Painon mittaamiseen tarvittavan konstruktion kehittäminen linjastosimulaattoriin

Abstract

Toiminnallinen opinnäytetyö käsitteli pakettien painon mittaamiseen kehitettävän konstruktion suunnittelua ja rakentamista TAMKin linjastosimulaattoriin. Opinnäytetyön tavoitteena oli antaa valmiudet projektin viimeistelylle sekä toimia oppimateriaalina opiskelijoille. Ensisijaisesti työssä pyrittiin selkeään ja johdonmukaiseen ratkaisuun, joka vastaisi tasoltaan työelämän tuotekehitys-projektia. Selostuksen pohjalta lukija pystyy toistamaan työssä esitetyt vaiheet ja rakentamaan vastaavanlaisen mittajärjestelmän.

Opinnäytetyössä valmistettiin neljästä voima-anturista koostuva mittausjärjestelmä, joka tuottaa PLC:lle neljä DAT5025-muuntimella vahvistettua analogista signaalia (0-10V). Järjestelmä perustuu venymäliuska-antureihin ja Wheatstonen siltaan, jotka muuttavat mekaanisen painon sähköiseksi signaaliksi. Mitta-järjestelmällä pystytään havaitsemaan 0–12 kg paketteja, noin 10 gramman tarkkuudella.

Opinnäytetyössä perehdytään ensin painon mittaamisen teoriaan ja esitellään erilaisia punnitusmenetelmiä ja -laitteita. Tämän jälkeen kuvataan suunnittelumenetelmä, jota käytettiin painonmittausratkaisun kehittämiseen. Menetelmä perustuu yleiseen tuotekehityksen ratkaisutyökaluun, joka jakautuu kolmeen vaiheeseen: luonnosteluun, kehittämiseen ja viimeistelyyn.

Opinnäytetyön loppuosassa kuvataan järjestelmän suunnittelu ja toteutus, tulokset ja kalibrointi. Opinnäytetyössä onnistuttiin kehittämään TIA Portal -ohjelma, jossa neljän skaalainoperaattorin summa vastaa antureilla olevaa painomäärää. Opinnäytetyön tavoite sekä tarkoitus saavutettiin työn tilaajan vaatimuksien mukaisesti. Ratkaisua voidaan hyödyntää opetuksessa ja tutkimuksessa sekä teollisissa sovelluksissa. Jatkokehittämisehdotukseksi annettiin tapoja, joilla mittajärjestelmä voitaisiin liittää osaksi linjastosimulaattoria ja joilla ohjelman turvallisuutta voitaisiin lisätä.

This functional thesis focused on a conveyor belt project. The thesis described a weight measurement system designed and built using four load cell sensors. The system amplifies sensor signals (0-10V) for a PLC using a DAT5025 converter. Based on the strain gauge sensors and the Wheatstone bridge principle, it can measure packages up to 12 kg with a 10-gram accuracy.

The thesis delved into weight measurement theory, exploring various methods and devices. It also studied a three-phase design methodology on sketching, prototyping and finalisation for the weight measurement solution. Finally, the thesis explored system design, implementation, results, and calibration.

A successful TIA Portal program was developed, translating signals from the four sensors into weight readings. This project achieved its goals according to the client requirements. The solution has applications in teaching, research, and industry. Further development suggestions include integrating the system into the line simulator and enhancing program security.