直落式多组份物料下料装置及其控制器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了直落式多组份物料下料装置及其控制器，所述下料装置包括机架、多组下料仓和下料阀、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器；在计量斗的上部有一个沙漏形分料器，在下料仓侧壁上安装有距离传感器和搅拌器；混料斗内有料位传感器和混料器。控制器基于当前和累积下料误差，对下料阀进行迭代预测控制，各下料阀轮流下料，在混料斗中将物料混合均匀。本发明专利技术采用距离传感器和搅拌器对下料仓内的物料堆积进行检测和调节，保证落料形态稳定，又通过分料器来减小物料空中落差与冲击量的变化，使得迭代预测更快收敛。与现有技术相比，本装置在迭代学习过程中的落料能被有效利用，防止了物料的浪费，并且可应用于小批量快速配料。

【技术实现步骤摘要】
直落式多组份物料下料装置及其控制器
本专利技术涉及定量下料领域，具体涉及一种直落式多组份物料下料装置及其控制器。
技术介绍
在工农业制造和商品包装中，有大量的粉粒物料，如铁精矿、煤粉等炼铁原料，聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、轻甲基纤维素、聚丙烯睛、环氧树脂粉末涂料等化工原料，石英砂、水泥等建材原料，洗衣粉等日用化工产品，小米、大豆等谷物豆类农产品，或粉、渣、粒状加工食品，饲料、化肥、农药等农业生产物料，以及粉粒状的保健品、中西药剂、调味品等均需要自动定量包装或者配料制造。目前我国有很多企业仍然采用手工定量配料或者包装，一方面劳动强度大，速率慢，经济效益差；另一方面，食品、药品等手工定量往往不能满足卫生要求，有毒有害的物料，人工参与定量容易对人体造成伤害。因此对生产企业来说，急需提供价廉的具有较高速率和准确度的多组份自动定量下料设备或者装置，满足大量的物料定量包装或者配料制造要求。目前国内外粉粒物料自动定量下料装置常用方法有两种，容积式和称重式。容积式定量依据物料容积进行计量充填或者投料，定量投料迅速，但定量物料质量受到物料密度变化而变化。如申请号为200920248298.2的中国专利考虑到快速下料时难以控制定量而通过先快后慢的方法来减小供料落差的影响，但其下料终值只能接近期望值，准确度不高。称重式定量依据物料质量进行计量充填或者投料，需要在下料过程中不断称重，根据称重结果反馈控制下料量，由于称重受到下料冲击和空中滞后物料影响较大，下料速度和精度都面临很多困难。为了补偿空中物料对计量精度的干扰，很多方案采用提前关闭阀门的技术，如申请号为201410230888.8的中国专利将配料称重过程划分为三个阶段，并在最后一个阶段采用迭代学习控制方式来计算关闭提前控制量，但该方案仅能提高学习完成后的下料精度，在学习过程中的累积下料精度则无法保证。
技术实现思路
由于下料过程中的空中落料量受到输送装置关闭速度、下料口到秤斗料面间落差大小、物料下落形态流率等因素影响，提前关闭输送装置的时间难以通过离线实验一次性确定。为此，本专利技术通过对下料装置的下料仓和计量斗进行改进，减小物料的空中落差及形态变化，同时通过在迭代预测中将累积误差作为被控量，从而实现高精度连续下料，并能适用于小批量快速配料下料。本专利技术的技术解决方案是，提供一种以下结构的直落式多组份物料下料装置，包括：机架、下料仓、下料阀、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器；所述下料阀位于下料仓的底部开口处，所述下料仓和下料阀为2～6组，位于下料阀下方的所述计量斗，安装在固定于机架的称重模块上，且其底部开口受落料阀控制；所述计量斗的上部有一个分料器；所述混料斗位于落料阀下方，且其底部有一个推板；所述控制器通过对各个下料阀的打开时间控制和对称重模块的传感数据读取，分别进行各组份物料的下料标定，对其下料的空中量进行迭代预测；并基于累积下料量与配方数据的对比对下料阀的关闭时间进行调节；控制器依次控制各下料阀动作，在完成一次配方量下料后，打开落料阀，然后在检测到混料斗中的物料累积到设定值后，打开推板，将混合均匀的物料排出。作为优选，其还包括一个储料仓和进料泵，所述进料泵后端进料管的出口有一个物料喷头，所述物料喷头为球冠形，其表面分布有圆形小孔。作为优选，所述进料泵采用螺杆输送机。作为优选，所述下料仓侧壁上安装有两个距离传感器，所述两个距离传感器分别指向下料仓内预设的料位高点和料位低点。作为优选，所述分料器呈上部为圆锥体下部为压扁的锥体结构的沙漏形分料器，其上部为开口形，下部则仅在长度方向的两端有斜坡形喷嘴；所述计量斗面向所述喷嘴的方向上分布有错落的球冠状凸起；所述凸起直径为0.2～0.6毫米或为所落物料直径的2～3倍。作为优选，所述下料仓的侧壁还安装有一个搅拌器，所述搅拌器包括依次相连的底座、两个支臂、连接两个支臂的支臂转轴、爪手转轴和爪手。作为优选，所述混料斗的侧壁上还安装有一个料位传感器，其内部还有一个混料器，所述混料器采用螺旋形桨叶搅拌器。作为优选，所述推板下方还有一个输料管。作为优选，所述控制器采用下式对下料的空中量进行预测：Ak+1＝Ak+(α·ek+β·Ek)，其中，Ak和Ak+1分别是连续两次的空中量预测值，ek和Ek分别为第k次时的下料误差和累积下料误差，α和β分别为区间(0，1)的系数且有α+β＝1。