一种高精度自动称重配料设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度自动称重配料设备和方法，该设备通过设置称量斗和称重传感器，可实现物料下料时的自动在线称重，提高工作效率，尤其是结合高精度传感器和高精度A/D转换模块，同时还可配合采样滤波除去随机震动和背景震动实现对重量的准确称量；该方法结合称重传感器根据设定的下料顺序和目标重量控制电磁阀，可实现物料下料时的自动在线称重，提高工作效率；还可配合采样滤波除去随机震动和背景震动实现对重量的准确称量，同时采用控制算法实时调整物料流动速度，防止物料溢出，避免出现故障。本发明专利技术作为一种高精度自动称重配料设备和方法可广泛应用于机械结构和嵌入式控制领域。

High precision automatic weighing and batching equipment and method

The invention discloses a high precision automatic weighing apparatus and method, the device by setting the weighing hopper and a weighing sensor, can achieve automatic material feeding online when weighing, improve work efficiency, especially the combination of high precision sensor and high precision A/D conversion module, at the same time also can cooperate to remove the random vibration and sampling filter background vibration to achieve accurate weighing of the weight; the method combined with the weighing sensor according to the set feeding sequence and the target weight control solenoid valve, can realize automatic material feeding online when weighing, improve work efficiency; can also be matched filter sampling from random vibration and vibration background accurately weighing the weight at the same time, using the control flow the speed of real-time adjustment of material algorithm, to prevent spillage, avoid failure. The invention can be widely used in mechanical structure and embedded control field as a high-precision automatic weighing and batching equipment and method.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械结构和嵌入式控制领域，尤其是一种高精度自动称重配料设备和方法。
技术介绍
称重技术正成为全球热门新科技，具有海量的市场规模，随着塑料、食品加工、饲料、化工等加工制造行业的迅猛发展，中国市场未来对高端先进制造装备(如自动称重配料设备)需求量巨大，仅每年需要更新自动称重设备数量即达数千万套，自动称重配料技术将逐渐取代人工配料，目前的产能远不能够满足未来市场的需要，主要核心技术都依赖国外，分布在德国塑控公司、美国ProcessControl、Maguire等公司。研发高精度自动称重设备将带动我国高端设备制造业领域的发展，称重涉及的行业应用极其广泛，如塑料、食品、饲料、汽车、化工、石油、钢铁、水泥等，量大面广，同时深入到社会生活的各个层面，称重技术的发展将带动国家的经济和科技水平的发展。