Inżynieria Wiedzy  PROJEKT  część 1
Rok akademicki 2012/2013
Zespół: Temat: Data oddania projektu:
Kulecka Aleksandra Projekt sterownika dla
Specjalność: Ocena
ustalenia wybranej
EI, 5 rok
zmiennej z procesu
wytwarzania płyty
winylowej
Charakterystyka procesu i zmiennych:
1. Charakterystyka procesu i argumentacja jego doboru:
Krótki opis procesu:
Na prasie tłoczącej góra-dół były zamontowane matryce. Na stronie wypukłej dokładano etykiety na
płyty. Obok prasy na podręcznym urządzeniu nagrzewał się pojemnik z masą. Kiedy masa osiągnęła
odpowiednią plastyczność wkładano ją do prasy i rozpoczynano proces tłoczenia. Technologicznie
ustalony był czas grzania i studzenia.
Prasowanie masy polichlorku winylu z komponentami pomiędzy matrycami niklowymi (negatywami)
odbywało się w temperaturze 160OC oraz ciśnieniu od 120-200 atmosfer (w zależności od wielkości
płyty). Masa do tłoczenia płyt była tworzywem termoplastycznym, które w trakcie prasowania nie
ulegała żadnym znaczniejszym przemianom chemicznym. Długotrwałe ogrzewanie masy mogło
jednak powodować nieodwracalne procesy chemiczne (częściowy rozkład polichlorku winylu),
dlatego też czas ogrzewania i temperatura były ściśle określone w instrukcjach pracy dla każdego
rodzaju prasy. Wydajność procesu wynosiła od 75%-90% w stosunku do masy. Powstałe straty
składały się na: odpady (część masy, która podczas prasowania wypływała z formy przez szczelinę 
12%), braki (płyty posiadające skazy dyskwalifikujące je do sprzedaży-pozostały procent).
Tłoczenie samej płyty winylowej odbywa się w czterech etapach:
·ð Wykonanie czystej pÅ‚yty,
·ð Nagranie "matki",
·ð OdciÅ›niÄ™cie matryc,
·ð Wytwarzanie pÅ‚yty winylowej.
Wybrany przeze mnie proces jest ostatnim etapem na tej liście.
Argumentacja:
Jako studentka na specjalności edukacja informatyczna, jestem zainteresowana danymi, ich
reprezentacją i przechowywaniem. Płyta winylowa jest jednym z najstarszych nośników, jakie
wymyślił człowiek. W tym wypadku służy do przechowywania muzyki w postaci rowków. Również
mój sentyment do czarnych płyt, których słuchałam w dzieciństwie wpłynął ostatecznie na wybór
właśnie tego procesu. Naukowa ciekawość pociągnęła mnie do zgłębienia tego tematu i poszerzenie
mojej wiedzy z tego zakresu.
2. Zmienne:
Temperatura matryc - temperatura
Pierwszą zmienną, którą wybrałam jest temperatura matryc tłoczących odciski płyt. Jest to zmienna
sterowalna przez człowieka, a ich temperatura na tym etapie ma wpływ na to, z jaką siłą oraz jak
długo należy prasować masę "Mikro", aby otrzymać płytę o właściwym kształcie i dokładności
odcisku. Właściwą temperaturą dla matryc jest 380 F. Temperatura ta jest wyrażana
w Fahrenheit'ach, ponieważ takie specyfikacje udało mi się odnalez
ć w dokumentacjach.
Nacisk matryc - ciśnienie
Siła, z jaką matryce oddziałują na masę "Mikro" jest tutaj kluczowa. Zbyt niska wartość nacisku może
spowodować, że płyta będzie zbyt gruba, lub nie odciśnie się w całości. Zbyt duża siła z kolei przy
właściwej temperaturze powodować może uszkodzenie nagrania, lub przygotowania zbyt cienkiej, a
tym samym łamliwej płyty. Właściwy nacisk matryc przy temperaturze 380 F, to 100 T.
Czas prasowania - czas
Czas, w jakim dokonywane jest odciskanie nagrania w masie "Mikro" ma wpływ, na jakość
końcowego nagrania oraz na grubość. Przy właściwej temperaturze matryc i sile nacisku, zbyt krótki
czas może spowodować stworzenie zbyt grubej płyty, z kolei zbyt długi czas, może spowodować
utworzenie zbyt cienkiej płyty. Właściwy czas nacisku matryc do pełnego odbicia, przy właściwych
parametrach temperatury i nacisku to 28 sekund.
Grubość wyjściowa płyty - grubość
Powyższe trzy parametry wpływają znacząco na mierzalną grubość płyty oraz na jakość nagrania.
Spośród tych dwóch parametrów, to grubość jest mierzalna, co zadecydowało o doborze właśnie
tego parametru. Ważna jest też średnica płyty, jednakże ta jest regulowana przez ostrza w końcowej
obróbce skrawaniem. Właściwa grubość płyty to 1,2 do 1,5 mm.