本专利技术的另一技术解决方案是，提供直落式多组份物料下料装置控制器，其包括输入模块、存储模块、输出模块和处理模块，所述处理模块又包括预测模块、重量监测模块、误差计算模块及逻辑控制模块；输入模块接收触摸屏操作指令和读取称重模块的传感数据，存储模块用于存储配置数据和处理过程数据，重量监测模块根据输入模块获取的实时重量值与经空中量预测值补偿后的目标重量值进行比较并在此两个重量值相等时通过输出模块关闭下料仓底部开口处的下料阀，误差计算模块对本次下料误差及累积下料误差进行计算更新，预测模块根据上一次空中量预测值、本次下料误差及累积下料误差对空中量预测值进行迭代更新，逻辑控制模块轮流控制各下料阀、计量斗底部的落料阀及下料仓中搅拌器的动作，按配方进行下料。采用本专利技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术分别采用距离传感器和机械手形搅拌器对下料仓内的物料堆积形态进行检测和调节，保证落料形态稳定，又通过在计量斗中设置分料器来减小物料空中落差与冲击量的变化，能加快迭代预测的收敛速度，从而使得本专利技术装置能应用于小批量快速配料，并且通过对下料累积误差的控制，使得迭代预测过程中的物料能有效利用，防止了物料的浪费。附图说明图1为直落式多组份物料下料装置的组成结构图；图2为直落式多组份物料下料装置的外形结构图；图3为物料下落过程示意图；图4为储料仓及下料仓局部结构示意图；图5为下料仓中搅拌器结构示意图；图6为下料仓内物料流动层流示意图；图7为分料器及计量斗侧壁结构示意图；图8为计量斗内多组份物料分布示意图；图9为物料下落过程中称重变化图；图10为一种物料迭代预测下料过程中的误差统计图；图11为直落式多组份物料下料装置控制器的组成结构图。其中：1、下料仓2、下料阀3、计量斗4、称重模块5、落料阀6、混料斗7、推板8、输料管9、控制器10、储料仓11、进料泵12、搅拌器13、混料器14、料位传感器15、进料管16、物料喷头17、小孔18、距离传感器19、料位面20、分料器21、分料器喷嘴22、凸起30、机架91、输入模块92、处理模块93、存储模块94、输出模块95、重量监测模块96、逻辑控制模块97、预测模块98、误差计算模块121、底座122、支臂123、支臂转轴124、爪手转轴125、爪手具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1和图2所示，本专利技术直落式多组份物料下料装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
直落式多组份物料下料装置，其包括机架、下料仓、下料阀、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器；所述下料阀位于下料仓的底部开口处，所述下料仓和下料阀为2～6组，位于下料阀下方的所述计量斗，安装在固定于机架的称重模块上，且其底部开口受落料阀控制；所述计量斗的上部有一个分料器；所述混料斗位于落料阀下方，且其底部有一个推板；所述控制器通过对各个下料阀的打开时间控制和对称重模块的传感数据读取，分别进行各组份物料的下料标定，对其下料的空中量进行迭代预测；并基于累积下料量与配方数据的对比对下料阀的关闭时间进行调节；控制器依次控制各下料阀动作，在完成一次配方量下料后，打开落料阀，然后在检测到混料斗中的物料累积到设定值后，打开推板，将混合均匀的物料排出。

【技术特征摘要】
1.直落式多组份物料下料装置，其包括机架、下料仓、下料阀、计量斗、称重模块、落料阀、混料斗和控制器；所述下料阀位于下料仓的底部开口处，所述下料仓和下料阀为2～6组，位于下料阀下方的所述计量斗，安装在固定于机架的称重模块上，且其底部开口受落料阀控制；所述计量斗的上部有一个分料器；所述混料斗位于落料阀下方，且其底部有一个推板；所述控制器通过对各个下料阀的打开时间控制和对称重模块的传感数据读取，分别进行各组份物料的下料标定，对其下料的空中量进行迭代预测；并基于累积下料量与配方数据的对比对下料阀的关闭时间进行调节；控制器依次控制各下料阀动作，在完成一次配方量下料后，打开落料阀，然后在检测到混料斗中的物料累积到设定值后，打开推板，将混合均匀的物料排出。2.根据权利要求1所述的直落式多组份物料下料装置，其特征在于：其还包括一个储料仓和进料泵，所述进料泵后端进料管的出口有一个物料喷头，所述物料喷头为球冠形，其表面分布有圆形小孔。3.根据权利要求2所述的直落式多组份物料下料装置，其特征在于：所述进料泵采用螺杆输送机。4.根据权利要求1所述的直落式多组份物料下料装置，其特征在于：所述下料仓侧壁上安装有两个距离传感器，所述两个距离传感器分别指向下料仓内预设的料位高点和料位低点。5.根据权利要求1所述的直落式多组份物料下料装置，其特征在于：所述分料器呈上部为圆锥体下部为压扁的锥体结构的沙漏形分料器，其上部为开口形，下部则仅在长度方向的两端有斜坡形喷嘴；所述计量斗面向所述喷嘴的方向上分布有错落的球...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹细勇，徐伟，陈亮，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33