国外称重配料设备虽然稳定性较高，但价格昂贵，一定程度上制约了称重市场的发展；同时，传统的塑料挤出控制系统先对挤出机所需的每个组分进行称重，再将挤出机共需的组分进行混合，其常规的做法一般采用离线称重，然后人工搅拌装入挤出机料斗，这样的做法往往会产生一系列问题，如混料不均匀，称重不准确，容易造成原料的浪费以及增加人工成本；而且传统的国内自动称重装备采用12到16位左右的A/D传感器，对于高精度的塑料挤出装备来说精度有些低，称重不够准确，用这些精度较低的传感器难以实现更精细化的产品，其质量难以得到保证。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是：提供一种支持在线和离线称重的高精度自动称重配料设备。为了解决上述技术问题，本专利技术的另一目的是：提供一种支持在线和离线称重的高精度自动称重配料方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种高精度自动称重配料设备，包括有从上至下依次设置的料斗、称量斗和搅拌仓，所述料斗和称量斗之间还设置有滑动分配阀，所述称量斗上设置有称重传感器，所述称量斗底部设置有称盘放料口，所述搅拌仓上设置有料位传感器，所述搅拌仓内设置有搅拌桨，所述搅拌桨通过搅拌马达驱动；还设置有控制电路、电磁阀和气缸，所述控制电路通过电磁阀连接至气缸用于驱动滑动分配阀，所述控制电路还分别连接至称盘放料口和搅拌马达，所述称重传感器和料位传感器均连接至控制电路。进一步，所述称重传感器为单点悬臂粱称重传感器或电阻应变式称重传感器，所述控制电路包括有处理器、A/D转换模块、放大模块和称重转换模块，所述称重传感器依次通过A/D转换模块、放大模块和称重转换模块连接至处理器。进一步，还包括有采样滤波模块，所述称重转换模块通过采样滤波模块与处理器连接。进一步，所述控制电路中还包括有分配模块，用于根据物料类型进行加料控制。进一步，所述控制电路中还包括有报警模块，所述处理器与报警模块连接。本专利技术所采用的另一技术方案是：一种高精度自动称重配料方法，包括有以下步骤：A、处理器根据设定的下料顺序和目标重量控制电磁阀的动作，电磁阀驱动气缸控制滑动分配阀的开关；B、利用称重传感器对每一次下料过程中的下料重量进行监测，达到目标重量后处理器控制电磁阀关闭；C、控制器控制搅拌马达驱动搅拌桨混合配料。进一步，所述步骤B具体包括以下子步骤：B1、利用称重传感器对每一次下料过程中的下料重量进行监测；B2、通过采样和滤波消除称重过程中的随机震动和背景震动；B3、根据实时的下料重量调整电磁阀，控制物料的流动速度；B4、达到目标重量后处理器控制电磁阀关闭。进一步，所述步骤B2具体为：B21、在t1，t2，t3时刻顺序采样检测到的下料重量值，得到Y1，Y2，Y3；B22、若|Y2-Y1|≤ΔE，则取值下料重量值为Y2；若|Y2-Y1|>ΔE，且|Y3-Y2|≤ΔE，则取值下料重量值为Y3；否则取值下料重量值为(Y3+Y2)/2；其中ΔE为设定的最大偏差阈值。进一步，所述步骤B3中，处理器根据实时的下料重量和设定的目标重量，利用PID控制对电磁阀进行调整。进一步，所述步骤B中，处理器还通过料位传感器控制电磁阀动作：当料位传感器检测到物料时，关闭电磁阀并控制警报模块发出警报信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术设备通过设置称量斗和称重传感器，可实现物料下料时的自动在线称重，提高工作效率；尤其是结合高精度传感器和高精度A/D转换模块，同时还可配合采样滤波除去随机震动和背景震动实现对重量的准确称量。本专利技术的另一有益效果是：本专利技术方法结合称重传感器根据设定的下料顺序和目标重量控制电磁阀，可实现物料下料时的自动在线称重，提高工作效率；还可配合采样滤波除去随机震动和背景震动实现对重量的准确称量，同时采用控制算法实时调整物料流动速度，防止物料溢出，避免出现故障。附图说明图1为本专利技术设备的机械结构示意图；图2为本专利技术设备的控制部分结构框图；图3为惠斯通电桥原理图；图4为本专利技术方法的步骤流程图；图5为PID控制算法示意图。其中：1、料斗；2、称量斗；3、搅拌仓；4、滑动分配阀；5、称重传感器；6、气缸；7、秤盘放料口；8、料位传感器；9、搅拌桨。