Система автоматизації для управління якістю повітря у виробничому приміщенні
На сьогоднішній день автоматизація управління якістю повітря є дуже актуальною у сучасному промисловому середовищі. Забезпечення високої якості повітря в промислових приміщеннях має велике значення для здоров’я та продуктивності працівників, а також для ефективності виробничих процесів. У багатьох галузях існують строгі стандарти якості повітря, яких потрібно дотримуватися з метою забезпечення безпеки працівників та якості виробничих процесів, так як певні процеси виробництва можуть бути чутливі до змін у складі повітря, вологості та температури. Автоматизована система контролю якості повітря може допомогти в цьому, забезпечуючи постійний контроль та регулювання якості повітря і стабільні умови, що сприяють ефективності та якості виробництва.
В ході виконання роботи проведено аналіз приміщень, в яких може знадобитися автоматизована система управління якістю повітря. Проведено аналіз методів вимірювання параметрів якості повітря та за допомогою яких датчиків або систем моніторингу це можна зробити та вже існуючих подібних систем для більш кращого розуміння завдання.
Проаналізовано як саме можна контролювати якість повітря, якими методами. Виявлено стандарти якості до повітря у приміщеннях, які фільтри використовуються для приміщень відносно того наскільки чисте повітря повинно бути.
Система розроблювалася для виробничих приміщень, переважно орієнтованих на вироблення електронних компонентів. Для таких приміщень є критичними параметрами статична електрика та тверді частинки. Вологість повітря контролює статичну електрику, а тверді частинки за допомогою фільтрів. Встановлювати датчики для постійного моніторингу твердих частинок немає сенсу, так як вони контролюються тільки за допомогою фільтрів у цій системі згідно стандартів якості.
Система може швидко реагувати на зміни у температурі, вологості та індексу якості повітря на основі значень еквіваленту вуглекислого газу або летких органічних сполук.
Розроблення системи автоматичного керування робота телеприсутності
Сучасний світ характеризується швидким розвитком технологій та зростанням вимог до автоматизації процесів. Одним з таких процесів є отримання і обробка інформації на виробництві. Роботи телеприсутності для комп’ютерно-інтегрованих виробництв, переживають зараз справжній розквіт, і це не випадково. Ця технологія, яка дозволяє оператору виробництва легко отримувати бажану інформацію та обробляти її за допомогою робота, набуває все більшої популярності.
Роботи телеприсутності дозволяють учасникам зустрічей бути присутніми незалежно від їхнього фізичного розташування, а розвиток мережевих технологій забезпечує стабільне з’єднання, необхідне для якісної роботи роботів телеприсутності. Також, використання роботів дозволяє знизити витрати на відрядження, оренду офісних приміщень та проживання.
Роботи телеприсутності можуть працювати цілодобово, що дозволяє збільшити продуктивність та ефективність роботи. Вони стають все більш актуальними для комп’ютерно-інтегрованих виробництв, завдяки їх здатності вирішувати широкий спектр задач, від покращення комунікації в розподілених командах до забезпечення безперервної роботи в умовах обмежень на пересування. Виходячи з проаналізованої інформації, можна безумовно стверджувати, що тема даної роботи є актуальною.
Завдяки проведеній роботів зібрано прототип робота телеприсутності. Розроблено загальний алгоритм роботи робота та загальну структуру. Розроблено алгоритм програми керування серводвигунами та представлені деякі елементи коду з поясненням. Розробка програми взаємодії з гул-сервером. Проведено експериментальне дослідження швидкості відображення графічних елементів на дисплеї.
Враховуючи актуальність даної теми для сучасних виробництв, дає змогу для впровадження майбутніх модифікацій, покращень та апгредів, а саме:
– заміну/додавання/збільшення кількості до прототипу серводвигунів, для підвищення гнучкості, рухливості та додавання нового функціоналу;
– розробка транспортної (рухливої) платформи для автоматизованого незалежного переміщення конструкції робота телеприсутності для комп’ютерно-інтегрованих виробництв;
– додавання мікрофона, камери та локаторів для повноцінного спілкування як між користувачами так і між роботом телеприсутності та користувачем;
– також можливе додавання великої кількості різних датчиків в залежності від вузької спеціалізації виробництва та опрацювання більшого об’єму інформації.
Розробка конструкції 3DP принтера
Порошковий 3D-друк є одним з найбільш поширених у промисловості типів 3D-друку, це пов’язано з простотою друку та економічністю. До цього типу друку відносяться такі технології, як: струменевий тривимірний друк (англ. 3D Printing, 3DP), метод заснований на з’єднанні порошку шляхом нанесення сполучного матеріалу за допомогою струменевого друку, найпоширеніший метод, бо не використовує лазери . Цей метод є найперспективнішим, у наш час, бо він є економнішим за інші, а також простішим та дешевшим у побудуванні.
В ході виконання роботи була вивчена предметна область інжекційного порошкового 3D-друку. Було вивчено існуючі варіанти виконання
3D-принтерів, заснованих на технології 3DP.
