專利名稱：一種金屬粉末自動稱量的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬粉末的稱量方法，尤其涉及一種金屬粉末自動稱量的控制方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金零件是以金屬粉末為原料，通過成形、燒結(jié)和必要的后續(xù)處理而制得。粉 末冶金零件的性能與其密度有直接的關(guān)系，而其密度取決于燒結(jié)零件時加到成型模具內(nèi) 的金屬粉末重量，因此金屬粉末稱量的效率和精度，對粉末冶金零件的質(zhì)量、制造效率 和成本有重要的影響。為此，近年來，在自動稱量及其相關(guān)技術(shù)的研究中，出現(xiàn)了許多 新技術(shù)與新方法，如(1)以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為控制核心，采取多因素協(xié)調(diào)的新型動態(tài)定 量稱重控制方法；(2)根據(jù)動態(tài)測量原理，采取一種基于總線的實(shí)時化、智能化和網(wǎng)絡(luò) 化的動態(tài)稱重系統(tǒng)；(3)利用PSD的結(jié)構(gòu)特性及工作原理并結(jié)合FPGA的靈活高速實(shí)時 特點(diǎn)設(shè)計(jì)的一種高精度小量程的稱量系統(tǒng)等，上述自動稱量的系統(tǒng)和控制方法雖然能實(shí) 現(xiàn)粉末的精確稱量，但是控制方法比較復(fù)雜，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種控制簡單、成本較低，且能保證送料效率和 精度的金屬粉末自動稱量的控制方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為 一種金屬粉末自動稱量的控制方 法，它包括以下步驟
(1)、將儲料料斗設(shè)置在稱重料斗的上方，在儲料料斗內(nèi)設(shè)置送料方向與重力方向 一致的螺旋送料機(jī)構(gòu)，在稱重料斗上連接測重傳感器，并在稱重料斗的出料口上設(shè)置卸 料閥，然后將測重傳感器、卸料閥、螺旋送料機(jī)構(gòu)中的送料驅(qū)動電機(jī)分別與控制系統(tǒng)電 連接;(2) 、將控制系統(tǒng)初始化；
(3) 、設(shè)定稱重料斗需要稱量的金屬粉末重量的目標(biāo)值E和最大允許偏差A(yù)E (k) max,然后根據(jù)脈沖寬度調(diào)速原理以及比例脈沖寬度調(diào)速控制算法，設(shè)定對應(yīng)稱重料斗 內(nèi)當(dāng)前的實(shí)際稱量值E (k)時計(jì)算送料驅(qū)動電機(jī)需要控制的轉(zhuǎn)速V的公式
V = DXVmax= (t/T) XVmax (1)
V = KpXAE (k) n XVmax=KpX [E—E (k) ]nXVmax (2)
其中V為送料驅(qū)動電機(jī)需要控制的實(shí)時轉(zhuǎn)速，D為占空比，Vmax為D等于l即送料 驅(qū)動電機(jī)的電樞電壓為最大值時的轉(zhuǎn)速，T為需要輸出至送料驅(qū)動電機(jī)的脈沖周期，t為 脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)的通電時間，Kp為比例系數(shù)，E為需要稱量的金屬粉末重量 的目標(biāo)值，E (k)為當(dāng)前采樣到的稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值，n為正整數(shù)，其 數(shù)值根據(jù)實(shí)際需要選??；
根據(jù)公式(1) 、 (2)可得到t二KpXAE (k) nXT=KpX[E—E (k) ]nXT，控制 系統(tǒng)根據(jù)測重傳感器采樣到的稱重料斗內(nèi)金屬粉末的當(dāng)前的實(shí)際重量值E (k)，即可計(jì) 算出輸出脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)的通電時間t，從而控制送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速V;
(4) 、控制系統(tǒng)發(fā)出指令啟動送料驅(qū)動電機(jī)，螺旋送料機(jī)構(gòu)開始往稱重料斗內(nèi)送料， 同時關(guān)閉稱重料斗上的卸料閥，測重傳感器采集當(dāng)前稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值 E (k)，并反饋信息給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際重量值E (k)控制送料驅(qū)動電機(jī)的 相應(yīng)轉(zhuǎn)速V;
