组合称重技术
发布于♤ ♡:2019/4/11 11:04:48    点击量❥♤ :次    

组合称重技术 

2.1 电脑组合秤 

    研究人员提出利用组合称量原理解决不均匀物品的称量问题❥❤,即电脑组合秤♤ ♡♤ ❤,又称选择组合衡器♡♤ ,是一种计量速度快♤ ♤ ❥,准确度高的机构♤ ♤ ♡❥,在食品♤ ♡♡、药品♡♤ ♡、化工等行业有应该的应用♡❤♡,尤其是形状不规则❤♡、质量不均匀的颗粒状物品❥❥♤ ,如糖果♡❥❥♤ 、冷冻水产品❤❥❤❤、巧克力等♤ ❤❤❤❥。 

目前♡♤ ♤ ♤ ♤ ,日本❤❤、德国有关组合秤方面的技术先jin❥❤♡❤,但是我国在这方面的技术还处于相对落后的状态♤ ❥❥,而制约我国发展的主要因素是研制成本ji其高昂♡♤ ♤ ,一般企业都难以承受❤❥❤♤ ,同时另外一个因素是工艺技术落后❥❥❥❤,组合模型建立不当❤♡♤ ❤。 

2.1.1 组合秤工作原理 

    组合秤通常由多个称重单元组成❥❥,目前应用较为广泛的是8个称重单元♡❤,每个称量都是由缓冲料斗和称量料斗组成❤❥♡❥❥,通过计算机对各缓冲料斗❤❥❤、加料口和称量料斗等进行控制♤ ❥。称量过程如下❤♤ ❥:称量对象被输送机输送到组合秤的缓冲料斗♤ ❥❤❤,然后分离加料器开始工作❤♡❤♤ ♡,使物料进入进料斗贮存起来❤♡,当上一次称量完成后❥❥♤ ❤,进料斗就会打开♤ ❤♡❥,称量对象落入称量斗进行称重❥❤❥,称重完成后♤ ♡,通过传感器将称重结果传送到计算机❤♤ ,由计算机进行排列组合❤❤♡,系统会根据设定后的参数值进行计算♤ ♡♤ ❤,选出zui接近定量值的组合❤♤ ❥❤,而没有选出的重新送入缓冲料斗中❥♤ ,然后将信号输出❥❤♡,对应的称重斗打开♤ ♤ ,被称量对象送入后续包装过程[26-27]❥❥♡❥,整个过程如图2-1所示♤ ❤❥。 

图片1.png

2.1.2 组合秤控制系统 

    据资料记载♡♡,国外应用的电脑组合秤❤♡,工作时要完成70 包/min♤ ❤❤♤ ,意为着在很短的时间内完成重量检测❥♡、组合计算♡♡、得出zui佳组合等♡❥♤ ♤ ,从而完成一次包装❤❥♡♤ ,在整个过程中组合计算占用时间较长♤ ♤ ♡♤ ,高性能的单片机或plc 可完成上述过程♡♤ ♤ ♡,一方面能满足精度要求❥❥♤ ,另一方面也能满足包装速度要求♡❥。 

    下面以西门子plc 组合秤为例❥❥,来描述组合秤的控制系统[28]♡♡。 

    电脑组合秤工作过程主要包括重量检测❤❤♤ 、a\d 转换❥♡❥、信号输入♤ ❥❥♤ 、组合计算❥❥、信号输出♤ ♤ ❥♤ 、料斗检测♡♤ 、步进电机控制等❤❤♤ ♡,其控制原理图如图2-2 所示❤♤ ♤ ♤ 。 

图片2.png


    人机界面❥❥❥:可以实现对参数的修改❥❤♤ ♤ ❤,查看生产记录♤ ❥❥❤♡,以及当前运行状态♡❤♡♤ 。 

数字称重传感器♡❥❤❥:采集称量斗中被测对象的重量数据♤ ♤ 。 

    plc❥♤ ♡:电脑组合秤的核心部分❤❥❤❤❥,主要负责各机构的运转❥❥♡,将各个模块的信息采集好后♤ ❥❤,根据设定的参数要求找出zui理想的组合❥❥,再输出信号给步进电机❤❥♡❤,从而打开料斗门❤♡。 

    检测信号❥❥♡:负责检测进料斗的量是否达到设定值❥♡♡。 

    原点信号❤❥❥:检测步进电机每次完成动作后是否返回至原来位置❤♡♤ ♡。 

2.2 电脑组合秤特点 

    电脑组合秤主要有以下几个特点[29-30]❥❤♡❤: 

