ms. Longer pieces with mass centers further away from the end-detection tend to have more deviation from the theoretical countdown value.
Benzer Tezler
- Proximal üreter taşlarının tedavisinde üreteroskopik lazer litotripsi ve pnömotik litotripsi karşılaştırılması
Comparison of laser and pneumatic lithotripters used in the ureterorenoscopi̇c treatment of proximal ureter stones
ŞEYHMUZ ARAZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
ÜrolojiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiÜroloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAHMİ ASLAN
- Design and comparative analysis of an enhanced solid-state power controller for UAVs accommodating wide-band gap semiconductor switches
Geniş bant aralıklı yarı iletken anahtarları destekleyen iyileştirilmiş katı hal güç kontrol cihazı tasarımı ve karşılaştırmalı analizi
ÖMER SOLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Kompozit protez ayak bileşenleri için test makinesi tasarımı ve tasarlanan makinenin sonlu elemanlar metodu ile analizi
Design of testing machine for composite prosthesis foot components and analysis of the designed machine with finite element method
HASAN ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ALİ ERTAŞ
- Ferritik ve ostenitik paslanmaz çeliklerin karbonlu çelik ile nokta kaynağında kaynak parametrelerinin bağlantının çekme-makaslama dayanımına ve tanelerarası korozyona etkisi
The Effect of welding parameters on the tensile-shear strength and the formation of intercrystalline corrosion in the spot welding of ferritic and austenitic stainless steels with carbon steel
VURAL CEYHUN
- Improving the mechanical properties of layered composites under out-of plane loading by means of adding nanofibers produced with novel solution blowing technique
Lamine kompozitlerin düzlem dışı yükler altındaki mekanik özelliklerinin yenilikçi çözeltiden üfleme tekniğiyle üretilmiş nanoliflerin eklenmesiyle iyileştirilmesi
YUSUF POLAT
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