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?稱重方案的總體設計
发布于:2019/4/11 11:04:29    点击量:次    


3.1 目前常用的稱重方法 

    近幾年,我國電子技術迅速發展,在工業、車輛、食品領域應用非常廣泛並且相關稱重技術也有了很大提高。而國內常用的稱重方法主要有以下幾種[31-34]: 

    (1)定量動態稱重 

    zui初,在線稱重裝置沒有研發成功之前,生産線上稱量都是靠人工來完成, 沒有自動化生産過程,這種方法很難滿足生産要求,大大降低企業生産效率,隨著定量動態稱重方法的研究,逐漸改善了稱量過程,提高企業效益。 

    定量動態稱重方法主要應用于流水線生産,在線檢測流水線上物品的重量是否達到定量值,被檢測物品在傳送帶上運輸,在傳送帶上末端裝有稱重裝置,這個稱重裝置主要是通過稱重傳感器來感應重量信號,當被檢測物品經傳送帶運輸到此位置時,稱重傳感器就將感應到的重量信號傳輸到計算機設備中並存儲起來, 這樣就完成了稱重過程,結構簡圖如圖3-1 所示。 

图片3.1.png

稱重部分主要由稱重傳感器,A/D 轉換器,輸入輸出裝置,秤體等組成,由于稱重傳感器所感應的重量信號較弱,若直接傳輸出來,計算機就很難准確記錄稱重結果,所以在稱重部分會加上放大電路和濾波電路,這樣就可以准確記錄下稱重結果,模型如圖3-2 所示。 

图片3.2.png

    在實際生産過程中,定量動態稱重的時間短,可理想化爲施加了一個斜坡信號,定量動態稱重要考慮實際工作效率,而不是像傳統的稱重方法那樣等到被測對象處于靜止狀態再進行測量,所以我們將被稱量對象的輸入看成是下個斜坡信號,易于分析計算,使運算速度更快。 

    (2)起吊貨物動態稱重方法 

    目前,隨著我國經濟發展,進出口貨物逐漸增加,爲了提高裝載效率,往往要求在吊起貨物的同時進行稱量,但稱量結果會受到外界因素影響。現在常用的方法的是利用單擺原理,將一個已知重量的物體同被測重物一起擺動,利用這個重物來消除離心力作用,從而可以得到被測重物的重量。 

動態稱重方法的稱量原理:被測重物被提升後,吊秤所稱量的重量並不是被測重物本身的重量,因爲提升過程中要受到離心力,風力等因素的作用,爲方便分析計算,理想認爲,在起吊過程中頂端始終保持靜止不動,這樣擺動過程就可以看作爲一個單擺運動,模型如圖3-4 所示。 

图片3.png

經分析計算可得出計算公式: 

图片3.4.png

其中,φm指得是zui大擺角。f

    在上述公式中,會因以下幾個因素而産生誤差: 

    (a)重力、風力對這種稱重方法會産生一定誤差,但較擺動所産生的誤差, 重力和風力所産生的誤差會小很多,反而標准物和被測物的相互作用會産生很大的誤差。 

    (b)這種稱重方法是建立在將系統看成是一個單擺運動,由上述運動模型圖可知l1 和l2 長度不同時,其擺動周期也會不同,這樣在擺動過程中就可能會發生碰撞,這時候相互影響比較大,會使稱重結果産生較大誤差。 

    在實際稱量過程中,還應注意以下幾個問題: 

    (a)應根據稱量情況選擇稱重傳感器,比如起吊的噸位、環境要求和稱量精度,並且所選擇的稱重傳感器應具有測量範圍寬、工作穩定、輸出線性好、精度高等特點。由于稱重傳感器輸出的信號很小,使得直接接收比較困難,必須要加入一個信號放大回路,要求精度高、抗幹擾能力強,另外用于檢測被測重物的測量放大器的增益應該是可調節。 

    (b)單片機和A/D轉換器應根據具體精度要求來進行選擇,常用的是8位、10位或16位,同時還要求能夠很好的與稱重傳感器相配合。軟件設計方面,主要是采用模塊化結構,由主程序、中斷程序組成;而硬件方面,主要是單片機接口回路、放大回路和A/D轉換回路。 

    (3)黏性食品動態稱重 

    在動態稱重領域,黏性食品的稱重一直是一個難以解決的問題,尤其現在自動化生産過程中,黏性食品的計量准確度是制約一個企業生産的關鍵因素,雖然目前我國已實現動態稱重,但黏性食品在稱重過程中會黏結成塊,這樣就會影響稱重精度,大大降低了企業生産效率。 

    目前應用比較廣泛的就是將稱重過程分爲2個部分:一個部分是粗稱,另一個部分是細稱,粗稱可以保證稱重速度,細稱可以保證稱重精度,這樣一來又會産生新的問題,在保證稱重速度的時候稱重精度難以保證,在保證稱重精度的時候稱重速度難以提高,並且在細稱時黏性食品黏結成塊會影響稱重精度。 

