CN103274203A - 一种称重分选方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械设备领域，公开一种称重分选方法及该方法的控制系统，该方法为动态称重分选方法，即在运动过程中完成物体的称重分级；该控制系统包括安装在称重分选平台上的触发装置、处理装置和执行装置，所述处理装置通过电线分别与所述触发装置和执行装置连接。本发明提供的称重分选方法及控制系统，称重过程中传送带不需要静止，提高了称重分级效率，解决了传统称重分选设备由于频繁启动和停止影响其寿命的问题。

Description

一种称重分选方法及控制系统

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及物品分级分选方法及控制系统，尤其涉及根据重量分级的称重分选方法及控制系统。

背景技术

一些产品，如大型果蔬等在进入市场前需要根据重量进行分级，其所属级别直接影响销售价格。

现有称重分选设备主要是采用机械式静态称重法，机械式静态称重法分选机的机构复杂、称重精度较低，同时，在称重过程中需要传送带在某些时刻静止，影响分级效率，且频繁的启动和停止还会影响机械寿命。

电子式称重分选方法检测精度较高，越来越广泛的应用于产品称重分级领域。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电子式动态称重分选方法及该方法的控制系统，以解决目前称重分选设备中称重分级效率低、设备寿命短的问题。

（二）技术方案

为实现以上功能，本发明提供一种称重分选方法，其特征在于，其按照下述步骤进行：

S1、将物品置于等距安放在传送装置上的搁物盘上；

S2、打开电源开关，传送装置启动，搁物盘逐个经过秤台的称重位置进行称重；

S3、在控制系统的控制下盛有物品的搁物盘在经过某一分级出口时发生翻转，物品由搁物盘上滚落，完成称重分选。

其中，步骤S2中，秤台称重位置的称重传感器将物品的重量值转化为可测的电信号传送给称重模块，称重模块将电信号转化为重量值，从多次称重获得的数值中找出最大值作为搁物盘中物品的重量最终值，将物品的重量最终值拟合为实际重量值，根据实际重量值按照分级范围将物品分级。

优选的，所述称台称重位置和各个分级出口位置的关系由式1所示，

D_n=D₀+（n-1）d（n=1，2,，3，4，…）     式1

其中，D_n表示第n级出口到称台称重位置的距离；D₀表示第一级出口到称台称重位置的距离，由搁物盘个数表示；d表示相邻搁物盘的距离，即每一级出口长度应为相邻搁物盘距离的整数倍。

本发明还提供一种称重分选方法的控制系统，其包括安装在称重分选平台上的触发装置、处理装置和执行装置，所述处理装置通过电线分别与所述触发装置和执行装置连接。

其中，所述处理装置包括称重传感器、称重模块、控制模块和输入模块，所述称重传感器与所述称重模块连接，所述控制模块分别与所述称重模块和输入模块连接，所述控制模块分别与所述触发装置和所述执行装置连接。

优选的，所述控制模块为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器的输入端分别与输入模块和称重模块连接，所述可编程逻辑控制器的输出端与执行装置连接。

优选的，所述称重模块为MS称重模块。

优选的，所述输入模块为触摸屏。

其中，所述触发装置为霍尔开关。

优选的，所述执行装置为电磁铁。

（三）有益效果

本发明提供的称重分选方法，称重分级过程中传送带不需要静止，提高了称重分级效率，解决了传统称重分选设备由于频繁启动和停止影响其寿命的问题。

本发明提供的称重分选控制系统，检测精度高、分级效率高；进一步地，本发明提供的称重分选系统采用触发装置控制称重分选的启动和停止，称重过程中传送带不需要静止，提高了称重分级效率，解决了传统称重分选设备由于频繁启动和停止影响其寿命的问题；进一步地，该称重分选控制系统，可以通过输入模块设置分级数目与各分级的重量范围，且其称重分级范围宽、称重分选精度高、误差小；更近一步地，该称重分选控制系统称可扩展性好，适用机型广泛。

附图说明

图1是本发明提供的称重分选方法及控制系统配套的称重分选平台结构示意图；

图2是本发明提供的称重分选方法称重分级流程图；

图3是本发明提供的称重分选方法控制系统结构框图。

图中，1：支撑架；2：链轮；3：搁物盘；4：秤台；5：霍尔开关；6：电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，而非限制本发明的范围。

