物料水分检测装置及其控制方法、控制系统与流程

文档序号:15948096发布日期:2018-11-14 04:40阅读:303来源:国知局

本发明涉及物料水分检测技术领域,尤其涉及物料水分检测装置及其控制方法、控制系统。

背景技术

在冶金行业,在混料过程中需要加入一定量的水,以提高物料的结合力和附着力,利于后续的成型操作。但是由于物料自身也会含有一定的水分,为了更加准确地控制加水量,使得物料具有最佳的结合力和附着力,需要对物料中的水分进行精确检测。然后根据水分检测值来控制物料加水量,使得物料水分在后续工艺过程中保持在一个合理的范围内。可见,物料水分的实时检测对最终产品的质量影响很大,因此,对物料的水分检测十分必要。

现有冶金行业中,常用的物料水分检测方法包括红外水分仪、微波水分仪和中子水分仪,上述检测设备都属于非接触式测量设备。红外水分仪虽然可进行快速检测水分,应用行业广,但是缺点明显,外界影响因素多,如环境中的光线,蒸汽、天气温湿度,物料表面颜色、物料成分,导致只能检测物料表面水分。中子水分仪虽然检测速度快,且检测不受粉尘、水汽、物料导电性能、粒度等因素的影响,但主要缺点是射线有放射性危害,对人体有危害作用。微波水分仪虽然可以在线检测,检测速度快,可以穿透物料测量全部水分,不受外界环境温度、粉尘、光线、物料颜色等影响,但主要缺点是测量结果的准确性受物料成分影响比较大。

可见,现有技术中对物料水分检测的方法,无法及时并准确地检测物料水分,导致工作效率低下。



技术实现要素:

本发明提供了一种物料水分检测装置及其控制方法、控制系统,以解决现有的物料水分检测方法,无法及时并准确地检测物料水分,导致工作效率低下的问题。

第一方面,本发明提供了一种物料水分检测装置,包括:机械臂装置、初始工位、微波干燥装置、称重装置、旋转装置、干燥防灰门和称重防灰门,其中,

所述初始工位位于机械臂装置和微波干燥装置之间,所述初始工位用于放置料杯,所述机械臂装置用于夹取料杯,实现在初始工位、微波干燥装置和称重装置之间的移动,以及物料取样,盛料杯的进料与排料动作;

所述微波干燥装置包括装置箱体和设于装置箱体侧壁的干燥入料通道;装置箱体内设有微波腔体;所述干燥入料通道的一部分伸入微波腔体内,另一部分位于装置箱体外;所述干燥防灰门设于干燥入料通道位于装置箱体外的一端;所述装置箱体的下端设有放置腔体;

所述称重装置和旋转装置分别位于放置腔体内;所述称重防灰门设于放置腔体的侧壁;所述称重装置和称重防灰门的位置相对;所述称重装置内设有称重传感器;

所述旋转装置包括支撑底座、驱动组件、支撑杆、接近开关、旋转托盘和四个定位杆;所述支撑底座位于放置腔体底部的中心位置;所述驱动组件通过支撑底座与支撑杆连接,驱动组件用于驱动支撑杆旋转;每个所述定位杆以支撑杆为轴,均布于支撑杆上;所述旋转托盘与支撑杆的一端固定连接,旋转托盘与支撑杆相互垂直,所述旋转托盘上设有至少一个干燥工位;所述支撑杆贯穿放置腔体和微波腔体,使旋转托盘位于微波腔体内;所述接近开关固定在支撑底座上,接近开关与定位杆相对。

可选地,所述称重装置包括底座、支撑杆和称重托盘;

所述底座位于放置腔体靠近称重防灰门的一侧,所述称重传感器放置于底座上;所述支撑杆的一端与称重传感器连接,所述支撑杆的另一端与称重托盘连接,所述支撑杆与称重托盘相互垂直。

可选地,所述驱动组件包括旋转电机和皮带轮;所述旋转电机固定在支撑底座上,旋转电机的驱动端通过传动件与皮带轮的主动侧连接,所述皮带轮的从动侧通过轴承与支撑杆的一端连接。

可选地,所述旋转托盘上设有四个干燥工位,每个干燥工位以旋转托盘的中心为圆心均布于旋转托盘上。

可选地,所述微波干燥装置还包括:微波抑制器,所述微波抑制器设于干燥入料通道上。

可选地,所述微波干燥装置还包括:红外测温仪;所述红外测温仪设于微波腔体外的顶部,红外测温仪的红外探头位置正对称重托盘上的料杯;所述红外测温仪用于测量微波腔体内的物料温度。

第二方面,本发明还提供了一种物料水分检测装置的控制方法,所述方法包括:

发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第一允许称重放置信号控制机械臂装置将空料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的空料杯重量;

发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述空料杯中装入待测物料,得到盛料杯;

在接收所述机械臂控制系统返回的取料完成信号后,发送第二允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第二允许称重放置信号控制机械臂装置将盛料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥初始重量;

发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述盛料杯放入微波干燥装置内的旋转托盘上,控制微波干燥装置进行微波干燥;

在判断所述盛料杯中的待测物料干燥完毕后,发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将干燥后的盛料杯取出并放入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥结束重量;

根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量。

可选地,按照下述步骤发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统。

可选地,按照下述步骤发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上;

接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送允许取料信号至机械臂控制系统,控制机械臂装置从物料胶带机上抓取待测物料,将所述待测物料倒入位于初始工位上的空料杯中,得到盛料杯。

可选地,按照下述步骤发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第二允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上;

接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门开启;

接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号,发送允许干燥放置信号至机械臂控制系统。

可选地,在所述判断盛料杯中的待测物料干燥完毕的步骤之前,还包括:

接收所述机械臂控制系统返回的干燥放置完成信号后,由微波干燥装置对盛料杯中的待测物料进行微波干燥;发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;

接收所述干燥防灰门返回的关闭完成信号,发送旋转信号至微波干燥装置的驱动组件,驱动旋转托盘旋转90°;

接收所述微波干燥装置返回的旋转结束信号,执行判断所述盛料杯中的待测物料是否干燥完毕的步骤。

可选地,按照下述步骤判断所述盛料杯中的待测物料是否干燥完毕:

