基于连续分流的小型类球状水果自动定量称重系统研究
发布时间：2021-09-24 07:48
在“互联网+”的环境下,有越来越多的人在网上购买水果。绝大多数店铺对水果的定量包装采用传统人工包装的方式,从而导致包装效率低、工人劳动强度大。因此,实现水果的自动化定量包装,对将工人从重复精细的工作解放出有着重要的意义。本文针对小型类球状水果定量称重的精度和效率问题,主要在动态称重和定量配料两个方面进行了研究。首先,对小型类球状水果定量称重系统的机械平台做了简单的论证和介绍。设计了一种定量称重系统,通过STM32单片机控制步进电机间接控制海绵滚筒实现物料的卜料。当步进电机转速极低时,可实现物料大时间间隔的单个下料,对高精度定量称重提供了可能性。本系统的控制器可将称重的数据保存在SD卡,供后续数据分析。在动态称重方面,对定量配料的连续下料和点动下料和静态三个过程的称量进行滤波处理。通过分别对IIR滤波器、递推平均滤波算法、加权递推平均滤波算法和卡尔曼滤波器在三个过程的滤波效果进行仿真分析,设计出一种自适应滤波算法,提高动态称重的精度。在定量配料方面,为了兼顾称重精度和效率,设计出连续下料和点动下料结合的下料方式。连续下料效率高,但精度低;点动下料效率低,但精度高。为了进一步提高工作效率,...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１机械平台方案三维建模示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｔｈｒｅｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌｉｎｇｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌａｔｆｏｒｍ?ｓｃｈｅｍｅ??
在运输带上亦不会因运输受到损伤。所??以选择带式运输机作为输送方式比较合理。??在动态定量称重过程中，称重的精度和称重的速度呈负相关，即称重的速度越快??称重的精度就越差。为了在保证称重精度的前提下，提高整体的称重效率，本文采取??了一种分流的思路。即先在带式运输机上对运输带上的物料进行分流，再对每一支流??的物料进行定量称重。采用分流思路设计，能在保证带式输送机上物料总流量不变的??前提下，增加每一支流上定量称重的时间，从而能兼顾整体的称重效率和称重精度。??运输分流方案示意图如图２．２所示。??—１?ｉ?＇／?！?ｉ?■＇?ｒ?／??〒?＿?１?—仁?，??ｗ－■■■■■■■■■■＂■＇?＾＾―分，１＝＾，．．．十?．一＼??ｊ－??Ｉ?，ｒ—??Ａ?１?＾ｉ１?ｊ?１?＾￣￣１?■?Ｕ．?１?１??图２．２运输分流方案示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ?ｓｃｈｅｍｅ??２．１．２定量称重方案的确定??定量称重的机械结构方案、是整个机械型平台设计的核心。分别对论文超细粉末自??动包装配重系统的设计与研宄［＜?和论文粉、粒状饲料定量包装秤的研制［＂中定量称重??机械结构进行分析，得出定量称重机械结构主要由以称重传感器为核心的称重部分和??控制物料进给的进给部分组成。称重部分的结构大体相似，［Ｘ：别主要集中在物料的进??给部分。超细粉末的定量称重直接采用螺旋输送机作为物料的进给装置控制物料的进??给、饲料定量称重采用三行程双向阀门控制物料的进给。本文研宄的对象是小型水果，??需要根据其特性设计相应的
?２小型类球状水果定量称重系统总体设计???图２．３定量称重方案示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ?ｗｅｉｇｈｉｎｇ?ｓｃｈｅｍｅ??双海绵滚筒进给方案，是通过控制双海绵滚筒向内旋转实现物料的进给的方案。??由于海绵特性，在物料和海绵接触的过程中并不会因刚性的碰撞、挤压，使物料受到??损伤。海绵滚筒对物料的进给是主动的，当海绵滚筒停转时，物料的进给也将停止＝??下面对即将脱离海绵滚筒的物料进行力学分析，图２．４为同一时刻不同物料的受力示??意图，其中Ｇｌ、Ｇ２、Ｇ３为物料受到的重力，Ｆ］、Ｆ２、Ｆ３为相应物料受到海绵滚筒??给予的合力。??／?Ｖ?Ｙ?Ｙ?Ｙ?Ｙ?］??＼?＾?ｙ?＼，?…＇Ｔ?＼￣?￣．尸义．－－－．ｙ?／?＼?－—－．?一??图２．４物料受力示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｓｔｒｅｓｓ??＞??由示意图可知，对单个的物料分析，物料受到竖直向上的合力和竖直向下的重力，??竖直向上的合力由海绵滚筒对物料的摩擦力和支撑力提供。由于物料是小型水果，水??果个体是存在差异的。每一个水果大孝外形、质量都不同，所以每个通过海绵滚筒??的物料对海绵产生挤压变形也是不一样的，同样海绵对不同物料施加的支撑力和摩擦??力也是不同的。由于每个经过海绵滚筒的物料所受的力不同，所以存在同一批经过海??绵滚筒的物料，下落是有先后顺序。因此双海绵滚筒进给方案给进给单个物料提供了??可能性。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]“互联网+”背景下传统水果店转型研究[J]. 陈燕珩,郭求知. 商业经济. 2019(02)
