一種自動物料分選機結(jié)構(gòu)設(shè)計【UG】,UG,一種,自動,物料,分選,結(jié)構(gòu)設(shè)計 寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述 文獻綜述題目：基于PLC的物料顏色篩分系統(tǒng)設(shè)計 所在學(xué)院： 機械與電氣工程學(xué)院 班 級： 09機自2班 姓 名： 張馳騁 學(xué) 號： 091280238 指導(dǎo)教師： 朱火美 合作導(dǎo)師： 日期： 2011 年 12 月 1 日 I 目錄 第1章 緒論 1 第2章 研究方向 2 2.1研究現(xiàn)狀 2 2.1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 2.1.2國外顏色識別系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 2 2.1.3國內(nèi)顏色識別系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 3 2.2發(fā)展前景與趨勢 3 2.2.1發(fā)展前景 3 2.2.2顏色分選機的發(fā)展趨勢 4 第3章 研究內(nèi)容 4 3.1顏色分選機的顯著特點 4 3.2研究目的和要求 5 3.3總體設(shè)計初論 5 3.3.1顏色分選機的方案設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。 5 3.3.2顏色分選機的工作原理 6 第4章 小結(jié) 7 參考文獻 8 第1章 緒論 分選機是一種利用光電技術(shù)分析識別物料優(yōu)劣，并利用壓縮空氣將劣質(zhì)物料剔除的高科技設(shè)備。該設(shè)備可有效改善物料的品質(zhì)等級，提高加工技術(shù)的自動化程度。因此，對分選機的研究有著重要的現(xiàn)實意義。 顏色分選機分為檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，主要對物料分選設(shè)備的控制系統(tǒng)進行研究，其也是一種新型加工機器，利用產(chǎn)品的光學(xué)特性和光電原理，通過電腦分析物體外表顏色，不僅能夠?qū)⒋竺?、豆類、花生、食品等產(chǎn)品中的雜質(zhì)(如石頭、沙子、玻璃、金屬等)干凈地去除，還能將那些對人體極具危害的黃斑、霉變，蟲蛀等有害物質(zhì)予以去除，從而能提高產(chǎn)品的品質(zhì)。 顏色分選系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用于表面質(zhì)量的判別(表面質(zhì)量的判別是指利用光反射特性，按照表皮顏色差異分選、按照有無外表損傷分選等)和內(nèi)部質(zhì)量的判別(內(nèi)部質(zhì)量的判別是指利用光透射特性，按照成熟度差異分選、按照內(nèi)部損傷差異分選、按照內(nèi)部品質(zhì)差異分選等)等情況。用色選機取代人工手選，排除人為因素的干擾，既提高了生產(chǎn)效率(如分選精度、一致性等)，又降低了生產(chǎn)費用。無論從經(jīng)濟學(xué)觀點或從生態(tài)學(xué)觀點考慮，色選機的應(yīng)用部是極為有利和有效的。 分選系統(tǒng)是顏色分選機的重要組成部分，它的任務(wù)是利用光電技術(shù)將物料中的次品分類檢出并剔除。本文將分選系統(tǒng)按照具體功能劃分成信號檢測系統(tǒng)、分選控制系統(tǒng)和氣槍驅(qū)動系統(tǒng)等3個子系統(tǒng)，分別實現(xiàn)其功能，完成了顏色分選機分選系統(tǒng)的設(shè)計。 8 第2章 研究方向 2.1研究現(xiàn)狀 2.1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著光電技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)等的發(fā)展，基于多種不同測試方法的顏色檢測系統(tǒng)被提出、研究和開發(fā)，以滿足不同層次、不同應(yīng)用的各種要求。國內(nèi)外目前有許多研究單位和生產(chǎn)廠商正在從事顏色檢測、分選儀器的研制，相應(yīng)的產(chǎn)品也不斷投入市場。 