CN114109788B - 一种蠕动泵定量输出控制方法 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种蠕动泵定量输出控制方法，所述方法包括：标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；根据滚轮个数确定多个第一位置，其中，所述第一位置为针对所述第一初始位置的机械回归位置；从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置；控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。该发明可以在保持灌装精度的基础上提高灌装效率，同时延长软管的使用寿命。

Description

一种蠕动泵定量输出控制方法

技术领域

本申请涉及蠕动泵技术领域，尤其涉及一种蠕动泵定量输出控制方法。

背景技术

液体定量灌装是蠕动泵的一个主要应用。现有蠕动泵定量分配功能通过控制电机转动相同圈数，得到大致相同的分配液量。

但是，蠕动泵在运行过程中存在脉动现象，软管挤压部件(滚轮或转子)在出口端离开工作面时，会突然瞬间释放侵占的体积，导致出口端液体流量瞬间降低。并且，软管内径越大，一个软管挤压部件在软管上侵占体积越大，出口端产生的流量脉动现象越明显。由于蠕动泵在每次根据任务启动时软管挤压点位置不固定以及脉动现象的存在，导致在固定转速条件下，相同时间间隔内传输的液量存在一个软管挤压部件在软管上侵占体积量的偏差。因此，软管内径越大，液量分配产生的误差就越大。

现有技术中为了保证蠕动泵定量分配的精度，常规做法是选用较小内径的软管。但该方法带来的问题是，传输同样的液量，较小管径的软管需要增加旋转圈数，不仅延长了灌装时间导致效率降低，还同时使得软管受挤压频率增加，软管使用寿命明显缩短，导致蠕动泵定量传输稳定性降低。

目前市场上的直线蠕动泵产品可解决上述问题，所述直线蠕动泵将旋转运动变为可调行程的单行程重复直线运动，能够实现分配液量的精确定量。但直线蠕动泵结构复杂且成本高，不能连续工作，回程时间长，通用性差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种蠕动泵定量输出控制方法，用于在提高灌装精度的基础上提高灌装效率。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

第一方面，本说明书实施例提供了一种蠕动泵定量输出控制方法，所述方法包括：

标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；

根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；

根据滚轮个数确定多个第一位置，其中，所述第一位置为针对所述第一初始位置的机械回归位置；

从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置；

控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

在一个或多个实施例中，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的角度为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数。/>

在一个或多个实施例中，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的电机步数为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数，θ为电机的步距角。

在一个或多个实施例中，从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置，具体包括：

计算从所述停止位置到所述第一位置或所述第一初始位置的电机转动步数；

将最少电机转动步数对应的位置确定为第二初始位置。

在一个或多个实施例中，所述根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，具体包括：

根据灌装液量计算电机需要转动的第一步数；

确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数；

根据所述第一步数和所述第二步数确定电机转动的总步数。

在一个或多个实施例中，所述确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数，具体包括：

根据电机转速，软管长度和灌装针头尺寸确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数。

在一个或多个实施例中，在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之前，所述方法还包括：

控制传输管路的出口端连通泄放管路；

在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之后，所述方法还包括：

控制所述传输管路的出口端连通计量管路。

第二方面，本说明书实施例还提供了另外一种蠕动泵定量输出控制方法，所述方法包括：

标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；

根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；

基于滚轮个数确定第二初始位置，所述第二初始位置为距离所述停止位置最近的针对所述第一初始位置的机械回归位置；

控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

在一个或者多个实施例中，所述基于滚轮个数确定第二初始位置，具体包括：

确定电机转动一圈的总步数；

确定灌装液量对应的电机转动步数；

基于以下公式计算电机调整步数：电机调整步数＝(总步数/滚轮个数)-电机转动步数％(总步数/滚轮个数)；

所述控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，具体包括：

控制所述电机转动所述电机调整步数。

在一个或者多个实施例中，在所述控制所述电机转动所述电机调整步数之后，还包括：

判断所述电机调整后所述滚轮的位置是否为针对所述第一初始位置的机械回归位置，若否，对所述滚轮的位置进行调整。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明基于蠕动泵常采用多滚轮传输液体，而滚轮多采用对称布置的情况，提供了一种定量灌装的控制方法，再次灌装的时候，电机不必旋转到上次灌装滚轮开始的位置，只需旋转到与其最近的滚轮对称位置即可，即机械回归位置，这样可以在保证灌装精度的基础上提高工作效率，同时还能够延长软管的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种蠕动泵定量输出控制方法的流程示意图；