[2]六自由度机械手在产品包装检测线上的应用[J]. 祝国源. 电子世界. 2017(14)
[3]Positioning-control Based on Trapezoidal Velocity Curve for High-precision Basis Weight Control Valve[J]. Bo Wang,Wei Tang,JiXian Dong,Feng Wang. Paper and Biomaterials. 2017(02)
[4]步进电机细分驱动技术Simulink仿真[J]. 许永衡,陈志锦,张天佑. 机电产品开发与创新. 2016(06)
[5]基于STM32F103VCT6的振弦式传感器数据采集系统[J]. 贾鹏辉,陈辉,周平义. 仪表技术与传感器. 2015(02)
[6]称重式包装机两级给料最优切换点的确定方法[J]. 苏俊明,李振亮,李亚,刘宝华. 食品与机械. 2015(01)
[7]离合器从动盘平行度检测系统[J]. 于伟,李国欣. 长春大学学报. 2014(12)
[8]迭代学习控制算法在称重配料系统的应用[J]. 石斐,张民,宋晓峰. 机电技术. 2014(06)
[9]粉、粒状饲料定量包装秤的研制[J]. 易烈运,罗细芽. 中国畜牧杂志. 2014(16)
[10]STM32F103ZET6芯片在LED显示屏控制应用中的探索[J]. 刘志龙,吴昊. 科技创新与应用. 2014(04)
博士论文
[1]动态称重数据处理算法及其在禽蛋和类球形水果分选中的应用研究[D]. 张剑一.浙江大学 2017
硕士论文
[1]基于指数变增益迭代学习的SCARA轨迹跟踪研究[D]. 左国栋.青岛大学 2019
[2]超细粉末自动包装配重系统的设计与研究[D]. 王江华.南昌大学 2018
[3]基于STM32F103的无主机通信系统的设计[D]. 王薇.天津工业大学 2017
[4]基于STM32的动态称重分选系统的研发与实现[D]. 李银平.重庆大学 2016
[5]基于非线性滤波的GLONASS/GPS/BDS多模融合定位方法研究[D]. 姚慧.上海交通大学 2016
[6]全通IIR数字滤波器的设计和应用[D]. 张莉华.杭州电子科技大学 2015
[7]动态检重系统数据处理算法的研究[D]. 刘杨.中国计量学院 2014
[8]基于模糊RBF的渔场栖息地指数预测模型研究[D]. 沈晓倩.上海海洋大学 2012
[9]定量称重配料系统的研究[D]. 侯运彬.哈尔滨工业大学 2011
[10]水果动态称重与自动分选控制系统研究与开发[D]. 蔡文.浙江大学 2011
本文编号：3407381
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１机械平台方案三维建模示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｔｈｒｅｅ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｍｏｄｅｌｉｎｇｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌａｔｆｏｒｍ?ｓｃｈｅｍｅ??
在运输带上亦不会因运输受到损伤。所??以选择带式运输机作为输送方式比较合理。??在动态定量称重过程中，称重的精度和称重的速度呈负相关，即称重的速度越快??称重的精度就越差。为了在保证称重精度的前提下，提高整体的称重效率，本文采取??了一种分流的思路。即先在带式运输机上对运输带上的物料进行分流，再对每一支流??的物料进行定量称重。采用分流思路设计，能在保证带式输送机上物料总流量不变的??前提下，增加每一支流上定量称重的时间，从而能兼顾整体的称重效率和称重精度。??运输分流方案示意图如图２．２所示。??—１?ｉ?＇／?！?ｉ?■＇?ｒ?／??〒?＿?１?—仁?，??ｗ－■■■■■■■■■■＂■＇?＾＾―分，１＝＾，．．．十?．一＼??ｊ－??Ｉ?，ｒ—??Ａ?１?＾ｉ１?ｊ?１?＾￣￣１?■?Ｕ．?１?１??图２．２运输分流方案示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ?ｓｃｈｅｍｅ??２．１．２定量称重方案的确定??定量称重的机械结构方案、是整个机械型平台设计的核心。分别对论文超细粉末自??动包装配重系统的设计与研宄［＜?和论文粉、粒状饲料定量包装秤的研制［＂中定量称重??机械结构进行分析，得出定量称重机械结构主要由以称重传感器为核心的称重部分和??控制物料进给的进给部分组成。称重部分的结构大体相似，［Ｘ：别主要集中在物料的进??给部分。超细粉末的定量称重直接采用螺旋输送机作为物料的进给装置控制物料的进??给、饲料定量称重采用三行程双向阀门控制物料的进给。本文研宄的对象是小型水果，??需要根据其特性设计相应的