2.1.2國外顏色識別系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 國外的顏色檢測研究起步較早，各種顏色檢測儀器應(yīng)用廣泛，其中典型的應(yīng)用之一是顏色分選機，主要用于農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品出口、食品加工業(yè)及出口，其次還有化學(xué)品及礦產(chǎn)品企業(yè)。美國 ESM 公司及 Sortex 公司分別于20 世紀 30 年代及 40 年代研制了這種設(shè)備，并根據(jù)市場需要不斷推出新機型；日本安西公司于 1970 年成功開發(fā)并開始制造和銷售全日本第一臺電子色彩選別機，其中接受中國方面的訂貨就有十幾年的歷史，有近百臺/套的各類選別機械己在中國各地被使用，中國兩大農(nóng)業(yè)上市公司“中國藍田股份有限公司”和“湖南金健米業(yè)股份有限公司”都采用安西公司的色選設(shè)備。日本佐竹公司于 1979 年也推出了這種產(chǎn)品。ESM 于 1992 年與佐竹公司合并繼續(xù)生產(chǎn)顏色分選機。現(xiàn)在主要從事生產(chǎn)色選機的企業(yè)有日本的佐竹公司、安西制作所，瑞士的布勒公司，以及英國和美國的一些糧食加工設(shè)備公司。在世界范圍內(nèi)，以日本佐竹公司和瑞士布勒公司的產(chǎn)品代表了農(nóng)產(chǎn)品加工機械的先進水平，其產(chǎn)品遍布亞洲、歐洲、美洲、大洋洲及非洲等。日本佐竹株式會社其機械產(chǎn)品廣泛運用光電、傳感、信息等先進技術(shù)，服務(wù)于大米的種植、收割和加工等各個生產(chǎn)階段，自動化程度很高。在美國，許多西紅柿收獲機械都裝備了顏色分級器，每個分級器能以 25t/h 的生產(chǎn)率分離紅西紅柿與青西紅柿。計算機控制的顏色分級器被用在包裝工廠，對柑桔，西紅柿或蘋果進行分選。美國 HunterLab 測色儀可檢測各類食品的顏色；2002 年 9 月在北京“2002 年國際水稻產(chǎn)業(yè)、技術(shù)及機械設(shè)備展覽會”上，索特克斯首次在中國推出了 Z 系列光電色選機，其高精度象素的數(shù)碼相機能檢測出淺淡微黃和針尖大的黑點，是世界上首臺能選出微黃粒、紅粒等各種異色粒，又能同時去除腹白的色選機。 2.1.3國內(nèi)顏色識別系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 近年來我國許多院校及科研單位在電腦測色方面進行了研究，取得了一些成績，如由北京理工大學(xué)研制的便攜式色差計；北京康光光電子聯(lián)合公司研制的 SC-80 輕便色彩色差計；合肥安科光電機械有限公司生產(chǎn)的智能化電腦色選機；核工業(yè)理化工程研究院自主研究生產(chǎn)的色選機系列通過國家鑒定；天津光學(xué)儀器廠研制的色度測量實驗裝置wsd-1/1a是一種自動光譜光度測色儀器；何東健等進行了果實表面顏色計算機視覺分級技術(shù)研究；馮斌等在利用水果表面分布的分形維數(shù)為特征對不同著色等級水果進行分級時，采用了 HIS 模型，利用各色度點的累計和空間分布特性，使顏色分級更符合實際情況；Tao.Y 等研制成功了用于馬鈴薯和蘋果顏色檢測的機器視覺系統(tǒng)，它可以區(qū)別正常馬鈴薯與發(fā)芽馬鈴薯及黃色與綠色的“金帥蘋果”等。 國內(nèi)的儀器市場有不少顏色測量儀器，但大多是外國的進口儀器，或者主要依靠國外技術(shù)完成儀器的加工制造。例如：無錫糧油機械有限公司生產(chǎn)的電腦光電色選機，中美合資合肥安科光電有限公司引進美國技術(shù)生產(chǎn)的色選機系列，佐竹機械蘇州有限公司生產(chǎn)的GS系列色選機等。而且國內(nèi)顏色分選機主要用于大米色選，在其他果蔬、馬鈴薯等農(nóng)產(chǎn)品顏色分級應(yīng)用還不是很廣泛。 2.2發(fā)展前景與趨勢 2.2.1發(fā)展前景 八十年代初，上海紡織科學(xué)院從西德 OPTON 公司引進了我國第一臺自動測色、配色電腦，電腦測色、配色技術(shù)才開始在我國有關(guān)的一些行業(yè)中得以應(yīng)用。