CN107741267B - 一种基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，属于称重计量技术领域。该装置包括支撑在壳架的相互平行的水平丝杠和滑轨以及仅具有垂向自由度的挂钩组件；滑轨与测重模块构成移动副，测重模块具有与丝杠啮合的丝杠螺母且其下部沿移动副方向装有至少两个不同量程的称重传感器，传感器的下端固定底部沿移动副方向开槽的卡扣；挂钩组件的上端为可以滑入并承担在卡扣上的滑板。这样，当通过操控丝杠旋转使测重模块移位时，可以先后使挂钩组件承载于不同量程的称重传感器上，从而合理分配利用不同规格传感器，达到显著缩小含水率误差上下限范围的目的，以满足果蔬类物料干燥过程控制的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线称量装置，尤其是一种基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，属于称重计量装置技术领域。
背景技术
果蔬类物料含水率常高达80%～97%，因此干燥前后重量变化巨大，在线称重是检测物料干燥过程实时含水率、从而控制和精准判定干燥终止点的重要方法。
常规的在线称重根据干燥前物料的初始重量和料盘的重量选取恰当量程的称重传感器。以常用的C3等级称重传感器为例，其测量精度为满量程的±0.03%，随着干燥过程物料质量的快速降低，传感器精度对果蔬物料含水率计算精度的影响逐渐增大。图1是量程为3k的C3等级传感器用于测量2kg果蔬物料在干燥过程的含水率误差曲线图，其传感器精度为±0.9g，为尽量降低物料盘重量，采用1mm粗钢丝焊接而成的网状料盘，材质为食品级304不锈钢，料盘结构（包括料盘、挂钩等）总重约450g。
由图可见，含水率误差范围随着果蔬物料质量降低而增加，当物料质量降低到400g以下后，含水率误差范围扩大十分明显。对于部分高含水率果蔬物料而言，2kg初始物料的干质成分仅60～100g，含水率测量精度±1.5%～±1%，误差上下限最大将达到3%～2%，很难满足干燥终点精准判定的需要。
发明内容
本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种使用时可以显著缩小含水率误差上下限范围的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，从而满足果蔬类物料干燥过程控制的需要。
为达到上述目的，本发明基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置基本技术方案为: 包括支撑在壳架的相互平行的水平丝杠和滑轨以及仅具有垂向自由度的挂钩组件；所述滑轨与测重模块构成移动副，所述测重模块具有与所述丝杠啮合的丝杠螺母且其下部沿移动副方向装有至少两个不同量程的称重传感器，所述传感器的下端固定底部沿移动副方向开槽的卡扣；所述挂钩组件的上端为可以滑入并承担在卡扣上的滑板。
这样，当通过操控丝杠旋转使测重模块移位时，可以先后使挂钩组件承载于不同量程的称重传感器上，即在干燥前半阶段采用量程较大的称重传感器测量物料质量，在干燥最后半阶段采用量程较小的传感器测量物料重量，从而合理分配利用不同规格传感器，达到显著缩小含水率误差上下限范围的目的，以满足果蔬类物料干燥过程控制的需要。
本发明进一步的完善是， 所述壳架底部对应挂钩组件的位置固定有横向限位块和纵向限位块，所述横向限位块和纵向限位块分别具有与挂钩组件相配且相互垂直的垂向延伸限位槽。因此可以保证挂钩组件在受到诸如热风之类外界干扰以及测重模块移位时稳定不动，从而保证称重精度。
本发明更进一步的完善是，所述壳架内装有分别对应各称重传感器称重位置的接近传感器。因此可以保证称重传感器处于理想的称重工作位置。
再进一步，所述测重模块的矩形安装板上表面四角分别延伸出直线轴承，四个直线轴承分别与两根圆柱滑轨的光轴构成移动副。
再进一步，所述安装板上表面的一端中部延伸出固定有丝杠螺母的限位板。
再进一步，所述安装板的下表面延伸出前面固定板和后面固定板，两固定板之间沿移动副方向间隔固定小量程称重传感器和大量程称重传感器的上部，两称重传感器的下端分别固连有底部沿移动副方向开槽的卡扣。
再进一步，所述滑板两端收窄翘起。
再进一步，所述限位槽的限位面采用玻璃板。
再进一步，所述壳架包括安装排湿风机的后面板。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是现有技术量程为C3等级传感器的含水率误差曲线。
图2是本发明一个实施例的立体结构示意图。
图3是图2实施例的测重模块立体结构示意图。
图4是图2实施例的圆柱滑轨立体结构示意图。
图5是图2实施例的丝杠支撑传动立体结构示意图。
图6是图2实施例的接近传感器安装立体结构示意图。
图7是图2实施例的后面板立体结构示意图。
图8是图2实施例的挂钩立体结构示意图。
图9是图2实施例的横向限位块立体结构示意图。
图10是图2实施例的纵向限位块立体结构示意图。
图11是图2实施例的传感器的含水率误差曲线。
图中：1.横向限位块 2.挂钩组件 3.测重模块4.圆柱滑轨 5.水平丝杠6.壳架 7.烘干箱顶板 8.纵向限位块 9.料盘模块10.带座直线轴承 11.安装板 12.限位板13.丝杠螺母 14.前面固定板 15.后面固定板 16.小量程称重传感器 17.卡扣18.大量程称重传感器19.安装座 20.光轴 21.带座球面轴承 22.丝杠 23.柔性联轴器 24.直流电机 25.壳主体 26.固定板 27.接近传感器28.后面板 29.橡胶圈 30.排湿风机 31.拉铆螺母32.前板组合33.滑板 34钩头35.纵向限位块安装板 36.内隔板 37.玻璃板 38.外垫板 39.横向限位块安装板。
具体实施方式
实施例一
