CN110341047A - 自动配料系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土生产技术领域，旨在提供自动配料系统，其技术方案要点是包括原材料贮存系统和控制系统，所述原材料贮存系统包括若干筒仓，所述筒仓的下方设置有识别通道，所述识别通道的底部均安装有第二电磁阀，所述识别通道内均设置有用于采集物料图片信息的识别模块，所述识别模块无线连接有具有图像识别功能且输出控制信号的数据后台，所述识别模块、所述数据后台与所述控制系统电性连接，所述第二电磁阀与所述控制系统的输出端电性连接，当所述数据后台识别的物料结果为所需传送的物料时，所述数据后台向所述控制系统输出控制信号，所述识别通道上对应的所述第二电磁阀打开。本发明适用于混凝土搅拌站的自动配料。

Description

自动配料系统

技术领域

本发明涉及混凝土生产技术领域，更具体地说，它涉及自动配料系统。

背景技术

在混凝土生产行业中，大部分中小型企业的生产过程依靠人工手段进行配料及配料管理，配料人员根据配料单计算各个原料重量，选择合适的容器和称重设备进行配料。这样的配料模式存在产品质量参差不齐、精度控制难度大、工作效率低下、生产程序繁琐无序、配料过程记录管理混乱和配料资源浪费严重等问题。

故渐渐产生了用于混凝土搅拌站的自动配料系统，其采用可编程控制器，按照工艺设定的比例，可同时控制多台秤，将生产需要的每一种原料进行单独称重，同时，在采集皮带上原料重量的同时采集皮带运行的速度，将重量值和速度值送到控制器进行乘积和积分运算，运算的结果即为此时配料系统的配料速度和已经配料的累计值，使多种不同原料同时输出且各原料的实际下料量与设定值相同，再混合自动化过程，以达到自动控制各原料的下料量，实现配料的目的。

但是，由于配料是自动化的过程，机械无法识别各种原料，在配料的过程中容易发生上错料的情况，导致配料的比例不正确，进而影响自动配料系统的配料精度，甚至影响配料的质量。

发明内容

本发明的目的是提供自动配料系统，其能在上料前进行物料辨识，以确保传送物料的准确性，减少配料的过程中发生上错料的情况，减小自动配料系统对配料精度和配料质量的影响。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：自动配料系统，包括原材料贮存系统和控制系统，所述原材料贮存系统包括若干筒仓，所述筒仓的下方设置有识别通道，所述识别通道的底部均安装有第二电磁阀，所述识别通道内均设置有用于采集物料图片信息的识别模块，所述识别模块无线连接有具有图像识别功能且输出控制信号的数据后台，所述识别模块、所述数据后台与所述控制系统电性连接，所述第二电磁阀与所述控制系统的输出端电性连接，当所述数据后台识别的物料结果为所需传送的物料时，所述数据后台向所述控制系统输出控制信号，所述识别通道上对应的所述第二电磁阀打开。

通过采用上述技术方案，筒仓用于存放不同种类的物料，如水泥、砂、石子，当物料经过识别通道时，识别模块采集物料的图片信息并无线传输至数据后台，数据后台对采集的物料图片进行识别，在识别的物料结果为所需传送的物料时，数据后台向控制系统输出控制信号，识别通道底部对应的第二电磁阀打开，物料可进入下一传输阶段，进而自动配料系统能在上料前进行物料辨识，以确保传送物料的准确性，减少配料的过程中发生上错料的情况，减小自动配料系统对配料精度和配料质量的影响。

优选的，所述数据后台包括特征提取模块、比较模块，所述特征提取模块接收所述识别模块的输出信号并提取出特征电信号，所述比较模块将所述特征提取模块内的特征电信号与内置的参考电信号区间进行比较，当所述特征提取模块内的特征电信号位于参考电信号区间内时，所述数据后台向所述控制系统输出控制信号，所述识别通道上对应的所述第二电磁阀打开。

通过采用上述技术方案，特征提取模块提取物料的特征并将其输入比较模块内与参考电信号进行比较，当特征提取模块内的特征电信号位于参考电信号区间内时，数据后台向控制系统输出控制信号，控制第二电磁阀打开，以实现在确认物料后再进行上料的目的。