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：参照图1和图2，一种高精度自动称重配料设备，包括有从上至下依次设置的料斗1、称量斗2和搅拌仓3，所述料斗1和称量斗2之间还设置有滑动分配阀4，所述称量斗2上设置有称重传感器5，所述称量斗2底部设置有称盘放料口7，所述搅拌仓3上设置有料位传感器8，所述搅拌仓3内设置有搅拌桨9，所述搅拌桨9通过搅拌马达驱动；还设置有控制电路、电磁阀和气缸6，所述控制电路通过电磁阀连接至气缸6用于驱动滑动分配阀4，所述控制电路还分别连接至称盘放料口7和搅拌马达，所述称重传感器5和料位传感器8均连接至控制电路。在塑料加工生产中，需要混合的物料一般可分为三类型，回收料，主料和添加剂。他们的数值含义是：回收料，占所有混合料的百分比；主料，所有定义为主料之间的比；添加剂，对主料的比。任何一个物料都可以定义为这三种类型的任一种。设备工作时，首先会根据控制电路中设定的数据确定各物料的工作顺序和下料目标重量，并计算出电磁阀的动作时间并驱动电磁阀动作。其中设定的数据可以是预先存储于控制电路中，或者是由操作人员通过人机界面(HumanMachineInterface)输入的。由电磁阀控制的滑动分配阀打开可使物料进入称量斗进行称重计量，称量斗上设置的称重传感可实时检测物料下料过程，将单位时间的物料重量(模拟信号)转换为数字信号，并发送给控制电路，控制电路根据称重传感器的重量值，决定下一步的操作。进一步作为优选的实施方式，所述称重传感器为单点悬臂粱称重传感器或电阻应变式称重传感器，所述控制电路包括有处理器、A/D转换模块、放大模块和称重转换模块，所述称重传感器依次通过A/D转换模块、放大模块和称重转换模块连接至处理器。以电阻应变式称重传感器为例，其工作原理是基于应变效应，即电阻应变片在外界作用力的作用下发生机械形变时，其电阻的阻值也相应发生变化改变的原理。电阻的阻值R：其中ρ为电阻丝材料的电阻率；l为电阻丝的长度；s电阻丝的横截面积。电阻丝受力拉伸，长度增加△l，截面积减小△s，电阻率因形变而改变△ρ，那么电阻值的相对变化量：当测得电阻值变化量，相应的应变值也可得到，因此采用半导体材料时，根据应力与应变关系，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：包括有从上至下依次设置的料斗、称量斗和搅拌仓，所述料斗和称量斗之间还设置有滑动分配阀，所述称量斗上设置有称重传感器，所述称量斗底部设置有称盘放料口，所述搅拌仓上设置有料位传感器，所述搅拌仓内设置有搅拌桨，所述搅拌桨通过搅拌马达驱动；还设置有控制电路、电磁阀和气缸，所述控制电路通过电磁阀连接至气缸用于驱动滑动分配阀，所述控制电路还分别连接至称盘放料口和搅拌马达，所述称重传感器和料位传感器均连接至控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：包括有从上至下依次设置的料斗、称量斗和搅拌仓，所述料斗和称量斗之间还设置有滑动分配阀，所述称量斗上设置有称重传感器，所述称量斗底部设置有称盘放料口，所述搅拌仓上设置有料位传感器，所述搅拌仓内设置有搅拌桨，所述搅拌桨通过搅拌马达驱动；还设置有控制电路、电磁阀和气缸，所述控制电路通过电磁阀连接至气缸用于驱动滑动分配阀，所述控制电路还分别连接至称盘放料口和搅拌马达，所述称重传感器和料位传感器均连接至控制电路。2.根据权利要求1所述的一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：所述称重传感器为单点悬臂粱称重传感器或电阻应变式称重传感器，所述控制电路包括有处理器、A/D转换模块、放大模块和称重转换模块，所述称重传感器依次通过A/D转换模块、放大模块和称重转换模块连接至处理器。3.根据权利要求2所述的一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：还包括有采样滤波模块，所述称重转换模块通过采样滤波模块与处理器连接。4.根据权利要求2所述的一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：所述控制电路中还包括有分配模块，用于根据物料类型进行加料控制。5.根据权利要求2所述的一种高精度自动称重配料设备，其特征在于：所述控制电路中还包括有报警模块，所述处理器与报警模块连接。6.一种高精度自动称重配料方法，其特征在于：包括有以下步骤：A、处理器根据设定的下料顺序和目标重量控...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建波，黄建尚，王德明，
申请(专利权)人：广州市麦多科机械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44