一种多头组合秤的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可防止因称重料斗挂件堆积物料而影响称重精度的多头组合秤，所述多头组合秤包括铝盒、位于铝盒外侧的自上而下放置的缓冲料斗和称重料斗以及位于铝盒内侧自上而下放置的两个步进电机和称重元件；称重元件主要包括传感器上固定件、传感器下固定件、称重传感器、传感器保护件、称重料斗挂件以及测量电路，所述称重料斗挂件由挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三组成，所述挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三采用碰焊焊接成一体，所述挂件支板一为两边掏空的结构，通过该设计可减少接触平面，可防止物料掉落在称重料斗挂件上，从而减少对称重传感器的干扰，从而提高称量的准确度。
【专利说明】一种多头组合秤
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多头组合秤，具体涉及一种可防止多头组合秤称重料斗挂件堆积物料影响其称重精度的机构。
【背景技术】
[0002]多头组合秤是一种由振动送料装置、多个独立的称重单元以及集料机构组成的称重装置，其利用排列组合原理把称重单元的重量进行自动优先组合计算，得出最佳、最接近目标重量值的重量进行组合包装。
[0003]现有的多头组合秤称重料斗挂件采用(图3)这种形式，该挂件的缺点在于采用平板一体成型的方法加工，加工成型后有一个平整的平面。机器在称量细小颗粒状物料或粉末状物料的过程中，很容易会有物料通过振动盘的空隙或料斗的间隙掉落在称重料斗挂件上。在该类物体的称重过程中，如果称重料斗挂件上掉有物料，且在使用的过程中未能及时清除掉在称重料斗挂件上的物料，将会影响到机器称重的目标重量值，最终将导致机器的准确度不准。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种可防止因称重料斗挂件堆积物料而影响称重精度的一种多头组合秤。
[0005]本实用新型通过以下技术方案实现:一种多头组合秤，包括铝盒、位于铝盒外侧的自上而下放置的缓冲料斗和称重料斗以及位于铝盒内侧自上而下放置的两个步进电机和称重元件；称重元件主要包括传感器上固定件、传感器下固定件、称重传感器、传感器保护件、称重料斗挂件以及测量电路，所述称重料斗挂件由挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三组成，所述挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三采用碰焊焊接成一体，所述挂件支板一为两边掏空的结构，通过该设计可减少接触平面，防止物料掉落在称重料斗挂件上，从而减少对称重传感器的干扰。
[0006]所述称重传感器前后与传感器上固定件、传感器下固定件通过螺栓连接成一体，其中一端固定在铝盒上，另一端与称重料斗挂件连接。
[0007]所述称重传感器为电阻应变片，电阻应变片贴在弹性元件上，测量电路与电阻应变片连接，当弹性元件受力变形时，贴在弹性元件上的电阻应变片也相应的产生变形从而改变电阻应变片的电阻。
[0008]本实用新型的有益效果是:提供了一种多头组合秤可防止称重料斗挂件堆积物料，从而提高称量的准确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图；
[0010]图2是本实用新型的侧视图；[0011]图3是现有的一种多头组合秤的称重料斗挂件结构示意图；
[0012]图4是本实用新型的称重料斗挂件结构示意图；
[0013]图中:1铝壳、2缓冲料斗、3称重料斗、4步进电机、5传感器上固定件、6传感器下固定件、7称重传感器、8传感器保护件、9称重料斗挂件、21挂件支板一、22挂件支板二、23挂件支板三。
【具体实施方式】
[0014]为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型做进一步阐述和说明:
[0015]如图1、图2或图4所示，本实用新型提供的一种多头组合秤，包括铝盒1、位于铝盒I外侧的自上而下放置的缓冲料斗2和称重料斗3以及位于铝盒I内侧自上而下放置的两个步进电机4和称重元件；称重元件主要包括传感器上固定件5、传感器下固定件6、称重传感器7、传感器保护件8、称重料斗挂件9以及测量电路，所述称重料斗挂件9由挂件支板一 21、挂件支板二 22和挂件支板三23组成，所述挂件支板一 21、挂件支板二 22和挂件支板三23采用碰焊焊接成一体，所述挂件支板一 21为两边掏空的结构，通过该设计可大大减少接触平面，防止物料掉落在称重料斗挂件上9，从而减少对称重传感器7的干扰。
