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基于视觉的药品包装分拣的控制系统设计

基于视觉的药品包装分拣的控制系统设计

本设计较为完整的设计了基于PLC的视觉包装分拣控制系统,具有实用性和普遍性。在可编程控制器(PLC)的控制下,可靠地完成各项动作。在完成本次毕业设计的过程中,对视觉包装分拣的应用方面的应用有了较为广泛全面的认识,同时也熟悉了PLC在控制系统方面的运用

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  • 详细描述

    基于视觉的药品包装分拣的控制系统设计
    摘要:PLC控制是现代工业上最常用的自动化控制方法,由于它控制方便,能够承受恶劣环境,因此在工业上许多得到青睐。PLC也可以说是工业控制计算机,在原有继电器基础上发展来的,专门服务于工业控制,PLC功能非常的强大,稳定性非常高,使用也很方便,编程容易学,体积比继电器要小得多,无论成本还是重量都是继电器控制系统所无法比的。
    基于视觉的药品包装分拣控制系统在先进制造领域中扮演着极其重要的角色,是工业控制及现代物流系统的重要组成部分,能够实现药品包装的自动化分拣。
    机械手同样重要,它能够搬运货物,分拣出物品,代替人类的繁重劳动。可以自动实现生产无需人员管理,将工人从不好的环境中解放出来,与基于视觉的药品包装分拣控制系统相配合,机械制造,冶金,轻工制造业,电子和原子能部门都应用了这些。
    在熟悉了自动及药品包装分拣系统原理的基础上,本文根据一定的基于视觉的药品包装分拣要求,采用了整体化的设计思想,本文充分考虑了软,硬件各自的特点并进行相互补充,设计了一种基于材料的交付药物包装分拣系统。 该系统的主控制器是PLC,结合传感器技术,气动装置技术和位置控制技术,运用梯形图编程,实现对不同颜色药品包装分拣的药品包装进行分拣。
    关键词:自动化PLC;视觉感应;气缸驱动;视觉分拣
     
    目录
    第一章 绪论
    1.1课题的提出 4
    1.2 物料分拣系统概述、发展及趋势 5
        1.3物料分拣系统的研究6
    第二章 药品包装分拣装置结构及总体设计
    2.1系统控制部分的硬件介绍 7
    2.2 系统的控制要求 8
    第三章 控制系统的硬件设计 8
    3.1 PLC的发展及历史 8
    3.2 PLC的定义和特点 9
    3.3 PLC的型号选择 9
    3.4驱动部分的分析与选择 10
    3.5 系统执行机构的分析与选择 12
    3.6 系统的硬件结构 12
    3.7 电感式传感器的选择 13
    3.8颜色传感器 14
    第四章 控制系统的硬件设计 16
    4.1系统的具体控制过程 16
    4.2 PLC的输入输出端子分配 17
    4.3控制系统的电气原理图 20
    4.4控制系统的电气原理图的注释 24
    第五章 药品包装控制系统的软件设计 27
    5.1控制系统的PLC梯形图程序 27
    5.2控制系统的PLC指令表语言 32
    总结 37
    致谢 38
    参考文献 39
     