這也是我國第一次引入顏色分選設(shè)備，從而開啟了我國對于顏色分選領(lǐng)域的大門，在今后的幾年中，各大高校也逐漸的開始了對于顏色分選機的探索與研究，尤其是在對于農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。 而隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，人們生活水平的提高，社會對所需品的要求有了極大的提高。同時，顏色分選設(shè)備精密度標準的提高，促使對分選的質(zhì)量要求越來越高；以分選類產(chǎn)品因質(zhì)量問題大大約束其廣泛使用?，F(xiàn)在，新一代的顏色分選設(shè)備的不斷改善，使其質(zhì)量發(fā)生了根本性的提高，能完全滿足現(xiàn)代化工業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的需要。所以，在各行業(yè)的實際使用過程中分選機的優(yōu)越性將會很快得以體現(xiàn)。總而言之，顏色分選機的研究突破將會是分選機領(lǐng)域發(fā)展的大趨勢之一。 2.2.2顏色分選機的發(fā)展趨勢 （1）高精度、高速、高質(zhì)量。在某些農(nóng)業(yè)水果產(chǎn)品部門，提高分選精度可以提高分選效率與質(zhì)量，所以相應(yīng)的顏色分選機精度也不斷提高。在不對水果造成直接的機械損傷的同時，還可以同時獲取水果的大小、果形、顏色和表面缺陷狀況等外觀品質(zhì)參數(shù)，具有自動、高效、準確、全面、客觀和非破壞性檢測的特點，所以獲得了廣泛的關(guān)注和研究，并已逐步應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，展現(xiàn)了其巨大的發(fā)展?jié)摵蛷V闊的市場前景。 （2）提高效率和延長使用期限。顏色分選機是一種高能耗、高效率的機器。人工分級法適用于各種水果，且能最大限度地減少對水果的機械傷害，但這種方法需要大量的勞動力、且勞動強度很大，同時由于主觀評定受到個人視力、顏色鑒別力、情緒、疲勞和光線等因素的影響，工效較低、準確性較差，不能保證嚴格按分級標準對水果進行分級。如一臺分選機可至少減少數(shù)十人的人工勞動力，在減少勞動成本支出的同時，其可又會大大提高分選產(chǎn)品的質(zhì)量與速度。因此，提高顏色分選機效率對國民經(jīng)濟建設(shè)具有重大意義。而通過合理的設(shè)計，提高其效率5～10%，是完全有可能做到的。 （3）按系列化、通用化、標準化進行生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)量和質(zhì)量，并能縮短制造周期，便于產(chǎn)品改進變型。 第3章 研究內(nèi)容 3.1顏色分選機的顯著特點 1.顏色分選識別，利用光電技術(shù)原理，從大量散裝產(chǎn)品中將顏色不同的個體(球、塊或顆粒)以及外來夾雜物檢出并分離出來。在顏色、大小非常接近的情況下，利用光電技術(shù)研制的顏色分選識別在農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測和分級技術(shù)中，是最為廣泛，也是最為有效的方法。 2．效率高，僅以普通分選機為例，一臺分選機分選產(chǎn)品的質(zhì)量與速度為人工分選的數(shù)十倍，有些甚至高達數(shù)百倍。 3.光電技術(shù)方法以其檢測方法簡單、分選速度快、系統(tǒng)集成度高、成本低等特點，得到了最廣泛的應(yīng)用。光電顏色分選機是一種從運動的物體流中將顏色進行識別，為機、電一體化的高新技術(shù)設(shè)備，具有自動化程度高、靈敏度高、穩(wěn)定、可靠等特點。 4．理想的光電顏色分選機由于物料分選控制系統(tǒng)的設(shè)計與機械手或氣缸之間的緊密配合，因而使用壽命長、效率高，減少了人工復(fù)檢的時間及其費用；因此，較之光電顏色分選機的工作效益高。 5．提高了氣缸或者氣缸套，活塞缸的使用壽命，一般情況下，使用后的氣缸或者汽缸套經(jīng)過一定時間的跑合期后，其粗糙度會有所提高，而摩擦較小。 顏色分選機在各行業(yè)中具有廣泛的用途及無法取代的地位，發(fā)展前景可觀。 3.2研究目的和要求 首先，畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文是本科大學(xué)生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計論文，綜合性地運用自身所學(xué)去獨立地分析、解決一個課題。