摘要：介绍了一种光学玻璃块滚筒式自动称重分拣机。该分拣机采用差动测量原理，动态跟踪秤盘空盘重量，消除了电子天平漂移对称重的影响。分拣机由机械部分和控制系统组成，机械部分包括上料装置、称重装置和分选装置;控制系统包括硬件和系统软件两部分。控制系统硬件由PLC和工控机等组成，PLC完成分拣机动作控制，工控机完成称重数据采集和处理，工控机软件基于LabVIEW 开发完成。实验结果表明：该分拣机测量精度为-4-0，02 g，分拣效率为2 s/件，满足了用户的要求。
0 引言
在光学镜片的加工过程中，作为原材料的玻璃块，其重量对镜片的性能以及加工工艺有十分重要的影响。目前，国内大多数生产厂家，分拣的玻璃块仍然由人工逐个称重并进行分组“J。由于光学玻璃块易碎，所以要求轻拿轻放，人工效率较低。采用人工分组，由于分组精度高，工作量大，所以难以保证分选的准确性。国内也有采用光学玻璃块自动称重分拣机，由于节拍慢，连续运行时零漂严重口_3 J，所以特研制了光学玻璃块滚筒式称重自动分拣机。
1 称重原理及称重装置结构
光学玻璃块称重原理如图1所示。
采用差动称重原理，在一个数据采集周期T内，先称滚筒的重量G0，然后称滚筒+玻璃块的重量Gb 两者相减(差动原理)，得到光学玻璃块的重量G.
G=Gh—G0
实现差动称重原理的装置如图2所示，差动称重过程如下：
(1)称滚筒：分拣机启动，电子天平开启，直流电机带动滚筒转动，下料门关闭，电子天平显示空运行状态下稳定值，即滚筒重量Gn。
(2)称滚筒+玻璃块：光学玻璃块从上滑道落下，电磁铁响应，下料门打开，玻璃块落人滚筒V型槽中，电子天平示值在滚筒转动中逐渐稳定，得到加料后的稳定值，即滚筒+玻璃块的重量G 。
2 分拣机结构
分拣机由机械部分和控制系统组成。机械部分实现上料、称重和分选;控制系统由PLC实现分拣机的全部动作过程，工控机通过串口和数据采集卡分别与电子天平和PLC通信，实现测量信号的采集及处理。
2.1 机械部分
机械部分包括上料装置、滚筒式称重装置和分选装置，如图3所示。
其工作过程如下：
(1)称滚筒：滚筒连续转动将玻璃块通过滑道送到分选装置，工控机采样电子天平，得到滚筒的重量;
(2)上料：振动料斗和直线送料器工作，光电开关检测到光学玻璃块，开启下料门，玻璃块通过滑道落入滚筒，振动料斗和直线送料器停止工作;
(3)称滚筒+玻璃块：玻璃块落入滚筒，逐渐平稳，工控机采样电子天平，得到滚筒+玻璃块的重量;
(4)分选：滚筒转动，将玻璃块通过滑道送到到分选同步带上，工控机将处理结果通知PLC，PLC启动步进电机，带动同步带将玻璃块向前传送，到达预定料盒，PLC启动电磁阀触发信号，吹料器工作，玻璃块落人料盒。
2.2 控制系统
分拣机控制系统硬件主要由电子天平、工控机、PLC、光电开关、电磁铁、步进电机及接口电路等组成，硬件结构图如图4所示。
各部分功能简介如下：
(1)工作过程控制：根据节拍要求PLC实现了机械部分工作过程[5]。
(2)称重：电子天平测量滚筒及玻璃块的重量，数据通过RS一232C接口传送给工控机 6 ;工控机对数据进行分析处理，得到测量值，并与设定值比较，得到分组结果，由数字I/O卡将分组结果通知PLC，PLC根据分组结果将光学玻璃块送到规定的料盒内。
2.3 系统软件
系统软件主要包括基于PLC完成的过程控制软件和基于工控机完成的数据采集及处理的测量软件两部分。
(1)PLC过程控制软件。PLC控制分拣机动作，其控制流程图如图5所示。选择“手动调整”时，可以调整各运动部件的状态;选择“自动方式”时，依照图示顺序依次完成相应动作。
(2)工控机测量软件。采用虚拟仪器技术，基于LabVIEW开发完成 "，其工作流程图如图6所示。
数据采集程序如图7所示。首先对串口参数进行设置，设置要求与电子天平串口参数一致，然后按照节拍要求进行数据采集。
系统采用差动原理准确得出光学玻璃块的重量。采集数据取第1～5个的算术平均值为滚筒的重量，取第10—14个的算术平均值为滚筒+玻璃块的重量，两者的差值为玻璃块的重量。数据处理程序如图8所示。
3 结果与误差分析
计量室用0.01 g精度电子天平称某光学玻璃块，重量为0.86 g.采用以上分拣机对该光学玻璃块进行20次重复测量实验。实验结果如表1所示。
实验表明，单次称重误差和极限误差均在±0.02 g之内，该分拣机满足精度要求。
4 结束语
该分拣机采用滚筒式称重装置，利用差动测量原理准确得到光学玻璃块重量。称重过程连续、平稳，有效实现高精度称重，同时，有效地抑制零漂现象，充分保证分拣机连续工作的可靠性。采用同步传送带传送光学玻璃块，传送距离可靠，有效减小落差，分选可靠。采用气动吹料方式，简单，稳定，经济性高。应用证明，该分拣机称重精度高、可靠性好、操作简单，分拣效率为2 s/件，满足客户要求。
参考文献：
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[2] 王新亭.电子称重式水果分选机微机测控系统的研究：[学位论文].北京：中国农业大学，2003.
[3] 孙学岩.基于LabVIEW 的称重式水果分选机测控系统.安徽农业科学，2010(25)：293—294.
[4] 何贞志，陈於学，杨曙年.基于LabVIEW 的圆锥滚子轴承装配高在线自动检测系统.仪表技术与传感器，2010(7)：39—41.
[5] 李传伟，王燕妮.可编程序控制器(PLC)的接口电路.装备博览，2004，(6)：17—19.
[6] 陈於学，杨曙年.虚拟仪器与PLC串口通信的实现.自动化与仪表，2004，19(6)：57—60.
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作者简介：陈於学(1965一)，副教授，博士，主要从事精密仪器方向的研究。E mail：yxcxy@163.com
