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博士論文
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DOI[10.14943/doctoral.k11319]のデータに遷移します
光選別機の開発のための数値シミュレーション技術と最適化手法に関する研究
- 国立国会図書館永続的識別子
- info:ndljp/pid/8949802
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一般注記:
- Commonly, an Optical Sorter has a sorting and processing equipment for particles.Recently, the Optical Sorter is demanded in variousfields in order to...
資料詳細
要約等:
- Commonly, an Optical Sorter has a sorting and processing equipment for particles.Recently, the Optical Sorter is demanded in variousfields in order to...
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書誌情報
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デジタル
- 資料種別
- 博士論文
- 著者・編者
- 宮本, 知幸
- 著者標目
- 出版年月日等
- 2014-03-25
- 出版年(W3CDTF)
- 2014-03-25
- 並列タイトル等
- Study on Numerical Simulation and Optimization Techniques to Design and Develop Optical Sorter
- 寄与者
- 野口, 聡五十嵐, 一近野, 敦
- 授与機関名
- 北海道大学
- 授与年月日
- 2014-03-25
- 授与年月日(W3CDTF)
- 2014-03-25
- 報告番号
- 甲第11319号
- 学位
- 博士(情報科学)
- 博論授与番号
- 甲第11319号
- 本文の言語コード
- jpn
- 件名標目
- NDC
- 対象利用者
- 一般
- 一般注記
- Commonly, an Optical Sorter has a sorting and processing equipment for particles.Recently, the Optical Sorter is demanded in variousfields in order to improve food safety or product quality. Therefore, it is desired that the Optical Sorter has high performance to handle widely various material. To solve the issue of the Optical Sorter, a supply mechanism has to be improved to apply to widely various materials, and an efficient sorting mechanism has to be designed in order to improve the yield in the sorting and processing line and to increase the production.In this study, the results of a numerical simulation are discussed to develop the Optical Sorter for optimal planning, effective designing, and cost reduction. I have implemented a Distinct Element Method (DEM) simulation code to clarify the behavior of material flow in the supply section of the Optical Sorter. Moreover, I have implemented a Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) simulation code to clarify the behavior of the air flow ejected from an ejector nozzle in the sorting section of the Optical Sorter. I have simulated the characteristic events of each section in order to verify the validity of the numerical simulations.Additionally, in this study, due to the productivity development of the Optical Sorter, we propose a product design approach from the viewpoints of social trends, user needs, and user benefits, instead of a conventional approach of engineering design from the viewpoints of only the scientific based result using CAD and CAE. Therefore, I also propose a method of applying the game theory to the multi-purposed trade-off design problem taking into account the economic viewpoint in the productivity development.The game theory can evaluate individual and collective rationality and select an appropriate solution from Pareto-optima of the multi-purposed design problem. In this study, for the purpose of productivity and economic-efficiency improvement of the Optical Sorter, the ejector of the optical sorter is optimally designed. It is required thatthe air pressure is so high using less amount of the air that foreign particles are removed without mistakingly discharging a good particle. Although these requirements are trade-off each other, the air-pressure portion and nozzle height of the ejector is rationally decided using the game theory.光選別機は粒状物の精選加工装置である。近年、光選別機の需要は、粒状食品の安全や粒状製品の品質を向上させるために、多方面で高まっている。そこで、光選別機のさらなる高性能化、多品種原料対応化が求められている。具体的に、光選別機が克服すべき課題としては、多品種原料に対応できるように原料の供給機構を改善することと、粒状物の精選加工において歩留を上げ、生産高を増やすために効率的な分別機構を設計することである。本研究では、光選別機の開発において最適計画、効果的設計、ランニングコスト低減の観点から、数値シミュレーションを適用することを検討した。まず、光選別機の原料の供給機構における原料の流れを仮想的に再現するため、個別要素法(Distinct Element Method, DEM)に基づいたシミュレーション・コードを作成した。また、光選別機の分別機構であるイジェクターノズルからの噴射エアーを仮想的に再現するため、Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)法に基づいたシミュレーション・コードを作成した。これらの数値シミュレーションの妥当性の検証として、それぞれの機構における特徴的な事象を仮想的に再現した。さらに、本研究では、光選別機の製品開発の観点から、CADやCAEの科学的に検討された結果のみに基づいて製品を設計する工学的設計のアプローチだけではなく、経済社会における社会動向、ユーザーニーズ、ユーザー利益などに基づいて製品を設計する生産性・経済性製品設計のアプローチを提案している。そして、製品開発において経済的な視点を加味した多目的最適化設計の取り組みとして、ゲーム理論を適用することを検討した。ゲーム理論は、一般的な多目的設計問題で生じる、複数の目的関数を個別に評価する難しさを個人合理性、共同合理性を満たして評価できることや、複数のパレート最適解の中から一つの最適解を選択する難しさを解決できる手法である。そして、本研究では、光選別機の生産性・経済性向上を目的に、イジェクターのエアー流路機構の最適化を図った。イジェクターの性能として、エアー流量を抑えながらも、噴射エアー圧力を高めることと、エアー抜けを良くして、不良粒だけを除去し、良品の誤除去を防ぐことが求められる。これらの目的は競合関係(トレード・オフの関係)にあるが、ゲーム理論を用いて、イジェクターの圧縮部の経路長とノズルの高さを合理的に決定した。(主査) 准教授 野口 聡, 教授 五十嵐 一, 教授 近野 敦情報科学研究科(システム情報科学専攻)
- DOI
- 10.14943/doctoral.k11319
- 国立国会図書館永続的識別子
- info:ndljp/pid/8949802
- コレクション(共通)
- コレクション(障害者向け資料:レベル1)
- コレクション(個別)
- 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文
- 収集根拠
- 博士論文(自動収集)
- 公開開始日(W3CDTF)
- 2015-03-03
- 受理日(W3CDTF)
- 2015-02-03T05:25:05+09:00
- 作成日(W3CDTF)
- 2014-03
- 記録形式(IMT)
- PDF
- オンライン閲覧公開範囲
- 国立国会図書館内限定公開
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- 図書館・個人送信対象外
- 遠隔複写可否(NDL)
- 可
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