一种称重分选方法，其特征在于，其按照下述步骤进行：

S1、将物品置于等距安放在传送装置上的搁物盘上；

S2、打开电源开关，传送装置启动，搁物盘逐个经过秤台的称重位置进行称重；

S3、在控制系统的控制下盛有物品的搁物盘在经过某一分级出口时发生翻转，物品由搁物盘上滚落，完成称重分选。

本发明提供的称重分选方法，在运动中完成了物品的称重分级，提高了分级效率，解决了由于频繁的启动和停止导致的机械设备寿命短的问题。

其中，步骤S2中，秤台称重位置的称重传感器将物品的重量值转化为可测的电信号传送给称重模块，称重模块将电信号转化为重量值，从多次称重获得的数值中找出最大值作为搁物盘中物品的重量最终值，将物品的重量最终值拟合为实际重量值，根据实际重量值按照分级范围将物品分级。

具体的，如图1所示，适用本发明提供的电子式动态称重法的称重分选平台的结构示意图，其包括传送系统、支撑架1和控制系统。传送系统由电机连接链轮2实现动力输出，链轮2通过链条与搁物盘3连接；链轮2和链条固定在称重分选平台的支撑架1上；在链轮2上安装一触发装置，如霍尔开关5，链轮2上安装的霍尔开关5保证秤台4每通过一搁物盘3，霍尔开关5会发出一次完整周期的脉冲触发信号。

工作过程中，搁物盘3盛放物品，当传送装置开启时，盛放物品的搁物盘3逐个经过秤台4进行称重，控制系统的处理装置通过内存模拟对应跟踪搁物盘3的位置，判断并控制对应级别的执行装置，执行装置使得搁物盘3在对应级别处翻转，物品滚落。

具体的，一般情况下搁物盘3为铁制品，为更好的控制分级出口的执行装置，优选的，执行装置为电磁铁，电磁铁吸附铁制搁物盘3，使搁物盘3发生翻转，搁物盘3上的物品滚落。

具体的，该动态称重分选方法中，为了便于物品称重分选，称台称重位置和各个分级出口位置的关系由式1所示，

D_n=D₀+（n-1）d（n=1，2,，3，4，…）        式1

其中，D_n表示第n级出口到称台称重位置的距离；D₀表示第一级出口到称台称重位置的距离，由搁物盘个数表示；d表示相邻搁物盘的距离，即每一级出口长度应为相邻搁物盘距离的整数倍。

式1使得动态称重分选方法控制系统中控制程序的设计相对简单、容易。

如图2所示，具体的，开通电源，当霍尔开关输入脉冲信号上升沿时，首先，程序自动开辟一段内存空间，由于一个内存单位占用一个字节，所需内存空间等于称重分级设备搁物盘总数的两倍，即每两个内存单位对应分选平台上的一个搁物盘，内存单位中所存信息为该果杯中搁物盘果实的等级信息；

与此同时，定义两个指针，初位指针和写入指针，其中，初位指针指向内存空间的首地址，写入指针指向称重位置用以将称重结果写入每个搁物盘对应的内存空间；

然后，程序进入称重子程序，称重子程序循环执行多次，即与称重传感器连接的称重模块，可以实现每秒钟刷新多次，实现称重程序循环多次执行，从多次称重获得的数值中找出最大值作为果杯中果实重量的最终值；优选的，选用MS称重模块可实现每20毫秒称重一次，即MS称重模块每20毫秒刷新一次；

其次，当霍尔开关输入脉冲信号下降沿时，将称重程序得出的称重数值进行数据拟合，由于物品的秤重是在运动状态下完成的，因此物品的真实值和称重值之间存在一定的差距，通过数据拟合将物品的称重值转化为真实值；

再次，进入等级写入段程序，通过程序来判定物品真实重量值所处的的等级区间，然后利用写入指针将信息写入对应内存单位；例如符合第一等级区间则写入1，符合第二等级区间则写入2，依此类推；写入指针写入当前称重信息后，执行前移2*第一级到秤台所距离搁物盘数个内存单位，判定写入指针位置是否小于初位指针位置，如果小于，则把写入指针位加一个周期果杯数的内存单位长度，如果不小于，则程序继续；

再次，进入位置判定程序，通过程序判定某一分级出口处的搁物盘翻转，完成物品的分级；首先进行第一级判定位置，判断当前位置内存信息是否等于“1”，结果为真则分级出口处的电磁铁吸合，并把当前内存写入0，当下一脉冲上升沿来时，当前电磁铁松开；结果为假则无动作输出；同时，由于电磁铁吸合时间过长会导致损坏，因此此处程序特别设定，电磁铁在吸合状态下延时一定时间亦会自动松开，之后再重复前述动作，直到所有级别全部判断完毕。

