CN105344287B - 一种自动液体配料系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动配料系统及方法，属于液体自动配料领域；现有技术中，一般将配料阀门以直线形式排成一排，设备只能同时允许一辆配料车进行单个生产订单的配料，配料阀门空置率较大，整套设备的生产效率并不高；本发明提供的配料系统包括配料阀门，启阀器，配料车和导轨，可以实现多订单同时生产功能，生产订单优化实现功能，同时还可以防止原料的交叉污染。

Description

一种自动液体配料系统及方法

技术领域

本发明属于液体配料领域，更具体地，涉及一种自动液体配料方法。

背景技术

液体配料工艺常用在香精香料、精细化工、药物制备、食品、饮料等行业的生产过程中，无论是在实验研究还是在批量生产中，经常需要将多种液体等原料按配方进行配比计量、混合。传统人工取料-称重-混合的方法效率低下，且容易产生计量误差，配比的稳定性难以保证，此外，有些原料液体常伴有毒、易爆、腐蚀等特征,以致现场工作环境恶劣,不适合人工操作，同时配料过程难以追踪，配料信息不可追溯，生产管理难以控制。因此，为了提高生产效率、减少人为失误与计量误差，改善职业安全，自动液体配料系统应运而生。

对于香精香料，烟草，饮料等行业，其液体配料工艺所需的配料原料数量众多(几十至数百种)，现有的自动液体配料设备一般将配料阀门以直线形式排成一排，配料车在阀门下方直线移动进行配料。设备只能同时允许一辆配料车进行单个生产订单的配料，配料阀门空置率较大，整套设备的生产效率并不高。

发明内容

针对现有技术中配料阀门空置率较大，整套设备的生产效率并不高，本发明的目的在于解决以上技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种自动液体配料系统，其特征在于，所述系统包括：配料阀门，启阀器，配料车，导轨；所述配料阀门以一定的数量按照圆周形式排列形成阀组；

所述启阀器可以绕着所述阀组中心进行旋转，可以实现对所述阀组中任意一个所述阀门进行开闭控制；

在所述阀组的下方铺设了所述导轨，所述导轨可以连通任意相邻所述阀组；

所述配料车上面搭载着电子秤，所述配料车可以沿着导轨移动。

优选地，每个所述配料阀门对应着一种原料；；

优选地，所述启阀器一次只能控制一个阀门；

根据本发明的另一个方面，提供了一种自动液体配料方法，其特征在于该方法采用上述配料系统，所述方法包括以下步骤：

(1)所述配料车从起始节点进入配料区，获取生产订单的配料信息，同时根据原料与所述阀组的对应信息，计算需要到达的目标阀组，形成配料车的目标节点列表；

(2)所述配料车根据自身的位置，并结合路径调度算法从目标节点列表中选取出一个未去过的节点作为下一个目标节点；

(3)所述配料车每到达一个目标节点便开始进行配料，所述启阀器会根据所述生产订单的配方信息，依次控制相应所述配料阀门的开闭，以完成在目标节点处所有需要的原料配置；

(4)如果当前节点配料完成，则查看所述目标节点列表是否存在未去过的目标节点，如果有，则将所述配料车移动到下一个目标节点；如果没有，则说明所述生产订单已经完成，所述配料车先抵达终点位置将配料桶输送出去，然后返回起点装载空配料桶，获取下一个生产订单信息。

优选地，所述路径调度算法包括，寻找到下一个目标节点和寻找到到达下一个目标节点的最短路径；

优选地，所述寻找下一个目标节点的方法是选取离自身位置最近的目标节点为下一个目标节点；

优选地，所述寻找到达目标节点的最短路径采用Floyd最短路径算法。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，具备以下有益效果：

(1)本发明具有多订单同时生产功能。配料区允许多辆配料车同时在线配料，每辆配料车完成一个生产订单。配料车搭载电子秤和配料桶，可以灵活地在阀组下方的导轨上进行二维转移，并且配料车之间能够实现自动避让功能。各配料车之间能够保持有序而高效率的配液，从而使得配液生产率大幅度提升；