    第一章 绪论
    目前自动化技术在原有的继电器的基础上发展来的,专门用于控制机械的高薪技术,微电子技术,电气电子技术,感应测试技术,接口技术,信息转换技术,网络通信技术等技术有机结合,集成 应用于生产设备;而系统性指的是,设备的传感检测、传输与处理、控制、执行等部分在中央处理单元的控制下和谐地工作。
    可编程逻辑控制器具有抗干扰能力强,可靠性高,性价比高,编程简单,广泛应用于现代自动化生产设备的作用。因此掌握机电一体化技术,掌握PLC技术和传感器检测与控制技术的开发和使用是当务之急。
    基于视觉的药品包装自动分拣设备能够自动完成安装进料,运输,颜色或形状检测,分选等工作单位,构成机械平台的典型自动生产线,机构系统采用气动驱动和变频驱动技术。利用 药品包装自动分拣设备,可以模拟一个与实际人工分拣十分接近的控制过程,将人从重复而繁重的流水线上解放出来,使药厂的生产效率大大提高。
    本本次设计介绍了药品包装自动分拣设备的基本结构、工作原理和工作过程。介绍了药品包装自动分拣设备所涉及的技术,进行了PLC 的编程和电气图的绘制。
    1.1课题的提出
    应用PLC技术,利用机械手的方便可操作性,按要求分拣出不同的物料,同时增添其他的功能。
    自动分拣系统一开始是从早期出现的古代机器人的基础上慢慢发展起来的,这是诞生在近代自动控制领域中的一项新技术,并且现代制造生产系统必不可少的一部分就是自动分拣。自动分拣系统高速发展,最大的原因是它所具有的积极功能为人们所认识:其一,部分的人工操作能够被它替代;其二,它可以按照对应的位置、时间和程序,按照工艺的设定,来完成不同规格,不同大小的工件的搬运与卸载。按照目前自动控制技术和计算机的快速发展,工业机械将会进入智能化和高自动化时候,使用自动分拣设备不仅可以提升工作生产率的同时保证产品质量,优化劳动条件,还可以尽早的实现工业生产自动化和机械化的目标,所以,各个工业国家都很重视自动分拣设备,并且将大量的人力物力财力投入了自动分拣设备,使其得到了研究的改进。
    随着现代工业生产的高速发展,在世界范围内自动分拣设备都得到了广泛应用。所以对自动分拣设备的功能的要求也变得更高,如果还在沿用以前的继电器控制方案进行设计,一定会出现接线繁乱、配备元件过多、稳定性低、经常会有故障的问题,会大大的降低工业生产的效率。为了解决这些问题如果采用性价比较高的可编程控制器PLC设计其控制系统,该系统的故障率就会被降低、运行可靠性也会大大提高、维修更加便捷,提高工作效率。所以对于工业生产来说,PLC控制的各种分拣设备的诞生就变得非常有意义。
    1.2 物料分拣系统概述、发展及趋势
    自动化程度是工作发展程度的标志,自动排序是零件自动化中必不可少的,PLC控制分选装置成本低,效率高已成为主流,他可以根据 无保护,高效的工作,维护成本最低。 由于所有使用机械自动化操作,因此,排序处理能力,排序分类数量也更多。 节省大量人力,减少企业的额外支出,企业是节省成本的最佳方式。
    特别是在需要药物分类的企业中,以往一直采用手工分拣方式,由于个人工作的个人限制,由于人员造成的一些生产效率非常低,误差大,生产成本难以承受,企业的市场存活能力下降,使企业难以快速的发展。因此,PLC控制系统的分拣必将取代手动分拣工作。 这也是其快速发展的根本原因,这是社会和企业的必然发展。 随着行业的不断发展,自动化水平越来越高,自动分拣装置完全取代手册是必要和必然的。药品包装分拣分拣采用可编程控制器PLC 进行控制,能连续、大批量地分拣货物,排序错误率低,劳动强度大大降低,可显着提高劳动生产率。 与此同时,视觉分拣控制系统可以与其他自动化控制的设备配合起来使用,提高效率,物资信息流的分配管理。 自动化设备在设计时考虑标准化,可搭配性强,使后期的维护保养更加的方便,不受场地原因的影响。 同时,只要根据不同的排序对象,系统可以稍微修改来实现要求,非常方面。现在的大部分的企业都有自己的生产流水线,但是视觉分拣是整天企业生产中所必不可少的设备之一。
