鸡翅根重量分级机小论文

食品加工过程动态品质检测与重量分级装备
组成：质量检测单元和重量分级单元。

质量检测单元包括：机器视觉检测单元，图像处理单元，输送单元，机械臂剔除单元。

1.称重单元；
2.机械臂分级单元；
3.控制单元；
4.输送单元。

1.称重单元：由输送带，滚筒，秤架子，悬臂梁式称重传感器组成。

2.机械臂分级单元：由输送带，机械臂，舵机，光电开关等。

3.控制单元：由stm32单片机，硬件电路，软件控制程序等。

4.输送单元：无级变速交流电机，食品级传送带，不锈钢201或304机架。

（2），称重单元：1.称重原理：称重传感器检测到重量数据，电阻应变片发生应变，电阻变化经桥式电路转化为电压变化，经过放大电路放大微弱的电压信号，经过滤波电路滤波，再由A/D 采集处理即可得出鸡腿重量。

2. 静态标定：由于称重传感器，放大电路，滤波电路，A/D 的非线性使输入的重量信号和输出的电压信号之间不是严格的线性关系。

为了减少这种非线性的误差，本设计采用了分段线性插值的方法来修正这种非线性的影响。

先以鸡腿为例：一般的鸡翅根重量在20~70g 。

鸡翅根分为三级——20~40g ，40~50g ，50~70g 。

我们取0g ，20g ，40g ，50g ，70g 作为标定点。

3.静态标定的步骤：1.先让称重单元运输带运行一段时间，等到运行稳定后，停止输送带
的运动。

此时A/D 采集5个数据，对这5个数据求均值，得到最终数据记为
x
，那么
x
就
是重量为0g 的鸡腿所对应输出电压值。

2.标定20g 时，把20g 的砝码放置在称重单元上，稳定后让A/D 采集5个数据，然后对这5个数据求平均值，把得到的数据记为
1
x ，那么1
x
就是20g 所对应的输出电压值。

用同样的静态标定法，我们分别把40g ，50g ，70g 记做
2
x
，
3
x
，
4
x。

我们就称
x
，
1
x ，2
x
，
3
x
，
4
x
为标定参数。

为了方便表达，我们分别把
0g ，20g ，40g ，50g ，70g 记为
y
，
1
y
，
2
y
，
3
y
，
4
y。

当A/D 采集到一个电压数据x
时，则它所对应的鸡腿的重量为y.当x ∈(x i ,1x i +)时，由线性插值公式知： 1
1
y ()(0,1,2,3,4,5,6.)i
i
i i
i i
x i x y
y
y
x
x ++=
-+
-
=-………………
注意：当A/D 采集数据4
x x
≥
时，按x ∈34
,
)(x x 计算。

4.称重程序原理：由于鸡翅根从刚上称重皮带秤到完全上到皮带秤再到离开皮带秤，它的重量变化是先上升，再保持，后下降的过程。

所以我们根据这个特点设定一个阀值，当A/D 采集的数据大于这个阀值（可以设定鸡翅根重量为20g 的电压值值为阀值）时开始采集重量信号。

判断方法为：当A/D 采集的数据小于阀值，紧接着3个数据大于阀值时，则认为鸡翅根完全在称重单元上。

单片机开始对数据进行处理。

当A/D 采集的数据接连出现3次小于阀值的情况时，说明鸡翅根开始离开称重秤。

5.误差分析补偿：由于电机的震动会使传感器输出信号不是直线而是围绕着直线有轻微的震
动。

我们通过采集多组数据来提高称量的精度。

当鸡腿完全在称重皮带秤上时所显示重量是称重模块和鸡腿的总重量。

设鸡腿重量为m,当鸡腿完全在称重模块上时，A/D 采集n 次数据记为:
1
u ,2
u ,3
u ,4
u
……..
u
n。

对于每一个数据u
j
（j=1,2,3,……n ）,先判断其值是属于区间（
x
，
1
x ）
，（1
x ，2
x ），
（
2
x
，
3
x
），（
3
x
，
4
x
），（
4
x
，
5
x
），（
5
x
，
6
x
），（
6
x
，
7
x
），（
7
x
，+∞）中的
哪一个，之后带入（2.1）计算得出鸡腿重量为
j
m
，则有：
1
1
()j
i
j
i
i i
i i
u x y y y m x x
++-=+
-
-(j=1,2,3,…..,n)
这样我们就可以测得n 个鸡腿的重量：
1
m ，2
m ，3
m ……n
m 。

考虑到电机震动等对测
量精度的影响我们采用递推平均滤波法对重量数据进行分析计算。

6.递推平均滤波法：将6个数作为一组数据，去掉最大，最小两个值之后，取平均值作为一组结果。

然后，将连续的10组结果再次求其平均数作为一次结果。

再将这一次的结果放入长度为5的递推平均滤波队列中求均值得到一个结果，将连续的10个中间结果再求均值得到最终结果。

（3）机械臂分级原理：通过光电开关检测鸡腿位置，配合检重单元的重量二者构成一个与运算，当检测到一个重量m 之后,先判断这个重量m 的取值范围是处于哪一个重量等级，当这个鸡腿运动到相应的重量区间分级单元时通过检测光电开关的电平转换进而由单片机发出指令控制相应舵机转动，进而将鸡翅根扫到储物箱中。

对射式光电开关是将投光器与受光器置于相对的两个装置，光束也是在相对的两个装置之间，穿达投光器与受光器之间的鸡腿会阻断光束并启动受光器。

当鸡腿挡住红外线时，光电开关输出电平发生转变。

通过检测光电开关的电平转换次数来判断是第几个鸡腿到达相应的机械臂处。