自动重量分捡机的设计.docx
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自动重量分捡机的设计
课程设计（学年论文）
说明书
课题名称：
自动重量分拣机
专业班级：
学生学号：
学生姓名：
学生成绩：
指导教师：
课题工作时间：
2011.12.01.
至
2011.12.28
目录
第一章引言
第二章设计任务及原理
2.1设计任务
2.2基本原理
第三章结构设计
3.1送样系统
3.2称重系统
3.3控制系统
3.4分拣系统
第四章系统特点及功能
4.1系统参数
4.2系统特点
4.3系统功能
总结
参考文献
摘要
本文主要介绍了一种在线自动重量分捡设备的基本原理、结构设计，对其各个系统如送样系统、称重系统、控制系统和分捡系统的主要功能作了详细介绍。
该设备具有精度高、速度快和应用范围广等特点，在食品包装工业中的应用取得了满意效果。
被称量的小定量包装商品由送样系统送至称重系统，当物料到达称重台面的有效位置时，由光电位置检测器发出检测信号，利用称重传感器将重量信号转化为电信号，经A/D转换器转换为数字信号，由MCS-51单片机控制系统进行信号处理，把重量信号和预先设定的参数进行比较，发出控制判断信号送至分捡系统，气动执行机构完成分捡操作，设备同时有参数设定和数据显示等功能。
关键词:
重量；分拣；包装机械
Abstract
Thisarticlemainlyintroducesthebasicprinciplesofanonlineautomaticsortingequipmentweight,structuraldesign,toitsvarioussystemssuchasair-likesystem,weighingsystem,controlsystemandsortingsystemofthemainfunctionsaredescribedindetail.Thedevicewithhighaccuracy,speedandwiderangeofapplications,andothercharacteristics,applicationinthefoodpackagingindustryachievedasatisfactoryresult.Wasweighingofsmallquantitativepackagingcommoditybysentsamplesystemsenttosaidheavysystem,dangmaterialarrivedsaidheavytableofeffectivelocationShi,byphotoelectriclocationdetectiondeviceissueddetectionsignal,usingsaidheavysensorwillweightsignaltransformationforsignals,by-adconversiondeviceconversionfordigitalsignal,byMCS-51singletabletsmachinecontrolsystemforsignalprocessing,toweightsignalandadvancesetofparameterforcomparison,issuedcontroljudgmentsignalsenttominpickupsystem,pneumaticimplementationinstitutionscompletedminpickupoperation,devicewhilehasparametersetanddatadisplay,function
Keywords:
weighting;checking;packingmachinery
第一章引言
随着人民生活节奏的日益加快，经过加工的小定量包装商品越来越受到消费者的青睐。
我国目前定量小包装商品在商场中占有率达70%，在超市中有的已达100%，发达国家如美国在商场中占有率高达95%。
然而据市场调查其计量问题远不能令人满意，因此提高小定量包装商品生产企业的计量保证能力具有深远的意义。
由于生产商品的定量包装设备自身的计量特性等原因，即使其准确度、稳定性都很好，也存在一定的计量误差，如何保证超差商品不流入市场。
小定量包装商品一般都属于大批量生产，若逐包称重，工作量较大，故厂家一般都采用随时抽检的方法进行，很难保证每包的重量都符合规定要求。
