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Nuevo sistema de pesaje inteligente combinado con pesadora

2020-03-13

Resumen: Con el objetivo de abordar el problema de la baja precisión y la poca puntualidad en el sistema de pesaje de báscula de combinación tradicional al pesar materiales desiguales, se propone un nuevo sistema de pesaje de báscula de combinación inteligente. El sistema de pesaje presenta una combinación de múltiples cabezales, una celda de carga de alta precisión y un convertidor A / D de alta resolución. En el presente, Guangdong Kenwei y Highdream son los representantes. La unidad de detección fotoeléctrica y el mecanismo de vibración diseñados por ellos mejoran en gran medida la precisión del pesaje dinámico desigual de partículas. El algoritmo de filtrado digital rápido se utiliza para mejorar la velocidad de medición. Los datos de simulación y los experimentos muestran que el diseño del sistema de pesaje se adapta de manera efectiva al proceso de pesaje de materiales irregulares, mejora de manera efectiva la precisión y puntualidad del pesaje y satisface las necesidades reales de producción.  

Palabras clave: sistema de pesaje, báscula combinada, celda de carga de material desigual, convertidor A / D de alta resolución, filtrado digital  

Introducción

En los últimos años, el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología ha llevado al rápido desarrollo de la producción industrial, y la demanda de sistemas de pesaje de báscula combinada en la industria alimentaria, como los envases pequeños y medianos, se ha vuelto cada vez más exigente. La báscula de empaquetado tradicional de pesaje único tiene las desventajas de una capacidad antiinterferente deficiente, velocidad de empaquetado lenta, baja precisión de medición de empaque, alto consumo de energía, etc. y para materiales simples o desiguales, el monómero se llama La báscula de empaque no puede medir con precisión el calidad del material, resultando en un aumento en la tasa de fallas. Con el desarrollo de la tecnología informática y la tecnología microelectrónica, se han realizado cada vez más investigaciones sobre sistemas de pesaje en esta área, y los sistemas de pesaje automático con ingredientes precisos, alta confiabilidad y una fuerte capacidad antiinterferente pueden resolver mejor estos problemas. Y mejorar significativamente la eficiencia de producción y la eficiencia económica.  

1.Diseño del sistema

El hardware del sistema de pesaje consta de cinco partes: unidad central de procesamiento, control de vibraciones, control de cilindros, adquisición de datos e interfaz hombre-máquina. La parte de adquisición de datos incluye una parte de acondicionamiento de señales y una parte de conversión A / D; la parte de control de ajuste del cilindro se compone de un circuito de control de ajuste y una válvula eléctrica del cilindro. El diagrama de bloques de la estructura del hardware del sistema de pesaje se muestra en la Figura

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1. 1 unidad central de procesamiento

La unidad central de procesamiento utiliza un procesador ARM de 32 bits y es el centro de control y adquisición de datos para todo el sistema de pesaje. La unidad central de procesamiento realiza todo el sistema de pesaje mediante el intercambio de información con cada parte de detección y el actuador, y el programa de comunicación de la interfaz hombre-máquina. El motor de vibración adopta el programa de control PWM, el programa de control de ajuste del cilindro, la conversión A / D y el programa de cálculo. control inteligente. La unidad central de procesamiento monitorea el estado del material en tiempo real mediante la detección del interruptor fotoeléctrico, y ajusta la amplitud del motor de vibración para asegurar que el material de la tolva de preparación sea suficiente; la calidad de la carga es convertida por la celda de carga y se convierte en una señal de voltaje por acondicionamiento de señal y A / D; La señal de voltaje es calculada por la unidad central de procesamiento y convertida en una cantidad digital, que se muestra en la interfaz hombre-máquina.  

1.2 control de vibraciones   

El sistema utiliza un interruptor de detección fotoeléctrica sin contacto para controlar el alimentador vibratorio. Cuando el interruptor de detección fotoeléctrica detecta que el material en la placa vibratoria de la línea no es suficiente o insuficiente, se envía una señal de alimentación a la unidad central de procesamiento, y la unidad central de procesamiento envía una señal de alimentación a la máquina transportadora de material hasta que el interruptor de detección fotográfica detecta el material. Luego, encienda el motor de vibración, ajuste la amplitud y el tiempo de vibración adecuados y envíe el material a cada tolva.  

1. Control de 3 cilindros     

La parte de control del cilindro realiza el trabajo de la varilla de gas telescópica neumática. Abra la puerta de la tolva y envíe el material a la tolva de pesaje. La unidad central de procesamiento realiza un control inteligente para completar cuándo es necesario abrir o cerrar la válvula eléctrica del cilindro, de modo que el sistema pueda completar con precisión el proceso de pesaje.     

Cuando la tolva de pesaje no tiene material o el material no es suficiente, la unidad central de procesamiento envía una señal para agregar el material. En este momento, el circuito de control abrirá la válvula eléctrica del cilindro y recibirá la señal de apertura retroalimentada por la válvula eléctrica. La unidad central de procesamiento también verifica siempre la calidad del material en la tolva de pesaje para evitar el exceso de material y la calidad excede el valor requerido.  

1. 4 recopilación de datos      

En la tolva de pesaje, el material se produce en masa por la celda de carga y luego se transmite a la placa principal del dispositivo de control a través del cable. La unidad central de procesamiento lee y registra la calidad de cada tolva de pesaje, y luego calcula, combina y combina para seleccionar una tolva de pesaje combinada que esté cerca de la masa objetivo. Al recibir la señal de solicitud de descarga enviada por la máquina empacadora, la unidad central de procesamiento envía una señal para activar el controlador del motor del cubo de pesaje, abre el cubo de pesaje seleccionado y descarga el producto en la tolva de descarga para ingresar a la máquina de empaque.

