一种精油灌装机及其精确定量控制方法技术

本发明专利技术公开了一种精油灌装机及其精确定量控制方法，灌装机包括有进瓶盘、灌装台、灌装盘、第一传送带、第二传送带、第一伺服电机、第二伺服电机、检测装置和控制装置，其中进瓶盘通过第一传送带与灌装台相连接，灌装盘的进瓶口对应第一传送带出口设置，灌装盘的出瓶口对应第二传送带的进口设置，其方法为：步骤一、标准质量作差；步骤二、控制第二伺服电机运行；步骤三、利用计量缸的中的刻度尺计算；步骤四、光电编码器检测；步骤五、将第二伺服电机转轴改变角度θ的弧度检测出来；步骤六、计算灌装质量m按：m＝ρ·θ/2π进行计算；步骤七、输出观测矩阵(1，0)；步骤八、精油预估值；步骤九、输出精油质量。有益效果：提高灌装的准确度。

An essential oil filling machine and its precise quantitative control method

The invention discloses an essential oil filling machine and its accurate quantitative control method. The filling machine includes a bottle plate, a filling table, a filling plate, a first conveyer belt, a second conveyor belt, a first servo motor, a second servo motor, a testing device and a control device, in which the bottle plate is connected to the filling table through the first conveyer belt. The inlet of the inlet of the tray corresponds to the outlet of the first conveyor belt, and the outlet of the filling plate corresponds to the inlet setting of the second conveyor belt. The method is: step one, the standard quality is poor; step two, control second servo motor operation; step three, use the scale meter in the metering cylinder; step four, photoelectric encoder testing; Step five, detects the arc of the change angle theta of the rotating shaft of the second servo motor; step six, calculate the filling quality m according to: M = P. Theta /2 PI; step seven, output observation matrix (1, 0); step eight, essential oil prediction; step nine, output essential oil quality. Beneficial effect: improve the accuracy of filling.

