包装工程杂志 北大期刊

包装工程 2017年第05期杂志 文档列表

包装工程杂志包装过程自动控制技术专题

基于模糊PID控制的粉末包装计量控制系统1-6

摘要：目的针对粉末包装计量控制系统中由于粉末的流量与螺杆的转速存在着一定非线性的特点,提出一种基于模糊PID的粉末计量包装控制系统。方法该粉末包装计量控制系统由螺杆计量机构、称重机构和信号采集处理单元等组成,根据系统特性,结合模糊逻辑构建模糊自适应调整机构对PID控制器参数进行在线调整,以适应系统特性的非线性变化,并基于Matlab对控制系统进行仿真。结果样机计量控制时偏差度最大为0.8%,仿真结果表明模糊PID较传统PID具有更好的效果。结论该控制系统实际控制工作稳定,鲁棒性较好,可以满足实际控制系统的需要。

精油微装量系统的卡尔曼滤波CMAC-PID控制7-12

摘要：目的解决传统精油灌装机精度低、速度慢等问题。方法设计一种基于卡尔曼滤波的CMAC-PID液体微装量自校正控制系统。首先采用卡尔曼滤波方法抑制噪声和干扰信号,再利用有监督学习功能的CMAC-PID控制器来提供反馈控制、保持系统稳定,并结合系统模型,通过Matlab进行仿真验证。结果仿真结果表明,使用卡尔曼滤波CMAC-PID控制方法使系统具备了响应快、超调量小、抗干扰能力强等特点。结论该方法在确保灌装精度的同时,能够较好地满足系统对灌装速度的要求。

基于ARM的全自动封口旋盖机控制系统13-17

摘要：目的研发一款新型全自动封口旋盖机的控制系统。方法设计以ARM9 S3C2416微处理器为核心的工业触摸屏控制系统,与伺服驱动器、变频器和继电器组成整体装置;详细介绍封口旋盖机单管模式和双管模式的工作流程、控制时序方案和程序流程图以及工作时序。结果提出了应用软件定时器实现多功能定时的方案,解决了对电机转速和旋盖扭矩的实时通信卡顿等问题。结论该控制系统采用ARM9嵌入式系统取代传统PLC控制,性能稳定,响应快,控制精度高,人机交互界面友好,采用单双管模式使得生产速度加快。

基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量18-22

摘要：目的在机器人视觉应用领域中,为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务,需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系,提出一种目标位姿测量方法。方法利用单摄像机获取目标特征,坐标变换参数表示为对偶四元数的形式,同时计算旋转矩阵和平移向量,构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程,利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法,求解目标位姿最优解。结果利用Matlab软件平台,选择SVD,DQ以及文中算法进行比较,仿真实验结果表明,基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大,文中提出的算法精度更高。结论对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量,可消除计算误差,基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法,可快速准确地计算,并收敛至目标位姿最优解。

基于理想解-冲突法六足机器人的创新设计23-29

摘要：目的在保持产品原有优点的同时,进一步改善其功能集成度和适应性等要求,方法提出一种基于理想解-冲突法的产品创新设计策略,首先对产品系统进行全面分析,并且确定出系统的理想解,将理想解与当前产品系统进行比较,找出当前产品系统存在的问题,进而分析并确定产品系统存在的冲突,然后应用冲突解决原理解决,结果最终确定了产品系统进一步的改进方案。结论通过该策略对六足仿生机器人的前肢进行了创新设计,显著提高了机器人的工作效率和环境适应性,并应用运动学仿真软件对改进的六足机器人进行了行走和排爆仿真,仿真结果表明该机器人具有良好的移动性能和执行性能,从而验证了所提创新设计策略的可行性。

四自由度包装搬运机械手控制系统设计30-33

摘要：目的提高包装生产线的自动化程度。方法基于S7-200 PLC和维纶TK6050ip触摸屏,设计一种全自动包装搬运气动机械手控制系统,对控制系统硬件结构进行设计,并在硬件结构基础上进行软件编程。最后进行测试和应用研究。结果由实验数据可知,该控制系统能够保证气动机械手运行的平稳性、准确性、快速性,具有操作方便、工作效率高、运行可靠等优点。结论基于PLC和触摸屏控制的气动机械手能够提高包装生产线的自动化程度,可满足包装控制要求和生产需求。