Teniendo en cuenta que el campo electromagnético generado por la bobina del vibrador electromagnético influye en el muestreo A / D, cuando la celda de carga transmite la calidad del material al circuito de acondicionamiento de señal, el módulo de muestreo A / D se agrega con un escudo para el blindaje del campo magnético. . Después de una serie de programas como la amplificación y el filtrado, A / D se convierte en una cantidad digital reconocible por la unidad central de procesamiento, y la unidad de procesamiento realiza el método de filtrado promedio medio, y el valor grande y el valor pequeño se eliminan para encontrar el promedio. El valor se toma como valor de muestra final. El diagrama de flujo de recopilación de datos se muestra en la Figura 2.  

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1. 5 interfaz hombre-máquina     

Este sistema de pesaje utiliza una pantalla LCD táctil y desarrolla una interfaz fácil de usar con su propio software. El funcionamiento de todas las funciones del sistema pesado simétrico y el ajuste de amplitud del motor de vibración se pueden realizar tocando la pantalla. Al tocar la pantalla, el operador puede ver el tiempo y la calidad de cada pesaje en la barra de información, que es fácil de operar.     

Debido a la influencia del entorno externo y sus propias condiciones, la entrada-salida de la celda de carga de la galga extensométrica utilizada en el sistema no es lineal [6], por lo que el sensor necesita ser calibrado y corregido. El peso del valor de calidad de calibración se coloca en la bandeja del sensor a su vez, y la calidad se muestra en la barra de información de la pantalla. Según la desviación del valor de calidad de la calibración, el valor de la desviación se ingresa en la columna de texto correspondiente a la calibración inicial. Después de la corrección del modelo inverso, el sistema realiza la conversión de calibración y completa el proceso de calibración.  

2 La estructura de apariencia del sistema de pesaje     

El sistema de pesaje inteligente adopta el diseño de alimentación por vibración. Tiene las características de tolva de almacenamiento grande, escala combinada, mecanismo de vibración y detección fotoeléctrica. Puede realizar el método de pesaje de tamaño de material desigual y tiene un efecto de pesaje preciso. . El sistema de pesaje mide 84 cm de largo, 124 cm de alto y 65 cm de ancho. Utiliza materiales de detección fotoeléctrica. La placa vibratoria con motor de vibración se instala en la parte inferior. Las barandillas están diseñadas en ambos lados para evitar que el material se caiga. La parte del medio es cuatro. El principio de la balanza combinada, la balanza de cada balanza es de 2 kg; Se colocan 4 tolvas de preparación. El material fluye a través de la tolva de almacenamiento a los cuatro platos de pesaje para un cálculo preciso. Después de descargar la barra de gas, el material se empuja a la tolva de descarga para su empaque.  

2. 1 sistema de vibración

La parte vibrante realiza la función de vibración del sistema de pesaje, y la unidad central de procesamiento realiza un control inteligente para completar la función de alimentación del sistema de pesaje. La estructura de la máquina vibratoria se muestra en la Figura 3.  

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Este sistema de vibración está equipado con un botón de ayuda en el eje giratorio del motor para causar una fuerte vibración bajo la rápida rotación del motor. La bandeja de la unidad de motor vibratorio y la bandeja de alimentación vibratoria se fijan mediante soldadura. Un resorte está montado en la funda blanda de plástico del resorte para soportar la placa vibratoria y mejorar el efecto de vibración.  

2. 2 Mecanismo de preparación y pesaje     

El material ingresa a la tolva de preparación desde la placa vibratoria. Cuando el plato de pesaje está inactivo, la varilla de la válvula de la tolva abre la válvula de la tolva, el material se coloca en 4 platos de pesaje para pesar y la señal se transmite a la unidad central de procesamiento para el cálculo y la combinación. . Una vez completada la combinación, la varilla de gas de descarga empuja el material hacia la tolva de descarga para completar un proceso. Durante el proceso de pesaje, se activa el mecanismo de vibración, el material se envía a la tolva, esperando que se acelere el siguiente ciclo. Para evitar que el material exceda el rango del sensor de presión, el plato de pesaje está protegido contra el pie de presión en el plato de pesaje para proteger el sensor de presión. El sensor de presión de Guangdong Kenwei La escala de combinación tiene una buena coincidencia de valores de rigidez dinámica, y el rendimiento de especificaciones grandes, medianas y pequeñas es mejor.

3 Resultados de la prueba

5 ‰ Mediante la medición y el análisis de los datos de pesaje desigual del sistema de pesaje combinado, se utiliza la masa real de la unidad de pesaje y los datos se simulan con Matlab, la precisión es 0. 5 ‰. La calidad estándar de la prueba de pesaje y los correspondientes resultados de pesaje reales se muestran en la Tabla 1.   

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Según los datos anteriores, se establece una relación adecuada entre la calidad estándar y la calidad de pesaje real, y se obtiene la curva de ajuste entre los dos, realizando así la calibración de los datos. A través de las pruebas, tanto la calidad de pesaje estándar como la real tienen una buena relación lineal en materiales uniformes y desiguales. 4. Conclusión     Después de las pruebas y las pruebas, el sistema de pesaje tiene una medición precisa, el material de detección fotoeléctrica es sensible, la velocidad de ajuste de la vibración del volumen del material es rápida y la precisión de pesaje cumple con los requisitos esperados. El sistema de pesaje puede mejorar la eficiencia de producción de los pequeños fabricantes de envases de alimentos y mejorar los beneficios económicos; tiene valor de referencia para el desarrollo y diseño de algunos sistemas de pesaje automático en áreas como pesaje irregular y baja velocidad.



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