本实施例基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置基本结构如图2所示，壳架6固定在烘干箱顶板7的中部开孔处，用于支撑相互平行的水平丝杠5和两根圆柱滑轨4以及安装仅具有垂向自由度的挂钩组件2。
圆柱滑轨4的具体结构如图4所示，由固定于两端安装座19的光轴20构成。水平丝杠5部分的具体结构如图5所示，丝杠22支撑于两端带座球面轴承21，并通过柔性联轴器23与直流电机24传动连接。
测重模块3如图3所示，矩形的安装板11上表面四角分别延伸出直线轴承10，四个直线轴承10分别与两根圆柱滑轨4的光轴20构成移动副。安装板11上表面的一端中部延伸出固定有丝杠螺母13的限位板12。该丝杆螺母13与丝杠5啮合构成螺旋副。安装板11下表面延伸出的前面固定板14和后面固定板15之间沿移动副方向间隔固定小量程称重传感器16和大量程称重传感器18的上部，两称重传感器的下端分别固连有底部沿移动副方向开槽的卡扣17。
壳架6如图6和图7所示，包括壳主体25和前面板、后面板28，壳主体内通过L形固定板26装有分别对应两称重传感器称重位置的两接近传感器27，用于控制测重模块的二个工作位置。后面板28上安装了排湿风机30和橡胶圈29，排湿风机30用于将少量从烘干箱流入称重装置内的湿热空气及时排出，避免对称重传感器和接近传感器精度、使用寿命产生不利影响。称重传感器16、18和接近传感器27的接线从橡胶圈29处引出接外部控制设备。
挂钩组件如图8所示，上端为可以滑入并承担在卡扣上的滑板33。滑板33和钩头34焊接，滑板可挂在称重传感器下方的卡扣17中。
壳架6底部对应挂钩组件的位置固定有横向限位块1和纵向限位块8，如图9、图10所示，横向限位块和纵向限位块分别具有与挂钩组件相配且相互垂直的垂向延伸限位槽，装配后以错位正交配置的方式避免测重模块3左右移动以及干燥过程的空气流引起挂钩组件晃动。为消除挂钩与限位面摩擦对测量精度的影响，限位槽的限位面采用摩擦力可忽略不计的玻璃板37。
测重模块3与挂钩的相对位置初始与大量程称重传感器18连接，果蔬物料均匀铺放在料盘中，热空气流经物料表层带走水分。当物料重量降低至略小于小量程称重传感器16量程与料盘模块9、挂钩焊合2、卡扣17之差时，电机启动带动丝杠转动，测重模块向左移动，当限位板12移动到左侧的接近传感器时，反馈给控制器使电机断电。此时与小量程称重传感器16连接的卡扣与挂钩滑板挂接，当物料干燥完毕料盘内物料被取走后，控制器驱动电机反转，测重模块向右移动，当限位板12移动到右侧接近传感器时，控制器使电机断电。
整个工作过程，挂钩组件的位置不变，电机24正反转驱动丝杠转动使得测重模块3左右移动，达到控制采用大量程称重传感器18还是采用小量程称重传感器18卡扣17与其挂接。滑板33采用两端收窄翘起的结构，便于其在与两个称重传感器16、18连接的卡扣17之间顺利滑动。
以初始果蔬物料2kg为例，采用的料盘结构质量约450g，选定量程3kg的C3等级传感器在线测量果蔬物料在2kg～1.5kg范围内的物料实时质量，选定1kg的C3等级传感器在线测量果蔬物料在500g～60g范围内的物料实时质量。图11为本实施例二个传感器组合称重系统随物料质量降低含水率误差值变化情况。图中显示对于高含水率物料，质量在100g～60g范围内含水率误差范围较大，但最大仅±0.5%，远优于上述单个传感器最大误差范围±1.5%，误差范围降低了66.7%，含水率测量精度（干燥后期）提高了2倍。
Claims (8)
1.一种基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于:包括支撑在壳架（6）的相互平行的水平丝杠（5）和滑轨（4）以及仅具有垂向自由度的挂钩组件（2）；所述滑轨与测重模块（3）构成移动副，所述测重模块具有与所述丝杠啮合的丝杠螺母（13）且其下部沿移动副方向装有至少两个不同量程的称重传感器（16、18），所述传感器的下端固定底部沿移动副方向开槽的卡扣（17）；所述挂钩组件的上端为可以滑入并承担在卡扣上的滑板（33）；所述壳架底部对应挂钩组件的位置固定有横向限位块（1）和纵向限位块（8）；所述横向限位块和纵向限位块分别具有与挂钩组件相配的垂向延伸限位槽，两垂向延伸限位槽相互垂直；当通过操控丝杠旋转使测重模块移位时，先后使挂钩组件承载于不同量程的称重传感器上。
2.根据权利要求1所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述壳架内装有分别对应各称重传感器称重位置的接近传感器（27）。
3.根据权利要求2所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述测重模块的矩形安装板上表面四角分别延伸出直线轴承，四个直线轴承分别与两根圆柱滑轨的光轴构成移动副。
4.根据权利要求3所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述安装板上表面的一端中部延伸出固定有丝杠螺母的限位板。
5.根据权利要求4所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述安装板的下表面延伸出前面固定板和后面固定板，两固定板之间沿移动副方向间隔固定小量程称重传感器和大量程称重传感器的上部，两称重传感器的下端分别固连有底部沿移动副方向开槽的卡扣。
6.根据权利要求5所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述滑板两端收窄翘起。
7.根据权利要求6所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述限位槽的限位面采用玻璃板。
8.根据权利要求7所述的基于多重力传感器的果蔬干燥高精度在线称量装置，其特征在于：所述壳架包括安装排湿风机的后面板。
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