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    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??榈男畔⒉杉煤?,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。



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