获取所述盛料杯在微波腔体内的初始干燥时刻和当前干燥时刻,根据所述初始干燥时刻和当前干燥时刻,确定盛料杯中待测物料的当前微波干燥时长;

判断所述当前微波干燥时长是否满足微波干燥时间阈值;

如果满足微波干燥时间阈值,确定盛料杯中的待测物料干燥完毕。

可选地,按照下述步骤发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统:

发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制所述干燥防灰门开启;

接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号后,发送允许干燥取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将旋转托盘上的盛料杯取出;

接收所述机械臂控制系统返回的干燥取料完成信号,发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;以及,发送第三允许称重放置信号至机械臂控制系统。

可选地,根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量:

式中,mi为待测物料的水分含量,w0i为空料杯重量,w1i为盛料杯的干燥初始重量,w2i为盛料杯的干燥结束重量。

可选地,还包括:

获取微波干燥装置内的待测物料的当前物料温度;

根据所述待测物料的当前物料温度,判断所述是否超过物料温度上限阈值;

如果超过物料温度上限阈值,发送停止微波加热信号至微波干燥装置,控制微波干燥装置停止对待测物料进行微波干燥。

第三方面,本发明实施例提供的一种物料水分检测装置的控制系统,包括:物料水分控制系统和机械臂控制系统;所述机械臂控制系统用于根据物料水分控制系统发送的控制信号控制机械臂装置执行相应操作;所述物料水分控制系统被配置为执行下述程序步骤:

发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第一允许称重放置信号控制机械臂装置将空料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的空料杯重量;

发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述空料杯中装入待测物料,得到盛料杯;

在接收所述机械臂控制系统返回的取料完成信号后,发送第二允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第二允许称重放置信号控制机械臂装置将盛料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥初始重量;

发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述盛料杯放入微波干燥装置内的旋转托盘上,控制微波干燥装置进行微波干燥;

在判断所述盛料杯中的待测物料干燥完毕后,发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将干燥后的盛料杯取出并放入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥结束重量;

根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供的物料水分检测装置及其控制方法、控制系统,由物料水分控制系统和机械臂控制系统之间进行控制信号的交互,使机械臂控制系统控制机械臂装置执行相应操作。机械臂装置根据控制信号将空料杯由初始工位移动至微波干燥装置内,放在放置腔体内的称重托盘上进行第一次称重,由称重传感器获得空料杯的重量。称重之后取出,在空料杯中装入待测物料得到盛料杯再次放置在称重托盘上进行第二次称重,得到盛料杯的干燥初始重量;第二次称重后取出并放入微波腔体内的旋转托盘上,进行微波干燥过程。干燥结束后,再将干燥后的盛料杯取出放入放置腔体的称重托盘上进行第三次称重,得到盛料杯的干燥结束重量。根据测得的空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和干燥结束重量得到待测物料的水分含量,随即完成一次水分检测过程;同时,机械臂装置还可根据控制信号执行干燥后的物料的排料动作;另外,通过旋转装置,可实现同时多组物料水分含量的检测,提高工作效率。本实施例提供的装置及其控制方法、控制系统,可以在微波干燥过程中检测出物料的水分含量,即实现及时的在线水分检测,数据更加准确,提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的物料水分检测装置的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的物料水分检测装置的侧视图;

图3为本发明实施例提供的物料水分检测装置的俯视图;

图4为本发明实施例提供的物料水分检测装置的控制系统的结构框图;

图5为本发明实施例提供的物料水分检测装置的控制系统的交互结构图;

图6为本发明实施例提供的物料水分检测装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的物料水分检测装置的结构示意图;图2为本发明实施例提供的物料水分检测装置的侧视图。

参见图1和图2,本发明实施例提供的一种物料水分检测装置,用于通过失重法对待测物料进行水分的在线实时检测,同时,还可实现物料在线快速干燥。该物料水分检测装置包括:机械臂装置1、初始工位2、微波干燥装置3、称重装置4、旋转装置5、干燥防灰门6和称重防灰门7。

其中,机械臂装置1用于实现物料取样、盛料杯取料及排料,以及盛料杯的移动等功能。机械臂装置1主要由机械臂、夹具、夹具换向装置、机械臂控制箱及电线电缆等部件组成。机械臂控制系统100用于接收物料水分控制系统200发送的控制信号,以控制机械臂根据控制信号对应的具体动作步骤作出相应的移动距离、改变动作方向等操作。夹具用于夹取承装物料的器皿;夹具换向装置用于机械臂的取料部件和料杯夹具的两个功能之间切换。

机械臂控制系统100可预先定义6个信号输入点,即允许取料信号、允许倒料信号、允许称重放置信号、允许称重取料信号、允许干燥放置信号、允许干燥取料信号。同时,定义每个执行动作的初始位置和结束位置,通过接收到外部的控制信号,来触发机械臂按照事先规划好的路径动作,或停止机械臂的动作。

初始工位2位于机械臂装置1和微波干燥装置3之间,初始工位2用于放置料杯8,空料杯和装满待测物料的料杯在被称重或干燥之前,均放置在该初始工位2上。机械臂装置1用于夹取料杯8,实现在初始工位2、微波干燥装置3和称重装置4三者之间的移动;机械臂装置1根据控制信号将初始工位2上的料杯8送入到微波干燥装置3内或称重装置4中的称重托盘44上,干燥结束或称重结束后,再将料杯8从微波干燥装置3内或称重装置4中的称重托盘44上取出并放置在初始工位2上。

微波干燥装置3包括装置箱体31和设于装置箱体31侧壁的干燥入料通道32;装置箱体31内设有微波腔体33;干燥入料通道32的一部分伸入微波腔体33内,另一部分位于装置箱体31外。机械臂装置1将料杯8送入微波干燥装置3时,需通过干燥入料通道32后,再进入装置箱体31内;微波腔体33用于进行微波干燥操作,干燥入料通道32与微波腔体33相通,可将机械臂装置1送来的料杯8直接放入到微波腔体33内,以进行微波干燥。

