نظام وزن مدمج ذكي جديد

خلاصة: بهدف حل مشكلة الدقة المنخفضة وسوء التوقيت في نظام الوزن المركب التقليدي عند وزن المواد غير المستوية، تم اقتراح نظام وزن ذكي جديد للميزان المركب. يتميز نظام الوزن بمجموعة متعددة الرؤوس، وخلية تحميل عالية الدقة ومحول A/D عالي الدقة. في الوقت الحاضر ، قوانغدونغ كينوي وHighdream هم الممثلون. تعمل وحدة الكشف الكهروضوئية وآلية الاهتزاز المصممة من قبلهم على تحسين دقة الوزن الديناميكي غير المتساوي للجسيمات بشكل كبير. يتم استخدام خوارزمية التصفية الرقمية السريعة لتحسين سرعة القياس. تُظهر بيانات وتجارب المحاكاة أن تصميم نظام الوزن يتكيف بشكل فعال مع عملية وزن المواد غير المستوية، ويحسن بشكل فعال دقة الوزن وتوقيته، ويلبي الاحتياجات الفعلية للإنتاج 

الكلمات الرئيسية: نظام الوزن، الميزان المركب، خلية تحميل المواد غير المتساوية، محول A/D عالي الدقة، الترشيح الرقمي 

مقدمة

في السنوات الأخيرة، أدى التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا إلى التطور السريع للإنتاج الصناعي، وأصبح الطلب على أنظمة الوزن المجمعة في صناعة المواد الغذائية مثل التعبئة والتغليف الصغيرة والمتوسطة الحجم أكثر تطلبًا. يتميز ميزان التغليف التقليدي ذو الوزن المفرد بعيوبه المتمثلة في ضعف القدرة على مقاومة التداخل، وسرعة التعبئة البطيئة، ودقة قياس التغليف المنخفضة، والاستهلاك العالي للطاقة، وما إلى ذلك. وبالنسبة للمواد المفردة أو غير المستوية، يسمى المونومر مقياس التعبئة والتغليف لا يمكنه قياس جودة المادة بدقة، مما يؤدي إلى زيادة معدل الفشل. مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، تم إجراء المزيد والمزيد من الأبحاث حول أنظمة الوزن في هذا المجال، ويمكن لأنظمة الوزن الأوتوماتيكية ذات المكونات الدقيقة والموثوقية العالية والقدرة القوية على مقاومة التداخل أن تحل هذه المشكلات بشكل أفضل. وتحسين كفاءة الإنتاج والكفاءة الاقتصادية بشكل كبير 

1. تصميم النظام

تتكون أجهزة نظام الوزن من خمسة أجزاء: وحدة المعالجة المركزية، والتحكم في الاهتزاز، والتحكم في الأسطوانة، والحصول على البيانات، والواجهة بين الإنسان والآلة. يتضمن جزء الحصول على البيانات جزءًا لتكييف الإشارة وجزء تحويل A/D؛ يتكون جزء التحكم في تعديل الأسطوانة من دائرة تحكم في الضبط وصمام كهربائي للأسطوانة. يظهر الشكل التخطيطي لهيكل الأجهزة لنظام الوزن

1. 1 وحدة معالجة مركزية

تستخدم وحدة المعالجة المركزية معالج ARM 32 بت وهي مركز التحكم والحصول على البيانات لنظام الوزن بأكمله. تحقق وحدة المعالجة المركزية نظام الوزن بالكامل باستخدام تبادل المعلومات مع كل جزء كشف والمشغل، وبرنامج الاتصال الخاص بواجهة الإنسان والآلة. يعتمد محرك الاهتزاز برنامج التحكم PWM، وبرنامج التحكم في تعديل الأسطوانة، والتحويل A/D وبرنامج الحساب. التحكم الذكي. تقوم وحدة المعالجة المركزية بمراقبة حالة المادة في الوقت الفعلي من خلال اكتشاف المفتاح الكهروضوئي، وضبط سعة محرك الاهتزاز للتأكد من أن مادة قادوس التحضير كافية؛ يتم تحويل جودة الحمل بواسطة خلية الحمل، ويتم تحويلها إلى إشارة جهد عن طريق تكييف الإشارة وA/D؛ يتم حساب إشارة الجهد بواسطة وحدة المعالجة المركزية وتحويلها إلى كمية رقمية، والتي يتم عرضها على واجهة الإنسان والآلة 