?２小型类球状水果定量称重系统总体设计???图２．３定量称重方案示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ?ｗｅｉｇｈｉｎｇ?ｓｃｈｅｍｅ??双海绵滚筒进给方案，是通过控制双海绵滚筒向内旋转实现物料的进给的方案。??由于海绵特性，在物料和海绵接触的过程中并不会因刚性的碰撞、挤压，使物料受到??损伤。海绵滚筒对物料的进给是主动的，当海绵滚筒停转时，物料的进给也将停止＝??下面对即将脱离海绵滚筒的物料进行力学分析，图２．４为同一时刻不同物料的受力示??意图，其中Ｇｌ、Ｇ２、Ｇ３为物料受到的重力，Ｆ］、Ｆ２、Ｆ３为相应物料受到海绵滚筒??给予的合力。??／?Ｖ?Ｙ?Ｙ?Ｙ?Ｙ?］??＼?＾?ｙ?＼，?…＇Ｔ?＼￣?￣．尸义．－－－．ｙ?／?＼?－—－．?一??图２．４物料受力示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｓｔｒｅｓｓ??＞??由示意图可知，对单个的物料分析，物料受到竖直向上的合力和竖直向下的重力，??竖直向上的合力由海绵滚筒对物料的摩擦力和支撑力提供。由于物料是小型水果，水??果个体是存在差异的。每一个水果大孝外形、质量都不同，所以每个通过海绵滚筒??的物料对海绵产生挤压变形也是不一样的，同样海绵对不同物料施加的支撑力和摩擦??力也是不同的。由于每个经过海绵滚筒的物料所受的力不同，所以存在同一批经过海??绵滚筒的物料，下落是有先后顺序。因此双海绵滚筒进给方案给进给单个物料提供了??可能性。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]“互联网+”背景下传统水果店转型研究[J]. 陈燕珩,郭求知. 商业经济. 2019(02)
[2]六自由度机械手在产品包装检测线上的应用[J]. 祝国源. 电子世界. 2017(14)
[3]Positioning-control Based on Trapezoidal Velocity Curve for High-precision Basis Weight Control Valve[J]. Bo Wang,Wei Tang,JiXian Dong,Feng Wang. Paper and Biomaterials. 2017(02)
[4]步进电机细分驱动技术Simulink仿真[J]. 许永衡,陈志锦,张天佑. 机电产品开发与创新. 2016(06)
[5]基于STM32F103VCT6的振弦式传感器数据采集系统[J]. 贾鹏辉,陈辉,周平义. 仪表技术与传感器. 2015(02)
[6]称重式包装机两级给料最优切换点的确定方法[J]. 苏俊明,李振亮,李亚,刘宝华. 食品与机械. 2015(01)
[7]离合器从动盘平行度检测系统[J]. 于伟,李国欣. 长春大学学报. 2014(12)
[8]迭代学习控制算法在称重配料系统的应用[J]. 石斐,张民,宋晓峰. 机电技术. 2014(06)
[9]粉、粒状饲料定量包装秤的研制[J]. 易烈运,罗细芽. 中国畜牧杂志. 2014(16)
[10]STM32F103ZET6芯片在LED显示屏控制应用中的探索[J]. 刘志龙,吴昊. 科技创新与应用. 2014(04)
博士论文
[1]动态称重数据处理算法及其在禽蛋和类球形水果分选中的应用研究[D]. 张剑一.浙江大学 2017
硕士论文
[1]基于指数变增益迭代学习的SCARA轨迹跟踪研究[D]. 左国栋.青岛大学 2019
[2]超细粉末自动包装配重系统的设计与研究[D]. 王江华.南昌大学 2018
[3]基于STM32F103的无主机通信系统的设计[D]. 王薇.天津工业大学 2017
[4]基于STM32的动态称重分选系统的研发与实现[D]. 李银平.重庆大学 2016
[5]基于非线性滤波的GLONASS/GPS/BDS多模融合定位方法研究[D]. 姚慧.上海交通大学 2016
[6]全通IIR数字滤波器的设计和应用[D]. 张莉华.杭州电子科技大学 2015
[7]动态检重系统数据处理算法的研究[D]. 刘杨.中国计量学院 2014
[8]基于模糊RBF的渔场栖息地指数预测模型研究[D]. 沈晓倩.上海海洋大学 2012
[9]定量称重配料系统的研究[D]. 侯运彬.哈尔滨工业大学 2011
[10]水果动态称重与自动分选控制系统研究与开发[D]. 蔡文.浙江大学 2011
本文编号：3407381
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