为此研制开发一种能够在线称重、准确分捡小定量包装商品的包装机械设备已经成为当前行业科研之亟须。
称重技术作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。
电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。
称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化。
先进精密的电子分选称必将缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理。
称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。
例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。
一张小小的标签包含着：
品名、价格、重量等，一一列表在这小小的电子标签上。
标签机的使用大大加快了销售速度，也方便了顾客。
顶尖条码标签称有着许多卓越的特点，以太网功能使管理更加方便。
本文主要介绍了一种在线自动重量分捡设备的基本原理、结构设计，对其各个系统如送样系统、称重系统、控制系统和分捡系统的主要功能作了详细介绍。
该设备具有精度高、速度快和应用范围广等特点，在食品包装工业中的应用取得了满意效果。
第2章设计任务及原理
2.1设计任务
设计一个生产线上的自动化机械，对生产线上过来的产品进行称重计量，计量合格让其通过，不合格在线上剔除该产品。
2.2基本原理
被称量的小定量包装商品由送样系统送至称重系统，当物料到达称重台面的有效位置时，由光电位置检测器发出检测信号，利用称重传感器将重量信号转化为电信号，经A/D转换器转换为数字信号，由MCS-51单片机控制系统进行信号处理，把重量信号和预先设定的参数进行比较，发出控制判断信号送至分捡系统，气动执行机构完成分捡操作，设备同时有参数设定和数据显示等功能。
第3章结构设计
重量分捡机主要由送样系统、称重系统、分捡系统、控制系统组成，基本结构如图1。
图1系统结构示意图
1-被称物料2-光电位置检测器3-称重台面4-气动系统
5-分拣输送带6-称重传感器7-缓冲装置8-送样输送带
3.1送样系统
送样系统主要起到输送物料的作用，把通过包装机的物料稳定、准确地送至称重系统。
要求输送带承载能力强，运行平稳，振动小，速度与上位机及整个系统适应，输送带选用重量轻、强度大、摩擦力大、抗振动与冲击能力强的进口无缝聚酯软带。
3.2称重系统
称重系统是整个设备的核心，是提供分捡物料重量信息的重要装置。
当光电位置检测器检测到送样系统送来的被称物料时，给控制系统发出指令，使样品在称重系统输送带的带动下，进入检测规定位置，利用电阻应变式称重传感器进行重量检测，物料在阻尼器的作用下使系统迅速达到平衡，进行瞬间称重，然后将重量信号进行放大、运算处理、数字显示，主要器件的基本功能如下：
（1）称重传感器：
它是将所通过的被称物料的重量信号转换成低值电信号，快速准确地传送给数据处理和控制部分，选用进口高精度的带油阻尼的铝制电阻应变式称重传感器。
（2）光电位置传感器：
要求工作可靠，不受周围环境影响，当有被称物料通过时给控制系统发出采样控制信号。
（3）过载保护机构：
这是针对载荷过大不致损坏称重传感器而设计的。
3.3控制系统
3.3.1硬件组成
该系统是对整个系统进行控制，对重量信号进行处理、存贮，并发出相应的指令，使分捡系统执行动作。
硬件结构如图2所示，工作原理为：
由MCS-51单片机控制步进脉冲电机的转速，使位置检测器检测的物料由送样系统送至称重台面，通过单片机处理，使物料正好到达称重台面的规定位置，进行瞬间称重检测，8031单片机就得到重量信号进行处理，该系统是将传感器的输出的毫伏级微弱电信号经过带有数字量补偿的放大电路进行放大，经Ad1210型转换器完成模数转换，由8031单片机处理，与预先设置重量值比较，判断出超差与否，由其发出控制信号，使分捡系统作出执行动作，并对信号进行存储、统计、打印。
图2控制系统硬件结构图
3.3.2软件设计
基本思想是利用微机丰富的软件功能，实现称重过程的一系列要求。
采用模块化结构，主要由主程序、键盘中断服务子程序、显示子程序、数据采集与处理子程序等模块构成。
对于打印、数据处理、重量分捡判别等内容，安排在后台工作；而对于采集、定时等实时性要求较高的内容，则安排在前台。
为完成静态称量和动态分捡称量，本程序着重进行了功能设计和抗干扰设计。