(5) 、將需要稱量的目標(biāo)值E與實(shí)際重量值E (k)的差值A(chǔ)E (k)的絕對值與最 大允許偏差A(yù)E (k) max做比較，如果l AE (k) | 〉A(chǔ)E (k) max ，則繼續(xù)判斷實(shí) 際重量值E (k)與目標(biāo)值E的差值是否大于最大允許偏差A(yù)E (k) max，如果是，則 控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并打開卸料閥，同時監(jiān)測測重傳感器采集的當(dāng)前 實(shí)際重量值E (k)直至E (k) —E《AE (k) max時，關(guān)閉卸料閥，進(jìn)入步驟(6)， 如果不是，送料驅(qū)動電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，螺旋送料機(jī)構(gòu)繼續(xù)向稱重料斗中送料，同時監(jiān)測測 重傳感器采集的當(dāng)前實(shí)際重量值E (k)直至E —E (k)《AE (k) max時，控制系統(tǒng) 控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并進(jìn)入步驟(6);
(6) 、當(dāng)|厶E (k) I《AE (k) max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動， 并打開卸料閥并延時一段時間，將稱重料斗中的金屬粉末全部卸入到相應(yīng)的成型模具 中，然后關(guān)閉卸料閥，進(jìn)入下一個步驟(4) 一 (6)的循環(huán)。
所述的步驟(1)中，在稱重料斗的下方設(shè)置傳送帶，傳送帶通過傳送驅(qū)動電機(jī)帶動，并將傳送驅(qū)動電機(jī)與控制系統(tǒng)電連接，步驟(6)中，當(dāng)| AE (k) I《AE (k) max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，同時啟動傳送驅(qū)動電機(jī)，帶動傳送帶上 的成型模具向前移動，當(dāng)成型模具到達(dá)指定卸料位置時，傳送驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，控制 系統(tǒng)打開卸料閥并延時一段時間，將稱重料斗中的金屬粉末全部卸入到相應(yīng)的成型模具 中，然后關(guān)閉卸料閥；
(7) 、控制系統(tǒng)啟動傳送驅(qū)動電機(jī)，帶動傳送帶將裝有金屬粉末的成型模具繼續(xù)向 前移動，使其離開卸料位置，然后傳送驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)入下一個步驟(4) 一 (7) 的循環(huán)；
(8) 、當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)停止工作的標(biāo)識時，控制系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)停止工作， 自動稱量結(jié)束。
所述的控制系統(tǒng)為單片微機(jī)控制系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于采用了改進(jìn)的比例脈沖寬度調(diào)速控制方法來 控制送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值小時，送料驅(qū)動電機(jī)的 轉(zhuǎn)速快，向稱重料斗內(nèi)送料的速度快，當(dāng)實(shí)際重量值接近目標(biāo)值時，送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn) 速慢，向稱重料斗內(nèi)送料的速度慢，且送料驅(qū)動電機(jī)的速度變化連續(xù)不間斷，兼顧了送 料的效率和精度，而且控制系統(tǒng)采用了單片微機(jī)控制系統(tǒng)，控制方法比較簡單，同時也
降低了成本，此外，由于設(shè)置在儲料料斗內(nèi)的螺旋送料機(jī)構(gòu)的送料方向與重力方向一致， 在送料的同時利用了金屬粉末本身的重力作用，提高了粉末的送料均勻性和穩(wěn)定性，而 且實(shí)現(xiàn)整個控制方法的系統(tǒng)也比較簡單。


圖1為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的控制過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 如圖所示， 一種金屬粉末自動稱量的控制方法，它包括以下步驟 (1)、將儲料料斗2設(shè)置在稱重料斗1的上方，在儲料料斗2內(nèi)設(shè)置送料方向與重 力方向一致的螺旋送料機(jī)構(gòu)，在稱重料斗1上連接測重傳感器5，并在稱重料斗l的出
6料口上設(shè)置卸料閥ll，同時在稱重料斗1的下方設(shè)置傳送帶7，傳送帶7通過傳送驅(qū)動 電機(jī)8帶動，然后將傳送驅(qū)動電機(jī)8、送料驅(qū)動電機(jī)3、測重傳感器5、卸料閥ll分別 與控制系統(tǒng)(圖中未顯示)電連接； (2)、將控制系統(tǒng)初始化；
G)、設(shè)定稱重料斗1需要稱量的金屬粉末重量的目標(biāo)值E和最大允許偏差A(yù)E(k) max，然后根據(jù)脈沖寬度調(diào)速原理以及比例脈沖寬度調(diào)速控制算法，設(shè)定對應(yīng)稱重料斗 1內(nèi)當(dāng)前的實(shí)際稱量值E (k)時計(jì)算送料驅(qū)動電機(jī)3需要控制的轉(zhuǎn)速V的公式
V = DXVmax= (t/T) XVmax (1)