干燥防灰门6设于干燥入料通道32位于装置箱体31外的一端;干燥防灰门6包括上下限位开关、门驱动部件及相关附件,下限位开关可将防灰门5盖住干燥入料通道32的入口,上限位开关可将防灰门5移动到干燥入料通道32的入口上部,门驱动部件用于根据控制信号,执行开启干燥防灰门6以及关闭干燥防灰门6的操作。干燥防灰门6用于防止外部粉尘进入微波干燥装置3内部。

微波干燥装置3还包括:微波抑制器,微波抑制器设于干燥入料通道32上,具体为位于装置箱体31外的一侧。微波抑制器用于在进行微波干燥,且干燥防灰门6打开时,抑制装置内的微波通过干燥入料通道32投射到装置外部,辐射到现场操作人员;也可避免影响装置的微波干燥效果。因此,将微波抑制器设置在干燥入料通道32上以防止微波外泄。

而为了防止干燥物料的表面温度过高,影响物料的质量,需要实时监控微波腔体33内待测物料的表面温度。为此,微波干燥装置3还包括:红外测温仪203、微波功率调节模块204、微波开关电源205和微波磁控管206;红外测温仪203设于微波腔体33内,红外测温仪203用于测量微波腔体33内物料温度,红外测温仪203的红外探头位置正对称重托盘44上的料杯8,并且微波腔体33内的旋转托盘57上的四个放置料杯位置都有对应的红外测温仪203。

如果红外测温仪203监测到物料温度超过物料温度阈值时,则由物料水分控制系统200设置微波功率为零,并通过通讯总线传输至微波功率调节模块204,以通过微波功率调节模块204调节微波开关电源205的输出功率,微波开关电源205直接连接到微波磁控管206,从而停止微波干燥,或者使微波功率降低,进而降低物料的表面温度。

装置箱体31的下端设有放置腔体34,称重装置4和旋转装置5分别位于放置腔体34内。称重装置4用于对空料杯和装满待测物料的盛料杯进行称重;旋转装置5用于实现在微波干燥时,干燥工位的旋转,以使装有盛料杯的干燥工位位于微波腔体33的中心,使微波干燥效果最佳。

称重防灰门7设于放置腔体34的侧壁;称重装置4和称重防灰门7的位置相对。为了方便空料杯和装满待测物料的盛料杯的称重操作,将称重装置4设置在微波干燥装置3的边缘处,由称重防灰门7密封。称重防灰门7的作用、结构组成和所能取得的效果与干燥防灰门6相同,此处不再赘述。

称重装置4包括:称重传感器42、底座41、支撑杆43和称重托盘44;底座41位于放置腔体34靠近称重防灰门7的一侧,称重传感器42放置于底座41上;支撑杆43的一端与称重传感器42连接,支撑杆43的另一端与称重托盘44连接,支撑杆43与称重托盘44相互垂直。

称重托盘44用于盛放空料杯或者装满料的盛料杯,空料杯或者盛料杯的重量会通过支撑杆43向称重传感器42施加作用力,称重传感器42通过支撑杆43感应到空料杯或者盛料杯的重量,并输出相对应的毫伏电压值至物料水分控制系统200。物料水分控制系统200根据接收到的毫伏电压值,计算出对应的重量数据。

旋转装置5包括支撑底座51、驱动组件、支撑杆56、接近开关54、旋转托盘57和四个定位杆55;支撑底座51位于称重装置4远离称重防灰门7的一侧,即位于微波腔体33中心位置的底部,支撑底座51与称重装置4的底座41位于同一水平面上。

驱动组件通过支撑底座51与支撑杆56连接,驱动组件通过螺钉或螺栓等固定在支撑底座51上,驱动组件的驱动端与支撑杆56连接,驱动组件用于驱动支撑杆56旋转;

驱动组件包括旋转电机53和皮带轮52;旋转电机53固定在支撑底座51上,旋转电机53的驱动端通过传动件与皮带轮52的主动侧连接,皮带轮52的从动侧通过轴承与支撑杆56的一端连接。旋转电机53由电机驱动器驱动,旋转电机53开启时,带动皮带轮52回转,进而通过轴承带动支撑杆56以自身轴线为圆心做旋转动作,实现自身旋转。

每个定位杆55以支撑杆56为轴,均布于支撑杆56上;支撑杆56的四周固定数个定位杆55,本实施例中,支撑杆56上可固定四个定位杆55,每相邻两个定位杆55之间所呈夹角为90°。

旋转托盘57与支撑杆56的一端固定连接,旋转托盘57与支撑杆56相互垂直,支撑杆56贯穿放置腔体34和微波腔体33,使旋转托盘57位于微波腔体33内;旋转托盘57用于放置待微波干燥的盛料杯,当完成放置动作时,控制驱动组件驱动支撑杆56旋转,进而带动旋转托盘57旋转,每次旋转的角度均为90°,以使盛料杯从旋转托盘57上的入料口位置转动到下一个盛料杯放置位置,留出入料口位置以便放置下一个盛料杯杯。

旋转托盘57上设有至少一个干燥工位,干燥工位用于盛料杯的放置。在其中一种实施方式中,旋转托盘57上仅设置一个干燥工位,即此种情况下的物料水分检测装置每次仅能检测一个水分值。

在另一种实施方式中,旋转托盘57上设置四个干燥工位,其中三个干燥工位用于放置盛料杯,另外一个干燥工位用于轮空操作,此种情况下的物料水分检测装置每次可同时干燥三个盛料杯的物料,并且每个盛料杯在微波腔体33的干燥时间是第一种方式的三倍,从而使物料干燥更充分,检测结果更准确,检测效率明显高于第一种形式的物料水分检测装置,提高工作效率。

在第二种情况下,旋转托盘57上设置四个干燥工位,每个干燥工位以旋转托盘57的中心为圆心均布于旋转托盘57上,使得相邻两个干燥工位的所呈夹角为90°。由于相邻两个干燥工位之间的夹角与旋转托盘57的旋转角度相同,因此,在进行一次旋转时,将放置当前盛料杯的干燥工位恰好旋转至下一干燥工位的原始位置处。