功能设计主要是设计不同的功能模块，实现的主要功能有零点自动跟踪、范围设定、去皮、校验、数据采集处理、超差报警、打印等功能；抗干扰设计主要采取了以下两种措施：
（1）数字信号抗干扰根据干扰信号多呈毛刺状且作用时间短的特点，连续采集重量信号，两次连续相同即为有效采集，否则放弃。
重复输出同一数据，重复周期尽可能短，以使外部设备在接收到错误信息后，来不及作出有效反应一个正确信息又来到了，这样就可有效、及时防止错误动作。
（2）数字滤波采集的重量信号常伴随着随机干扰，必须从中有效提取出逼近真值的数据。
常用的数字滤波一般采用滑动平均滤波，对于动态称量，采样时间很短，采样次数受到限制，且物料快速通过台面时会产生振动，造成干扰，单一滤波效果不甚理想，本程序采用的是复合滤波技术，即把去极值滤波法和算术平均值滤波法两种方法相结合起来，互补不足，滤波效果良好。
此外，采集信号时间窗的确定和选取甚为关键，要求信号相对平稳，干扰较小，位置检测器必须保证采集的动态数据位于称重台面的最佳理想位置，短时间内接收并完成动态采样过程，采样速度越快，采集次数越高，为方便计算，采样次数选2的整数幂加2，以便于用移位来代替除法。
3.4分捡系统
气动分捡系统是实现称重自动化的重要手段，由空压机、贮存罐、电磁喷射阀等部件组成，采用气动喷气推开方式，使用高压脉冲气流喷吹。
当超差物料进入分捡系统到达合适位置时，接收到控制系统的命令，即执行分捡剔除动作，气缸动作顶起杆槽，喷气推开超差物料，这样就达到自动分捡的目的。
气动执行机构特点是动作敏捷，速度较快，结构简单，可靠性高。
第四章系统特点及功能
4.1系统参数
设备集传感器技术、计算机软硬件技术、机电一体化技术和自动控制技术于一身，较好地实现了分捡功能，系统留有RS232、RS422等接口，可外接大屏幕显示器、打印机及与计算机进行通讯。
FCS-1000型样机的主要技术参数如下：
称重范围为50~1000g；分捡精度为X（0.5）级；分捡速度为40~60包/min；被称物料外形尺寸小于180mm（L）X200mm（W）X150mm（H）；整机重量为75kg；气体工作压力为0.3~0.8Mpa。
4.2系统特点
精度较高精度为X（0.5）级，能够满足小定量包装的一般要求，由于采用油阻尼器减小了振动与冲击，误差较小；定量称重范围较小，故传感器和显示仪表的线性误差较小。
速度较快分捡速度达到60包/min，能够达到定量包装生产线的速度要求，设备在快速反应和处理称量结果的能力方面较为突出。
自动化程度高物料的输送由专门的送样系统完成，设备抗干扰能力强，适用于作业现场，配套使用于自动化包装生产线。
两种称量状态可分为静态与动态两种称量状态，静态称量为生产制造、安装调试、使用维修、检定测试等带来了方便，动态称量则满足了在线分捡的需要。
4.2系统功能
重量分捡对小定量包装商品进行全数计量，根据预先设定值将超差商品排出生产线。
重量分级对定量困难的农副加工产品如禽蛋、鸡鸭等，进行重量等级分类，做到整齐划一地向客户提供商品，按照等级制订价格，提高商品附加值。
状态检测用于对自动定量包装生产线上的前级加工工序的异常状态进行检测，如包装错误、计量误差等，及时将损失降到最小的程度。
漏装检验检测大包装物中的小定量包装商品是否按规定的数量进行装包。
数据管理根据采集的信号，对生产线上被称物料的数据进行生产管理。
总结
自动重量分捡机是为小定量包装食品生产企业设计的一种在线分捡设备，也广泛适用于医药、精细化工、塑料等行业，达到了在线称量、瞬间检测、判别分选、稳定可靠的要求。
无缝聚酯皮带连续传动及带油阻尼的称重传感器进行称重，减小了振动与干扰，解决了采样不实的难题，单片机控制方便准确、稳定可靠，一体化设计简化了结构、降低了重量，设备分捡精度和速度较高，使用效果良好，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率，具有较高的应用价值。
随着计量法律、法规的不断深入，市场竞争的日益激烈，越来越多的现代化企业会积极使用此类设备，以提高企业自身的计量保证能力。
经过不懈地努力，终于按照课程设计进度要求如期完成了自动重量分拣机的设计任务。
在做课程设计的过程中，虽然碰到了不少的困难，但是在老师的指导以及自己的努力下，终于取得了一定成果。
以上这些都为我今后的学习和工作积累了宝贵的经验。
参考文献
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