    药品包装分拣设备的控制系统采用自动化PLC技术,传感器检测技术,气动驱动原理,传感器技术,电气技术传输技术,这些技术在自动化技术中是必需的。
    国内外物料分拣系统的应用遍及国外物流配送中心或行业倾向于采用高度自动化分拣系统,应用范围更广泛。在我们国家,物流发展得比发达国家落后,物料分拣往往都需要大量的劳动力。虽然自动分拣系统效率高,但价格昂贵,一般人买不起,因此视觉分拣控制设备在我国不常见。主要原因有两点:一是一次性投资巨大,投资缓慢复苏。设备控制部分过于的复杂,购买的设备成本相当的高,需要大量专业的技术员为分拣设备服务,小企业无能为力。二,系统要求高包装产品。为了使大多数货物能够通过机械自动分类,需要采取如标准化包装的执行,按照定货分类机器的均匀包装特点进行分类货物等二次措施。但是,并不是所有商品的包装都是一个规格的。定制分拣机也将增加硬件的成本,更多功能更糟。
    虽然物料分拣系统有很多缺点,但随着我国经济的快速发展,人们越来越重视生产的效率问题,满足各类生产所需的视觉分拣控制系统将越来越多。而设计的材料排序设计由PLC控制系统组成的系统组成的设备在安全工作的同时可以提高物料分选的效额率。
    1.3物料分拣系统的研究
    随着飞速发展的工业技术,物料分拣在制造业中已经成为了不可缺少的一部分,制造企业因为它的精准、高效的性能得带了极大的发展。
    物料分拣设备的工作过程主要由气缸踢出来完成,物料分拣机械手是一种能够通过模仿人的手和臂的某些动作。现在,机械手的应用更为广泛,不同的需求也需要专门制作不同的控制系统,而后由这些控制系统控制机械手自身的动作相衔接。
    在不同领域,机械手的应用方式不一样,在对精度较高的电子行业,机械手的高精度能够实现对电子元件的准确定位;在汽车制造行业,机械手的较大扭力可以帮助安装工人将较大工件搬送到空间任意位置;在喷漆行业,机械手又可以通过设定额定的速度来保证喷漆的质量。
    因为物料分拣及机械手的种类及功能太过宽泛,本文主要以视觉分拣系统展开研究。
    虽然机械手在各行各业,特别是环境恶劣,对人体有害的环境中广泛使用,但目前的技术依然无法完全取代人工。比如富士康,虽然投入大量资金,与国际上著名的机械手生产制造商研究了多年,却依然收效甚微,无法大批量安装,许多关键生产环节依然离不开人工的操作。并且就目前的发展来看,机械手的造价依然比较高,智能化依然没有达到让人满意的地步,一台机械手也只能安装在生产的关键环节,无法广泛使用。特别是一些小微企业,难以支付动辄几十上百万的价格来购置一台功能单一,只能取代少量人工的机械手。
    因此,研究设计出一台造价低廉,应用广泛,运行稳定,维护方便的机械手就显得很有必要了。
        随着经济的高速发展,单位的用人成本越来越高,在很多恶劣、危险环境下工作的工人,不仅干活效率低,还容易偷懒,并且工资还要更加的高那么一些。这就需要工程技术人员开发一种新产品,以替代人工的操作。机械手作为替代人工的自动化产品,已经应用于生产的各个领域。它可以分拣物品、搬运货物、用来代替人们的一些繁重并且还比较单调,而工作地点对人体有伤害的工作。采用PLC控制,编程简单的同时方便了程序的修改。PLC的控制运行稳定,可代替部分人工在危险的工作区进行那些比较单调而时间又比较长的工作,并且在产品变化或临时需要对机械手进行新的分配任务时,可以方便的改动或重新设计其新部件,如果位置发生了改变,那么只需要要重新进行编程,就可以以最快的速度继续投入使用,减少了安装还有转换工作所需要的花费。
    本文主要以视觉分拣系统展开研究,将不同的物料分为白色和黑色,实现用模仿人操作的机械手将不同颜色的物料自动的区分,并放入不同的物料框中,以此来达到物料的自动分拣过程。在物料分拣机械手上设计安装有不同功能的传感器,用以检测物料机械手所处的不同状态。
     
    参考文献
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