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隨著我國(guó)人民生活水平的提高，對(duì)食品的需求 量越來越大，如方便面、掛面、果蔬等，對(duì)食品的 質(zhì)量以及安全等要求也越來越高。其中，包裝精美、 品質(zhì)安全的食品也越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注

2全自動(dòng)食品包裝機(jī)

2.1全自動(dòng)食品包裝機(jī)結(jié)構(gòu)

本文所研究的全自動(dòng)食品包裝機(jī)為三伺服枕式 包裝機(jī)，自動(dòng)包裝機(jī)主要由送膜裝置、送料裝置、 橫封橫切裝置、縱封裝置、制袋成型器等組成。

枕式包裝機(jī)送膜機(jī)構(gòu)主要有卷膜輻、導(dǎo)向輻、 驅(qū)動(dòng)輻等部分組成。根據(jù)包裝工藝不同，在導(dǎo)向輻 處安裝色標(biāo)傳感器或打標(biāo)機(jī)，或兩者同時(shí)安裝，完 成色標(biāo)的追蹤和打印。驅(qū)動(dòng)輻（主動(dòng)軸）由送膜軸 伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而卷盤膜軸（被動(dòng)軸）的轉(zhuǎn)動(dòng) 力矩來自驅(qū)動(dòng)輻的恒速牽引。由于送膜軸伺服電機(jī) 勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，卷盤膜軸的運(yùn)轉(zhuǎn)角速度隨卷盤薄膜橫切 面半徑的減小而增大。包裝薄膜由于導(dǎo)向棍、驅(qū)動(dòng) 棍的連續(xù)換向和壓緊手柄的壓合操作，一般不會(huì)出 現(xiàn)因慣性或粘結(jié)導(dǎo)致的薄膜堆積、拉扯現(xiàn)象。送料機(jī)構(gòu)主要有傳送鏈輪（帶撥叉）、成型器、 送膜機(jī)構(gòu) 縱封器及撫平壓合裝置組成。傳動(dòng)鏈輪由送料軸伺 服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下伺服電機(jī)輸出的 速度值在某一時(shí)刻保持恒定。

縱封裝置的主要功能是完成包裝膜的先期縱封 工藝?？v封輪機(jī)械機(jī)構(gòu)釆用彈簧式壓合法，包裝膜 下邊緣由成型器對(duì)合完成并輸送前進(jìn)時(shí)，所受力主 要為彈性摩擦力，而非剛性摩擦力，因此，對(duì)合位 置可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行微調(diào)，不會(huì)出現(xiàn)包裝膜彈 出或?qū)舷鄬?duì)位置過大現(xiàn)象。縱封輪內(nèi)部安裝有加 熱器和熱電偶，加熱器對(duì)縱封輪面進(jìn)行加熱，當(dāng)包 裝膜經(jīng)過時(shí)，完成筒膜的縱封工藝。橫封橫切機(jī)構(gòu)功能包括橫封與橫切兩個(gè)方面。 物料前進(jìn)過程中橫向封裝的同時(shí)進(jìn)行橫切作業(yè)，連 續(xù)包裝筒袋在色標(biāo)點(diǎn)或定長(zhǎng)處被切割成獨(dú)立的包裝 成品。制袋成型器可將包裝膜折疊成筒形，便于物料 填充、縱向熱封、橫向熱封等。

物推入已成型的筒狀包裝膜內(nèi)，同時(shí)縱封機(jī)構(gòu)對(duì)縱 縫進(jìn)行封合，經(jīng)撫平裝置整理后，由橫封機(jī)構(gòu)完成 橫封與切斷工序，實(shí)現(xiàn)塊狀物料的枕型袋包裝，最 后由成品輸出裝置輸出成品

3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

的控制模式，DSP作為觸摸屏與伺服系統(tǒng)之間的橋 梁，將觸摸屏與伺服系統(tǒng)緊密連接起來。因此觸摸 屏、DSP、I/O輸入輸出模塊、溫度控制模塊和伺服 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組合在一起構(gòu)成三伺服枕式包裝機(jī)一個(gè) 完整的三軸同步的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