具体实施时,如图3所示,在旋转托盘57上沿顺时针顺序分别设置第一干燥工位571、第二干燥工位572、第三干燥工位573和第四干燥工位574,初始时,第一干燥工位571位于干燥入料通道32处。在进行微波干燥时,机械臂装置1将第一盛料杯放置在第一干燥工位571上,由物料水分控制系统200控制旋转托盘57逆时针旋转90°后进行微波干燥,此时第二干燥工位572位于干燥入料通道32处,第一干燥工位571旋转至第四干燥工位574的原始位置,并将此时的位置作为第一干燥工位571的更新后原始位置。

将第二盛料杯放置在第二干燥工位572,控制旋转托盘57逆时针旋转90°后进行微波干燥,此时第三干燥工位573位于干燥入料通道32处,第二干燥工位572旋转至第一干燥工位571的更新后原始位置,并将此时的位置作为第二干燥工位572的更新后原始位置。依此类推,当第一干燥工位571、第二干燥工位572和第三干燥工位573均放置盛料杯后,第四干燥工位574为轮空工位,且位于干燥入料通道32处。

旋转托盘57由初始位置旋转90°后开始微波干燥,当继续旋转四分之三周(270°)时,旋转托盘57回转到初始位置即证明盛料杯中的待测物料的微波干燥过程结束,当第一干燥工位571上的盛料杯在微波腔体33内滞留时间达到干燥时间要求时,可放置第四盛料杯进行微波干燥过程。此时,机械臂装置1将第四盛料杯放置在第四干燥工位574上,控制旋转托盘57逆时针旋转90°后,第一干燥工位571经过一周的旋转返回至干燥入料通道32处,此时,由机械臂装置1将第一干燥工位571上的干燥后的盛料杯取出进行后序操作,而第一干燥工位571将作为轮空工位。

为了准确控制旋转托盘57的转动角度,本实施例中,利用接近开关54来实现。接近开关54固定在支撑底座51上,接近开关54与定位杆55相对。接近开关54与第一定位杆之间距离在感应距离范围之内时,将感应到的信号返回至物料水分控制系统200。在完成一次放置盛料杯操作后,由驱动组件驱动支撑杆56旋转,当第二定位杆与接近开关54之间距离在感应距离范围之内时,且由于相邻两个定位杆55之间呈90°夹角,说明支撑杆56已旋转90°,此时接近开关54再次发送信号至物料水分控制系统200,由物料水分控制系统200控制驱动组件停止工作,进而使支撑杆56停止旋转,实现旋转托盘57精准旋转90°的操作。

物料水分控制系统200与机械臂控制系统100通过io端口进行信息交换,也可以通过通讯总线进行数据交互。物料水分控制系统200按照物料水分检测装置工作流程,发送控制信号至机械臂控制系统100,同时控制机械臂装置1根据控制信号执行相应操作。

图4为本发明实施例提供的物料水分控制系统的结构框图;图5为本发明实施例提供的控制系统的交互结构图。

参见图4,物料水分控制系统200包括cpu控制子系统201、触摸屏207、24v开关电源202、称重传感器42、称重显示仪表208、微波功率调节模块204、微波开关电源205、红外测温仪203、接近开关54、旋转电机53和旋转电机驱动器209。红外测温仪203、触摸屏207、24v开关电源202、微波功率调节模块204、称重显示仪表208、接近开关54和旋转电机驱动器209分别与cpu控制子系统201连接。

微波磁控管206通过微波开关电源205与微波功率调节模块204连接,检测装置进入正常工作流程时,由cpu控制子系统201发送微波功率值至微波功率调节模块204,以启动及调节微波开关电源205的输出功率,从而调节微波磁控管206的功率。当红外测温仪203监测到物料温度偏高、则需要设置微波功率为零,此时,微波开关电源输出功率为零,停止微波加热。

接近开关54将每次感应到的信号实时发送至cpu控制子系统201,cpu控制子系统201根据接收到的信号生成控制信号并发送至旋转电机驱动器209。旋转电机53通过旋转电机驱动器209与cpu控制子系统201连接,通过旋转电机驱动器209驱动旋转电机53开启动作,通过皮带轮52带动支撑杆56旋转;或者,由旋转电机驱动器209控制旋转电机53停止,以便支撑杆56可以恰好旋转90°之后停止。本实施例中,旋转电机53可选用伺服电机,以提高旋转精度。

称重传感器42与称重显示仪表208连接,称重传感器42监测到的重量变化通过称重显示仪表208显示,再转换成重量数据,通过modbus-rtu传输至cpu控制子系统201,再生成控制信号,发送至机械臂控制系统100以控制机械臂装置1执行相应操作。本实施例中,称重传感器42的精度在0.05g以上,量程不超过500g。

cpu控制子系统201包括cpu模块211(自带io输入、输出端口)、模拟量输入模块221和模拟量输出模块231;由24v开关电源202给cpu控制子系统201中的各模块提供电源;模拟量输入模块221与红外测温仪203连接,用于接收红外测温仪203实时监测的数据,并发送至cpu模块211,cpu模块211根据红外测温仪的温度数据高低,来调节微波功率;同时,cpu模块211接收称重传感器42发送的数据以及触摸屏207发送的指令,再由cpu模块211生成控制信号发送至机械臂控制系统100;各模块之间通过通讯电缆或者通讯底板连接,物料水分控制系统200的控制程序存储于cpu模块211内,实现物料水分在线检测装置的整个控制过程。

参见图5,在进行物料水分检测时,物料水分控制系统200先发送机械臂动作信号至机械臂控制系统100,以控制机械臂装置1执行相应动作。当机械臂装置1执行完一个操作后,由机械臂控制系统100发送动作完成反馈信号至物料水分控制系统200,以通知该系统可以进行下一操作步骤。

其中,机械臂动作信号包括允许取料信号、允许倒料信号、允许干燥放置信号、允许干燥取料信号、允许称重放置信号和允许称重取料信号等。机械臂动作完成反馈信号,包括取料完成信号、倒料完成信号、干燥放置完成信号、干燥取料完成信号、称重放置完成信号和称重取料完成信号等。