[0016]称重传感器7前后与传感器上固定件、传感器下固定件通过螺栓连接成一体，其中一端固定在铝盒I上，另一端与称重料斗挂件9连接。称重传感器7为电阻应变片，电阻应变片贴在弹性元件上，测量电路与电阻应变片连接，当弹性元件受力变形时，贴在弹性元件上的电阻应变片也相应的产生变形。
[0017]该组合秤由线振机振动，通过振幅和线振加料把物料送到每个缓冲料斗中2，此步骤中难免会有物料跳出缓冲料斗2而留在称重料斗挂件9上，特别是一些细小颗粒状的物料更加容易在称重料斗挂件9上堆积让称重传感器7误以为称重料斗挂件9上的物料也在计算之中，而实际上并不能将称重料斗挂件9上的物料和称重料斗3中物料一起打包，往往只打包了称重料斗3中的物料，从而称量结果与实际打包的物料不相符。
[0018]本实用新型由于称重料斗挂件9两边为空孔结构，物料难以在称重料斗挂件9上堆积从而对称量精度影响较小。步进电机4打开缓冲料斗2把斗中的物料送到称重料斗3中，当参与组合的称重料斗3放料或当称重料斗3中物料不够时，缓冲料斗2中的物料将会自动流入称重料斗3中，物料在称重料斗3中，会产生压力压迫弹性元件，从而弹性元件产生形变，电阻应变片贴在弹性元件上与弹性元件一样产生形变并产生相应电阻变化，通过测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出而得出称量结果O
[0019]多头秤的定义
[0020]多头秤从舶来词"Multihead Weighters"意译而出。在中国通常也叫做组合秤，电子多头秤，组合包装秤等。工程学名又称“选择组合衡器”。它是由多个独立的进料出料结构的称量单元组成，电脑利用排列组合原理将称量单元的载荷量进行自动优选组合计算，得出最佳、最接近目标重量值的重量组合进行包装。
[0021]多头秤的来源
[0022]上世纪70年代，日本农业协会向有关衡器企业提出了青椒称量的课题。在日本，青椒通常是以袋装定量包装的形式在超市销售的，若每袋青椒定量值是120g，要装准120g是一件非常困难的事。由于单个青椒重量较重，且差别较大，装少了关系到消费者利益，装多了关系到企业的成本。传统的方式是人工称量，即在一台静态的电子称上称量，一个青椒接一个青椒的累加到115g,再想找一个5g重的青椒加上去几乎是不可能的,则必须从115g中拿去一个较小的青椒，再加另外较大的一个青椒。如果重量大大超过120g或不足120g的话，还需要重复以上工作，这样称量效率极低，且难以达到接近目标重量(定量值)的结果。技术人员再对此进行大量调查研究后，利用组合称量原理成功地解决了上述青椒称量问题。
[0023]多头秤的类型
[0024]顾名思义，多头秤有很多个“头”，其实也就是“称重斗”，按现今食品包装业常用的斗数类型，分为8斗，10斗，12斗，14斗，16斗，20斗，24斗等。按使用环境类型也分为防水型，防锈型，抗碰撞型，通用型等，被食品包装，日化，烟草，五金(颗粒)行业所采用。按外形分为双开门，大柱型，双斜槽，低噪音单开门型。
[0025]多头秤的工作原理
[0026]1、提升机加料经过上料盘，使物料集中到主振盘上,再通过主振盘的振动,使物料在主振盘上把物料均匀分布到线振盘中。
[0027]2、当上料盘中物料没有或不够被料位光电检测器测出，就向主板发出信号，再通过主板向提升机发出给料信号加料。
[0028]3、线振机振动，通过振幅和线振加料时间把物料送到每个缓冲斗中。
[0029]4、步进电机工作，打开缓冲斗把斗中的物料送到称重斗中，当参与组合的称重斗放料或当称重斗中物料不够时，缓冲斗中的物料将会自动流入称重斗中。
[0030]5、物料在称重斗中，通过传感器产生重量信号，经过AD模块处理变成数字信号并通过数据总线传送给海川智能控制设备的主板。
[0031]6、主板上的CPU读起并记录每个称重斗的重量，再通过计算、分析、组合、筛选，选出最接近目标重量的组合称重斗，并发出组合秤已称好物料准备放料的就绪信号。
[0032]7、当CPU收到包装机发出的允许放料信号时，CPU就发出命令启动驱动器驱动步进电机打开被选中的称重斗把物料卸到斜槽中进入集料斗，如果没有集料斗就直接进入包装机，并向包装机发出已经排料的放料信号。