本課題所要研究的要求是一種自動物料分選機結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使其具備相應(yīng)的功能來應(yīng)用于各領(lǐng)域的生產(chǎn)和工作當中去，與自身所學(xué)專業(yè)相關(guān)性較高。顏色分選機是一種普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及制造業(yè)生產(chǎn)業(yè)相關(guān)的機械類機器,具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、運行平穩(wěn)等特點,要求能將所要分選物體在快速、有效的條件下快速分選,而目前大多數(shù)顏色分選機采用紅外線等方式分選。因此,研制與開發(fā)高精度光電顏色分選機具有重大的現(xiàn)實意義。再者，作為當代大學(xué)生，在作畢業(yè)設(shè)計論文的過程不僅是對所學(xué)知識的系統(tǒng)整理和靈活運用，而且是一次難得的學(xué)習(xí)進步的機會。機械類專業(yè)理論知識的活學(xué)活用程度，體現(xiàn)在設(shè)計實踐當中表現(xiàn)出的實戰(zhàn)能力。這也是一次對自身水平的評估，要嚴肅對待。所以，畢業(yè)設(shè)計論文的開展是有必要的。 顏色分選機是各類制造業(yè)、農(nóng)業(yè)企業(yè)廣泛應(yīng)用的分選設(shè)備。一方面，有顏色分選的機械設(shè)備分選精度不高，分選質(zhì)量不太標，分選后還需要大量的人力來復(fù)查因為精度不高而造成的分選不良的狀況。并且，這一嚴峻的事實已經(jīng)引起了企業(yè)對于分選設(shè)務(wù)的重點關(guān)注。在如今這個高科技數(shù)字化的先進社會里，消除此類潛在不良情況已成為當務(wù)之急。而另一方面，隨著現(xiàn)代化科學(xué)飛速的發(fā)展，對于分選機的應(yīng)用要求也在不斷的提高。特別是顏色分選機在農(nóng)業(yè)水果分選等方面的應(yīng)用，其對生產(chǎn)與操作過程中對于顏色分選機的要求標準直接關(guān)系到廣大人民群眾的根本利益和企業(yè)成本利潤。因此，顏色分選機在機械領(lǐng)域的設(shè)計應(yīng)用非常具有代表性和實用性，值得學(xué)習(xí)和研究。 3.3總體設(shè)計初論 3.3.1顏色分選機的方案設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。 諸多實力充分證明，存在著一種或數(shù)種較嚴重缺陷的方案設(shè)計，且在分選機制造完成后就很難予以彌補。分行機方案設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到分選機運行的可靠性、經(jīng)濟性、成本的高低，也決定了產(chǎn)品的外形尺寸和重量以及相應(yīng)的安裝與維修的難易。 顏色分選機的方案設(shè)計包括如下內(nèi)容：結(jié)構(gòu)形式選擇、顏色識別方式、分選作用方式選擇，分選誤差分析判斷、驅(qū)動機類型的選擇和功率、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速匹配、傳動方式等。 3.3.2顏色分選機的工作原理 顏色分選機主要分為檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，首先通過顏色傳感器進行顏色的識別，后由圖像處理系統(tǒng)對圖像進行處理，提取各個物體的顏色參數(shù)，并綜合判定其等級及分類情況；當帶有等級信息的物體到達所屬等級的分級出口時，相應(yīng)的分級執(zhí)行機構(gòu)動作，追使該分選該物體的分選杠桿轉(zhuǎn)動或氣缸運動，將物體從傳送軸上撬起并滾入相應(yīng)的分選收集箱中；同步控制系統(tǒng)則負責(zé)控制分選機的各個部件同步協(xié)調(diào)工作。 1．顏色識別過程：通常所看到的物體顏色,實際上是物體表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分,而反射出的另一部分有色光在人眼中的反應(yīng)。