Исследование точности учета объемов по размерам бревен и весу в системах автоматизированного учета Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Штондина А.И. Современное состояние и задачи развития позаказного промышленного производства корпусной мебели в России // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГЛТА 2006. С. 255-261.

2. Поэтапная модернизация системы оперативного планирования мебельного предприятия в условиях позаказного производства / А. М. Катеринич, Е. О Конь-шин, А. В. Стариков [и др.] // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: межвуз. сб. науч. трудов. Воронеж: ВГЛТА, 2004. Вып. 9. С. 205-209.

3. Сергеев А. М., Востриков А. А. Штриховое кодирование: учебное пособие. СПб: ГУАП, 2010. 56 с.

4. Новая парадигма проектирования САПР сложной корпусной мебели для позаказного промышленного производства:

монография / П. Ю. Бунаков, А. В. Стариков, А. А. Старикова [и др.]. М.: МГУЛ, 2007. 319 с.

5. Лахири С. RFID. Руководство по внедрению / пер. с англ. М.: КУДИЦ-ПРЕСС. 2007. 312 с.

6. Островский Ю. А. Применение средств радиочастотной идентификации в управлении качеством изделий машиностроения // Электронный научно-технический журнал «Инженерный вестник». 2012. № 11. [Электронный ресурс]. URL: http://engbul.bmstu.ru/doc/514195.html (дата обращения: 20.05.2013).

7. Российская компания, разработчик IT-решений «Позитрон»: Штрих-кодирование на производстве. [Электронный ресурс]. URL: http://ipositron.ru/tech/ (дата обращения: 20.05.2013).

8. Бунаков П. Ю., Каскевич Н. В. Теория и практика автоматизированного раскроя материалов в производстве корпусной мебели. Коломна: МГОСГИ, 2010. 170 с.

УДК 630*526

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ УЧЕТА ОБЪЕМОВ ПО РАЗМЕРАМ БРЕВЕН И ВЕСУ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА

доктор технических наук, профессор, профессор каф. автоматизации производственных

процессов В. С. Петровский студент М. Г. Г ончаров ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

appvglta@bk.ru

Основной особенностью круглых ле- лых лесоматериалов предельные погрешно-

соматериалов является высокий уровень сти измерения объема и контроля качества

погрешностей при их учете. Измерения без устанавливают на уровне от 3 % до 12 %,

погрешностей невозможны. Но для круг- что значительно превышает предельные

погрешности учета для других видов материалов. [1]

Значительные погрешности учета круглых лесоматериалов обусловлены следующими основными причинами:

1. неправильной формой бревен и штабелей, значительными колебаниями плотности и влажности, наличием или обдиром коры;

2. погрешностями экспертной оценки учетчиками признаков (порода, пороки) и погрешностями визуального измерения показателей;

3. изменениями показателей и оцениваемых признаков с течением времени, их

зависимость от условий произрастания древесины, особенностей производства и хранения круглых лесоматериалов.

При использовании систем автоматизированного учета объема по размерам бревен основная погрешность возникает при измерении диаметра и длины бревна. Она зависит от погрешностей датчиков измерения.

Рассмотрим для примера автоматизированную систему управления линией сортировки бревен (АСУ ЛСБ) (разработана предприятием «Воронежпромавтомати-ка») (рис. 1) [2].

Рис. 1. Автоматизированная система АСУ ЛСБ

Система предназначена для комплексного управления сортировочным транспортером с автоматическим обмером бревен и распределением их по накопителям в соответствии с заданной таблицей сортировки. АСУ ЛСБ может быть уста-

новлена на различных транспортерах как отечественного, так и импортного производства. Система может применяться для сортировки пиловочника по диаметрам и для сортировки лесоматериалов после раскряжевки. Одновременно АСУ ЛСБ вы-

полняет функции системы учета, обеспечивая регистрацию, учет и архивирование основных показателей производства. Решаемые задачи:

комплексный обмер и учет бревен, поступающих на транспортер;

автоматическое или с участием оператора распределение сортиментов по накопителям;

управление работой сбрасывателей и привода транспортера;

отображение на мониторе оператора хода технологического процесса;

автоматическая подготовка сменных рапортов о работе линии;

оперативная корректировка про-

граммы распределения бревен по накопителям;

информационная связь с системой верхнего уровня;

диагностика и тестирование аппаратных средств системы.

Технические характеристики: погрешность измерения диаметра бревна ± 1 мм;

погрешность измерения длины бревна ± 10 мм.

Режимы функционирования: автоматический: назначение бревна в накопители по геометрическим параметрам;

полуавтоматический - оператор вводит дополнительно породу или сорт теку-

щего бревна;

формирование учетных сводок - автоматическое с фиксацией количества поданных сортиментов по каждому из накопителей, вычисление их объема и погонажа, обобщение данных по всему транспортеру;

сохранность учетных данных и настроечных параметров при внезапном нарушении электроснабжения обеспечена в течение 1 месяца;

сброс бревен в накопители с выравниванием по середине бревна;

количество накопителей на транспортере - до 48;

отображение информации - визуальное на экране монитора и печать сводок на матричном принтере;

информационная связь с компьютером верхнего уровня - интерфейс RS-485;

диагностика АСУ - в системе реализован набор тестовых проверок, выполняемых автоматически и с пульта оператора;

условия эксплуатации - температура окружающей среды от - 40 до + 45 градусов.

Предположим, что при измерении диаметров допущена абсолютная ошибка т^ Она повлечет за собой ошибку mg в площади сечения.

