高精度液体注配料控制方法研究

为提高香精研发过程中配方试制精度,保证配方生产一致性,提出一种液体注配料控制方法。设计撞针行程可调节注料阀,通过常开和单点双模式注料以适应配料质量要求。常开模式采用顺馈+模糊PID控制;单点质量模式依据供给压力和撞针行程对单点质量的影响,建立单点质量控制模型。并分别进行仿真验证及模型优化。试验结果表明,当撞针行程和供给压力分别为0.1 mm和0.3 MPa时,单点质量为1.8 mg,配方试制过程中,常开控制偏差在5%以内,注料整体偏差在0.2%以内,重复精度<0.2%,满足实验室配方试制研发需求。研究对保证液体注配料精度具有重要意义。

多品种医疗试板自动包装系统研发

为满足异形医疗试板热封设备的精度及快速需求,研发一种多品种、高精度、高效率的热封包装控制系统。分析了包装机的工艺流程和控制要求,采用RBF-PID温度控制算法提升热封效果及效率,运用机器视觉系统采集预制袋特征数据,经图像处理实现47种异形试板检测。基于欧姆龙NJ系列运动控制PLC和两种工业以太网的控制方式进行系统硬、软件设计,改进优化了上料、装袋、热封、检测、出料等运动过程,开发了人机交互界面实现装置和生产状态的可视化。经过设备投产验证,该系统在高温、振动的工作环境中运行稳定,平均包装速度高达1806个/h,平均合格率高达98.1%,平均温度误差仅±0.88℃,其可靠性和准确性显著提升。

SOLIDWORKS Electrical在通过式脚踏封口机自动化改造设计中的应用

小型企业塑封工艺中通过式脚踏封口机应用广泛,但在塑封重型工件时,工人操作非常费力且次品率高,无法保障塑封质量,为此对其进行机构优化与软硬件设计自动化改造。利用SOLIDWORKS Electrical快速建立3D虚拟电气配盘与生成各类BOM清单,大大缩短了研发周期,安装人员还可以根据虚拟电气装配路径进行准确安装。最终设计出结构合理,满足生产工艺要求的自动化装置,企业以极少改造成本提质增效,为机电一体化装置自动化设计提供了一个高效开发途径。

风电叶片多点分级静力加载无模型自适应控制及实现

兆瓦级风电叶片静力加载试验目前一般采用多点同步逐级加载的方法实现。为解决静力加载试验多点同步协调控制及各加载点力耦合的问题,提出了一种不基于加载对象数学模型的静力加载自适应控制算法,并通过伺服绞车+力传感器+三坐标测量仪+控制采集装置搭建了试验系统,通过PLC根据算法调整伺服电机的转速以实时调整加载载荷的变化率,从而实现各加载点载荷同步、匀速、稳定变化。加载系统采用竖向加载方式,在满足试验要求的基础上大大节约了占地面积,经现场试验,加载时间控制在3 min以内,加载同步性控制在1%以内,最大载荷可达300 kN,对各种叶片适应性良好,具有一定的通用性。

不同坐标系下六相PMSM单相开路容错MPC控制

目的目前六相永磁同步电机单相开路故障的模型预测容错控制的研究已逐步成为热点,本文将对α-β和d-q2种坐标系控制下的故障机理进行对比分析,并对比不同坐标系中下正常和故障容错运行模型的控制效果。方法基于矢量空间解耦坐标变换矩阵不变原理,对A相开路进行故障模型的理论计算分析,分别在α-β和d-q这2种不同坐标系中对其进行模型预测控制容错建模。最后在MATLAB/Simulink中对2种坐标系下的电机正常运行和故障容错运行中的工作性能采用相同电机参数进行实时仿真。结果仿真结果显示,正常运行时,2种坐标系下总谐波失真(THD)值分别为2.09%和2.77%;故障运行时,d-q坐标系下的THD值比α-β坐标系小了13.15%;容错运行时2种坐标系下的THD值分别为1.19%和1.79%。结论从仿真结果可以看出,d-q坐标系控制下的电机在故障时具有更稳定的性能,而在正常和容错运行状态下,2种坐标系下的控制效果几乎等效。

跨境电商柔性物流包装生产线

针对跨境电商包裹多样性带来的包装自动化程度低、人工成本高、效率低等问题,设计了跨境电商柔性物流包装生产线,可以实现不同尺寸包裹的自动化柔性物流包装。对现有人工物流包装作业流程进行分析和优化,采用无接触式测量传感器,实时获取包裹尺寸。设计自适应热封装置,实现不同尺寸包裹的自适应封口。通过原理样机对包装效果进行试验验证,包裹包装效果良好,最大自适应尺寸为250mm。所设计的柔性物流包装生产线具有实际工程应用价值。

