組合稱重技術
發布于:2019/4/11 11:04:48    點擊量:次    



2.1 電腦組合秤 

    研究人員提出利用組合稱量原理解決不均勻物品的稱量問題,即電腦組合秤,又稱選擇組合衡器,是一種計量速度快,準確度高的機構,在食品、藥品、化工等行業有應該的應用,尤其是形狀不規則、質量不均勻的顆粒狀物品,如糖果、冷凍水產品、巧克力等。 

目前,日本、德國有關組合秤方面的技術先jin,但是我國在這方面的技術還處于相對落后的狀態,而制約我國發展的主要因素是研制成本ji其高昂,一般企業都難以承受,同時另外一個因素是工藝技術落后,組合模型建立不當。 

2.1.1 組合秤工作原理 

    組合秤通常由多個稱重單元組成,目前應用較為廣泛的是8個稱重單元,每個稱量都是由緩沖料斗和稱量料斗組成,通過計算機對各緩沖料斗、加料口和稱量料斗等進行控制。稱量過程如下:稱量對象被輸送機輸送到組合秤的緩沖料斗,然后分離加料器開始工作,使物料進入進料斗貯存起來,當上一次稱量完成后,進料斗就會打開,稱量對象落入稱量斗進行稱重,稱重完成后,通過傳感器將稱重結果傳送到計算機,由計算機進行排列組合,系統會根據設定后的參數值進行計算,選出zui接近定量值的組合,而沒有選出的重新送入緩沖料斗中,然后將信號輸出,對應的稱重斗打開,被稱量對象送入后續包裝過程[26-27],整個過程如圖2-1所示。 

圖片1.png

2.1.2 組合秤控制系統 

    據資料記載,國外應用的電腦組合秤,工作時要完成70 包/min,意為著在很短的時間內完成重量檢測、組合計算、得出zui佳組合等,從而完成一次包裝,在整個過程中組合計算占用時間較長,高性能的單片機或PLC 可完成上述過程,一方面能滿足精度要求,另一方面也能滿足包裝速度要求。 

    下面以西門子PLC 組合秤為例,來描述組合秤的控制系統[28]。 

    電腦組合秤工作過程主要包括重量檢測、A\D 轉換、信號輸入、組合計算、信號輸出、料斗檢測、步進電機控制等,其控制原理圖如圖2-2 所示。 

圖片2.png


    人機界面:可以實現對參數的修改,查看生產記錄,以及當前運行狀態。 

數字稱重傳感器:采集稱量斗中被測對象的重量數據。 

    PLC:電腦組合秤的核心部分,主要負責各機構的運轉,將各個??櫚男畔⒉杉煤?,根據設定的參數要求找出zui理想的組合,再輸出信號給步進電機,從而打開料斗門。 

    檢測信號:負責檢測進料斗的量是否達到設定值。 

    原點信號:檢測步進電機每次完成動作后是否返回至原來位置。 

2.2 電腦組合秤特點 

    電腦組合秤主要有以下幾個特點[29-30]: 

    1、稱量精度高 

    電腦組合秤通過以下三個方面保證稱量準確度 

    (1)稱量過程中,首先jin行一次數據讀取為第一次采樣,然后根據采樣結果進行組合。如某4 個稱量單元的重量zui為合適,但電腦組合秤并不是立即釋放這4個稱量單元的被測對象,而是再次對它們進行一次重量數據的采樣,這個為第二次采樣,如果兩次采樣結果一致,則會輸出信號出料,否則重新進行組合,這樣就保證了稱量精度。 

(2)稱量過程中,料斗中往往會剩有稱量物,當進行下一次稱量時,所得的稱量結果會比實際結果要高,從而影響稱量準確度,而電腦組合秤在送出稱量物后,料斗會重復幾次開啟,保證沒有剩余稱量物;同時電腦組合秤還有自動清零功能,這樣也可以保證不影響下一次稱量。 

2、稱量速度快 

(1)電腦組合秤整個過程主要由控制系統來完成,當有信號傳入時,控制系統會做出相應動作,然后再傳出信號,從而方便后續動作的完成。 

(2)步進電機可以精確的控制稱量斗的開閉大小和速度,以達到zui理想狀態。 

2.3 分揀稱重法 

    國內,在電腦組合秤這一領域的研究起步比較晚,使得目前自主研發的電腦組合秤存在著一些不完善的地方,比如自主研發的電腦組合秤在輸入稱量重量后,要花較長時間來優化zui佳組合方案,這樣企業的生產效率也并沒有很大提高,同時優化所得到的結果可能和zui優方案存在著一定偏差;另外自主研發的電腦組合秤在外觀結構上沒有國外設備結構美觀、大方,由于技術的不成熟導致國內設備比較笨重,使用不方便。

    本課題研究實時在線分揀和稱重系統,所針對的稱量對象冷凍水產品,因其形狀非規則、重量不均勻,如果用傳統的稱量方法就很難實現。電腦組合秤可以實現冷凍水產品的稱量過程,但因其高昂的費用,使國內很多企業沒有能力去購買,如能很好解決冷凍水產品的稱量過程,勢必會加快國內這一領域前進的步伐,所以針對這個特殊的稱量對象,提出一種新的組合分揀稱重方案。

    而目前,國內在這一問題上還沒有較好的解決方法,zui常規的做法還是通過人工來完成,即稱量對象被傳送帶送至稱量區,大量操作人員均勻健在在稱量區,然后從原料中隨機取樣,放在靜態秤上進行稱重,如滿足定量要求則送入下一環節,否則需要不停的調換原料直到滿足定量要求,這種操作方式存在ji大的不確定性,需要多次的反復和校驗,使得生產效率比較低,生產周期長,操作人員的勞動強度大,難以保證分揀精度,并造成生產的斷續和不穩定,限制了生產的進一步發展,同時浪費大量的人力和物力,增加生產成本。

    針對這個問題,提出了一種新的組合分揀稱重方案,其稱量過程如下:操作人員也是隨機選取稱量對象進行稱重,不同的是稱重以后不需要考慮稱重結果是否達到定量值,而是將稱重結果按要求進行分類,zui終從分類的結果中按一定方式抽取樣本組合,從而達到加工定量值。這種方案的優點就是不需要操作人員進行反復的檢驗,可有效縮短生產周期,降低操作人員的勞動強度,減少生產成本,使企業效益達到zui大化。

2.4 本章小結 

    本章首先介紹電腦組合秤的工作原理、工作流程、控制系統、特點等部分,然后在電腦組合秤的背景下提出了一種新的組合分揀稱重法,主要針對于形狀非規則、重量不均勻的冷凍水產品。