1.2 التحكم في الاهتزاز

يستخدم النظام مفتاح كشف كهروضوئي غير متصل للتحكم في وحدة التغذية الاهتزازية. عندما يكتشف مفتاح الكشف الكهروضوئي أن المادة الموجودة في لوحة اهتزاز الخط غير كافية أو غير كافية، يتم إرسال إشارة تغذية إلى وحدة المعالجة المركزية، وترسل وحدة المعالجة المركزية إشارة تغذية إلى آلة نقل المواد حتى يتم تشغيل مفتاح كشف الصورة يكتشف المادة. ثم قم بتشغيل محرك الاهتزاز، واضبط السعة المناسبة ووقت الاهتزاز، وأرسل المادة إلى كل قادوس 

1. تحكم 3 سلندر

يحقق جزء التحكم في الأسطوانة عمل قضيب الغاز التلسكوبي الهوائي. افتح باب القادوس وأرسل المواد إلى قادوس الوزن. تحقق وحدة المعالجة المركزية تحكمًا ذكيًا يتم إكماله عند الحاجة إلى فتح أو إغلاق الصمام الكهربائي للأسطوانة، بحيث يتمكن النظام من إكمال عملية الوزن بدقة.

عندما لا يحتوي قادوس الوزن على مادة أو أن المادة ليست كافية، ترسل وحدة المعالجة المركزية إشارة لإضافة المادة. في هذا الوقت، ستفتح دائرة التحكم الصمام الكهربائي للأسطوانة وتستقبل إشارة الفتح التي يغذيها الصمام الكهربائي. كما تقوم وحدة المعالجة المركزية دائمًا بالتحقق من جودة المادة الموجودة في قادوس الوزن لتجنب الإفراط في المواد وتجاوز الجودة القيمة المطلوبة 

1. 4 جمع البيانات

في قادوس الوزن، يتم إنتاج المادة بكميات كبيرة بواسطة خلية التحميل ثم يتم نقلها إلى اللوحة الرئيسية لجهاز التحكم عبر الرصاص. تقوم وحدة المعالجة المركزية بقراءة وتسجيل جودة كل قادوس وزن، ثم تقوم بالحساب والجمع والدمج لتحديد قادوس وزن مدمج قريب من الكتلة المستهدفة. عند تلقي إشارة تفريغ الطلب المرسلة من آلة التعبئة والتغليف، ترسل وحدة المعالجة المركزية إشارة لتنشيط محرك محرك دلو الوزن، وتفتح دلو الوزن المحدد، وتفرغ المنتج في قادوس التفريغ للدخول إلى آلة التعبئة والتغليف.

مع الأخذ في الاعتبار أن المجال الكهرومغناطيسي الناتج عن ملف الهزاز الكهرومغناطيسي له تأثير على أخذ عينات A/D، عندما تنقل خلية الحمل جودة المادة إلى دائرة تكييف الإشارة، تتم إضافة وحدة أخذ عينات A/D بدرع لحماية المجال المغناطيسي . بعد سلسلة من البرامج مثل التضخيم والتصفية، يتم تحويل A/D إلى كمية رقمية يمكن التعرف عليها بواسطة وحدة المعالجة المركزية، ويتم تنفيذ طريقة التصفية المتوسطة بواسطة وحدة المعالجة، ويتم التخلص من القيمة الكبيرة والقيمة الصغيرة للعثور على المتوسط. يتم أخذ القيمة كقيمة العينة النهائية. يظهر مخطط تدفق جمع البيانات في الشكل 2.

1. 5 واجهة الإنسان والآلة

يستخدم نظام الوزن هذا شاشة LCD تعمل باللمس ويطور واجهة سهلة الاستخدام مع برنامجه الخاص. يمكن تحقيق تشغيل جميع وظائف النظام الثقيل المتماثل وتعديل سعة محرك الاهتزاز عن طريق لمس الشاشة. من خلال لمس الشاشة، يمكن للمشغل رؤية الوقت والجودة لكل وزن على شريط المعلومات، وهو أمر سهل التشغيل.

نظرًا لتأثير البيئة الخارجية وظروفها الخاصة، فإن المدخلات والمخرجات لخلية تحميل مقياس الضغط المستخدمة في النظام غير خطية [6]، لذلك يحتاج المستشعر إلى المعايرة والتصحيح. يتم وضع وزن قيمة جودة المعايرة على علبة المستشعر بدورها، ويتم عرض الجودة على شريط المعلومات بالشاشة. وفقًا للانحراف عن قيمة جودة المعايرة، يتم إدخال قيمة الانحراف في عمود النص المطابق للمعايرة الأولية. بعد تصحيح النموذج العكسي، يقوم النظام بتحويل المعايرة وإكمال عملية المعايرة 