如果机械臂装置1出现有故障,则由机械臂控制系统100输出报警信号给物料水分控制系统200,物料水分控制系统200接收到该信号,则执行物料水分在线检测装置停机动作。如果物料水分控制系统200出现故障,则由物料水分控制系统200输出报警信号给机械臂控制系统100,机械臂控制系统100会自动控制机械臂装置1停机。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供的物料水分检测装置,空料杯或盛满待测物料的盛料杯放置在初始工位2上,由机械臂装置1根据控制信号将空料杯由初始工位2移动至微波干燥装置内,放在放置腔体34内的称重托盘44上进行第一次称重,由称重传感器42获得空料杯的重量。称重之后取出,在空料杯中装入待测物料得到盛料杯再次放置在称重托盘上进行第二次称重,得到盛料杯的干燥初始重量;第二次称重后取出并放入微波腔体33内的旋转托盘57上,进行微波干燥过程。干燥结束后,再将干燥后的盛料杯取出放入放置腔体34的称重托盘44上进行第三次称重,得到盛料杯的干燥结束重量。根据测得的空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和干燥结束重量得到待测物料的水分含量,随即完成一次水分检测过程;同时,机械臂装置1还可根据控制信号执行干燥后的物料的排料动作。本实施例提供的检测装置,可以在干燥过程中检测出物料的水分含量,即实现及时的在线水分检测,数据更加准确,提高工作效率。

由于本发明实施例提供的物料水分检测装置,是由物料水分控制系统200与机械臂控制系统100进行控制,通过两个控制系统实现检测装置对待测物料的水分检测,以达到及时并准确的在线检测目的。为此,物料水分控制系统200与机械臂控制系统100的控制过程参照如下方法步骤。

如图6所示,本发明实施例提供的一种物料水分检测装置的控制方法,所述方法包括:

s1、发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第一允许称重放置信号控制机械臂装置将空料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的空料杯重量;

在进行水分检测时,由物料水分控制系统200发送第一允许称重放置信号给机械臂控制系统100,由机械臂控制系统100控制机械臂装置1将放置在初始工位2上的空料杯送入微波干燥装置3内的称重托盘44上。

在放置完毕的一刻,称重传感器42检测到作用力,待作用力稳定后即可获得空料杯重量,随即将该空料杯重量发送给物料水分控制系统200。

而由于微波干燥装置3的干燥入料通道32的入口端设有称重防灰门7,在机械臂装置1将空料杯移动至微波干燥装置3内时,需要提前将称重防灰门7开启。

为此,物料水分控制系统200在发送控制信号至机械臂控制系统100之前,需要先开启称重防灰门7。具体地,本实施例提供的控制方法,按照下述步骤发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统:

s01、发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

s02、接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统。

物料水分控制系统200先发送称重门开启信号给称重防灰门7,使称重防灰门7开启。当称重防灰门7开启后,随即发送一个开启完成信号给物料水分控制系统200。当物料水分控制系统200接收到该开启完成信号后,再将第一允许称重放置信号发送至机械臂控制系统100。

实际应用时,机械臂夹住空料杯,从初始工位2送入到放置腔体34内的称重托盘44处,在机械臂送入托盘处之前,物料水分控制系统200自动打开放置腔体34处的称重防灰门7。称重空料杯(第一次称重),此时,称重传感器42称量空料杯重量,记为w0i。

s2、发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述空料杯中装入待测物料,得到盛料杯;

当物料水分控制系统200接收到称重传感器42发送的空料杯重量后,随即发送第一允许称重取料信号至机械臂控制系统100。第一允许称重取料信号即为进行称重操作过程的信号,根据该信号控制机械臂装置1将空料杯取出,并放置在初始工位2上。并根据允许取料信号,在空料杯中装入待测物料,以进行后序的微波干燥过程。

具体地,本实施例中,按照下述步骤发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统:

s21、发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

s22、接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上;

s23、接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送允许取料信号至机械臂控制系统,控制机械臂装置从物料胶带机上抓取待测物料,将所述待测物料倒入位于初始工位上的空料杯中,得到盛料杯。

在完成第一次称重之后,为了机械臂装置1将空料杯取出,需要提前开启称重防灰门7。因此,当物料水分控制系统200接收到称重传感器42发送的重量数值后,随即发送称重门开启信号给称重防灰门7,称重防灰门7开启后返回开启完成信号给物料水分控制系统200,在接收到该信号后,立即发送第一允许称重取料信号至机械臂控制系统,以便控制机械臂装置1将称重托盘44上的空料杯取出,并放置在初始工位2上。

机械臂装置1利用夹具将空料杯从放置腔体34内取出,并放置在初始工位2处,动作执行完毕后,发送称重取料完成信号给物料水分控制系统200。物料水分控制系统200接收到机械臂控制系统100发送的称重取料完成信号,立即发送称重门关闭信号至称重防灰门7,以控制称重防灰门7及时关闭,避免外界的灰尘等进入微波干燥装置3的放置腔体34内,影响到称重精度。而机械臂控制系统100发送称重取料完成信号的时机为机械臂装置1将空料杯取出放置在初始工位2的时刻。

当物料水分控制系统200接收到称重取料完成信号后,应及时地向机械臂控制系统100发送允许取料信号,以控制机械臂装置1向空料杯中装入待测物料。

机械臂装置1接收到允许取料信号,将夹具转换为取料部件,控制机械臂的取料斗从物料胶带机9上抓取待测物料,物料胶带机9如输送皮带,并把待测物料倒入初始位置的空料杯内,得到盛料杯,便于后续在干燥过程中检测水分含量。

s3、在接收所述机械臂控制系统返回的取料完成信号后,发送第二允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第二允许称重放置信号控制机械臂装置将盛料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥初始重量;

当机械臂装置1完成装料操作后,由机械臂控制系统100发送取料完成信号至物料水分控制系统200,接收到信号后,物料水分控制系统200发送称重门开启信号至称重防灰门7,以控制称重防灰门7开启,开启后,随即返回开启完成信号给物料水分控制系统200,使物料水分控制系统200立即发送第二允许称重放置信号至机械臂控制系统100,控制机械臂装置1将盛料杯由初始工位2移动至放置腔体34内的称重托盘44上,进行第二次称重。

