Novo sistema de pesagem combinada inteligente

Abstrato: Visando o problema de baixa precisão e pouca pontualidade no sistema tradicional de pesagem com balança combinada ao pesar materiais irregulares, é proposto um novo sistema inteligente de pesagem com balança combinada. O sistema de pesagem apresenta uma combinação de múltiplos cabeçotes, uma célula de carga de alta precisão e um conversor A/D de alta resolução. Atualmente, Guangdong Kenwei e Highdream são os representantes. A unidade de detecção fotoelétrica e o mecanismo de vibração projetados por eles melhoram muito a precisão da pesagem dinâmica de partículas irregulares. O algoritmo de filtragem digital rápido é usado para melhorar a velocidade de medição. Os dados de simulação e experimentos mostram que o design do sistema de pesagem se adapta efetivamente ao processo de pesagem de materiais irregulares, melhora efetivamente a precisão e pontualidade da pesagem e atende às necessidades reais de produção 

Palavras-chave: sistema de pesagem, balança combinada, célula de carga de material irregular, conversor A/D de alta resolução, filtragem digital 

Introdução

Nos últimos anos, o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia levou ao rápido desenvolvimento da produção industrial, e a demanda por sistemas de pesagem em escala combinada na indústria alimentícia, como embalagens de pequeno e médio porte, tornou-se cada vez mais exigente. A balança de embalagem tradicional de pesagem única tem as desvantagens de baixa capacidade anti-interferência, velocidade lenta de embalagem, baixa precisão de medição de embalagem, alto consumo de energia, etc. e para materiais únicos ou irregulares, o monômero é chamado. A escala da embalagem não consegue medir com precisão a qualidade do material, resultando em um aumento na taxa de falhas. Com o desenvolvimento da tecnologia informática e da tecnologia microeletrônica, cada vez mais pesquisas sobre sistemas de pesagem nesta área têm sido feitas, e sistemas de pesagem automática com ingredientes precisos, alta confiabilidade e forte capacidade anti-interferência podem resolver melhor esses problemas. E melhorar significativamente a eficiência da produção e a eficiência económica 

1. Projeto do sistema

O hardware do sistema de pesagem consiste em cinco partes: unidade central de processamento, controle de vibração, controle de cilindro, aquisição de dados e interface homem-máquina. A parte de aquisição de dados inclui uma parte de condicionamento de sinal e uma parte de conversão A/D; a parte de controle de ajuste do cilindro é composta por um circuito de controle de ajuste e uma válvula elétrica do cilindro. O diagrama de blocos da estrutura de hardware do sistema de pesagem é mostrado na Figura

1. 1 unidade central de processamento

A unidade central de processamento utiliza um processador ARM de 32 bits e é o hub de controle e aquisição de dados para todo o sistema de pesagem. A unidade central de processamento realiza todo o sistema de pesagem usando a troca de informações com cada peça de detecção e o atuador, e o programa de comunicação da interface homem-máquina. O motor de vibração adota o programa de controle PWM, o programa de controle de ajuste do cilindro, a conversão A/D e o programa de cálculo. controle inteligente. A unidade central de processamento monitora o estado do material em tempo real através da detecção da chave fotoelétrica e ajusta a amplitude do motor vibratório para garantir que o material da tremonha de preparação seja suficiente; a qualidade da carga é convertida pela célula de carga e é convertida em um sinal de tensão por condicionamento de sinal e A/D; O sinal de tensão é calculado pela unidade central de processamento e convertido em uma grandeza digital, que é exibida na interface homem-máquina 

1.2 controle de vibração

O sistema usa uma chave de detecção fotoelétrica sem contato para controlar o alimentador vibratório. Quando o interruptor de detecção fotoelétrico detecta que o material na placa vibratória da linha não é suficiente ou insuficiente, um sinal de alimentação é enviado para a unidade central de processamento, e a unidade central de processamento envia um sinal de alimentação para a máquina de transporte de material até que o interruptor de detecção fotográfica detecta o material. Em seguida, ligue o motor de vibração, ajuste a amplitude e o tempo de vibração apropriados e envie o material para cada tremonha 

1. Controle de 3 cilindros

A parte de controle do cilindro realiza o trabalho da haste de gás telescópica pneumática. Abra a porta da caçamba e envie o material para a caçamba de pesagem. A unidade central de processamento realiza controle inteligente para completar quando a válvula elétrica do cilindro precisa ser aberta ou fechada, para que o sistema possa completar com precisão o processo de pesagem.

Quando o funil de pesagem não tem material ou o material não é suficiente, a unidade central de processamento envia um sinal para adicionar o material. Neste momento, o circuito de controle abrirá a válvula elétrica do cilindro e receberá o sinal de abertura realimentado pela válvula elétrica. A unidade central de processamento também verifica sempre a qualidade do material na tremonha de pesagem para evitar excesso de material e a qualidade excede o valor exigido 

1. 4 coleta de dados

Na tremonha de pesagem, o material é produzido em massa pela célula de carga e depois transmitido para a placa principal do dispositivo de controle através do cabo. A unidade central de processamento lê e registra a qualidade de cada funil de pesagem e, em seguida, calcula, combina e combina para selecionar um funil de pesagem combinado que esteja próximo da massa alvo. Ao receber o sinal de solicitação de descarga enviado pela máquina de embalagem, a unidade central de processamento envia um sinal para ativar o acionador do motor da caçamba de pesagem, abre a caçamba de pesagem selecionada e descarrega o produto na tremonha de descarga para entrar na máquina de embalagem.