新型单轨悬挂搬运系统设计34-39

摘要：目的满足现代物流仓储搬运的自动化需求与空间利用最大化的要求。方法借助三维软件建立系统模型,合理设计该系统的布置与基本结构,包括搬运功能区的布置与流程、总体结构方案的设计、升降机构的设计与牵引车的设计。利用Solid Works软件对新型机构和牵引车的运行速度进行仿真分析。结果新型升降机构升降高度和牵引车的运行速度满足设计要求,达到了预期的设计目的。结论该系统可以实现快速、高效搬运,能够满足制造业和配送中心对空间利用率的要求。

一种多垛型机器人码垛系统的设计40-44

摘要：目的实现码垛设备能够满足多种垛型和特殊复杂垛型码垛的作业要求。方法研制一种多垛型机器人码垛系统,根据具体的设计要求,选用合适的工业机器人;采用一次抓取分批次放置的整体方案,设计具有分箱单独夹持功能的机器人夹具;研究各种垛型图样的共性,提出一种基于垛型数据结构的机器人码垛编程方法。结果该码垛系统能够适应多种垛型和各种复杂垛型码垛的工艺要求,运行稳定可靠,大大提高了生产效率;所设计的垛型数据结构包含了机器人搬运过程中的全部信息,更改和修改垛型时,无需更改机械结构,只需在线或者离线更新垛型数据结构即可。结论该码垛系统对垛型的适应能力强,对相关码垛设备的研制具有一定借鉴意义。

基于RBF-PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制45-48

摘要：目的提高啤酒灌装质量和效率,对贮液罐液位进行精确控制。方法在传统PID控制的基础上,提出一种RBF神经网络与PID相结合的啤酒灌装机贮液缸内液位自适应控制方法。利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。结果与传统PID控制相比,RBF-PID控制响应速度快,超调量较小,系统达到稳定的时间得到大大缩短。结论文中方法提高了啤酒灌装机贮液罐内液位的控制精度,有效提高了啤酒的质量和产量。

糖果包装机推糖机构的运动精度分析49-57

摘要：目的研究糖果包装机推糖机构的尺寸参数误差对其运动精度的影响,对位置、速度、加速度进行分析,找到机构中影响运动精度的薄弱环节。方法采用复数矢量法、微分法,在误差独立作用原理的基础上,对其曲柄摇杆与扇形齿轮机构进行误差分析。结果推糖杆机构的位置、速度、加速度误差在一定的范围内波动较小、对动态性能影响较小,其中杆4及其倾斜角对该机构运动精度影响相对较大,通过对方案的计算进行误差补偿,减小其波动的幅值。结论避免糖果包装机推糖机构的结构尺寸出现在波动较大的范围内,对存在的难以避免的误差进行补偿设计,以提高机构运动精度。

5R平面机构在不同装配、工作模式下的工作空间58-62

摘要：目的研究5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下的工作空间,对与5R平面机构类似的机构工作空间分析、路径规划等问题提供理论支持。方法对约束方程求导,得到运动学奇异矩阵。建立工作空间边界约束方程,根据装配模式和工作模式的定义,建立不等式约束方程。使用Cylindrical Decomposition对约束方程进行求解。结果得到了5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下工作空间的图像,装配模式＂＋-＂对应的工作空间的并集为机构的可达工作空间,根据装配模式和工作模式的组合,可得到8种不同的工作空间。结论 Cylindrical Decomposition在解决工作空间问题方面有着一定的应用价值,使用Mathematica对不等式组进行求解得到的结果较直观,容易理解。

码垛机器人连杆参数的变化对工作空间的影响63-67

摘要：目的分析机器人的连杆2（l_2）、连杆3（l_3）的长度和l_2的关节转角θ_3的角度取不同值时,机器人工作空间的变化情况。方法建立机器人的连杆坐标系,根据连杆参数表用D-H法建立机器人的运动学方程。根据运动学方程,用Matlab仿真工作空间。改变l_2和l_3的长度以及l_3的关节转角θ_3,得到连杆取不同参数时和原参数时机器人工作空间的x Oy和x Oz平面对比图,并把对比图插入AutoCAD画出对比图的边界。通过分析对比图边界的变化来研究仿真平面图形的变化。结果获得了不同参数时机器人工作空间的x Oy和x Oz仿真投影图。结论连杆参数不同时,工作空间有不同的变化,为机器人连杆参数的优化和运动控制奠定了基础。