(2)本发明具有生产订单优化实现功能。订单原料的配料顺序在生产过程中能够动态优化调整。配料车通过识别自身以及其他配料车的位置，利用智能调度算法完成最优路径动态规划，从而实现订单的优化生产；

(3)本发明的配料区具有阀组矩阵式排列结构。将配料区中的配料阀按照阀组形式组装，并将阀组按照矩阵形式进行分布排列。每个配料阀组配备一个分离式启阀器，启阀器可以对阀组中的任意阀门进行单独开启，避免原料交叉污染。

附图说明

图1是配料系统配料区的结构示意图；

图2是配料车在配料区的配料流程图；

图3是路径调度算法流程图；

附图标记如下：1为配料阀门，2为启阀器，3为配料车，4为导轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为一种用于香精香料行业的高效率自动液体配料方法，一种应用此配料方法的配料区结构示意图如图1所示，主要包括配料阀门1，启阀器2，配料车3，导轨4。

配料阀门1以一定的数量按照圆周形式排列形成阀组，图中每个阀组配有8个配料阀门。每个配料阀对应着一种原料，防止原料交叉污染。

分离式启阀器2由电机、夹具以及电动缸构成。电机实现启阀器的转动，夹具用来夹住配料阀门，电动缸实现对夹具的提升从而打开配料阀门。分离式启阀器2可以绕着阀组中心进行旋转，用于实现对阀组中任意一个阀门进行开闭控制。启阀器一次只能控制一个阀门，因此阀组中最多只允许一个配料阀门处于配料状态。

配料车3上面搭载着电子秤，电子秤与配料车成一体，通过电子秤的称重反馈可以实现对原料的定量配置。在配料阀组的下方铺设了导轨4，配料车3可以沿着导轨4移动。图1所示的导轨铺设方式,即导轨分为4条横向和4条纵向导轨，横向与纵向导轨之间垂直相交并且相互联通，可以使得配料车在任意相邻阀组之间转移。图1中有4辆配料车正在同时进行配料。

配料区中的每个阀组可以看成是一个节点，图1的配料区便形成了4x 4节点的矩阵式配料区，其中起始节点和结束节点已经在图中标出。配料车从起始节点进入配料区，并接收空配料桶；在结束节点将已经配完的配料桶运送出去。

图2为一辆配料车进行配料的流程图。

配料车从起始节点进入配料区，获取生产订单的配料信息，同时根据原料与配料阀组的对应信息，计算需要到达的目标阀组，形成配料车的目标节点列表。

配料车根据自身的位置，并结合路径调度算法从目标节点列表中选取出一个未去过的节点作为下一个目标节点。

配料车每到达一个目标节点便开始进行配料，启阀器会根据生产订单的配方信息，依次控制相应配料阀门的开闭，以完成在目标节点处所有需要的原料配置。配料阀门每次只有一个处于配料状态，其余处于关闭状态，防止交叉污染。

如果当前节点配料完成，则查看目标节点列表是否存在未去过的目标节点。如果有，则将配料车移动到下一个目标节点；如果没有，则说明生产订单已经完成，配料车先抵达终点位置将配料桶输送出去，然后返回起点装载空配料桶，获取下一个生产订单信息。

在配料车的配料流程图2中，配料车从当前节点移动到下一个目标节点的具体算法可以为路径调度算法。其实现主要包括两部分，其一是寻找到下一个目标节点；其二是寻找到达下一个目标节点的最短路径。寻找下一个目标节点利用贪心策略，即选取离自身位置最近的目标节点为下一个目标节点；寻找到达目标节点的最短路径采用Floyd最短路径算法。图3为路径调度算法的流程图。