    1❥❤♤ ❤、称量精度高 

    电脑组合秤通过以下三个方面保证称量准确度 

    (1)称量过程中❥♤ ♡,首先jin行一次数据读取为第一次采样❥♡♤ ❤,然后根据采样结果进行组合❥❥。如某4 个称量单元的重量zui为合适♤ ♡❥,但电脑组合秤并不是立即释放这4个称量单元的被测对象♡♡,而是再次对它们进行一次重量数据的采样♡♡❤,这个为第二次采样♡❥,如果两次采样结果一致♤ ❤♡,则会输出信号出料♤ ♤ ❤,否则重新进行组合❥❤♤ ♡♡,这样就保证了称量精度❥♤ ♤ ❤。 

(2)称量过程中❤❤❥,料斗中往往会剩有称量物♤ ❤❥♡♤ ,当进行下一次称量时❥❤❥,所得的称量结果会比实际结果要高♡❤♡,从而影响称量准确度❤❤,而电脑组合秤在送出称量物后♡❥❥,料斗会重复几次开启❤♡♤ ♤ ,保证没有剩余称量物❥❤❥♤ ;同时电脑组合秤还有自动清零功能♤ ♤ ♡❤,这样也可以保证不影响下一次称量❥❤。 

2❥❥❥、称量速度快 

(1)电脑组合秤整个过程主要由控制系统来完成♤ ♤ ❥,当有信号传入时❥♡♡,控制系统会做出相应动作❤♤ ♤ ,然后再传出信号♤ ♡♡❥❥,从而方便后续动作的完成♤ ❤。 

(2)步进电机可以精确的控制称量斗的开闭大小和速度❤♡♤ ❤,以达到zui理想状态♡♡。 

2.3 分拣称重法 

    国内❤♡♤ ,在电脑组合秤这一领域的研究起步比较晚♤ ♤ ,使得目前自主研发的电脑组合秤存在着一些不完善的地方❥♤ ❤,比如自主研发的电脑组合秤在输入称量重量后❥♡❥♡,要花较长时间来优化zui佳组合方案♡❤♡,这样企业的生产效率也并没有很大提高❤❥,同时优化所得到的结果可能和zui优方案存在着一定偏差❤❥;另外自主研发的电脑组合秤在外观结构上没有国外设备结构美观♤ ♡、大方❥❥♤ ,由于技术的不成熟导致国内设备比较笨重♡♤ ♡,使用不方便♡❥❥。

    本课题研究实时在线分拣和称重系统❤❥❤,所针对的称量对象冷冻水产品❤❥❤❤,因其形状非规则♡❤♤ 、重量不均匀❤♤ ♤ ❥,如果用传统的称量方法就很难实现❤♤ ❥❥。电脑组合秤可以实现冷冻水产品的称量过程♤ ♤ ❥,但因其高昂的费用❤♤ ❥,使国内很多企业没有能力去购买♤ ♡♡,如能很好解决冷冻水产品的称量过程♡❤♡,势必会加快国内这一领域前进的步伐❤♤ ♡,所以针对这个特殊的称量对象♤ ♤ ♡,提出一种新的组合分拣称重方案♡♤ ♡。

    而目前♤ ❤♡❤,国内在这一问题上还没有较好的解决方法♡♡❥❥,zui常规的做法还是通过人工来完成❥❥♤ ,即称量对象被传送带送至称量区❤❥,大量操作人员均匀健在在称量区❤♡,然后从原料中随机取样♤ ❥❥❤,放在静态秤上进行称重♡♤ ,如满足定量要求则送入下一环节❥❤♤ ,否则需要不停的调换原料直到满足定量要求♤ ❤,这种操作方式存在ji大的不确定性♡♤ ❥♤ ,需要多次的反复和校验❤♤ ♤ ,使得生产效率比较低❤❥,生产周期长♤ ❤,操作人员的劳动强度大❥♡❤,难以保证分拣精度❥❥♡,并造成生产的断续和不稳定❥❤♡♤ ,限制了生产的进一步发展❥♡,同时浪费大量的人力和物力♡❤,增加生产成本♡❤♡。

    针对这个问题♤ ♤ ,提出了一种新的组合分拣称重方案❥♤ ♡❥,其称量过程如下♤ ❥:操作人员也是随机选取称量对象进行称重❥♡,不同的是称重以后不需要考虑称重结果是否达到定量值♡❤❤♤ ,而是将称重结果按要求进行分类❥❥,zui终从分类的结果中按一定方式抽取样本组合❥♡♡,从而达到加工定量值♡❥♡❥❤。这种方案的优点就是不需要操作人员进行反复的检验❤♡♤ ♡,可有效缩短生产周期❥❥♡♡,降低操作人员的劳动强度♤ ♡♡,减少生产成本❥❤,使企业效益达到zui大化♡❥♡♡♤ 。

2.4 本章小结 

    本章首先介绍电脑组合秤的工作原理❥♤ 、工作流程❤❤❤、控制系统♡♡♤ 、特点等部分♡❤♤ ,然后在电脑组合秤的背景下提出了一种新的组合分拣称重法♡❤♤ ♡❥,主要针对于形状非规则❥❤、重量不均匀的冷冻水产品❥❥❥。