在移动盛料杯时,需将机械臂装置1的取料部件转换为夹具模式。当机械臂装置1将盛料杯放置在称重托盘44上后,立即退回至放置腔体34外;当机械臂装置1放下盛料杯,退回到放置腔体34外停止不动时,机械臂控制系统100即发送称重放置完成信号至物料水分控制系统200,接收到信号后,物料水分控制系统200发送称重门关闭信号至称重防灰门7,以控制称重防灰门7关闭。

当盛料杯放置在称重托盘44上后,称重传感器42感应到稳定的作用力后将监测到的重量数值发送至物料水分控制系统200,随即获得盛料杯的干燥初始重量,记为w1i。此时,盛料杯的干燥初始重量为空料杯重量与待测物料重量的重量和。

s4、发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述盛料杯放入微波干燥装置内的旋转托盘上,控制微波干燥装置进行微波干燥;

当物料水分控制系统200接收到称重传感器42发送的盛料杯的干燥初始重量后,随即发送第二允许称重取料信号至机械臂控制系统100。第二允许称重取料信号即为进行取料操作过程的信号,根据该信号控制机械臂装置1将盛料杯取出;并根据允许干燥放置信号,将经过第二次称重的盛料杯取出并放入微波腔体33内的旋转托盘57上,以进行后序的微波干燥过程。

具体地,本实施例中,按照下述步骤发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统:

s411、发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

s412、接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第二允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上;

s413、接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门开启;

s414、接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号,发送允许干燥放置信号至机械臂控制系统。

在进行第二次称重后,为了对盛料杯中的待测物料进行微波干燥处理,需将盛料杯从放置腔体34的称重托盘44上取出,因此,需提前开启称重防灰门7。当物料水分控制系统200接收到称重传感器42发送的盛料杯的干燥初始重量后,随即发送称重门开启信号给称重防灰门7,称重防灰门7开启后返回开启完成信号给物料水分控制系统200,在接收到该信号后,立即发送第二允许称重取料信号至机械臂控制系统100,以便控制机械臂装置1将称重托盘44上的盛料杯取出。

机械臂装置1利用夹具将盛料杯从放置腔体34内取出,动作执行完毕后,发送称重取料完成信号给物料水分控制系统200。物料水分控制系统200接收到机械臂控制系统100发送的称重取料完成信号,立即发送称重门关闭信号至称重防灰门7,以控制称重防灰门7及时关闭,避免外界的灰尘等进入微波干燥装置3的放置腔体34内,影响到称重精度。

当物料水分控制系统200接收到机械臂控制系统100返回的称重取料完成信号,及时地发送称重门关闭信号至称重防灰门7,控制称重防灰门7关闭;与此同时,发送干燥门开启信号至干燥防灰门6,控制干燥防灰门开启,以便机械臂装置1将盛料杯送入微波腔体33内。当干燥防灰门6开启并发送开启完成信号至物料水分控制系统200后,物料水分控制系统200立即发送允许干燥放置信号至机械臂控制系统,控制机械臂装置1执行将盛料杯放在旋转托盘57的动作,以便进行后序的微波干燥过程。

当盛料杯被放置在微波腔体33内的旋转托盘57上后,由物料水分控制系统200控制微波干燥装置开始进行微波干燥,即在判断盛料杯中的待测物料是否干燥完毕的步骤之前还包括:

s421、接收所述机械臂控制系统返回的干燥放置完成信号后,由微波干燥装置对盛料杯中的待测物料进行微波干燥;发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;

s422、接收所述干燥防灰门返回的关闭完成信号,发送旋转信号至微波干燥装置的驱动组件,驱动旋转托盘旋转90°;

s423、接收所述微波干燥装置返回的旋转结束信号,执行判断所述盛料杯中的待测物料是否干燥完毕的步骤。

机械臂装置1完成放置盛料杯的操作后,在退出到微波干燥装置3外时或返回至初始位置时,机械臂控制系统100立即发送干燥放置完成信号至物料水分控制系统200,接收到该信号的同时,发送干燥门关闭信号至干燥防灰门6,以使干燥防灰门6立即关闭,避免外界的灰尘等进入微波干燥装置3内,影响到称重精度和微波腔体33内的微波加热效果。

由于微波干燥装置3是持续的干燥过程,因此,在盛料杯放置在旋转托盘57上的时刻,及干燥防灰门6关闭后,随即对刚刚放置在旋转托盘57上的盛料杯进行微波干燥。同时,物料水分控制系统200根据干燥防灰门6返回的关闭完成信号,控制驱动组件工作,即根据旋转信号向旋转电机驱动器209发送驱动信号,以控制旋转电机53驱动旋转托盘旋转90°。而为了精准控制旋转角度,本实施例中,利用接近开关54以及相邻两个所呈90°夹角的四个定位杆55进行精准控制,具体操作过程可参照前述对物料水分检测装置的公开内容,此处不再赘述。

旋转托盘57完成一次旋转后,会通过接近开关54发送感应信号至物料水分控制系统200,说明旋转托盘57已旋转90°,此时物料水分控制系统200发送旋转电机停止信号给旋转电机驱动器209,使旋转电机53停止旋转。利用微波干燥装置3持续对盛料杯中的待测物料进行微波干燥,在循环的微波干燥过程中,判断当前盛料杯中的待测物料是否干燥完毕。

s5、在判断所述盛料杯中的待测物料干燥完毕后,发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将干燥后的盛料杯取出并放入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥结束重量;

