柑桔自动计量称重设备的研发

论文摘要

果品计量包装属于水果分级加工生产线中的工序末端,是水果产后商品化处理的重要环节。我国绝大多数水果分级生产线的称量包装均采用人工方式,作业过程耗时、费工、费力,大大降低了水果分级加工生产线的整体效益,成为提高我国果品商品化处理效率的重大瓶颈。国外自动装箱多是在按质量分级的基础上进行,能实现在线计量装箱,但设备投入大,成本高,很难被中小型的水果生产企业接受。具有自动称量装箱功能的水果计量包装设备在国内尚处于空白,为此设计开发GFB-1型柑桔自动计量装箱设备,按设定重量进行自动计量、装箱。本文作者从单项技术及关键部件研究入手,在完成关键部件设计与参数试验、样机试制的基础上,通过进一步优化整机结构设计和工艺设计,最终开发出性能可靠、价格适宜的国产化水果自动计量装箱设备。本文介绍了GFB-1型柑桔自动计量装箱设备的设计方案、工作原理、结构组成、工作特点和主要参数。设备采用大、小两通道喂料,对应大、小翻转料槽,实现快速给料与精确给料。左、右2个包装箱并排进行交替计量称重。采用PLC控制,称量传感器测得的信号反馈到PLC,分别控制大、小翻转料槽电动机动作,对左、右位箱进行供料转换,实现连续计量装箱。主要参数为,装箱速度：4-6箱/min,计量称重误差：≤250g；计量包装规格：2.5-10kg/箱（可人工设定）；伤果率：≤2%。本设备的水果装箱是在动态的情况下实现计量称重的,水果下落的冲击对称重传感器有很大的影响。如何消除水果下落的冲击,减少对称重传感器的影响,至关重要。为此,本文研究了不同的减震方法对GFB-1型柑桔自动计量装箱设备的装箱合格率的影响,并提出相应的减震措施。通过对比试验,最后确定采用减震弹簧+发泡塑料的减震措施,装箱合格率可达95%以上。通过完善PLC算法,延时取值降低读数误差,延长时间为0.5-1s。经过PLC的提醒功能,对少数不符合误差要求的果箱由人工添减水果,有效修正装箱误差,使装箱合格率达到100%。本文还同时介绍了设备的试制过程和自动控制系统的组成和控制方法。

论文目录

• 图表目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 选题背景和意义
• 1.1.1 水果产地商品化处理具有重要意义
• 1.1.2 计量包装是水果商品化处理的重要环节
• 1.1.3 我国水果计量包装技术研究的空白急待填补
• 1.2 国内外水果计量包装设备的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外水果计量包装设备的研究现状
• 1.2.2 国内水果计量包装设备的研究现状
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 产业化前景及效益分析
• 1.4 本研究的主要内容
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 柑桔自动计量称重设备的设计
• 2.1 研究方法
• 2.2 技术路线
• 2.3 结构组成
• 2.4 设计方案
• 2.4.1 计量方式
• 2.4.2 供料方式
• 2.4.3 装箱方式
• 2.4.4 控制方式
• 2.4.5 工作特点
• 2.4.6 设计的主要参数
• 2.4.7 工作过程
• 2.5 主要零部件设计
• 2.5.1 水果输送带
• 2.5.2 进料槽
• 2.5.2 翻转料槽
• 2.5.4 导料槽及缓冲装置
• 2.5.5 果箱托辊
• 2.5.6 重量传感器
• 2.5.7 传感器上下减震装置
• 2.5.8 机架
• 2.5.9 控制系统
• 2.6 本章小结
• 第三章 柑桔自动计量称重设备的试制
• 3.1 第一轮样机的试制与试验
• 3.1.1 第一轮样机试制
• 3.1.2 第一轮样机试验
• 3.1.3 整改措施
• 3.2 最后样机及结构示意图
• 3.3 本章小结
• 第四章 柑桔自动计量称重设备的自动控制系统
• 4.1 硬件部分
• 4.1.1 硬件构成
• 4.1.2 PLC、AD模块及显示器简介
• 4.1.2.1 PLC
• 4.1.2.2 扩展模块（AD模块）
• 4.1.2.3 OP系列可编程操作显示器
• 4.2 软件部分
• 4.2.1 程序流程
• 4.2.2 编程软件简介
• 4.3 控制系统的操作与使用
• 4.3.1 初始设置
• 4.3.1.1 托盘重量初始化
• 4.3.1.2 参数设定
• 4.3.2 运行
• 4.3.3 报警处理
• 4.3.3.1 超标报警
• 4.3.3.2 其他报警
• 4.4 本章小结
• 第五章 柑桔自动计量称重设备的试验
• 5.1 减震方式
• 5.2 冲击试验
• 5.3 减震试验
• 5.4 延时取值试验
• 5.5 伤果率试验
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文结论和研究展望
• 6.1 全文结论
• 6.2 本研究创新之处
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 附录 PLC控制程序
• 致谢