双头伺服驱动容积式灌装机设计68-71

摘要：目的设计一种适合于涂料灌装的自动灌装设备,以提高灌装过程的自动化程度,提升灌装精度。方法采用双头分别灌装,将灌装时间分散,压缩设备准备时间;采用伺服电机和滚珠丝杠代替原有气缸驱动,利用伺服电机重复定位精度高的特点提升罐装精度。设计相应的控制程序和界面便于生产过程中设备参数的调整。结果针对5 L包装桶的灌装效率为每桶2 s,灌装精度达到±5 m L。结论通过实际生产证明该设备能够适用于各类流动液体物料自动灌装生产。双头伺服驱动容积式灌装机能够作为独立设备单机使用,也可通过以太网与控制设备通讯,作为灌装生产线的一部分配合其他设备使用,能够实现生产状态的在线监测和生产参数的远程控制。

一种装箱作业并联机器人机构的运动性能72-77

摘要：目的针对目前食品、药品等装箱作业要求,将一种新型二自由度平面并联机器人用于装箱生产线的作业机构,并对其进行运动性能研究,确定其能否满足生产要求。方法对并联机构进行运动学分析,建立并联机器人的雅可比矩阵,利用几何法求解位置正、逆解;引入稳定性、运动分辨率和刚度性能指标,对机构进行运动性能分析,绘制稳定性和运动分辨率在工作空间内的性能分布图谱,研究机构在竖直方向上的刚度性能。结果该并联机构在实际装箱作业中的运动性能较为稳定,抓取或者放置物体阶段具有较高精度,且竖直方向的刚度较高。结论该新型二自由度平面并联机器人能够满足产品的装箱作业,在实际装箱作业中取得了广泛应用。

动态定量称量包装系统BP神经网络PID控制算法78-81

摘要：目的针对动态定量称量包装控制系统具有大惯性、滞后、非线性且无法建立精确数学模型等缺点,研究提高动态定量称量包装系统控制精度的方法。方法提出了一种改进型BP神经网络PID的定量称量包装控制系统,将BP神经网络与PID控制方法相结合,通过神经网络的自学习、加权系数的调整,优化PID控制器参数K_i,K_p,K_d,并将粒子群算法引入到神经网络中作为其学习算法,以有效提高BP神经网络算法的收敛速度。结果仿真和实验结果表明,改进型BP神经网络PID控制响应速度快、超调量较小,系统称量误差得到大幅度减小。结论所述控制方法可以明显提高定量称量控制过程的稳定性、精确性以及鲁棒性。

码垛机器人的研究与应用现状82-87

摘要：目的介绍码垛机器人的研究与应用现状。方法通过对比分析国内外码垛机器人的发展,指出国内码垛机器人产业存在的问题。结果国内码垛机器人在核心技术、核心零部件等方面缺失严重,机器人产业规模参差不齐,并针对这些问题提出了解决策略。结论国内码垛机器人技术与国外存在一定差距,同时也有很大提升空间,在国家《机器人产业＂十三五＂发展规划》的驱动下,国内机器人技术必将日新月异。

包装工程杂志包装技术与工艺

包装热封微孔孔道气体交换模型的建立及验证88-91

摘要：目的建立包装袋热封微孔孔道内外气体交换模型,并对其进行实验验证。方法基于泊肃叶定律建立包装袋热封微孔孔道内外气体交换模型,并通过改变孔道直径、孔长以及内外压差等相关参数进行实验验证。结果当微孔直径为100,140,180μm时,气体交换的实验值与模型值误差基本维持在5%以内;随着孔道直径、内外压差的增大,微孔孔道气体交换量增加,且变化显著;对初始内外压差、孔径一定的微孔孔道,改变孔长对气体交换有一定影响。结论所建立的气体内外交换模型的预测值与实验值吻合度高。

GDX1小盒软包透明纸热封缺陷的视觉检测系统92-95

摘要：目的解决在GDX1包装机生产过程中,小盒透明纸热封粘贴不牢、不平整、泡皱、反包等缺陷不能被有效检测及剔除的问题。方法设计一种新型GDX1小盒软包透明纸热封缺陷视觉检测系统,通过对其关键技术的研究,进行动态图像采集、MICRO II控制程序设计、安装支架设计、输出控制参数调整等,实现对有缺陷的小盒侧面透明纸热封烟包的高效检测及准确剔除。结果该视觉检测系统实施后,有缺陷烟包的剔除率≥99.9%,误剔率≤0.03%。结论该视觉检测系统能提高产品质量,降低物耗,为精益生产、精益加工起到了一定的保障作用,该系统和技术可推广应用于行业内所有GDX1/2包装设备上。