Виконано наступні завдання:
− вивчена предметна область вже існуючих рішень та проаналізовані варіанти застосування елементів інших принтерів для побудови нашого;
− розглянуті варіанти кінематики, які можуть використовуватися для друку;
– обрані конструкційні елементи для побудови механічної частини;
– побудована 3D модель принтеру;
– побудована симуляція переміщень усіх рухомих і нерухомих частин принтеру.
У результаті виконання роботи досягнута основна мета роботи: розроблена модель механічної частини, здійснено вибір усіх механічних компонентів та проведена симуляція переміщень.
Модуль прокладення шляху мобільної платформи із застосуванням технології Lidar
Сканування місцевості – одне з головних завдань для безпілотних роботів, які самостійно прокладають шлях з точки А в Б. Вирішувати її можна по-різному. Все залежить від бюджету та поставленої мети, але загальна суть інженерного підходу залишається схожою. Такі системи стали стандартом для безпілотних автомобілів та роботів. Об’єктом дослідження в даній роботі є система навігації для мобільного робота, призначеного для переміщення в просторі серед невизначених перешкод. Таким приміщенням може бути, наприклад, сховище та виробничі дільниці промислового підприємства. Проблема, що вирішується – це локальна навігація мобільних роботів та позиціонування їх в просторі при русі в динамічному недетермінованому середовищі. Як правило, інформацію про навколишній простір бортова система робота отримує за допомогою датчиків, таких як лазерні й ультразвукові далекоміри або відеокамери. Знаходження рішення задачі навігації мобільного робота в просторі вимагає одночасного вирішення проблеми локалізації та побудови карти або її доповнення, виявленими за допомогою сенсорів, новими об’єктами. Існують методи локалізації за наявністю карти, або методи побудови карти при відомій траєкторії руху мобільного робота. Актуальною є задача поєднання цих методів для управління рухом мобільної платформи із заданої точністю і незалежно від особливостей оточення, що існує на даний момент. Технологія simultaneous localization and mapping (SLAM) – одночасна побудова карти і визначення місця розташування, на сьогоднішній день є 10 передовою в питанні навігації мобільних роботів. Дана технологія необхідна для успішного переміщення робота по невизначеній місцевості і полягає в побудові карти навколишнього середовища й відстеження його розташування в цьому середовищі, що здійснюється його бортовим комп’ютером. Таким чином, актуальністю досліджень є необхідність вдосконалення методів локальної навігації та побудова модуля визначення поточного місцезнаходження робота в просторі за допомогою технології LiDAR.
Для виконання навігації в локальному середовищі обрано метод одночасної навігації і побудови карти SLAM. Розроблена структурна схема лазерного сканеру LiDAR та описано принцип його роботи. Використання крокового двигуна дало можливість точно позиціонувати сканер та багато разів повторювати операцію сканування без втрати точності встановлення кута. Блок керування задає кут 73 сканування, який може бути кратний 1/16 кроку двигуна, що складає 0,1125 градус. Повний кут обертання не може бути більше 180 градусів, після чого напрям обертання повинен бути змінений на протилежний. Розроблено алгоритм керування мобільним роботом з використанням технології LiDAR та методу побудови карти місцевості SLAM.
Для визначення відстані використовується технологія TOF (timeofflight), заснована на вимірюванні часу, який витрачає електромагнітна хвиля на подолання відстані між випромінювачем електромагнітної хвилі до перешкоди і повернення її до приймача після її відбиття від перешкоди. Розроблений 3D макет модуля прокладення шляху мобільного робота LiDAR. 3D модель корпусу спроектована за допомогою САПР PTC CREO. Загалом, вся конструкція складається із чотирьох основних компонентів: основний корпус з коміркою для плати контролеру з усіма компонентами; рухома насадка; вставка для кріплення; кришка.
В програмі передбачено графічний інтерфейс для відображення отриманих даних. Основна частина екрану являє собою робоче поле для відображення довжини всіх променів, що були випромінені та відбиті від перешкод навколо скануючого пристрою. Проведено експериментальні дослідження аналізу точності визначення відстані до перешкод за допомогою технології LiDAR. Зібрано лабораторний 74 стенд для проведення експерименту. В результаті, отримані необхідні дані для оцінки точності визначення дистанції, на основі яких були побудовані графіки зміни значень визначення дистанції. Таким чином, можна зробити висновки що точність позиціонування для малих дистанцій складає 2,82 мм, для більших дистанцій – 7,82 мм. Максимальна відстань, що може бути визначена даним датчиком складає 2 м та похибка її виміру може складати 10 мм, що відповідає технічній документації на даний пристрій.
Практичне використання результатів роботи дозволить мобільним роботам безперешкодно рухатись, аналізуючи навколишні перешкоди у діапазоні 180 градусів, на локальних підприємствах невеликих масштабів, кладовищах, у просторі домашнього господарства тощо. Напрямками подальшого удосконалення розробки можуть бути: збільшення швидкості оберту валу крокового двигуна; розширення діапазону вимірювань та збільшення дальності розпізнавання об’єктів; можливості налаштувань параметрів пристрою у інтерактивному режимі у вигляді мобільної або комп’ютерної програми; вдосконалення корпусу пристрою: мініатюризація, та уніфікація комплектуючих пристрою, зменшення їх розмірів та підвищення ефективності роботи; додавання до пристрою автономного джерела живлення.