Сумма площадей сечений множества бревен будет иметь следующую абсолютную ошибку:

т =± /^Ч2(тлУ | пё2(тйУ + | пХ(тпй)

8 V 4 4 .... 4

2,

(1)

или

т8 =±

п

—[Л2(тйУ + Л1(тйУ +... + )2],

(2)

2

Предположим, что при измерении толщины всех бревен допущена одинаковая ошибка, равная т& Тогда ошибка в сумме площадей сечения всех бревен будет следующей:

Сумму площадей сечений ^ заменим произведением площади сечения среднего бревна g на общее число бревен N составляющих данное множество. Тогда будем иметь

т= т*\ 1^4

п(7 Е = т*^7ХЕ, (3)

X Е = = 7 D2 N,

(5)

Ошибка в площади сечения, выраженная в процентах, окажется такой:

т„

Ре., =■

100 ШОт^Её

X ё

X Е

(4)

Подставив (л/4^ N вместо ^ в ранее приведенное выражение, в конечном итоге получаем следующую упрощенную формулу:

Ре = 100т

тїїШ

100т,

V

4

gN

4-100тё л/ п2.02 N 2п02 N

Согласно полученной формуле для приближенного вычисления ошибки надо удвоенную ошибку в измерении среднего бревна разделить на квадратный корень из общего количества обмеренных бревен [1].

Этот теоретический расчет величины средних ошибок подтверждается опытными данными, полученными А. С. Матвеевым-Мотиным [1]. Им было заложено восемь пробных площадей и для каждой из них вычислены суммы площадей сечений при округлении диаметров до 1, 2, 4 и 5 см. Несмотря на разную дробность округления, или разную величину ошибок, допускаемых в измерении диаметров отдельных деревьев, суммы площадей сечений оказались близки между собой. На всех восьми пробных площадях отклонение в суммах площадей сечений не превышало + 0,8 %.

Таким образом, можно заключить,

п D2 N 4

200тйп0^^ 200тл^[Ы 2 ра

(6)

пО2 N N ^

что при учете отдельных бревен необходимо измерять диаметры как можно точнее, в противном случае при вычислении объема бревен получатся существенные ошибки. Добиться высокой точности измерения диаметров можно путем использования современных измерительных средств, что в свою очередь приводит к увеличению стоимости системы.

Учет объема по массе. Точность определения объема этим методом зависит от многих факторов - влажности поступающей на склад древесины разных пород, зависящей от способа и времени доставки, температуры и влажности окружающего воздуха, а также от недостаточной точности ксилометрических датчиков и влагомеров.

При определении объема древесины этим способом необходимо иметь в виду, что плотность древесины разных древес-

ных пород различна. Кроме того, на ее величину оказывает существенное влияние

влажность древесины, по мере ее увеличения плотность возрастает (рис. 2) [1].

Влагомер

Рис. 2. Автоматизированная система учета объема лесоматериалов по массе

Для того чтобы определить объем древесины (хлыста или бревна), необходимо знать ее массу т и плотность р :

р

Масса древесины, поступившей на

склад, определяется, как правило, с помощью десятичных весов тензометрическим датчиком.

Средняя плотность древесины некоторых пород в абсолютно сухом состоянии указана в табл. 1.

Таблица 1

Средняя плотность древесины некоторых пород в абсолютно сухом состоянии

Порода древесины Средняя плотность в абс. сух. сост., кг/м3

Сосна 540

Лиственница 530

Дуб 640

Бук 760

Ольха 490

Между массой (и плотностью) древе- связь, которую можно показать в опреде-

сины в абсолютно сухом состоянии и во лении абсолютной влажности с помощью

влажном состоянии существует линейная выражения

100 • (т - т0) 100 • (р - р0)

W =------- -----— =-------------———, (8)

т0 р0

где W - абсолютная влажность древесины, %;

т - масса влажной древесины, кг;

т0 - масса абсолютно сухой древесины, кг;

р - плотность влажной древесины,

кг/м3;

р0 - средняя плотность абсолютно сухой древесины, кг/м3.

Массу древесины в абсолютно сухом состоянии, как и плотность влажной древесины на предприятии при приемке партии лесоматериалов, получить проблематично, гораздо удобней измерить влажность одного хлыста или бревна из партии влагомером. Зная влажность поступившей древесины и учитывая выражение (8), преобразуем формулу (7) для определения объема любой плотности древесины по породам

т

V = ■

, W ’

с0 + с0 • (----------)

0 0 100

(9)

где V - объем поступившей на склад влажной древесины, м3.

Необходимо отметить, что для эффективной работы автоматизированных систем учета объемов лесоматериалов по массе большое значение имеет правильный подбор технических средств - тензодатчи-ков для весов, влагомеров - для тех или иных условий работы лесоперерабаты-

вающего предприятия. [1]

Используя современные влагомеры и тензометрические датчики, мы получаем погрешность, которая складывается из погрешностей влагомера и тензометра.

Современные влагомеры, при правильной настройке дают погрешность ± 0,5 %.

Проведя анализ погрешностей данных систем, сделаем вывод: системы учета объемов по размерам бревен точнее, чем системы учета объемов по массе, но гораздо дороже.

На предприятиях, где доставка бревен осуществляется водным способом или ж/д транспортом, целесообразнее использовать учет по массе, т.к. фактически время будет тратиться только на перегрузку партии, расчет объема проводится параллельно.

Библиографический список

1. Петровский В.С., Филипцов М.В.

Автоматизированные системы учета лесоматериалов: монография. Воронеж:

ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2012. 228 с.

2. Петровский В.С., Данилов А.Д. Автоматизация технологических процессов и производств в деревообрабатывающей отрасли: учебник. Воронеж: ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2010. 432 с.