Etapy realizacji projektu
1. Zmienne lingwistyczne i operatory logiczne
Rysunek 1 Edytor FIS
Na rysunku powyżej widzimy trzy zmienne wejściowe (żółte prostokąty) po lewej stronie obarczone
odpowiednimi nazwami, oraz zmienną wyjściową. Metody wnioskowania to mamdani,
a poszczególne parametry widać na rysunku. Metoda defuzzyfikacji to bisector, ze względu na
konieczność uśredniania wyników obliczeń. Zastosowano 5 reguł wnioskowania.
2. Reprezentacja wybranych zmiennych lingwistycznych w postaci zbiorów rozmytych
Rysunek 2 Nacisk matryc
Małe ciśnienie jest z zakresu od 0 do 80 T. Są to zbyt niskie naciski, aby uzyskać odpowiednią grubość
płyty. Małe naciski maleją liniowo. Jednakże przy odpowiednim dostosowaniu parametrów nacisk
prasy może być już właściwy od 80 do 120 T. przy około 170 T może stać się już niemożliwe ustalenie
pozostałych parametrów tak aby uzyskać dobrą grubość płyty. Wtedy ciśnienie prasy będzie duże.
Rysunek 3 Czas nacisku matryc
Podobnie jak ciśnienie krótkie czasy maleją liniowo. Przy około 20 sekundach możliwe staje się już
takie ustalenie ciśnienia i temperatury matryc, aby uzyskać właściwą grubość płyty. Od 20 do około
38 sekund płyta będzie miała właściwą grubość.
Rysunek 4 Temperatura matryc
Temperatura matryc musi być o wiele dokładniej doprecyzowana niż pozostałe parametry, stąd dość
rygorystyczne kształty krzywych, związane to jest właśnie z wpływem temperatury matryc na
odkształcalność masy "Mikro". Tylko niewielkie zakresy tych zbiorów pokrywają się, natomiast
osiągnięcie właściwej - średniej temperatury jest tutaj kluczowe. O ile czas może być dłuższy a nacisk
matryc mniejszy, o tyle temperatura ma wpływ na to, czy nagranie w ogóle odbije się na płycie i czy
płyta będzie miała odpowiednią grubość.
Rysunek 5 Parametr wyjściowy - grubość płyty winylowej
W zależności od dostępnych odtwarzaczy grubość płyty może być zbyt mała lub właściwa. Zakresy te
nakładają się na siebie w dość sporym zakresie. Najczęściej spotykanymi płytami są te o grubości 1,2
do 1,5 mm (mają one odpowiednio większą masę wraz ze wzrostem grubości, a zatem ich dokładność
jest również odpowiednio lepsza). Po przekroczeniu pewnej grubości, nie opłacalne staje się już
tłoczenie takich płyt, stąd kształt krzywej o nazwie "wlasciwa".
3. Reguły rozmyte
Rysunek 6 Reguły rozmyte
Zastosowano pięć reguł rozmytych, które są oczywiste dla procesu. Na powyższym rysunku widać, że
jedna z reguł ma mniejszą wagę, jest to spowodowane tym, że akurat takie zestawienie parametrów
ma mniejsze znaczenie, ponieważ taki dobór parametrów procesu jest bardziej ryzykowny
i prawdopodobny niż pozostałe 4. Nie znaczy to, że nie jest stosowany w celu oszczędzania energii
koniecznej do nagrzania matryc oraz oszczędzania samych matryc (czas króki).
4. Wnioskowanie rozmyte
Rysunek 7 Wnioskowanie rozmyte
Przy zadanych właściwych parametrach, idealnych dla wytworzenia płyty o odpowiedniej grubości
widzimy, że zadziałała jedna z pięciu reguł, a grubość płyty znajduje się we właściwym zakresie.
5. Wizualizacja zależności wybranych parametrów.
Rysunek 8 Graficzna reprezentacja zależności ciśnienia i temperatury od grubości płyty
Na rysunku powyżej widać reprezentację graficzną zastosowanych reguł przy zestawieniu ciśnienia
temperatury i wyjściowych danych, jako grubości. Wybrałam ciśnienie i temperaturę, ponieważ
obydwa parametry są o wiele ważniejsze niż czas i nieco trudniejsze w sterowaniu niż parametr
czasu.
Podsumowanie i wnioski
Czas, temperatura i nacisk matryc są niezwykle istotne w procesie tłoczenia płyty winylowej. Dwa
z trzech parametrów, przeze mnie prezentowanych, są sterowane maszynowo, w związku, z czym
mogą one czasem zawieść. Ten system reguł pozwoli na właściwe ich ustawienie i zautomatyzowanie
odpowiedniego czasu prasowania masy "Mikro" tak aby otrzymać właściwe wyniki końcowe.