图2为本说明书实施例提供的另外一种蠕动泵定量输出控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

为了提高蠕动泵定量传输的精度，一种比较好的解决办法是固定定量传输时滚轮的起始位置，即每次定量输出液体时的泵头起始位置完全相同，这样泵头走过的路径完全相同，使得每次定量输出流量值基本一致，从而提高了定量传输的精度。

但是，上述方法存在一个弊端，由于每次灌装都需要转到相同的位置，那么就会明显的降低灌装效率，因此，如何既提高灌装精度又提高灌装效率是一个很大的挑战。

针对上述问题，本申请提供了一种比较好的解决方案，在现有技术的基础进一步提高灌装效率。基于蠕动泵常采用多滚轮传输液体，滚轮多采用对称布置，因此，可以基于这一原理，再次灌装的时候，电机不必旋转到上次灌装滚轮开始的位置，只需旋转到与其最近的滚轮对称位置即可。这样操作可以提高工作效率。

例如，三滚轮泵头表示滚轮芯包括滚轮A、滚轮B、滚轮C，任意起始位置Q都有两个对称位置，假设位置Q靠近滚轮A，那么，位置Q相对于滚轮B的对称位置为Q_B，位置Q相对于滚轮C的对称位置为Q_C。如果蠕动泵完成一次灌装后，蠕动泵泵头的停止位置靠近滚轮C，那么再进行下一次灌装时，可以令滚轮芯的位置转到位置Q的对称位置Q_C，然后进行下一次灌装。这样操作，可以令滚轮芯不用转到位置Q，缩短了滚轮芯的转动角度，减少了转动时间，提高了工作效率。

针对上述原理，本申请说明书提供了一种蠕动泵定量输出控制方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤110：标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置。

由于滚轮芯的周缘上设置有至少一个滚轮，对于一款蠕动泵泵头来说，该泵头的滚轮的设置位置是相对固定的，当滚轮芯上设置有多个滚轮时，所述滚轮一般均匀设置在滚轮芯上。

在该步骤中，第一初始位置可以理解为一个滚轮的具体位置，也可以是滚轮芯的角度位置，还可以是电机的转动角度。

由此，可以通过滚轮的初始位置检测装置获取所述蠕动泵的滚轮的初始位置，至少包括两种方式，一种是例如通过传感器检测蠕动泵的至少一个滚轮的初始位置；另一种是可以通过驱动泵头的电机上的检测装置检测驱动滚轮的电机的转动角度，并根据所述转动角度确定各滚轮的初始位置。

在该实施例中，“标记”这个动作可以理解为：不用记录第一初始位置的具体位置参数，只是进行标记一下，为了说明存在第一初始位置，而第一初始位置在哪里，并不需要进行知晓。

步骤120：根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置。

针对同一滚轮，当一次灌装结束之后，再次测量它的位置，并进行记录。对滚轮停止位置的确定也可以采用步骤110的办法进行测量和记录。

本发明实施例的方法是为了后续蠕动泵连续向多个容器中分装同等体积的液体，为了提高灌装精度，因此要基于后续分装的液体体积，控制蠕动泵进行一次流体定量输出，确定滚轮的停止位置。

步骤130：根据滚轮个数确定多个第一位置，其中，所述第一位置为针对所述第一初始位置的机械回归位置。

该步骤是为了确定第一初始位置的机械回归位置，称为第一位置，可以理解为：从第一初始位置和第一位置为开始位置进行灌装得到的液体流量相差不大，因为走过的路径大致相同，因此灌装的流量也相差不多。

机械回归：流体传输机构经过一段时间的运行，活动单元回归到过程开始时的位置，称之为机械回归。若活动单元具有对称性，则对称结构的每一个对称元都具有相等的回归权限。例如，三滚轮的蠕动泵的每个滚轮都具有相等的回归权限，滚轮盘旋转一周视为三次回归。

如果蠕动泵泵头为3滚轮，则，第一初始位置有两个机械回归位置；如果蠕动泵泵头为4滚轮，则，第一初始位置有三个机械回归位置。

步骤140：从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置。

第一位置和第一初始位置可以统称为机械回归位置，从机械回归位置中选择一个距离停止位置最近的位置，作为下一次灌装的开始位置，可以缩短蠕动泵位置调整时间，提高工作效率。