2 الهيكل المظهري لنظام الوزن

يعتمد نظام الوزن الذكي تصميم التغذية الاهتزازية. إنه يتميز بخصائص قادوس التخزين الكبير، المقياس المركب، آلية الاهتزاز والكشف الكهروضوئي. يمكنها تحقيق طريقة الوزن لحجم المواد غير المتساوي ولها تأثير وزن دقيق. . يبلغ طول نظام الوزن 84 سم وارتفاعه 124 سم وعرضه 65 سم. ويستخدم مواد الكشف الكهروضوئية. تم تركيب لوحة الاهتزاز مع محرك الاهتزاز في الأسفل. تم تصميم حواجز الحماية على كلا الجانبين لمنع سقوط المواد. الجزء الأوسط هو أربعة. مبدأ الميزان المركب، حجم كل مقياس 2 كجم؛ يتم وضع 4 قواديس للتحضير. تتدفق المواد من خلال قادوس المخزون إلى أحواض الوزن الأربعة لإجراء حساب دقيق. بعد تفريغ قضيب الغاز، يتم دفع المادة إلى قادوس التفريغ للتغليف 

2. 1 نظام الاهتزاز

يحقق الجزء الاهتزازي وظيفة الاهتزاز لنظام الوزن، وتحقق وحدة المعالجة المركزية تحكمًا ذكيًا لإكمال وظيفة التغذية لنظام الوزن. يظهر هيكل آلة الاهتزاز في الشكل 3.

تم تجهيز نظام الاهتزاز هذا بزر مساعدة على العمود الدوار للمحرك لإحداث اهتزاز قوي أثناء الدوران السريع للمحرك. يتم تثبيت صينية وحدة المحرك الاهتزازي وصينية التغذية الاهتزازية عن طريق اللحام. يتم تركيب زنبرك في الغلاف البلاستيكي الناعم لدعم لوحة الاهتزاز وتعزيز تأثير الاهتزاز 

2. 2 آلية التحضير والوزن

تدخل المادة إلى قادوس التحضير من لوحة الاهتزاز. عندما تكون كفة الوزن خاملة، يفتح قضيب صمام صمام القادوس صمام القادوس، ويتم وضع المادة في 4 أوعية وزن للوزن، ويتم إرسال الإشارة إلى وحدة المعالجة المركزية للحساب والجمع. . بعد اكتمال عملية التجميع، يقوم قضيب غاز التفريغ بدفع المواد إلى قادوس التفريغ لإكمال العملية. أثناء عملية الوزن، يتم تنشيط آلية الاهتزاز، ويتم إرسال المادة إلى القادوس، في انتظار تسريع الدورة التالية. من أجل منع المواد من تجاوز نطاق مستشعر الضغط، يتم حماية كفة الوزن من قدم الضغط على كفة الوزن لحماية مستشعر الضغط. حساس الضغط قوانغدونغ كينوي يتميز المقياس المركب بمطابقة قيمة الصلابة الديناميكية الجيدة، وأداء المواصفات الكبيرة والمتوسطة والصغيرة أفضل.

3 نتائج الاختبار

5‰ من خلال قياس وتحليل بيانات الوزن غير المستوية لنظام الوزن المدمج، يتم استخدام الكتلة الفعلية لوحدة الوزن ومحاكاة البيانات باستخدام Matlab، والدقة هي 0. 5‰. يتم عرض الجودة القياسية لاختبار الوزن ونتائج الوزن الفعلية المقابلة في الجدول 1.

وفقا للبيانات المذكورة أعلاه، يتم إنشاء علاقة مناسبة بين الجودة القياسية وجودة الوزن الفعلية، ويتم الحصول على منحنى المناسب بين الاثنين، وبالتالي تحقيق معايرة البيانات. من خلال الاختبار، تتمتع جودة الوزن القياسية والفعلية بعلاقة خطية جيدة في كل من المواد الموحدة وغير المستوية.

خاتمة4

    بعد الاختبار والاختبار، يكون نظام الوزن دقيقًا في القياس، وتكون مادة الكشف الكهروضوئية حساسة، وسرعة تعديل اهتزاز حجم المادة سريعة، وتلبي دقة الوزن المتطلبات المتوقعة. يمكن لنظام الوزن تحسين كفاءة الإنتاج لمصنعي عبوات المواد الغذائية الصغيرة وتحسين الفوائد الاقتصادية؛ لها قيمة مرجعية لتطوير وتصميم بعض أنظمة الوزن الأوتوماتيكية في مجالات مثل الوزن غير المتساوي والسرعة البطيئة.