包装机中推料机构分析及优化

根据技术要求和基本技术参数,运用解析法对糖果包装机的推糖机构进行了结构分析,运用封闭矢量法对推糖机构中的曲柄摇杆进行运动学理论计算,利用Adams软件进行建模与仿真分析。在分析基础上运用Adams进行优化,以压力角最小为目标函数,以曲柄摇杆的长度关系和摇杆转角24.4°为约束条件,以曲柄长度、连杆长度、摇杆长度为设计变量,得到设计变量最优解。

包装机混合式自动定量控制系统的设计

简要介绍了混合式自动定量系统的原理,为了提高混合式自动定量系统的定量的速度和定量精度,针对一个具体的包装机设计了一个微机控制系统。该系统以单片微型计算机为核心,与称重传感器相连,具有数据采集的功能,同时具有控制加料、信息显示和主控微机通信的功能。该控制系统在包装机上具有较大的推广价值和一定的实效性。

全自动封口旋盖机控制系统的设计

针对软管封口旋盖机的工作流程及响应快、精度高的控制要求,设计了以PLC为核心的控制系统,结合交流伺服及其他硬件,对软管封口旋盖的生产流程进行了较好的控制。详细介绍了封口旋盖机的工作流程和控制时序方案,给出了程序流程图、工作时序图。最后提出了旋盖转矩的控制方法以及控制系统的设计方案。该控制系统性能稳定,控制精度高,生产速度快。

单驱动多点啮合齿轮齿条传动轮齿干涉问题研究

齿轮齿条机构的承载能力受齿面接触强度制约,为提高其承载能力采用多对齿轮与单根齿条啮合,为简化传动系统结构,提出了单驱动多点啮合齿轮齿条传动机构,该机构具有承载能力强、体积小、质量轻、成本低等特点。但该机构存在轮齿干涉问题,为解决该问题进行了轮齿干涉量研究,并基于轮齿变位可改变中心距的特性,采用变位系数补偿法解决轮齿干涉问题。对变位后的齿轮齿条机构进行了轮齿受力分析,结果表明,轮齿无干涉,且受力均匀。轮齿干涉问题的解决,极大地提高了齿轮齿条传动的承载能力,使得齿轮齿条传动可以用于重载工况。

布料包装设备中翻折机构的结构设计与运动分析

为解决中小型染整企业需要机械设备实现布料包装的问题,利用公理化设计理论,根据用户需求解析其布料包装设备中翻折机构的功能要求和结构设计要素。通过耦合设计分析提出符合独立性公理的机构设计方案。选取右侧由曲柄滑块机构与凸轮机构串联而成的六杆机构作为设计对象,利用位移矩阵法得到曲柄滑块机构尺寸,解析滑块位置与曲柄转角的关系。同时,分别选用等速运动规律和正弦加速度运动规律设计推程阶段廓线和回程廓线。此外,对翻折机构进行运动仿真得到翻折板的角位移、角速度和角加速曲线。研究表明,翻折板的运动特性满足设计要求并符合实际需求。

袋装螺蛳粉自动化包装生产线设计

随着袋装螺蛳粉销量与日俱增,已有的自动化程度较低的袋装螺蛳粉自动化生产线难以满足越来越多的订单需求,为了实现更高产量、更高效率,设计了一条袋装螺蛳粉自动化包装生产线,该生产线采用模块化设计,设计了各模块的机械机构,使用PLC设计生产线的控制系统。该自动化包装生产线可实现袋装螺蛳粉的自动化上料、分拣、包装等环节。

基于改进ORB-SVM的工件识别方法研究

针对传统的图像识别算法识别多品种工件,存在运行时间长、识别率低等问题,提出基于改进ORB-SVM的工件图像识别方法。在传统ORB算法的特征点检测基础上,采用SIFT算法获得具有旋转尺度不变性的图像特征描述,并利用词袋模型将图像特征转化为特征直方图,进而构建支持向量机(SVM)的分类模型,实现对工件的识别分类。试验结果表明:改进的ORB-SVM在应对旋转变换、光照变换、尺度变换时更具鲁棒性,且工件识别准确率高达98.89%,单个工件的识别时间低于0.43 s,具有良好的高效性和实用性。研究为多领域的工件识别提供参考。

包装机PVC夹持步进装置同步带传动机构建模与动态特性分析

PVC经热塑成型后延展性增强,为减小PVC在夹持步进过程中的传动误差,分析PVC夹持步进装置同步带-负载传动机构的动态传动特性对PVC传动误差的影响。首先,基于拉格朗日方程建立了广义坐标系下的同步带-负载传动机构的纵向振动微分方程并求解激励响应;其次,基于ADAMS虚拟样机对同步带-负载传动机构进行刚柔耦合仿真,对同步带传动-负载机构进行动态特性分析;最终,基于同步带粘弹性特性分析不同预紧力、负载载荷对同步带横向振动、负载动态直线位移误差和运动特性的影响规律,为包装机同类装置在优化PVC传动精度与稳定性方面的应用提供了理论参考。