优选的，所述数据后台还包括训练模块和决策模块，所述训练模块用于录入物料的特征电信号并从中确定判决规则，所述决策模块用于存储所述训练模块的判决规则并将其录入所述比较模块内，所述比较模块内的参考电信号区间按所述决策模块内存储的判决规则进行实时更新。

通过采用上述技术方案，训练模块学习训练特定物料的特征并转换为判决规则存入决策模块内，决策模块将判决规则更新录入比较模块内，以确保比较模块内的参考电信号区间的准确性，使数据后台更精准地识别采集到的物料图片。

优选的，所述数据后台还包括存储模块和显示模块，所述存储模块存储所述识别模块采集的信息，所述显示模块显示物料名称和运输记录信息。

通过采用上述技术方案，识别模块采集的图片信息存储至存储模块内，以用作数据分析；同时，采集的图片信息的物料名称和运输记录通过显示模块显示出来，以方便工作人员对自动配比系统进行查阅和监管工作。

优选的，所述控制系统电性连接有用于在上料出错时发出警报声的误差自动报警模块。

通过采用上述技术方案，在上料出错时，控制系统控制误差自动报警模块发出警报声，提示工作人员自动配料系统上料出错，有利于工作人员及时发现问题。

优选的，所述误差自动报警模块包括发光二极管LED1和蜂鸣器S，所述控制系统的其中一个输出端经电阻R9与所述发光二极管LED1连接，所述发光二极管LED1的正极经电阻R10和线圈L1连接蜂鸣器S的一端，所述控制模块的另一个输出端与所述蜂鸣器S的另一端连接。

通过采用上述技术方案，控制向误差自动报警模块输出控制信号，驱动蜂鸣器S导通，经电感L1和发光二极管LED1流回控制模块内，蜂鸣器S发出警报声，发光二极管LED1发光，以达到警示工作人员的作用。

优选的，若干所述筒仓内均设置有用于传输其具体位置信息的位置单元。

通过采用上述技术方案，位置单元用于获取、传输筒仓的具体位置信息，以便于在上料出错时找到筒仓的具体位置信息，并找到正确物料所在的筒仓位置。

优选的，所述控制系统的输出端与所述第二电磁阀之间电性连接有用于控制所述第二电磁阀开闭的开关部件。

通过采用上述技术方案，开关部件控制第二电磁阀的开闭，使控制系统间接驱动第二电磁阀动作，以避免控制系统的输出功率无法驱动第二电磁阀。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、数据后台对采集的物料图片进行识别，在识别的物料结果为所需传送的物料时，筒仓内传送的物料可进入下一传输阶段，进而自动配料系统能在上料前进行物料辨识，以确保传送物料的准确性，减少配料的过程中发生上错料的情况，减小自动配料系统对配料精度和配料质量的影响；

2、特征提取模块提取物料的特征并将其输入比较模块内与参考电信号进行比较，比较模块内的参考电信号通过训练模块和决策模块进行更新，以使自动配料系统实现准确确认物料后再进行上料的目的；

3、识别模块采集的图片信息存储至存储模块内，以用作数据分析；同时，采集的图片信息的物料名称和运输记录通过显示模块显示出来，以方便工作人员对自动配比系统进行查阅和监管工作；

4、在上料出错时，控制系统控制误差自动报警模块发出警报声，提示工作人员自动配料系统上料出错；

5、在上料出错时，位置单元可用于获取筒仓的具体位置信息，以便于找到正确物料所在的筒仓位置；

6、开关部件控制第二电磁阀的开闭，以避免控制系统的输出功率无法驱动第二电磁阀。

附图说明

图1是自动配料系统的主要功能模块图；

图2是识别模块与数据后台的位置示意图；

图3是自动配料系统的电路连接关系示意图。

图中：1、筒仓；2、第一电磁阀；3、识别通道；4、第二电磁阀；5、识别模块；6、数据后台；7、位置单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的自动配料系统，包括原材料贮存系统、原材料称量系统、搅拌机系统、原材料输送系统和控制系统，原材料贮存系统包括三个筒仓1，原材料输送系统由皮带输送机和斗式提升机构成，皮带输送机位于三个筒仓1的正下方空间，斗式提升机位于皮带输送机的尾部，原材料称量系统包括三个皮带秤，皮带秤位于皮带输送机之上，且位于筒仓1开口之下，皮带秤均与控制系统电连接，皮带输送机将砂石、粉料和水泥的混合物输送至斗式提升机，经由斗式提升机将砂石、粉料和水泥的混合物送入搅拌机系统内，搅拌机系统为搅拌机。