    針對黏性食品,可以對進料裝置進行改進,目前企業使用較爲廣泛的進料裝置是通過雙管螺旋體旋轉帶動黏性食品前進,這樣可保證黏性食品在輸送過程中不會黏結成塊,從而可以均勻連續的送到下一環節,這種機構的特別之處在于雙管分爲一粗一細,一開始雙管通時進料,這樣可以快速的接近包裝定量值,當要達到包裝定量值時,大管停止進料,改爲細管單獨進料,然後慢慢達到定量值,同時在軟件、硬件方面都進行改進,如稱重傳感器,放大器回路,濾波電路等。 

    采用雙管進料機構,先快後慢的下料方式,zui終達到包裝定量值,整個稱重過程爲:將被測黏性食品送到進料裝置,雙管螺旋進料,然後達到包裝定量值。在黏性食品進入稱量機構稱重時,先對其進行攪拌,以減少黏連,在稱理機構中裝有輸出信號裝置,當接近包裝定量值時,信號輸出,經放大電路、A/D轉換器、濾波電路處理後送入單片機中,由單片機控制後續動作完成。 

3.2 組合分揀稱重方案描述 

    近幾年,我國動態稱重技術已有了快速的發展,同時促進我國經濟發展,使企業實現了自動化生産,大大提高企業生産效率。 

    目前,隨著生活節奏不斷加快,冷凍水産品的需加量逐漸增加,使我國冷凍水産品加工行業迅速發展,成爲了一個ji具競爭力的行業,一些水産品加工技術已經達到世界先jin水平。現在國內冷凍水産品産量逐年增加,日常生活中人們對冷凍水産品的需求也逐漸增加,這樣就促進了國內冷凍食品加工技術的快速發展,但是國內在冷凍水産品加工這一方面還需要很大改進,主要是技術相對不成熟,不能實現自動化和機械化生産,主要還是以粗加工爲主,要在這一方面快速發展,還需實現智能化生産。 

    冷凍食品是指以一種或一種以上食品品爲主原料,經預處理、速凍、包裝等工序加工而成的食品,對于冷凍水産品的加工、運輸和儲存等環節都有著相應的規定和要求,否則ji易出現水産品的質量問題[35-36]。因冷凍水産品的加工工藝原因,冷凍水産品加工後成爲形狀非規則、質量不均勻的顆粒狀,這就使企業難以實現定量包裝冷凍水産品,在我國企業針對冷凍水産品的定量包裝還沒有實現自動化,主要還是靠人工操作來完成這一過程,這樣就大大降低了企業生産效率,也使企業難以迅速發展,而國外已廣泛采用並聯、串聯機械手來實現冷凍水産品生産線上的分流、分類、分揀等作業,針對上述問題,通過對冷凍水産品加工揀選方法分析的基礎上,提出適合形狀非規則和重量不均勻的冷凍水産品加工分揀方法,只需進行一次稱重分揀即可滿足加工揀選要求,這種稱重法方法簡單,成本降低,生産節拍縮短,可降低勞動強度,提高生産效率,爲冷凍水産品連續加工分揀,實現機械化、自動化提供可行方案。 

新稱重方案過程如下:冷凍水産品加工完成後,經傳送帶輸送到稱重區,傳統的方式就是工人從加工好的樣品中隨機抽取放在台秤上稱重,達到定量標准後就進行後續包裝工藝,若少于標准或者超出標准都需要重新抽取其他加工樣本來替換台秤上的樣品,如此不斷重複,直到台秤上樣品達到定量包裝要求。而新稱重方案在此進行改善,假設每次都隨機抽取15個樣品包裝爲一袋,單個樣品重量爲50g,雖然單個冷凍水産品質量是不均勻的,但不會偏離標准重量太多,若相差太多可視爲廢品,重新進行加工,工人在對樣品稱重時,隨機抽取5個樣品爲一組進行稱重,這樣所得到的稱重結果只有三種情況,即大于250g、等于250g和小于250g,然後按稱重結果將它們分爲三個組別,分別爲組別1、組別2和組別3,要保證5個樣品爲一組歸類,接著再重複上述過程2次,當上述過程完成以後,分別從大于250g、等于250g 和小于250g 類別中按1:3:1 的比例抽取組合,zui終結果會很接近定量包裝值1250g,從而滿足包裝要求,方案流程圖如圖3-5 所示[37-38]。 

图片4.png


3.3 本章小結 

本章首先介紹了目前常用的一些稱重方法,著重介紹了這些方法的稱重原理、實現過程和影響因素,然後針對形狀非規則、重量不均勻的冷凍水産品提出了新稱重方案並描述整個稱重流程。