短小丝条状物料包装关键技术原理

目的为了提高食品、医疗等行业包装产品的生产效率、自动化程度以及降低企业成本,对能够实现短小丝条状物料连续包装、自动计量和充填来代替人工操作的特殊机械手开展研究。方法应用机电一体化和控制技术,设计一种全自动机械手,机械手整体采用直角坐标型设计方案;机械手由6只料手构成,并配置单片机称量装置,实现自动计量;料手采用多指结构,通过控制料手动作,实现抓取物料和卸放充填包装;机械手水平往复运动和竖直上下运动由PLC控制实现;结果对机械手样机进行试验研究,结果表明该机械手能够模仿人工操作,可以实现对短小丝条状物料的拾取、计量和充填。结论该机械手的设计原理可行,为短小丝条状物料的全自动化包装奠定了技术基础。     

一种包装机械手气动控制系统的研究

为了实现对短小丝条状物料的自动连续包装充填与计量,开发设计了包装充填机械手,机械手的水平运动采用带调速机构的阀控气缸实现分段调速,垂直运动采用PLC-PWM气动高速开关阀实现定位精度和速度控制;机械手料手的抓料和卸料采用简单阀控气缸控制,以满足快速、高精度和低成本的要求.开展了实验研究,机械手竖直定位精度小于2mm,循环时间小于6s,满足控制指标要求.     

一种自动计量与连续充填包装机械手功能特性的试验研究

针对采用一种特殊结构机械手,使酸菜丝等短小丝奈状物料在连续包装过程中,实现自动充填与计量的设计方案,为了验证机械手的功能特性是否符合设计要求,开展了试验研究。在不同压力和行程工况下,采用计算机软件自动记录试验数据,通过对试验数据进行对比分析,得出机械手工作的最佳工况。试验结果表明,机械手竖直定位精度2mm,自动计量装置计量精度2g,满足控制指标要求,设计方案可行。     

一种短小丝条状物连续包装自动充填与计量机械手的研究

机械手是一气动系统,X轴气缸实现机械手的水平往复运动,通过PLC控制方向阀和两位两通阀的协调动作,实现多级速度调节;y轴气缸实现机械手的竖直往复运动,通过PLC、编码器、光电开关、接近开关和高速开关阀,实现机械手竖直往复运动的开环与闭环控制,满足速度和精度要求;机械手手指驱动缸实现机械手抓料和卸料运动;单片机应用系统实现机械手抓取物料重量的自动计量.试验结果表明:机械手y轴定位精度2mm,一个工作循环5.8s,满足控制指标要求.     

称重式包装机系统延时和空中料柱的预测补偿方法

目的研究在包装机在工作过程中,对系统延时和空中料柱引起的包装误差进行实时预测补偿的方法。方法通过分析包装过程中落料高度的变化,研究系统延时和空中料柱对包装精度的影响和变化情况,确定系统延时和空中料柱引起的包装误差决定因素。结果系统延时和空中料柱会导致最终充填的物料多于当时检测到的值,由系统延时和空中料柱引起的误差大小,决定于系统延时与空中料柱落料时间及物料堆积速度,且随袋中物料增多而减小。结论系统延时与空中料柱落料时间之和Δt可视为袋中物料质量m的函数,可提前计算出Δt与m的关系,从而在需要预测补偿时可计算出相应的Δt。由Δt和前一段时间内的物料堆积速度υm,可实时预测由Δt引起的给料误差Δm,从而实现系统延时与空中料柱的实时预测补偿。     

一种包装机械手充填重量的单片机检测系统

为实现快速准确计量包装机械手抓取的包装物的重量,在机械手结构中嵌入单片机应用系统,对包装物重量进行实时采集与显示,保证能正确显示机械手抓取的物料的重量.上述系统可以代替传统的手工计量方法,能够大幅度提高生产效率和包装准确度.     

基于视觉反馈的包装机械手定位控制

目的 为了解决全自动食品包装机的块状食品抓取问题,以拾放并联机械手为研究对象,结合视觉反馈和预测控制,提出一种机械手定位控制方法。方法 给出了视觉反馈机械手总体设计方案,包括机械手本体、双目视觉系统和控制系统。研究输送带上运动食品的机器视觉定位算法。在考虑目标可见性约束和机械手执行器约束的前提下,将预测控制算法引入机械手的视觉伺服控制中,用于实现机械手末端位姿控制。最后,通过实验验证机械手的定位精度。结果 结果表明,平均误差可控制在0.7%,符合运动拾取精度要求。结论 所述控制方法可满足包装工艺要求,提高了包装过程自动化程度。     

堆聚态采血针管自动分料拾取机械手研究

目的研究堆聚态采血针管在包装过程中的自动分料拾取机械手,实现采血针管的单根拾取。方法基于采血针管的物理特性,设计搓分式和气吸式2种自动分料拾取机械手,通过拾取过程的力学分析和正交试验,研究入料深度、初始杆距和夹持力对搓分式分料拾取成功率的影响;通过设计计算和试验,研究吸附次数对气吸式分料拾取成功率的影响,并将2种机械手的分料拾取效果作对比。结果搓分式分料拾取机械手在入料深度为30 mm、初始杆距为4 mm、夹持力为1.9 N时分料拾取成功率最大为82%,但对物料损伤程度较大。气吸式分料拾取机械手在连续双次吸附时,分料拾取成功率最大为86%,对物料损伤程度较小。结论气吸式分料拾取机械手对物料损伤程度较小,可以满足五通道采血针管自动包装机的送料要求。     