【技术实现步骤摘要】
一种精油灌装机及其精确定量控制方法
本专利技术涉及一种灌装机及其控制方法，特别涉及一种精油灌装机及其精确定量控制方法。
技术介绍
目前，灌装机械是专为从事液体灌装工业服务的，随着我国灌装设备向高速化、集成化方向发展，小容量精油灌装系统能实现在同一台设备上完成整瓶、送瓶、灌装、封盖、出瓶这一系列的动作。这些动作的各个环节会直接影响到灌装效率和产品质量。但由于灌装机械长时间工作造成器件老化、灌装阀门轻微漏气以及高速灌装带来的气泡所造成的影响，给灌装系统带来一定的灌装误差。精油灌装设备需要向更高的自动化方向发展，设备组成中需要加入视觉检测环节提高灌装可靠度，采取准确定量控制方法使的控制系统调节得当，能够节省不少人力物力成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有精油灌装系统在使用过程中存在的诸多问题而提供的一种精油灌装机及其精确定量控制方法。本专利技术提供的精油灌装机包括有进瓶盘、灌装台、灌装盘、第一传送带、第二传送带、第一伺服电机、第二伺服电机、检测装置和控制装置，其中进瓶盘通过第一传送带与灌装台相连接，灌装盘设在灌装台上，灌装盘的进瓶口对应第一传送带出口设置，第二传送带设在灌装台上，灌装盘的出瓶口对应第二传送带的进口设置，第一伺服电机与进瓶盘和第一传送带相连接并驱使进瓶盘和第一传送带的工作，第二伺服电机与灌装盘和第二传送带相连接并驱使灌装盘和第二传送带的工作，检测装置装配在第一传送带的上方，第一传送带上还设置有击瓶装置，检测装置、第一伺服电机、第二伺服电机和击瓶装置均与控制装置相连接并由控制装置控制工作。检测装置是由光源、摄像头和计算机组成，其中光源和摄像头均与计算机相连接，光源为环形光源，光源的电源为50Hz220v交流电，通过调光电阻器调节光源亮度，摄像头为CCD类型摄像头，计算机内设置有视觉处理软件及图像数据传输协议，视觉处理软件使用Halcon软件包，图像传输协议是以太网传输协议，前述的光源、摄像头和计算机均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。击瓶装置是由气动马达、调压阀、电磁阀和气缸组成，气动马达、调压阀、电磁阀和气缸依次串联，气动马达和电磁阀与控制装置连接并由控制装置控制工作，气缸的后端设置有击瓶气门，前述的气动马达、调压阀、电磁阀和气缸均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。灌装台上还设置有内塞振荡器和外塞振荡器。灌装盘上依次设置有进瓶口、空瓶称量与光电检测工位、一次灌装工位、质量检测工位、高精度补灌工位、落内塞工位、第一空机位、压内塞工位、检测内塞工位、落外盖工位、旋外盖工位、卡瓶气缸、第二空机位、拨瓶器和出瓶口，其中进瓶口设在第一传送带的出口位置处，拨瓶器设在出瓶口的位置处，出瓶口设在第二传送带的进口处，进瓶口、空瓶称量与光电检测工位、一次灌装工位、质量检测工位、高精度补灌工位、落内塞工位、第一空机位、压内塞工位、检测内塞工位、落外盖工位、旋外盖工位、卡瓶气缸、第二空机位、拨瓶器和出瓶口的设备部件均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。控制装置由称量传感器、PLC控制器、绝对式光电编码器、光电传感器和接近开关组成，其中PLC控制器中存储有PID控制程序和卡尔曼滤波程序，并具有输出PWM波的串口，称量传感器、绝对式光电编码器、光电传感器和接近开关均与PLC控制器的模拟量输入口相连，称量传感器设在高精度补灌工位处灌装盘的下方，用于称取高精度补灌后的质量，光电传感器设在空瓶称量与光电检测工位处，PLC控制器上的PWM输出串口与第二伺服电机的控制接口相连接，PLC控制器通过串口通讯电缆与检测装置中的计算机串口通讯接口相连，计算机将视觉检测的判定结果通过串口下传到PLC控制器，PLC控制器控制气动电机运动，去除有缺陷的玻璃瓶，绝对式光电编码器通过齿轮传动装置与第二伺服电机的转轴相连接，绝对式光电编码器用以检测第二伺服电机转轴的角度变化，前述的称量传感器、PLC控制器、绝对式光电编码器、光电传感器和接近开关均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。本专利技术提供的精油灌装机的精确定量控制方法，其方法如下所述：步骤一、先在控制装置中的PLC控制器中存储灌装精油的标准质量与某一接近标准质量的预估质量，在PLC控制器中将精油的预估质量与精油标准质量作差，将两者的差值送入PLC控制器预先存储的PID控制程序中，运行程序得到PWM控制信息，PWM控制信息中包含有比例控制系数、积分控制系数、微分控制系数，其中比例控制系数Kp为48.25，积分控制系数Ki为0.025，微分控制系数Kd为0.58；步骤二、PLC控制器中的PID控制运行程序产生的PWM控制信息，该控制信息将调节PWM波，通过PLC控制器的PWM输出串口控制第二伺服电机运行；步骤三、第二伺服电机的控制端接收PWM信号，调整第二伺服电机的旋转角度，带动计量缸活塞控制灌装精油的质量，电机每一转的灌装体积Vml，利用计量缸的中的刻度尺计算；步骤四、齿轮传动装置将会放大电机转轴的微小变化角度，通过对这一微小角度的放大将有助于绝对式光电编码器检测；步骤五、绝对式光电编码器能够将经由齿轮传动装置放大后的第二伺服电机转轴改变角度θ的弧度检测出来；步骤六、通过绝对式光电编码器检测的角度再次发送到PLC控制器中，在PLC控制器中进行运算，首先将角度信息换算成灌装容量信息，接着根据精油的密度信息计算出此时实际精油的质量，具体计算需先知道精油的密度ρ，计算灌装质量m按：m＝ρ·θ/2π进行计算；步骤七、在PLC控制器中根据已经存储卡尔曼滤波程序将根据实际的精油质量值与PWM控制信息进行卡尔曼滤波跟踪运算，从而得出精油的预估质量值，依次设定的卡尔曼滤波器的几个关键参数分别是状态矩阵(0，1；0，-30)，控制矩阵(0.0001，0.197)T，输出观测矩阵(1，0)；步骤八、用通过卡尔曼滤波跟踪运算得到的精油质量来更新PLC控制器中的预存的精油预估值；步骤九、重复步骤一至步骤八，每次循环前都进行比较卡尔曼滤波的输出预估质量与标准质量，当估计质量与标准质量的差值小于设定的误差阈值时，立即结束循环，最后由高精度补灌工位处的称量传感器将最终精油灌装质量上传到PLC控制器，PLC控制器通过串口将此质量数据上传到计算机端，输出高精度补灌的精油质量。本专利技术的工作原理：第一传送带传送灌装瓶到达进瓶口时，第二伺服电机驱使灌装盘开始顺时针转动，PLC控制器控制光电传感器检测玻璃瓶的存在，同时检测空瓶质量。检测到存在后，允许后续工位动作；光电传感器将检测出来的信号及数据传入到PLC控制器中。灌装环节是由第二伺服电机、剂量调节器以及链轮组成，第二伺服电机接到PLC控制器灌装指令后带动剂量调节器运动，达到精油灌装目的。根据设定灌装量，由PLC控制器控制永磁低速同步电机带动计量缸活塞，配合灌装阀和单向阀的导通与关断，实现一次灌装工位进行一次灌装。转盘转动至质量检测工位时再次进行质量称重检测，利用PLC控制器针对两次质量检测做出的质量差与设定标准液体装量进行比较，得出灌装液体的误差，当灌装误差超出一定误差时，高精度补灌工位启动进行高精度补灌。由PLC控制器控制的内塞震荡器把整理好的内塞按照设定的机械动作要求通过落内塞工位放进瓶口。若灌装误差满本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精油灌装机，其特征在于：包括有进瓶盘、灌装台、灌装盘、第一传送带、第二传送带、第一伺服电机、第二伺服电机、检测装置和控制装置，其中进瓶盘通过第一传送带与灌装台相连接，灌装盘设在灌装台上，灌装盘的进瓶口对应第一传送带出口设置，第二传送带设在灌装台上，灌装盘的出瓶口对应第二传送带的进口设置，第一伺服电机与进瓶盘和第一传送带相连接并驱使进瓶盘和第一传送带的工作，第二伺服电机与灌装盘和第二传送带相连接并驱使灌装盘和第二传送带的工作，检测装置装配在第一传送带的上方，第一传送带上还设置有击瓶装置，检测装置、第一伺服电机、第二伺服电机和击瓶装置均与控制装置相连接并由控制装置控制工作。