在进行微波干燥时,需要准确控制微波干燥的时长,以免影响盛料杯中待测物料的干燥效果。只有当待测物料完全干燥后,后续计算得到的物料水分含量的数值是最准确的。

为此,为了保证检测结果的准确性,本实施例中,按照下述步骤判断所述盛料杯中的待测物料是否干燥完毕:

s511、获取所述盛料杯在微波腔体内的初始干燥时刻和当前干燥时刻,根据所述初始干燥时刻和当前干燥时刻,确定盛料杯中待测物料的当前微波干燥时长;

s512、判断所述当前微波干燥时长是否满足微波干燥时间阈值;

s513、如果满足微波干燥时间阈值,确定盛料杯中的待测物料干燥完毕。

当机械臂装置1将盛料杯放置在微波腔体33中旋转托盘57后,返回干燥放置完成信号的时刻,即为盛料杯的初始干燥时刻t1。

为提高工作效率,在旋转托盘57上放入多个盛料杯同时进行微波干燥,因此,要控制旋转托盘57旋转90°,以便下一个盛料杯的放入。因此,在微波干燥过程中,旋转托盘57上的盛料杯是阶段性的旋转状态,在旋转过程中,实时监测盛料杯中待测物料的干燥情况。当前监测时刻即为当前干燥时刻t2,以此来确定盛料杯在微波腔体33内的滞留时间,即待测物料的当前微波干燥时长t1;其中,t1=t2-t1。

由于微波干燥装置3进行微波干燥时,根据目标重量的物料会设定与其对应的微波干燥时长,当待测物料在微波腔体33内进行微波干燥的时长满足预设的微波干燥时长时,即可证明当前待测物料的微波干燥过程结束。

因此,将实时监测到的盛料杯中待测物料的当前微波干燥时长与预设的微波干燥时间阈值进行对比,如果满足条件,即可确定盛料杯中的待测物料干燥完毕。而后,可进行将干燥后的盛料杯取出并进行第三次称重的步骤。

当微波干燥过程结束后,本实施例中,按照下述步骤发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统:

s521、发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制所述干燥防灰门开启;

s522、接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号后,发送允许干燥取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将旋转托盘上的盛料杯取出;

s523、接收所述机械臂控制系统返回的干燥取料完成信号,发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;以及,发送第三允许称重放置信号至机械臂控制系统。

在完成盛料杯的微波干燥过程后,微波干燥装置3会发送微波干燥完成信号至物料水分控制系统200,物料水分控制系统200根据该信号立即发送干燥门开启信号至干燥防灰门6,控制干燥防灰门6开启以便于盛料杯的取出操作。

干燥防灰门6开启后返回开启完成信号给物料水分控制系统200,在接收到该信号后,物料水分控制系统200立即发送允许干燥取料信号至机械臂控制系统100,以便控制机械臂装置1将旋转托盘57上的干燥后的盛料杯取出。

机械臂装置1利用夹具将干燥后的盛料杯从微波腔体33内取出,动作执行完毕后,发送干燥取料完成信号给物料水分控制系统200。根据该信号,物料水分控制系统200立即发送干燥门关闭信号至干燥防灰门6,以控制干燥防灰门6及时关闭,避免外界的灰尘等进入微波干燥装置3的微波腔体33内,影响微波腔体33内的微波加热效果。

当物料水分控制系统200接收到干燥防灰门6返回的关闭完成信号后,随即发送第三允许称重放置信号至机械臂控制系统100,以将干燥后的盛料杯送入放置腔体34中的称重托盘44上,进行第三次称重。

而在发送第三称重放置信号的同时,还需发送称重门开启信号至称重防灰门7,以控制称重防灰门7开启。完成开启操作后,机械臂装置1将干燥后的盛料杯放在旋转托盘44上,利用称重传感器42获得干燥后的盛料杯的干燥结束重量,记为w2i。此时,盛料杯的干燥结束重量为空料杯重量与干燥后的待测物料重量的重量和。

s6、根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量。

在完成微波干燥后,物料水分控制系统200已获得三个重量数据,分别为空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,根据失重法即可确定待测物料的水分含量。

具体地,按照下式,确定待测物料的水分含量:

式中,mi为待测物料的水分含量,w0i为空料杯重量,w1i为盛料杯的干燥初始重量,w2i为盛料杯的干燥结束重量。

在完成一次水分检测之后,物料水分控制系统200发送称重门开启信号,控制称重防灰门7开启,开启后,返回开启完成信号至物料水分控制系统200。物料水分控制系统200接收到信号后,发送允许取料信号至机械臂控制系统100,控制机械臂装置1将干燥完的盛料杯取出,并将盛料杯中的待测物料倒入皮带。以上过程即为一次待测物料的水分检测过程,在进行下一待测物料检测时,从第一步开始执行,并进行循环过程。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供的物料水分检测装置的控制方法,由物料水分控制系统200和机械臂控制系统100之间进行控制信号的交互,使机械臂控制系统100控制机械臂装置1执行相应操作。在微波干燥过程中进行水分检测过程,利用机械臂装置1、微波干燥装置3和称重装置4进行重量数据的采集,即分别获得空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,利用失重法即可确定待测物料的水分含量。另外,通过旋转装置5,可实现同时多组物料水分含量的检测,提高工作效率。本实施例提供的控制方法,在完成一个控制过程后随即进入下一个过程,及时地进行重量的检测,保证数据的准确性,实现水分含量的实时在线检测,工作效率更高。

由于微波干燥装置3始终保持微波干燥状态,因此微波腔体33内的温度会一直较高或出现升高的趋势,而如果微波腔体33内的温度过高,易导致待测物料的表面温度升高,易使待测物料发生反应而影响待测物料的组成成分,因此,需要控制微波腔体33内的温度,保证待测物料的表面温度维持在安全的范围内。

在其他实施例中,提供的控制方法还包括:

s151、获取微波干燥装置内的待测物料的当前物料温度;

s152、根据所述待测物料的当前物料温度,判断所述是否超过物料温度上限阈值;

s153、如果超过物料温度上限阈值,发送停止微波加热信号至微波干燥装置,控制微波干燥装置停止对待测物料进行微波干燥。

由红外测温仪203实时监测微波腔体33内的温度变化,如果物料水分控制系统200根据红外测温仪203发送的实时当前物料温度,判断出待测物料的当前物料温度超出物料温度阈值。本实施例中,物料温度阈值设置在100℃~120℃。当检测出当前物料温度高于上线阈值120℃时,发送停止加热信号至微波干燥装置3,由微波干燥装置3内部的微波功率调节模块204调节微波磁控管206的功率,把微波功率设置为零,以停止微波干燥,以降低微波干燥时的物料温度。