Considerando que o campo eletromagnético gerado pela bobina vibratória eletromagnética tem influência na amostragem A/D, quando a célula de carga transmite a qualidade do material para o circuito de condicionamento de sinal, o módulo de amostragem A/D é adicionado com uma blindagem para blindagem do campo magnético . Após uma série de programas como amplificação e filtragem, A/D é convertido em uma quantidade digital reconhecível pela unidade central de processamento, e o método de filtragem média mediana é executado pela unidade de processamento, e o valor grande e o valor pequeno são eliminados para encontrar a média. O valor é considerado o valor final da amostra. O fluxograma de coleta de dados é apresentado na Figura 2.

1. 5 interface homem-máquina

Este sistema de pesagem utiliza uma tela LCD sensível ao toque e desenvolve uma interface amigável com software próprio. A operação de todas as funções do sistema pesado simétrico e o ajuste de amplitude do motor vibratório podem ser realizados tocando na tela. Ao tocar na tela, o operador pode visualizar o tempo e a qualidade de cada pesagem na barra de informações, que é de fácil operação.

Devido à influência do ambiente externo e de suas próprias condições, a entrada-saída da célula de carga extensômetro utilizada no sistema é não linear [6], portanto o sensor precisa ser calibrado e corrigido. O peso do valor da qualidade de calibração é colocado na bandeja do sensor e a qualidade é exibida na barra de informações da tela. De acordo com o desvio do valor da qualidade da calibração, o valor do desvio é inserido na coluna de texto correspondente à calibração inicial. Após a correção inversa do modelo, o sistema realiza a conversão de calibração e conclui o processo de calibração 

2 A estrutura de aparência do sistema de pesagem

O sistema de pesagem inteligente adota o design de alimentação vibratória. Possui as características de grande funil de armazenamento, escala combinada, mecanismo de vibração e detecção fotoelétrica. Ele pode realizar o método de pesagem de tamanhos irregulares de material e tem um efeito de pesagem preciso. . O sistema de pesagem tem 84 cm de comprimento, 124 cm de altura e 65 cm de largura. Ele usa materiais de detecção fotoelétrica. A placa vibratória com motor vibratório é instalada na parte inferior. Os guarda-corpos são projetados em ambos os lados para evitar que o material caia. A parte do meio é quatro. O princípio da balança combinada, a escala de cada balança é de 2 kg; São colocados 4 funis de preparação. O material flui através do depósito até os quatro pratos de pesagem para cálculos precisos. Após a descarga da barra de gás, o material é empurrado para a tremonha de descarga para embalagem 

2. 1 sistema de vibração

A parte vibratória realiza a função de vibração do sistema de pesagem e a unidade central de processamento realiza o controle inteligente para completar a função de alimentação do sistema de pesagem. A estrutura da máquina vibratória é mostrada na Figura 3.

Este sistema de vibração está equipado com um botão de ajuda no eixo giratório do motor para causar forte vibração sob a rotação rápida do motor. A bandeja da unidade do motor vibratório e a bandeja de alimentação vibratória são fixadas por soldagem. Uma mola é montada na luva plástica macia da mola para apoiar a placa vibratória e aumentar o efeito de vibração 

2. 2 Mecanismo de preparação e pesagem

O material entra no funil de preparação vindo da placa vibratória. Quando o prato de pesagem está ocioso, a haste da válvula da tremonha abre a válvula da tremonha, o material é colocado em 4 pratos de pesagem para pesagem e o sinal é transmitido à unidade central de processamento para cálculo e combinação. . Depois que a combinação é concluída, a haste do gás de descarga empurra o material para dentro do funil de descarga para concluir o processo. Durante o processo de pesagem, o mecanismo vibratório é acionado, o material é enviado para a moega, aguardando a aceleração do próximo ciclo. Para evitar que o material exceda a faixa do sensor de pressão, o prato de pesagem é protegido contra o pé de pressão no prato de pesagem para proteger o sensor de pressão. O sensor de pressão de Guangdong Kenwei a escala combinada tem boa correspondência de valores de rigidez dinâmica e o desempenho de especificações grandes, médias e pequenas é melhor.

3 resultados do teste

5‰ Pela medição e análise dos dados de pesagem irregulares do sistema de pesagem combinado, a massa real da unidade de pesagem é usada e os dados são simulados usando Matlab, a precisão é 0. 5‰. A qualidade padrão do teste de pesagem e os resultados reais de pesagem correspondentes são mostrados na Tabela 1.

De acordo com os dados acima, é estabelecida uma relação adequada entre a qualidade padrão e a qualidade real da pesagem, e é obtida a curva de ajuste entre as duas, realizando assim a calibração dos dados. Através de testes, a qualidade da pesagem padrão e real apresenta uma boa relação linear em materiais uniformes e irregulares.

4 Conclusão

    Após testes e testes, o sistema de pesagem é preciso na medição, o material de detecção fotoelétrica é sensível, a velocidade de ajuste da vibração do volume do material é rápida e a precisão da pesagem atende aos requisitos esperados. O sistema de pesagem pode melhorar a eficiência da produção de pequenos fabricantes de embalagens de alimentos e melhorar os benefícios econômicos; tem valor de referência para o desenvolvimento e projeto de alguns sistemas de pesagem automática em áreas como pesagem irregular e velocidade lenta.