[0033]8、称重斗放料后，缓冲斗会及时向称重斗补料、称重、组合，为下一次放料作准备。
[0034]多头秤的主要特点
[0035]1、称重速度快10斗可达70包/每分钟，14斗可达120包/每分钟。
[0036]2、动态称重精度准——±0。I?2.0g0
[0037]3、自动化程度高——与提升机、包装机形成一体自动完成定量包装系统。
[0038]I 引言
[0039]组合秤又称选择组合衡器，它是由多个独立的进料出料结构的称量单元组成，电脑利用排组合原理对称量单元的载荷量自动优选组合计算出最佳、最接近目标重量值的重量组合进行包装。选别秤是检测单个产品重量与设定目标是否相符，并由分选装置自动剔除不合标准产品的包装行业设备。从实用角度出发，采用具有24位Σ -Λ型A/D转换器的系统级单片机MSC1210结合低成本的供电解决方案与CAN控制器SJA1000以及CAN总线收发器82C250，设计一种具有CAN总线接口的24位称重数据采集系统，可应用于组合称重设备、选别设备。
[0040]2系统硬件设计
[0041]图1为系统硬件结构图。系统硬件采用系统级单片机MSC1210直接采集传感器信号。由称重传感器产生的电压输入信号采用差分输入方式，由滤波电路直接接到MSC1210的AIN0、AIN1，经MSC1210内部A/D转换采集数据，然后将采集数据转化为CAN协议数据传输至CAN总线网络，再由触摸屏处理数据。MSC1210内置有温度传感器，便于后期数据校正，采集测量环境温度。
[0042]2.1供电电压
[0043]A/D转换数据大小仅取决于输入电压VO大小，A/D转换精度取决于参考电压VO的稳定性。V0、VREF必须取同一电源，电源波动相互抵消，对A/D转换无影响。该称重传感器最小激励电压为5V，最小激励电流为25mA。MSC1210提供的内部参考电压不足以驱动传感器，因此选择外部输入参考电压，同时关闭内部参考电压以减小噪声干扰和功率损耗。
[0044]基于上述原因，综合成本考虑，选用低压差线性稳压器LP2591提供5V用以激励传感器，通过高精度电阻网络分压成2.5V供给MSC1210作为A/D转换的参考电源。
[0045]LP2951属精密型低压差线性稳压器，初始精度0.5%，电压调整率和负载调整率可达0.05%，具有低静态电流(≤8mA)、低压差、低温度系数(20X10-6/°C)等特点。轻载时的压差为50mV ;当其为IOOmA负载时压差为380mV。最大输出电流为100mA。
[0046]集成的各个电阻具有参数、性能、受环境影响一致的特点，外界对其干扰(如电源变化、温度变化)能在分压比中相互抵消。采用并联电阻的分压电路有助于减小温漂，提高稳定性。
·`[0047]2.2A/D 转换器
[0048]高精度数据采集核心在于A/D转换器的参数指标。即量程、有效分辨率和转换时间等。
[0049]MSC1210通过可编程增益放大器(PGA)和偏移D/A转换器(ODAC)改变量程以增加输入信号的动态范围。MSC1210通过改变本身的PGA来改变量程以适应不同的传感器输入电压。如果AINO作为同相差分输入通道，其他任何一个通道都可作为反相差分输入通道。这里选择AIN0、AIN1作为输入传感器输入电压的前向通道。PGA的模拟输入通过ODAC最多被偏置到输入范围的一半，由于ODAC引入了模拟偏置量而非数字量到PGA，所以使用ODAC不会降低A/D转换器的性能。
[0050]该系统要求输入信号的动态范围为O~4000g,最小输入分辨率为0.1g,同时根据A/D转换器线性输入、输出特性，A/D转换器满量程电压与所分辨最小电压的比值和相应重量输出比值相等。系统必须保证最终测量结果具有16位的精度。考虑系统电源电压漂移、温度漂移等其他因素，因此要求A/D转换至少应达到ISbit的实际转换精度。因此，MSC1210能够满足系统设计要求。
[0051]2.3温度测量
[0052]MSC1210内置温度传感器便于后期数据校正，采集测量环境的温度。由于其内部二极管提供温度传感功能，当输入多路复用器的设置寄存器所有位都为I时，二极管就连到A/D转换器的输入端，所有通道打开。[0053]2.4CAN总线数据通讯
[0054]SJA1000 的 ADO ~AD7 连接到 MSCl210 的 PO 端口，CS 连接到 MSCl210 的引脚 P2_7。P2_7引脚为O时，CPU片外存储器地址选中SJA1000，CPU通过这些地址对SJA1000执行相应的读/写操作。SJA1000的RD、WR、ALE分别与MSC1210的对应引脚相连，INT引脚接MSC1210的INTO，MSC1210可通过中断方式访问SJA1000。