白色是由各種頻率的可見光混合在一起構(gòu)成的,也就是說白光中包含著各種顏色的色光(如紅R、黃Y、綠G、青V、藍B、紫P)。根據(jù)德國物理學(xué)家赫姆霍茲(Helinholtz)的三原色理論可知,各種顏色是由不同比例的三原色(紅、綠、藍)混合而成的。顏色根據(jù)此，將物體進行顏色識別，從而傳送到控制系統(tǒng)中。 2．結(jié)構(gòu)分選過程：主控制系統(tǒng)采用PLC作為控制器，根據(jù)控制系統(tǒng)中所傳輸?shù)玫降男畔?，來判定結(jié)構(gòu)分選過程中分選杠桿轉(zhuǎn)動或氣缸運動狀態(tài)。 至此，顏色分選機完成了一個由顏色識別、分析判斷和物體分選的三過程組成的工作循環(huán)。此后，顏色識別系統(tǒng)又重新識別運動，重復(fù)上述過程，如此周而復(fù)始地進行循環(huán)。 顏色分選機的優(yōu)缺點概要 優(yōu)點：顏色分選范圍較廣，效率較高，適應(yīng)性強。 缺點：主要是針對外形尺寸和重量大小基本相同的物件，同時，外屆干擾較大，可能影響顏色識別精度，因此需要較大的基礎(chǔ)。而且顏色分選機械結(jié)構(gòu)部分具有脈動性，機器的易損零件也較多。 顏色分選機設(shè)計的重難點 1．顏色識別技術(shù)分析、計算及程序設(shè)計； 2．機械分選部分分析及計算，計算量大； 3．主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與強度校驗。 第4章 小結(jié) 創(chuàng)新是企業(yè)應(yīng)對市場的本能，一個企業(yè)在生存取決于產(chǎn)品各方面的優(yōu)越性。在不斷的市場競爭中，如果能夠始終引領(lǐng)最新、最先進的技術(shù)水平，發(fā)展才得以持續(xù)。所以，在原有的分選機的基礎(chǔ)上，顏色分選機就有了更高的要求，最終就出現(xiàn)了光電顏色分選機的設(shè)計和改進理念。 綜上所述，盡管顏色分選機在我國起步較晚，但它有很重要的現(xiàn)實意義，光電顏色分選機器研制成功，有利用擴大各項產(chǎn)品生產(chǎn)，將有可能帶動各產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟大發(fā)展。而且機器的分選部分設(shè)計了一種與傳統(tǒng)部分不同的分選裝置，即用電磁快門取代了噴嘴，而且實驗結(jié)果表明完全成功，它是一個大膽而有效的創(chuàng)新。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，把顏色分選機推廣到光電顏色分選機。它在工農(nóng)業(yè)中，特別是在農(nóng)業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和美好的發(fā)展前景。 參考文獻 [1]成大先主編.機械設(shè)計手冊（第五版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3 [2] 姚立健.胡學(xué)同.周杏鵬.張軍.Wei Xinhua.Hu Xuetong.Zhou Xingpeng.Zhang Jun 水果機器視覺自動分選機同步控制系統(tǒng)設(shè)計[期刊論文]-農(nóng)業(yè)機械學(xué)報2008,39(11) [3] 姚立健.胡學(xué)同.周杏鵬.張軍 水果機器視覺自動分選機同步控制系統(tǒng)設(shè)計[期刊論文]-農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2008(11) [4]林怡青，謝宋良，王文濤編.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.1 [5]濮良貴，紀名剛主編.機械設(shè)計（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [6]成大先主編.機械設(shè)計手冊（第四版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1 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