3.1上位機(jī)觸摸屏

上位機(jī)觸摸屏（HMD是目前最簡(jiǎn)單、最方便、 最直接的人機(jī)交互方式。觸摸屏不僅僅是整個(gè)控制 系統(tǒng)的外觀展示，更是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的重要保 障。操作者在通過觸摸屏輸入控制指令的同時(shí)也可 以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

該包裝機(jī)的工作環(huán)境復(fù)雜多變，為了保證設(shè)備 能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境中穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時(shí)考慮 到其實(shí)用性和成本等特點(diǎn)，該控制系統(tǒng)中上位機(jī)選 用EVIEWMT6500T系列觸摸屏。

該款觸摸屏支持3個(gè)串口通信，通過RS232/ RS485進(jìn)行通訊，擴(kuò)展存儲(chǔ)器支持SD卡和U盤， 最高支持2GB,擁有520 Hz的32位RISC超快的 處理速度。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)用可知，該款觸摸屏具有較 高的可靠性和可操作性，能夠滿足食品包裝機(jī)的多 功能要求。

3.2下位機(jī)

下位機(jī)作為整個(gè)食品包裝機(jī)控制系統(tǒng)的核心硬 件，主要負(fù)責(zé)對(duì)各軸電機(jī)的同步運(yùn)動(dòng)控制。其可以 獲取由人機(jī)界面所設(shè)定的參數(shù)，通過分析、計(jì)算得 到脈沖控制參數(shù)，并將這些參數(shù)傳送至各伺服驅(qū)動(dòng) 器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包裝機(jī)各機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。通過 光電傳感器和編碼器將色標(biāo)、物料、各軸位置以脈沖個(gè)數(shù)的形式反饋給運(yùn)動(dòng)控制器，分析運(yùn)動(dòng)誤差并 進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。考慮到自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制需求，基于DSP設(shè) 計(jì)了一種通用多軸運(yùn)動(dòng)控制器。DSP芯片選用 Motorola DSP56F807,其內(nèi)核為16為可編程數(shù)字信 號(hào)處理器；外圍功能模塊主要包括：異步串行通信模SCL用于觸摸屏通信；通用 I/O模塊GPIO,用于接收按鈕及檢測(cè)傳感器觸發(fā)信 號(hào)；Counter模塊，用于伺服電機(jī)控制；脈寬調(diào)制模 塊PWM,通過脈寬調(diào)制電路控制加熱裝置；模數(shù) 轉(zhuǎn)換器ADC,采集熱電偶信號(hào)；CAN總線模塊， 用于控制電磁閥、信號(hào)燈等；相位檢測(cè)器，用于檢 測(cè)編碼器信號(hào)；JTAG接口等。

該控制器可適用于多種伺服電機(jī)的控制與應(yīng) 用，利用PC機(jī)編寫應(yīng)用程序，通過JIAG接口下 載與調(diào)試。

4軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包上位機(jī)觸 摸屏程序以及下位機(jī)程序。在人機(jī)界面中主要包括 初始界面、操控界面、報(bào)警界面。其中，初始界面 包含了食品包裝機(jī)名牌界面、語(yǔ)言設(shè)置界面；操控 界面包含了手動(dòng)操作、運(yùn)行畫面、定量設(shè)定、系統(tǒng) 參數(shù)、參數(shù)設(shè)定等；報(bào)警界面由歷史報(bào)警記錄以及當(dāng)前報(bào)警記錄組成.

5結(jié)論

在現(xiàn)代工業(yè)中，自動(dòng)包裝機(jī)械的應(yīng)用十分廣泛。 針對(duì)全自動(dòng)食品包裝機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和三邊封包裝流 程，開發(fā)了一套基于DSP為核心的食品包裝機(jī)控制 系統(tǒng)，輔之以觸摸屏，構(gòu)建了三伺服自動(dòng)包裝機(jī)運(yùn) 動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。并在硬件基礎(chǔ)上完成了觸摸 屏和下位機(jī)軟件編程。該控制系統(tǒng)可以滿足全自動(dòng) 食品包裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制要求，能夠提高包裝質(zhì)量、 精度和效率，降低次品率。

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