[0055]为增强CAN总线节点的抗干扰能力，SJA1000的TXO和RXO通过高速光耦6N137与82C250相连，这样就实现总线上各CAN节点间的电气隔离。采用小功率电源隔离模块B05-05S将光耦部分的两个电源完全隔离。通过隔离提高了节点的稳定性和安全性，如图2所示。
[0056]传感器电压输出信号经过滤波后直接接MSC1210的AIN0，AIN1 ；MSC1210内部A/D转换的参考电压为LP2951，输出电压经精密电阻网络分压得到，如图3所示。
[0057]3系统软件设计
[0058]单片机采 集A/D转换的数据并通过CAN协议发给CAN网络，传输数据，在触摸屏上编制软件系统接收和存储采集到的称重传感器输出的电压数据，软件工作的重点包括数据校准和数据采集两部分。
[0059]3.1数据校准
[0060]为降低器件和系统的偏移误差和增益误差，需要采用校准方法。MSC1210或整个系统的偏移、增益误差可以通过校正来减少影响。
[0061]校正功能ADCC0N1寄存器(SFR DDH)的CAL2~O位控制每个校准过程需7个tDATA周期，因此，完成偏移和增益校准需要14个rDATA周期。在校准完成后，当中断允许时，会产生A/D转换中断。校正完成以后A/D转换器中断位置为1，表示校正结束可以读取有效数据，相关程序代码如下:
[0062]ADCONl = 0X01 ；//初始化增益和偏移自校准；
[0063]while ( ! (AISTAT&0X20)) ;//等待中断触发。
[0064]3.2数据采集
[0065]采用台达DOP人机界面软件ScreenEditor开发平台，编制数据采集与存储系统，使用CAN网络协议与下位机通讯，进行称重数据的实时采集，具体应用于称重系统采集测试系统中。
[0066]3.3提高精度采取的其他措施
[0067]为保证得到一个高精度的测试系统，除了使用高精度A/D转换器外，系统中的其他模块设计也对整个系统精度有很大的影响。
[0068](I)传感器是整个系统的核心，要获得可靠的数据源就要注意电阻式应变传感器的安装方式，传感器的底座安装面应平整、整洁，无任何油膜、胶膜等存在。安装底座要求高于传感器本身的强度和刚度。安装底座的安装面要用水平仪调整水平。安装时不能采用普通平垫圈，应使用弹簧垫圈。在给传感器加载受力时，要按传感器加载受力方向加载，避免横向或附加扭矩力。
[0069](2)数字器件和模拟器件独立供电，对电源进行稳压，并加滤波电路，以免电源噪声对系统产生影响。为防止传导型高频电磁干扰，在传感器信号输出端及电源线上加屏蔽珠。在PCB布线时应尽量将数字部分和模拟部分隔离，数字地与模拟地隔离。[0070]系统能够稳定运行，测量结果满足精度要求，显示分辨率为1/40000。数据稳定时间小于Is。
[0071]4结束语
[0072]该CAN总线的称重数据采集方案适用于组合称重或选别称重的环境下对称重传感器信号的采集与存储，经工厂环境的实践检验，证明系统能够长时间稳定运行，具有较好的应用前景，同时也可运用在车辆称重系统。
[0073]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种多头组合秤，包括铝盒、位于铝盒外侧的自上而下放置的缓冲料斗和称重料斗以及位于铝盒内侧自上而下放置的两个步进电机和称重元件；称重元件主要包括传感器上固定件、传感器下固定件、称重传感器、传感器保护件、称重料斗挂件以及测量电路，其特征在于:所述称重料斗挂件由挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三组成，所述挂件支板一、挂件支板二和挂件支板三采用碰焊焊接成一体，所述挂件支板一为两边掏空的结构。
2.根据权利要求1所述的一种多头组合秤，其特征在于:所述称重传感器前后与传感器上固定件、传感器下固定件通过螺栓连接成一体，其中一端固定在铝盒上，另一端与称重料斗挂件连接。
3.根据权利要求1所述的一种多头组合秤，其特征在于:所述称重传感器为电阻应变片，电阻应变片贴在弹性元件上，测量电路与电阻应变片连接。
【文档编号】G01G21/00GK203432656SQ201320359875
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】毛记平 申请人:佛山市博伦斯机电有限公司