面向薄皮果类抓取的柔性手前瞻力控方法

针对当前机器人手存在的抓取力控性能差、控制系统复杂等问题,基于柔性手结构性能优势,提出一种面向薄皮果类柔顺抓取的前瞻预测智能力控方法。以最佳位形和力闭合为约束条件,提出适用于柔性手结构配置的4种抓取规划方法,并建立抓取稳定性评估机制。构建基于径向基神经网络的非线性回归预测模型,并重点提出基于最小抓取力的前瞻智能力控算法。分析抓取系统结构,设计分层模块化柔性手控制系统,最终搭建柔性手抓取实验平台,进行抓取性能测试。试验结果表明,相对其他2种方法,提出的抓取力控方法抓取力分别降低10.64%和6.91%;抓取成功率分别提高2.67%和5.00%,平均值高达98.00%。研究为柔性手的进一步研究提供参考。

基于Creo的吹瓶机封口凸轮研究

为了提高全自动旋转式吹瓶机的稳定性,对其封口凸轮进行优化设计。对封头组件的运动过程进行分析,根据组合摆线运动规律,使用Creo软件进行曲线编程,获得封口凸轮曲线。对封口凸轮曲线进行压力角分析、最大加速度验证,并对封口凸轮实物进行试验验证。结果显示,采用组合摆线运动规律设计封口凸轮的吹瓶机单腔平均产能为2750瓶/h,整机平均噪声为78.90 dB(A);和普通方法设计封口凸轮的吹瓶机对比,分别提升22.2%和降低6.18 dB(A)。研究为机械行业的凸轮设计提供借鉴。

片类柔软产品整形装盒装置设计

针对片类柔软产品人工整形操作花费大量人力资源的问题,设计一种自动整形装箱装置,以提升该类产品的整形装箱工作效率。通过对整形装盒功能、纸箱状态进行分析研究,设计一种多气缸、多连杆机构,并采用动态静力分析方法对爬坡机构进行运动学和动力学分析;利用SolidWorks建立片类柔软产品整形装盒装置三维模型,并对机构进行运动学仿真。结果表明,机构能进行平缓运动,实现片类柔软产品的整形装盒要求。现场试验表明,装置每天(运行时间8 h)平均能够处理14400片产品,效率较人工整形操作提高约2.8倍,具有合理性及实用性。研究为片类柔软产品整形装盒装置的设计提供方法及思路。

桶装集合食品装箱机PLC系统设计

为解决火锅酱料包装产线中,将10袋集合桶装后,两桶装为一个纸箱的装箱机控制问题,设计了一款集合食品装箱机的PLC系统.系统以西门子Smart系列的s7-200为核心控制器,通过传感器感知桶的位置,将脉冲数通过伺服系统量化处理,并利用伺服系统本身的随动性,实现对桶的输送、定位、抓取和装箱控制.通过触摸屏设置控制参数和实现点动调整控制,精确与流水线节拍配合协同.经实验测试与测量,该装置动作流程时间为18.8 s,动作循环周期占桶出料周期的94%,低于桶出料周期.且装置工作状态稳定,动作柔和,不会在运输过程中造成对物料及包装外壳的损伤.该装置效率高,调节运行灵活便捷,为提高流水线作业智能化提供了支撑.

汽车遮阳板自动控制装置的设计

改变传统的手动直接推动汽车遮阳板的方式,采用电动机带动汽车遮阳板转动的方式,实现遮阳板的上、下翻转。电动机的工作可以由手动开关直接控制,也可以由光照强度(作为主控信号)进行控制。将手动开关发出的开关信号或经光敏检测电路产生的光照强度信号输入单片机,单片机接收到相应控制信号后,通过电机控制电路,对电动机进行控制。主要对以光照强度为主控信号的汽车遮阳板电机控制系统的控制模式、基本组成、相关信号输入电路、电机控制电路等进行了介绍。

基于YOLOv5和U-NET的多目标药盒抓取系统设计

目的解决传统机器视觉机器人抓取系统对多目标及复杂目标背景分割不精确导致的目标定位精度差而影响机器人抓取效率的问题,提出一种新的深度学习抓取识别定位系统。方法搭建由Delta机械臂、PC上位机、双目相机等组成的硬件系统,对工业部署常用的YOLO系列算法进行对比研究。将YOLO与U-NET相结合,用于目标的检测和分割。在精确分割出属于目标和背景目标的像素区域的同时,计算边缘和中心位置信息,运用立体视觉技术得到三维位置,并转换为世界坐标系,由PC机引导机械臂去完成抓取任务。结果深度学习目标检测和图像分割相结合的系统在较复杂背景、多目标的场景下比未添加图像分割的算法拥有更好的目标定位精确度。结论YOLOv5和U-NET相结合的目标定位抓取方法具有较高的鲁棒性,达到了并联机械臂的抓取要求。该方法能够运用于其他多自由度机械臂上,具有良好的应用价值。