最后，程序将初位指针后移两位，重复进行上述流程，即可完成相关分级。

程序开始执行时会定义计数器，每次脉冲上升沿计数器计数，当计数次数等于一个周期所有搁物盘次数时，使程序重头开始执行。

本发明提供的称重分选方法，在运动过程中完成了物品的称重分选，提高了称重分级效率，解决了传送设备由于频繁的启动与停止而导致的机械寿命降低等问题。

本发明还包括上述称重分选方法的控制系统，其包括安装在称重分选平台上的触发装置、处理装置和执行装置，所述处理装置通过电线分别与所述触发装置和执行装置连接。

本发明的称重分选方法控制系统是为称重分选系统平台而设计。其中，触发装置用于判断一个称重分选周期的启动和停止；处理装置用于称重物品并根据重量判断物品所属级别；执行装置与处理装置连接，最终实现不同级别物品的分选。

如图1所示，适用本系统的称重分选平台包括传送系统、支撑架1和控制系统。传送系统由电机连接链轮2实现动力输出，链轮2通过链条与搁物盘3连接；链轮2和链条固定在称重分选平台的支撑架1上；控制系统的触发装置安装在链轮2上，处理装置和执行装置安装在支撑架上。链轮2上安装的触发装置保证秤台4每通过一搁物盘，触发装置会发出一次完整周期的脉冲触发信号。

工作过程中，搁物盘3盛放物品，当传送装置开启时，盛放物品的搁物盘3逐个经过秤台4进行称重，控制系统的处理装置通过内存模拟对应跟踪搁物盘的位置，判断并控制对应级别的执行装置，执行装置使得搁物盘3在对应级别处翻转，物品滚落。

本发明提供的称重分选控制系统，采用触发装置实现物品称重分级的启动和停止，且称重分级过程中传送带不需要静止，提高了称重分级效率，解决了传统称重方法中相关设备由于频繁启动和停止影响其寿命的问题。

具体的，如图3所示，本发明提供的称重分选控制系统，处理装置包括称重传感器、称重模块、控制模块和输入模块。其中，称重传感器将物品的重量信号转化为可测量的电信号，称重模块将可测的电信号转化为重量值，称重传感器与称重模块连接用于实现物品的称重；输入模块向处理装置输入物品分级的级别数目以及各级别具体的重量范围；控制模块与称重模块连接获取物品的重量，控制模块与输入模块连接获取物品的分级数目以及各级别的重量范围，控制模块根据物品重量将物品分级，控制模块与执行装置连接用以控制执行装置的闭合，以实现物品在对应级别从搁物盘滚落。

具体的，由于可编程逻辑控制器体积小、所占空间小、辅助设施的投入少省时省电、运行费用少、工作可靠、维修简单等优点，本发明的控制模块为可编程逻辑控制器。其中，可编程逻辑控制器的输入端分别与称重模块和输入模块连接，可编程逻辑控制器的输出端与执行装置连接。

在可编程逻辑控制器中设计相关程序，实现物品的称重分级，且可编程逻辑控制器还控制执行装置的闭合，最终完成物品的称重分级。值得一提的是，本发明提供的称重分选控制系统，其称重在运动状态完成，因此可编辑逻辑控制器中还必须实现物品称重重量值到物品真实重量值之间的转换。

具体的，本发明的可编程逻辑控制器最好选用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器，称重模块选用MS称重模块。

为了控制系统操作方便、直观，优选的，输入模块采用触摸屏，尤其是SMART LINE700系列的触摸屏。

具体的，触发装置为霍尔开关，且每个搁物盘通过秤台，霍尔开关发出一次完整周期的脉冲信号。本发明的执行装置最好为电磁铁，电磁铁与子门子S7-200系列可编程逻辑控制器的输出端连接，且电磁铁的个数与物品称重分级数目相当。

本发明提供的控制系统，称重时不需要传送带在某些时刻静止，利用一个完整的脉冲信号周期，实现一个物品称重分选过程的开始和结束，不仅提高了称重分选效率，还免除了传送带频繁启动与停止给机械机构带来的影响；本发明提供的控制系统，分选的级别和各级别具体重量范围可以由触摸屏输入，称重分级数目、各级别范围和标准更具有操作性；本发明提供的控制系统实现了完全自动化操作，分级范围宽、分级精度高，且操作简便、使用方便；本发明提供的控制系统可扩展性好，能过广泛用于称重分选装置的各类型机械设备上。

本发明提供的称重分选控制系统中，为了使可编程逻辑控制器中程序相对简单，各分级出口电磁铁的安装位置最好满足一定的条件。即以果杯搁物盘个数作为距离单位，电磁铁的安装位置距离秤台称重位置为搁物盘个数的整数倍。

