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实时在线分拣和称重系统研究

作　者: 刘坦
导　师: 王永鼎
学　校: 上海海洋大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 冷冻水产品加工分拣方案设计 MATLAB AT89C51单片机步进电机
分类号: TH715.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在线称重装置是将自动化、机械化和信息化结合在一起的新的技术设备，近年来，随着相关技术的快速发展，在线称重装置已不在是单一的称重设备，而是智能化和数字化于一体的设备。目前，在线称重装置主要是分为静态称重和动态称重，其中动态称重已广泛应用，两种称重方法都有各自的特点，就静态称重来说，称重结果稳定，受外界环境干扰小；而动态称重与静态称重的原理则完全不同，称重结果会因外界环境干扰而产生一定变化，这样使得动态称重的要求比静态称重的要求更高，但称重效率大大提高，所以动态称重已成为主要发展趋势。在水产品加工拣选方法研究的基础上，提出一种新的称重方法，这个方法主要适用于形状不规则、重量不均匀的冷冻水产品加工分拣，并且这个方法与传统称重方法存在着较大差异，是将一种全新的数学理念引用到在线称重法中。整个操作过程如下：首先将称重对象进行一次称重并按称重结果进行分类，利用数学计算方法从分类结果中按一定方式抽取样本组合，最终达到称重定量值，利用这种称重方法可有效提高称重效率，同时也为冷冻水产品加工实现机械化、自动化提供可行方案。主要内容如下：引言、组合称重持术、称重方案总体设计、基于MATLAB软件仿真实验设计、基于单片机的实验验证、总结。本文给出了实时在线分拣和称重系统方案，并且详细介绍了称重分拣过程和以单片机89C51为核心的硬件电路，说明了误差来源及改进方法。本文提出的实时在线称重和分拣系统方案，与传统的称重方法相比，具有称重方法简单，生产节拍短，成本低，劳动强度低，生产效率提高等特点。在线称重（Online Weighing）是测量在线生产中产品重量的一种技术，主要包含称重传感器和数据采集仪器，用来测量生产线上产品的重量参数并且处理显示和存储这些信息。在线称重系统是一个综合了计算机、传感、控制、信息和数据采集技术等多学科而形成的高新技术，是未来称重技术的发展趋势，同时也是当前世界各国研究的重点。在组合称重技术中，介绍了日本较先进的电脑组合秤，主要描述电脑组合秤的工作原理以及特点。电脑组合秤可以大大提高生产效率，但是在提高企业生产效率的同时对技术的要求也随着提高，就目前来看，电脑组合秤的价格还是比较昂贵，如果企业要使用是必也会提高生产成本。为了能够在提高企业生产效率的同时降低一点成本，本文根据电脑组合秤的工作原理而提出一种新的组合称重分拣方案。在MATLAB软件仿真实验中，验证所提出新的组合称重分拣方案是否具有可行性。在仿真实验进行前，对企业实际生产进行调研并整理相关数据，然后根据调研数据，假设出仿真实验的前提条件，并通过MATLAB软件验证前提条件假设的正确性。之后根据提出的称重分拣方案，编写仿真实验程序进行验证并处理实验结果，最终实验结果表明，该称重分拣方案能够提高企业生产效率，具有可行性。在基于单片机的实验中，介绍了分拣部分总体设计，主要包括AT89C51系列单片机的性能简介、KEIL软件简介、I/O口的分配、硬件设计和软件设计等，在硬件设计中主要介绍开发板上单片机最小系统、电源电路设计、时钟电路设计、复位电路设计以及步进电机设计，在软件设计中主要介绍步进电机性能参数，以及步进电机驱动方式，在开发板上如何连接，最终实现步进电机运转。最后，对全文进行了总结。对组合称重分拣方案的调整和硬件设计、相关算法和软件设计做了比较深入的研究，取得了一定的进展，但是同时有些研究工作还值得进一步拓展，具体考虑了以下几方面：(1)MATLAB仿真实验的进一步研究，完善实验过程，使得在称重分拣过程更加稳定、更加快速。(2)对单片机实验进行改善，然后进行多次实验，使分拣达到最佳化。(3)将所提出的称重分拣方案实际应用到企业生产中。(4)为了将称重方案改善转化成产品，软件中的各模块要做成独立模块，根据不同用户要求选择相对应的模块集成并优化。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
引言  11-18
  1.1 在线称重的发展史  11-12
    1.1.1 在线称重系统概述  11-12
    1.1.2 皮带秤设备的历史现状  12
  1.2 在线称重的发展趋势  12-13
  1.3 在线称重系统存在的问题  13-14
  1.4 在线称重关键技术  14-16
    1.4.1 传感器技术  14-15
    1.4.2 分拣系统技术  15-16
  1.5 本文所做的研究工作  16-18
第二章组合称重技术  18-22
  2.1 电脑组合秤  18-19
    2.1.1 组合秤工作原理  18-19
    2.1.2 组合秤控制系统  19
  2.2 电脑组合秤特点  19-20
  2.3 分拣称重法  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章称重方案的总体设计  22-27
  3.1 目前常用的称重方法  22-25
  3.2 组合分拣称重方案描述  25-26
  3.3 本章小结  26-27
第四章基于 MATLAB 软件仿真实验设计  27-37
  4.1 MATLAB 软件介绍  27-28
    4.1.1 软件简介  27-28
  4.2 仿真实验理论依据  28-31
    4.2.1 正态分布  28
    4.2.2 仿真实验条件  28-31
  4.3 仿真实验过程和程序  31-33
  4.4 仿真实验结果和处理方法  33-36
    4.4.1 仿真实验结果  33-34
    4.4.2 实验数据处理  34-36
  4.5 本章小结  36-37
第五章基于单片机的实验验证  37-70
  5.1 单片机介绍  37-39
  5.2 KEIL 软件  39
  5.3 硬件设计  39-47
    5.3.1 电源电路设计  40-43
    5.3.2 复位电路设计  43-45
    5.3.3 时钟电路设计  45-46
    5.3.4 步进电机设计  46-47
  5.4 软件设计  47-62
  5.5 分拣机构设计  62-68
  5.6 本章小结  68-70
第六章总结与展望  70-71
  6.1 全文总结  70
  6.2 工作展望  70-71
参考文献  71-74
附录  74-77
致谢  77
攻读期间发表文章情况  77

实时在线分拣和称重系统研究

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