控制系统的输出端电性连接有误差自动报警模块，以用于在上料出错时发出警报声。

参照图2，筒仓1的下部均安装有第一电磁阀2，筒仓1的下方均设置有识别通道3，识别通道3的底部均安装有第二电磁阀4，第一电磁阀2和控制系统的输出端电性连接，控制系统的输出端经开关部件与第二电磁阀4电性连接，开关部件用于控制第二电磁阀4开闭。

识别通道3内均设置有用于采集物料图片信息的识别模块5，识别模块5无线连接有具有图像识别功能且输出控制信号的数据后台6，识别模块5、数据后台6与控制系统电性连接(见图3)。识别模块5为摄像头。

三个筒仓1内均设置有位置单元7，位置单元7为GPS/GPRS一体化芯片，GPS/GPRS一体化芯片的型号为SIM908，用于传输筒仓1的具体位置信息，位置单元7与数据后台6无线连接(见图3)。

参照图1和图2，数据后台6包括设置在其内的特征提取模块、比较模块、训练模块、决策模块、存储模块和显示模块六个功能模块。

特征提取模块接收识别模块5的输出信号并提取出特征电信号，比较模块将特征提取模块内的特征电信号与内置的参考电信号区间进行比较，当特征提取模块内的特征电信号位于参考电信号区间内时，即识别的物料结果为所需传送的物料时，数据后台6向控制系统输出控制信号，识别通道3底部对应的第二电磁阀4打开。

训练模块用于录入物料的特征电信号并从中确定判决规则，决策模块用于存储训练模块的判决规则并将其录入比较模块内，比较模块内的参考电信号区间按决策模块内存储的判决规则进行实时更新。

存储模块存储识别模块5采集的信息，显示模块显示物料名称、运输记录信息和筒仓1的具体位置信息。

参照图3，控制系统为单片机MCS-51。

单片机MCS-51的P3.0管脚与数据后台6电性连接，相互之间进行串口通讯。

单片机MCS-51的P3.4管脚经电阻R1连接有三极管VT1，三极管VT1的基极与发射极之间连接有电阻R2和电容C1，电阻R2和电容C1并联，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的集电极经继电器KT1连接电源VCC。

继电器KT1的延时断开常开触点KT1-1的一端连接电源VCC，另一端串联第二电磁阀4，第二电磁阀4的一端接地。

三极管VT1和继电器KT1组成开关部件，以用于控制第二电磁阀4开闭。

单片机MCS-51的P3.6管脚经电阻R3与发光二极管LED1连接，发光二极管LED1的正极经电阻R4和线圈L1连接蜂鸣器S的一端，单片机MCS-51的P3.7管脚与蜂鸣器S的另一端连接。

单片机MCS-51的P3.7管脚经电阻R5和三极管VT2与蜂鸣器S的另一端连接，电阻R5与三极管VT2的基极连接，三极管VT2的发射极接地，三极管VT2的基极与发射极之间连接有电容C2和电阻R6，电容C2和电阻R6并联，三极管VT2的集电极连接蜂鸣器S。

蜂鸣器S为无源蜂鸣器，通过设置单片机MCS-51的系统寄存器的占空比、周期等，使PWM口输出符合蜂鸣器H要求的频率的波形至P3.7管脚，经三极管VT2驱动即可使蜂鸣器S发声。