首先获取配料车自身位置以及其他配料车在配料区的位置，生成一张无向加权地图。无向加权地图表示节点与节点之间的路径距离，图1中配料区的每个阀组可以看成是一个节点，图1中共有4x 4＝16个节点，生成的无向加权图为一个16x 16的矩阵。节点与节点之间的距离表示方法如下：

节点与自身的距离为0；相邻节点之间的距离为1；不相邻节点之间的路径距离看成为无穷；配料车所在的节点为阻塞状态，所有与此节点连通的路径距离为无穷。

根据这张无向加权地图，利用Floyd最短路径算法，可以依次计算出配料车到达各个目标节点的最短路径。

配料车可以灵活地在阀组下方的导轨上进行二维转移，并且配料车之间能够实现自动避让功能；所谓二维转移是指，配料车可以沿导轨在横向和纵向两个方向上移动，从而可以到达任意一个配料阀组的下方，配料车采用电池供电，自身具有二维移动功能，即能够沿着导轨的横向和纵向移动。小车自身带有八个轮子，当横向移动时，纵向四个轮子被抬起；当纵向移动时，横向四个轮子被抬起；在导轨上布置检测传感器，来检测各辆配料车的位置，从而实现配料车的位置识别，并构建出一张配料区地图。利用该地图并结合避让算法可以实现各车的自动避让。

如果配料车到达各个目标节点的最短路径都不存在，即配料车被堵塞，则配料车向相邻空节点移动；反之，则比较配料车到达各个目标节点的最短路径，从中选取出距离配料车最近的一个目标节点，将此目标节点确定为下一个目标节点。

由于各辆配料车的位置一直在变动，因此无向加权地图也一直需要保持动态更新。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动液体配料方法，所述方法所基于的系统为，包括：配料阀门(1)，启阀器(2)，配料车(3)，导轨(4)；所述配料阀门(1)以一定的数量按照环绕形式排列形成阀组；

所述启阀器(2)可以绕着所述阀组中心进行旋转，可以实现对所述阀组中任意一个所述阀门进行开闭控制；

在所述阀组的下方铺设了所述导轨(4)，所述导轨(4)可以连通任意相邻所述阀组；

所述配料车(3)上面搭载着电子秤，所述配料车(3)可以沿着导轨(4)移动，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)所述配料车从起始节点进入配料区，获取生产订单的配料信息，同时根据原料与所述阀组的对应信息，计算需要到达的目标阀组，形成配料车的目标节点列表；

(2)所述配料车根据自身的位置，并结合路径调度算法从目标节点列表中选取出一个未去过的节点作为下一个目标节点；

(3)所述配料车每到达一个目标节点便开始进行配料，所述启阀器会根据所述生产订单的配方信息，依次控制相应所述配料阀门的开闭，以完成在目标节点处所有需要的原料配置；

(4)如果当前节点配料完成，则查看所述目标节点列表是否存在未去过的目标节点，如果有，则将所述配料车移动到下一个目标节点；如果没有，则说明所述生产订单已经完成，所述配料车先抵达终点位置将配料桶输送出去，然后返回起点装载空配料桶，获取下一个生产 订单信息。

2.如权利要求1所述的配料方法，其特征在于，所述路径调度算法包括，寻找到下一个目标节点和寻找到到达下一个目标节点的最短路径。

3.如权利要求2所述的配料方法，其特征在于，所述寻找下一个目标节点的方法是选取离自身位置最近的目标节点为下一个目标节点。

4.如权利要求2所述的配料方法，其特征在于，所述寻找到达下一个目标节点的最短路径采用Floyd最短路径算法。

5.如权利要求1所述的配料方法，其特征在于，每个所述配料阀门对应着一种原料。

6.如权利要求1所述的配料方法，其特征在于，所述启阀器一次只能控制一个阀门。

7.如权利要求1所述的配料方法，其特征在于，所述配料车可以实现二维转移，即沿导轨在横向和纵向两个方向上移动；所述配料车有多个轮子，当横向移动时，纵向轮子被抬起；当纵向移动时，横向轮子被抬起。