步骤150：控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

滚轮转动到第二初始位置，称为机械回归，此时以第二初始位置作为再次灌装的起始位置，进行下一次灌装。

当进行第三次灌装时，其起始位置依然为第一位置和第一初始位置中的一个位置，可能是第二初始位置，也可能不是第二初始位置。当第一初始位置和第二初始位置不同时，则第三次灌装的起始位置与第二初始位置不同。依次类推，因此需要每次灌装之后都对下次的起始位置进行调整。

基于上述原理，本申请还提供了其他实施例，具体如下：

在一些实施例中，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体可以包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的角度为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数。

该实施例给出了如何确定第一位置的方法，具体采用了圆周角的位置表示方式，例如，滚轮个数为3，则，第一位置与第一初始位置之间的角度分别为60°、120°。当滚轮个数为4时，则，第一位置与第一初始位置之间的角度分别为90°、180°和270位置°。

在一些实施例中，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体可以包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的电机步数为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数，θ为电机的步距角。

在实际应用过程中，一般是采用电机步数来计量滚轮转动的距离，因此该实施例以电机步数来计算第一位置与第一初始位置之间的距离。该实施例只需将位置之间的圆周角换成步数即可，其中，电机的步距角是电机的固定参数，经查询即可知，因此，电机步数也就可以计算得出。

在一些实施例中，从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置，具体可以包括：

计算从所述停止位置到所述第一位置或所述第一初始位置的电机转动步数；

将最少电机转动步数对应的位置确定为第二初始位置。

确定了第一位置，就需要判断第一位置和第一初始位置哪个适合做下次灌装的起始点，其原则是保证蠕动泵泵头空转的距离(或时间)最短。其计算过程可以是，以电机正转为方向，计算停止位置到第一位置或者第一初始位置的距离。其距离可以以圆心角为计量单位，还可以以电机转动步骤为计量单位。然后经过对比，可以选择出其中距离最短对应的第一位置或第一初始位置作为第二初始位置。

在一些实施例中，所述根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，具体可以包括：

根据灌装液量计算电机需要转动的第一步数；

确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数；

根据所述第一步数和所述第二步数确定电机转动的总步数。

在具体实施过程中，蠕动泵还有一个回吸现象，为了提高灌装精度，需要对回吸现象进行调整，因此在进行灌装的时候，要把回吸现象对应的回吸值计算进去，共同确定一次灌装电机转动的总步数。

基于回吸现象的存在，在计算灌装液量对应的电机转动步数的时候，就需要在理论值的基础上加上回吸值，这才是需要电机转动的实际值。

其中，回吸值跟液体的粘度，传输速度和软管尺寸都有一定关系，可以通过多次实验确定。在一些实施例中，所述确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数，具体可以包括：根据电机转速，软管长度和灌装针头尺寸确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数。

在一些实施例中，在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之前，所述方法还可以包括：

控制传输管路的出口端连通泄放管路；

在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之后，所述方法还可以包括：

控制所述传输管路的出口端连通计量管路。

该实施例中，在两次灌装之间，由于需要调整滚轮芯的位置，则流出的多余液体需要排放，则可以在管路的出口端连接两个管路，一个管路用于进行多余液体排放，另一个管路连接计量管路，用于进行液量灌装。

其中，还可以在管路的出口端设置管路切换装置，用于连接和断开排放管路和计量管路。

本发明还提供了另外一种蠕动泵定量输出控制方法，如图2所示，所述方法可以包括：

步骤210：标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；

步骤220：根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；

步骤230：基于滚轮个数确定第二初始位置，所述第二初始位置为距离所述停止位置最近的针对所述第一初始位置的机械回归位置；

步骤240：控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

与图1所示的实施例所不同的是，该实施例不确定第一位置，直接采用计算的方法确定第二初始位置，其中，第二初始位置为距离滚轮最近的第一初始位置的机械回归位置。

在一些实施例中，所述基于滚轮个数确定第二初始位置，具体可以包括：

确定电机转动一圈的总步数；

确定灌装液量对应的电机转动步数；

基于以下公式计算电机调整步数：电机调整步数＝(总步数/滚轮个数)-电机转动步数％(总步数/滚轮个数)。

例如，电机总步数为1024，为4滚轮蠕动泵，灌装一次电机转动步数为968，则，电机调整步数＝(1024/4)-(968)％(1024/4)＝256-200＝56。那么，电机调整步数为56步，则第二初始位置为停止位置+56步。此后，一次灌装完成之后，只需要电机正转56步即可，此时无需再重复计算。