另外,由于本实施例提供的控制方法,可同时实现三组物料水分的检测,因此,在利用上述方法进行控制时,在获取空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量时,其获取的实际数值需要进行转换步骤,具体如下。

举例说明,旋转托盘57上设置四个干燥工位,其中三个用于放置盛料杯,另外一个用于轮空操作。

在进行称重空料杯重量时(第一次称重),此时称重传感器称量空料杯的重量,记为w0i,把空料杯历史值wk3i赋值给空料杯历史值wk4i,即wk4i=wk3i;把空料杯历史值wk2i赋值给空料杯历史值wk3i,即wk3i=wk2i;把空料杯历史值wk2i赋值给空料杯历史值wk1i,即wk2i=wk1i;把空料杯检测值w0i赋值给空料杯历史值wk1i,即wk1i=w0i。最终,可确定当前称重传感器42测得的空料杯重量w0i=wk4i。

在称重盛料杯的干燥初始重量时,把盛料杯放到称重托盘44进行称重检测(第二次称重),将盛料杯的干燥初始重量记为w1i。把盛料杯历史值wk13i赋值给盛料杯历史值wk14i,即wk14i=wk13i;把盛料杯历史值wk12i赋值给盛料杯历史值wk13i,即wk13i=wk12i;把盛料杯历史值wk11i赋值给盛料杯历史值wk12i,即wk12i=wk11i;把盛料杯检测值w1i赋值给盛料杯历史值wk11i,即wk11i=w1i。

在称重盛料杯的干燥结束重量时(第三次称重),依次将微波腔体33内的各盛料杯取出,并送入称重托盘44进行称重,分别获得每一个盛料杯的干燥结束重量w2i。

最后,根据失重法,以及下式,计算出每一个盛料杯中待测物料的水分含量。

式中,mi为待测物料的水分含量,wk4i为历史空料杯重量,wk14i为历史盛料杯的干燥初始重量,w2i为当前盛料杯的干燥结束重量。

按照上述称重方式,可实现三个料杯的同时干燥,机械臂装置1不需要等待物料干燥时间,即把盛料杯送入微波腔体33,也可以立即取出之前干燥完的盛料杯,进行水分计算,通过该种方式,水分检测时间大大缩短,提高工作效率。

参见图4和图5,本发明实施例提供的一种物料水分检测装置的控制系统,用于执行图6所示的控制方法,该系统包括:物料水分控制系统200和机械臂控制系统100;所述机械臂控制系统100用于根据物料水分控制系统200发送的控制信号控制机械臂装置执行相应操作;所述物料水分控制系统200被配置为执行下述程序步骤:

发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第一允许称重放置信号控制机械臂装置将空料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的空料杯重量;

发送第一允许称重取料信号和允许取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述空料杯中装入待测物料,得到盛料杯;

在接收所述机械臂控制系统返回的取料完成信号后,发送第二允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统根据第二允许称重放置信号控制机械臂装置将盛料杯从初始工位送入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥初始重量;

发送第二允许称重取料信号和允许干燥放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上,以及,将所述盛料杯放入微波干燥装置内的旋转托盘上,控制微波干燥装置进行微波干燥;

在判断所述盛料杯中的待测物料干燥完毕后,发送允许干燥取料信号和第三允许称重放置信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将干燥后的盛料杯取出并放入称重托盘上进行称重;以及,获取称重传感器测量的盛料杯的干燥结束重量;

根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重放置信号至机械臂控制系统。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第一允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的空料杯取出,放置在初始工位上;

接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送允许取料信号至机械臂控制系统,控制机械臂装置从物料胶带机上抓取待测物料,将所述待测物料倒入位于初始工位上的空料杯中,得到盛料杯。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

发送称重门开启信号至称重防灰门,控制所述称重防灰门开启;

接收所述称重防灰门返回的开启完成信号,发送第二允许称重取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将称重托盘上的盛料杯取出,放置在初始工位上;

接收所述机械臂控制系统返回的称重取料完成信号,发送称重门关闭信号至称重防灰门,控制称重防灰门关闭;以及,发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门开启;

接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号,发送允许干燥放置信号至机械臂控制系统。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

接收所述机械臂控制系统返回的干燥放置完成信号后,由微波干燥装置对盛料杯中的待测物料进行微波干燥;发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;

接收所述干燥防灰门返回的关闭完成信号,发送旋转信号至微波干燥装置的驱动组件,驱动旋转托盘旋转90°;

接收所述微波干燥装置返回的旋转结束信号,执行判断所述盛料杯中的待测物料是否干燥完毕的步骤。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

获取所述盛料杯在微波腔体内的初始干燥时刻和当前干燥时刻,根据所述初始干燥时刻和当前干燥时刻,确定盛料杯中待测物料的当前微波干燥时长;

判断所述当前微波干燥时长是否满足微波干燥时间阈值;

如果满足微波干燥时间阈值,确定盛料杯中的待测物料干燥完毕。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

发送干燥门开启信号至干燥防灰门,控制所述干燥防灰门开启;

接收所述干燥防灰门返回的开启完成信号后,发送允许干燥取料信号至机械臂控制系统,由所述机械臂控制系统控制机械臂装置将旋转托盘上的盛料杯取出;

接收所述机械臂控制系统返回的干燥取料完成信号,发送干燥门关闭信号至干燥防灰门,控制干燥防灰门关闭;以及,发送第三允许称重放置信号至机械臂控制系统。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

按照下式,根据所述空料杯重量、盛料杯的干燥初始重量和盛料杯的干燥结束重量,确定待测物料的水分含量:

式中,mi为待测物料的水分含量,w0i为空料杯重量,w1i为盛料杯的干燥初始重量,w2i为盛料杯的干燥结束重量。

可选地,所述物料水分控制系统200被进一步配置为执行下述程序步骤:

获取微波干燥装置内的待测物料的当前物料温度;

根据所述待测物料的当前物料温度,判断所述是否超过物料温度上限阈值;

如果超过物料温度上限阈值,发送停止微波加热信号至微波干燥装置,控制微波干燥装置停止对待测物料进行微波干燥。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于物料水分检测装置的控制系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中的说明即可。

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