发光二极管LED1和蜂鸣器S组成误差自动报警模块，以起警示作用。

本实施例的实施原理为：

存放水泥、砂、石子的筒仓1内的物料经过识别通道3时，摄像头采集此时筒仓1内传送的物料的图片信息并无线传输至数据后台6。

摄像头采集的图片信息存储至存储模块内，以做数据分析，特征提取模块接收摄像头的输出信号并提取出特征电信号，并与比较模块内的内置参考电信号区间进行比较。

当特征提取模块内的特征电信号位于参考电信号区间内时，即识别的物料结果为所需传送的物料时，数据后台6向控制系统输出控制信号，识别通道3底部对应的第二电磁阀4打开，物料可进入下一传输阶段。

训练模块录入不同物料的特征电信号并从中确定不同物料对应的判决规则，决策模块存储训练模块习得的判决规则并将其录入比较模块内，比较模块内的参考电信号区间按决策模块内存储的判决规则进行实时更新。

显示屏显示物料名称和运输记录信息，

若传送的物料为非所需物料，则第二电磁阀4无法打开，此时，单片机MCS-51向P3.7管脚输出控制信号，蜂鸣器H发声，起到警示工作人员的作用。

位于筒仓1内的GPS/GPRS一体化芯片将筒仓1的具体位置信息上传至云服务器，经显示屏显示出来，以方便工作人员找出传送错误物料的筒仓1位置，并找出正确物料的筒仓1位置。

进而自动配料系统能在上料前进行物料辨识，以确保传送物料的准确性，减少配料的过程中发生上错料的情况，减小自动配料系统对配料精度和配料质量的影响。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.自动配料系统，包括原材料贮存系统和控制系统，所述原材料贮存系统包括若干筒仓(1)，其特征是：所述筒仓(1)的下方设置有识别通道(3)，所述识别通道(3)的底部均安装有第二电磁阀(4)，所述识别通道(3)内均设置有用于采集物料图片信息的识别模块(5)，所述识别模块(5)无线连接有具有图像识别功能且输出控制信号的数据后台(6)，所述识别模块(5)、所述数据后台(6)与所述控制系统电性连接，所述第二电磁阀(4)与所述控制系统的输出端电性连接，当所述数据后台(6)识别的物料结果为所需传送的物料时，所述数据后台(6)向所述控制系统输出控制信号，所述识别通道(3)上对应的所述第二电磁阀(4)打开。

2.根据权利要求1所述的自动配料系统，其特征是：所述数据后台(6)包括特征提取模块、比较模块，所述特征提取模块接收所述识别模块(5)的输出信号并提取出特征电信号，所述比较模块将所述特征提取模块内的特征电信号与内置的参考电信号区间进行比较，当所述特征提取模块内的特征电信号位于参考电信号区间内时，所述数据后台(6)向所述控制系统输出控制信号，所述识别通道(3)上对应的所述第二电磁阀(4)打开。

3.根据权利要求2所述的自动配料系统，其特征是：所述数据后台(6)还包括训练模块和决策模块，所述训练模块用于录入物料的特征电信号并从中确定判决规则，所述决策模块用于存储所述训练模块的判决规则并将其录入所述比较模块内，所述比较模块内的参考电信号区间按所述决策模块内存储的判决规则进行实时更新。

4.根据权利要求1所述的自动配料系统，其特征是：所述数据后台(6)还包括存储模块和显示模块，所述存储模块存储所述识别模块(5)采集的信息，所述显示模块显示物料名称和运输记录信息。

5.根据权利要求1所述的自动配料系统，其特征是：所述控制系统电性连接有用于在上料出错时发出警报声的误差自动报警模块。

6.根据权利要求5所述的自动配料系统，其特征是：所述误差自动报警模块包括发光二极管LED1和蜂鸣器S，所述控制系统的其中一个输出端经电阻R9与所述发光二极管LED1连接，所述发光二极管LED1的正极经电阻R10和线圈L1连接蜂鸣器S的一端，所述控制模块的另一个输出端与所述蜂鸣器S的另一端连接。

7.根据权利要求1所述的自动配料系统，其特征是：若干所述筒仓(1)内均设置有用于传输其具体位置信息的位置单元(7)。

8.根据权利要求1所述的自动配料系统，其特征是：所述控制系统的输出端与所述第二电磁阀(4)之间电性连接有用于控制所述第二电磁阀(4)开闭的开关部件。