基于机器视觉的轴承盖外形轮廓分类方法

目的 为提高花卉类包装的自动化程度,解决运动冲击、低执行率等问题,以包装机械手为研究对象,设计一种花卉包装机械手时间和冲击最优轨迹规划方法。方法 采用5次B样条插值函数实现关节曲线构建。采用改进遗传算法实现机械手运动过程优化,不仅可以提高机械手执行效率,而且能够确保其运行过程中不会出现冲击问题。通过改进罚函数和自适应交叉变异概率来解决不等式约束和局部最优问题。另外,设计花卉包装机械手的运动控制系统,包括基于STM32芯片的控制器以及触摸屏控制界面。结果 通过仿真和实验验证了所述方法的有效性,结果表明包装机械手执行效率大约提高了10%,抓取速度可以达到60次/min;机械手抓取迅速、运转平稳,并没有出现明显的冲击问题。结论 所述轨迹规划方法和控制系统可以提高包装机械手控制性能,能够满足花卉包装、分拣要求。     

人造板上下料机械手的动力学分析及仿真

目的 实现包装生产线上的自动化搬运作业,全面系统地了解人造板上下料机械手的动态特性,探究该机械手各关节所需驱动力大小及变化规律。方法 建立人造板上下料的三维结构模型,制定机械手一周期内的运动流程,通过拉格朗日方程法对机械手进行建模,通过系统动力学仿真软件(Adams)仿真出机械手的动态特性并验证动力学模型的准确性。结果 得到了机械手各关节(角)速度、(角)加速度、力与力矩变化曲线,(角)速度变化平缓无突变,(角)加速度、力与力矩曲线在6～9 s时变化剧烈,仿真曲线与动力学模型数据基本拟合。结论 动力学模型建立正确,后续应优化驱动或通过结构优化方式使整个运动过程更加平稳。     

四自由度包装搬运机械手控制系统设计

目的提高包装生产线的自动化程度。方法基于S7-200 PLC和维纶TK6050ip触摸屏,设计一种全自动包装搬运气动机械手控制系统,对控制系统硬件结构进行设计,并在硬件结构基础上进行软件编程。最后进行测试和应用研究。结果由实验数据可知,该控制系统能够保证气动机械手运行的平稳性、准确性、快速性,具有操作方便、工作效率高、运行可靠等优点。结论基于PLC和触摸屏控制的气动机械手能够提高包装生产线的自动化程度,可满足包装控制要求和生产需求。     

基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。     

立式包装机包装材料恒速供送控制

目的提高立式包装机的薄膜包装材料运行速度控制精度,提升包装袋的袋长精度和袋形外观质量。方法分析了影响立式包装机包装材料恒速控制精度的因素,在此基础上提出自适应模糊PID的控制策略,以实现系统参数的在线调整及优化,进而实现包装材料的速度在线调节。同时基于PLC搭建立式包装机控制系统,介绍控制系统的硬件结构和软件设计方法。结果实验结果表明,文中提出的控制方法包装精度约为±0.1 mm,有效提高了包装材料供送速度精度,使其速度误差控制在允许范围以内。结论该控制系统实现了包装材料供送速度的精确控制,提高了袋长精度和袋形质量。     

A Possible Scaling-up Technique for Dense Phase Pneumatic Conveying

In this article experimental findings have been presented to show that the pressure drop coefficient (K) for vertical and horizontal pneumatic conveying for a given bulk material follows a certain pattern. The pressure drop coefficient for vertical pneumatic conveying for a given material has been found to be independent of any variation of particle size distribution, within experimental limits. The pressure drop prediction technique proposed by the authors previously has been validated with the test results of alumina and bentonite.     

重心可调包装机械手导轨寿命分析

目的分析不同重心位置对包装机械手寿命的影响,在不改变包装机械手原整体结构前提下,提高包装机械手使用寿命。方法使用数学方法,计算并分析带负载的一自由度包装机械手在直线运动滚动导轨副中的水平运动。设定带载包装机械手在运动机构中的多个分布位置,并简化定位机构的负载重心,通过编制封装的面向对象语言C++计算程序,计算出二导轨四滑块直线运动滚动导轨副负荷重心多个位置的理论额定寿命值。结果根据计算获得的位置,将包装机械手抓取负荷的重心位置利用PLC控制及参数调整,实现了抓取包装机械手负荷重心位置偏置。结论通过实际应用,验证了理论计算的可靠性与可行性,负载包装机械手使用寿命得到了提高。     

包装物料形状特征提取和识别方法

目的为了提高包装过程物料抓取成功率,采用机器视觉设计一种物料识别和定位方法。方法以串联机械手臂为载体搭建一种基于机器视觉的物料识别、定位、抓取平台,包括物料传送模块、图像采集模块、视觉分拣模块、机器人控制模块和抓取模块等。重点论述相关图像处理算法,包括基于双边滤波的图像预处理方法,基于Canny算子的图像边缘检测,图像特征提取和质心定位等。最后进行实验研究。结果实验结果表明,码垛机器人的物料形状正确识别率可以达到99.25%,抓取成功率能够达到99.5%。结论所述物料形状识别和抓取定位方法可有效解决图像特征提取、定位等问题,具有识别率高、抓取准确等特点,能够满足包装搬运要求。     

苹果被动抓取柔性机械手的结构与分析

为了满足包装生产线上分拣不同大小苹果的要求,设计了一种气动绳牵引的被动抓取的柔性机械手。在满足苹果抓取力的情况下,以抓取最大和最小苹果的力的差值最小为目标函数,采用Matlab软件的fmincon函数优化,得出了2个结构尺寸(a,δ)、扭弹簧的刚度(k)和预紧角(10)及抓取最小苹果时机械手关节的角度(2),并给出了机械手的初始状态和气动控制方法。