另外，在具体灌装的时候还需要判断电机调整步数之后的位置是否为第一初始位置的机械回归位置，如果不是还需要进行调整。

其中，对于第一初始位置的机械回归位置，可以根据滚轮的个数进行计算，以3滚轮为例子，第一初始位置的机械回归位置相差：总步数/3、总步数/3*2。

另外，本说明书还提供了用于实现上述蠕动泵定量灌装的具体实施方法(以3滚轮蠕动泵为例进行说明)，具体如下：

1、启动蠕动泵，控制电机运转到设定的零点，编码器记录此处位置。其中，编码器的分辨率为1024。

2、根据灌装液量计算电机需要转动的步数，并加上回吸值所需要的步数，控制电机转动相应的步数。

3、电机转动相应步数完成，计算回吸值电机所走的步数，并控制电机反向装动，执行回吸操作。回吸值可以设置为0，即无回吸。

4、回吸完成后，计算此时泵头滚轮位置距离当前最近的零点位置，电机所需要走的步数。

其中，(三分之一圈需要的步数)减去(电机灌装运行的步数)除以(三分之一圈需要的步数)取余数，结果为泵头滚轮运动到最近零点的位置。

5、控制电机运转回到最近零点的步数。

6、检测电机是否停在零点位置：读取编码器的位置，计算零点的位置。

零点位置计算，零点位置共三个(泵头滚轮数决定)。

零点位置1，启动是记录的位置。

零点位置2，启动记录的位置+1024/3。

零点位置3，启动记录的位置+1024/3*2。

即三个零点相距120度。

7、如果泵头滚轮转到零点，此次灌装是正常的，进行下一次灌装。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种蠕动泵定量输出控制方法，其特征在于，所述方法包括：

标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；

根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；

根据滚轮个数确定多个第一位置，其中，所述第一位置为针对所述第一初始位置的机械回归位置；

从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置；

控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的角度为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据滚轮个数确定多个第一位置，具体包括：

以所述第一初始位置为零点，第一位置与所述第一初始位置之间的电机步数为：

其中，n为滚轮个数，m为自然数，θ为电机的步距角。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述第一位置和所述第一初始位置中选择距离所述停止位置最近的位置作为第二初始位置，具体包括：

计算从所述停止位置到所述第一位置或所述第一初始位置的电机转动步数；

将最少电机转动步数对应的位置确定为第二初始位置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，具体包括：

根据灌装液量计算电机需要转动的第一步数；

确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数；

根据所述第一步数和所述第二步数确定电机转动的总步数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数，具体包括：

根据电机转速，软管长度和灌装针头尺寸确定所述蠕动泵的回吸值对应的第二步数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之前，所述方法还包括：

控制传输管路的出口端连通泄放管路；

在控制所述滚轮转动到所述第二初始位置之后，所述方法还包括：

控制所述传输管路的出口端连通计量管路。

8.一种蠕动泵定量输出控制方法，其特征在于，所述方法包括：

标记所述蠕动泵的任意滚轮的第一初始位置；

根据灌装液量驱动所述滚轮进行转动，进行一次灌装，记录所述滚轮的停止位置；

基于滚轮个数确定第二初始位置，所述第二初始位置为距离所述停止位置最近的针对所述第一初始位置的机械回归位置；

控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，继续进行下一次定量灌装。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于滚轮个数确定第二初始位置，具体包括：

确定电机转动一圈的总步数；

确定灌装液量对应的电机转动步数；

基于以下公式计算电机调整步数：电机调整步数＝(总步数/滚轮个数)-电机转动步数％(总步数/滚轮个数)；其中，％表示取余运算；

所述控制所述滚轮转动到所述第二初始位置，具体包括：

控制所述电机转动所述电机调整步数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述控制所述电机转动所述电机调整步数之后，还包括：

判断所述电机调整后所述滚轮的位置是否为针对所述第一初始位置的机械回归位置，若否，对所述滚轮的位置进行调整。

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