【技术特征摘要】
1.一种精油灌装机，其特征在于：包括有进瓶盘、灌装台、灌装盘、第一传送带、第二传送带、第一伺服电机、第二伺服电机、检测装置和控制装置，其中进瓶盘通过第一传送带与灌装台相连接，灌装盘设在灌装台上，灌装盘的进瓶口对应第一传送带出口设置，第二传送带设在灌装台上，灌装盘的出瓶口对应第二传送带的进口设置，第一伺服电机与进瓶盘和第一传送带相连接并驱使进瓶盘和第一传送带的工作，第二伺服电机与灌装盘和第二传送带相连接并驱使灌装盘和第二传送带的工作，检测装置装配在第一传送带的上方，第一传送带上还设置有击瓶装置，检测装置、第一伺服电机、第二伺服电机和击瓶装置均与控制装置相连接并由控制装置控制工作。2.根据权利要求1所述的一种精油灌装机，其特征在于：所述的检测装置是由光源、摄像头和计算机组成，其中光源和摄像头均与计算机相连接，光源为环形光源，光源的电源为50Hz220v交流电，通过调光电阻器调节光源亮度，摄像头为CCD类型摄像头，计算机内设置有视觉处理软件及图像数据传输协议，视觉处理软件使用Halcon软件包，图像传输协议是以太网传输协议。3.根据权利要求1所述的一种精油灌装机，其特征在于：所述的击瓶装置是由气动马达、调压阀、电磁阀和气缸组成，气动马达、调压阀、电磁阀和气缸依次串联，气动马达和电磁阀与控制装置连接并由控制装置控制工作，气缸的后端设置有击瓶气门。4.根据权利要求1所述的一种精油灌装机，其特征在于：所述的灌装台上还设置有内塞振荡器和外塞振荡器。5.根据权利要求1所述的一种精油灌装机，其特征在于：所述的灌装盘上依次设置有进瓶口、空瓶称量与光电检测工位、一次灌装工位、质量检测工位、高精度补灌工位、落内塞工位、第一空机位、压内塞工位、检测内塞工位、落外盖工位、旋外盖工位、卡瓶气缸、第二空机位、拨瓶器和出瓶口，其中进瓶口设在第一传送带的出口位置处，拨瓶器设在出瓶口的位置处，出瓶口设在第二传送带的进口处。6.根据权利要求1所述的一种精油灌装机，其特征在于：所述的控制装置由称量传感器、PLC控制器、绝对式光电编码器、光电传感器和接近开关组成，其中PLC控制器中存储有PID控制程序和卡尔曼滤波程序，并具有输出PWM波的串口，称量传感器、绝对式光电编码器、光电传感器和接近开关均与PLC控制器的模拟量输入口相连，称量传感器设在高精度补灌工位处灌装盘的下方，用于称取高精度补灌后的质量，光电传感器设在空瓶称量与光电检测工位处，PLC控制器上的PWM输出串口与第二伺服电机的控制接口相连接，PLC控制器通过串口通...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩顺杰，齐冀樊，付香雪，于佳文，张冬冬，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22