称台称重位置和各个分级出口的电磁铁安装位置的关系由式1所示。

D_n=D₀+（n-1）d（n=1，2,，3，4，…）      式1

其中，D_n表示第n级出口到称台称重位置的距离；D₀表示第一级出口到称台称重位置的距离，由搁物盘个数表示；d表示相邻搁物盘的距离，即每一级出口长度应为相邻搁物盘距离的整数倍。

以柚子为例，具体描述该称重分选控制系统的称重分选过程如下：

首先，通过SMART LINE700系列触摸屏输入柚子的分级数目和各等级的重量范围；

其次，开通电源开关，传送带带动盛有柚子的铁制果盘移动，果盘经过秤台，称重传感器和MS称重模块称重柚子的重量值，西门子S7-200系列逻辑控制器根据柚子的重量值判断柚子所属具体级别；

上述过程中，开通电源，传送带带动果盘向秤台移动，霍尔开关输入脉冲信号上升沿时，称重传感器和MS称重模块完成柚子的称重过程；称重传感器和MS称重模块的称重程序循环多次执行，由于MS称重模块20毫秒刷新一次，因此实现了每20毫秒称重一次，从多次称重获得的数值中找出最大值作为柚子的称重最终值。

霍尔开关输入脉冲信号下降沿时，将称重最终值进行拟合，将拟合值进行分级判断；由于柚子的称重过程在运动状态下完成，因此柚子的真实值不等于柚子的称重最终值，通过拟合程序将称重最终值进行拟合，得出柚子的真实值；在通过程序将柚子的真实值与各等级区间的重量范围进行比对，判断并确认柚子的所属级别。

最后，西门子S7-200系列可编程逻辑控制器控制柚子所属级别处的电磁铁吸附果盘，果盘翻转，柚子从果盘掉落，完成柚子的称重分选。

上述称重分选控制系统，若允许误差在±50g，则分选的正确率达到95%以上。

本发明提供的称重分选方法和称重分选方法的控制系统，不仅适用于如柚子、椰子、卷心菜、花菜等大型果蔬，还适用于其他只需通过重量便可分级的所有物品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种称重分选方法，其特征在于，其按照下述步骤进行：

S1、将物品置于等距安放在传送装置上的搁物盘上；

S2、打开电源开关，传送装置启动，搁物盘逐个经过秤台的称重位置进行称重；

S3、在控制系统的控制下盛有物品的搁物盘在经过某一分级出口时发生翻转，物品由搁物盘上滚落，完成称重分选。

2.根据权利要求1所述的称重分选方法，其特征在于，在步骤S2中，秤台称重位置的称重传感器将物品的重量值转化为可测的电信号传送给称重模块，称重模块将电信号转化为重量值，从多次称重获得的数值中找出最大值作为搁物盘中物品的重量最终值，将物品的重量最终值拟合为实际重量值，根据实际重量值按照分级范围将物品分级。

3.根据权利要求1或2所述的称重分选方法，其特征在于，所述称台称重位置和各个分级出口位置的关系由式1所示，

D_n=D₀+（n-1）d（n=1，2,，3，4，...）   式1

其中，D_n表示第n级出口到称台称重位置的距离；D₀表示第一级出口到称台称重位置的距离，由搁物盘个数表示；d表示相邻搁物盘的距离，即每一级出口长度应为相邻搁物盘距离的整数倍。

4.一种称重分选方法的控制系统，其特征在于，其包括安装在称重分选平台上的触发装置、处理装置和执行装置，所述处理装置通过电线分别与所述触发装置和执行装置连接。

5.根据权利要求4所述的称重分选方法的控制系统，其特征在于，所述处理装置包括称重传感器、称重模块、控制模块和输入模块，所述称重传感器与所述称重模块连接，所述控制模块分别与所述称重模块和输入模块连接，所述控制模块分别与所述触发装置和所述执行装置连接。

6.根据权利要求5所述的称重分选方法的控制系统，其特征在于，所述控制模块为可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器的输入端分别与输入模块和称重模块连接，所述可编程逻辑控制器的输出端与执行装置连接。

7.根据权利要求6所述的称重分选方法的控制系统，其特征在于，所述称重模块为MS称重模块。

8.根据权利要求7所述的称重分选方法的控制系统，其特征在于，所述输入模块为触摸屏。

9.根据权利要求4-8任一项所述的称重分选方法的控制系统，其特征在于，所述触发装置为霍尔开关。

10.根据权利要求9所述的，其特征在于称重分选方法的控制系统，所述执行装置为电磁铁。

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