V = KpXAE (k) n XVmax=KpX [E—E (k) ]nXVmax (2)
其中V為送料驅(qū)動電機(jī)3需要控制的實(shí)時轉(zhuǎn)速，D為占空比，Vmax為D等于l即送 料驅(qū)動電機(jī)3的電樞電壓為最大值時的轉(zhuǎn)速，T為需要輸出至送料驅(qū)動電機(jī)3的脈沖周期， t為脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)3的通電時間，Kp為比例系數(shù)，E為需要稱量的金屬粉末重 量的目標(biāo)值，E (k)為當(dāng)前采樣到的稱重料斗l內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值，n為正整數(shù)， 其數(shù)值根據(jù)實(shí)際需要選取；
根據(jù)公式(1) 、 (2)可得至lJt-KpXAE (k) nXT=KpX[E—E (k) ]nXT，控制 系統(tǒng)根據(jù)測重傳感器5采樣到的稱重料斗1內(nèi)金屬粉末的當(dāng)前的實(shí)際重量值E (k)，即可 計(jì)算出輸出脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)3的通電時間t,從而控制送料驅(qū)動電機(jī)3的轉(zhuǎn)速V;
(4) 、控制系統(tǒng)發(fā)出指令啟動送料驅(qū)動電機(jī)3，螺旋送料機(jī)構(gòu)開始往稱重料斗1內(nèi) 送料，同時關(guān)閉稱重料斗1上的卸料閥11，測重傳感器5采集當(dāng)前稱重料斗1內(nèi)金屬粉 末的實(shí)際重量值E (k)，并反饋信息給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際重量值E (k)控 制送料驅(qū)動電機(jī)3的相應(yīng)轉(zhuǎn)速V;
(5) 、將需要稱量的目標(biāo)值E與實(shí)際重量值E (k)的差值厶E (k)的絕對值與最 大允許偏差厶E (k) max做比較，如果l AE (k) I >AE (k) max ，則繼續(xù)判斷實(shí) 際重量值E (k)與目標(biāo)值E的差值是否大于最大允許偏差A(yù)E (k) max,如果是，則 控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動，并打開卸料閥ll，同時監(jiān)測測重傳感器5采集 的當(dāng)前實(shí)際重量值E (k)直至E (k) —E《厶E (k) max時，關(guān)閉卸料閥11，進(jìn)入步 驟(6)，如果不是，送料驅(qū)動電機(jī)3繼續(xù)轉(zhuǎn)動，螺旋送料機(jī)構(gòu)繼續(xù)向稱重料斗1中送料， 同時監(jiān)測測重傳感器5采集的當(dāng)前實(shí)際重量值E (k)直至E —E (k)《AE (k) max 時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動，并進(jìn)入步驟(6);
(6) 、當(dāng)|厶E(k)l《AE(k)max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動，同時啟動傳送驅(qū)動電機(jī)8，帶動傳送帶7上的成型模具6向前移動，當(dāng)成型模具6到達(dá) 指定卸料位置時，傳送驅(qū)動電機(jī)8停止轉(zhuǎn)動，控制系統(tǒng)打開卸料閥ll并延時一段時間， 將稱重料斗1中的金屬粉末全部卸入到相應(yīng)的成型模具6中，然后關(guān)閉卸料閥11;
(7) 、控制系統(tǒng)啟動傳送驅(qū)動電機(jī)8，帶動傳送帶7將裝有金屬粉末的成型模具6 繼續(xù)向前移動，使其離開卸料位置，然后傳送驅(qū)動電機(jī)8停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)入下一個步驟(4) 一 (7)的循環(huán)；
(8) 、當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)停止工作的標(biāo)識時，控制系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)停止工作, 自動稱量結(jié)束。
上述控制方法中，控制系統(tǒng)采用單片微機(jī)控制系統(tǒng)，如果稱重料斗1的下方?jīng)]有傳 送帶7，則步驟(6)中當(dāng)| AE (k) I《AE (k) max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電 機(jī)3停止轉(zhuǎn)動，并直接打開卸料閥11并延時一段時間，將稱重料斗1中的金屬粉末全 部卸入到相應(yīng)的成型模具6中，然后關(guān)閉卸料閥11，進(jìn)入下一個步驟(4) 一 (6)的循 環(huán)，同時省去步驟(7)。
此外，步驟(5)中，如果實(shí)際重量值E (k)與目標(biāo)值E的差值大于最大允許偏差 △E (k) max，控制系統(tǒng)也可控制送料驅(qū)動電機(jī)3停止轉(zhuǎn)動，并打開卸料阓11直接將稱 重料斗1中全部的金屬粉末卸入回收盒中，然后關(guān)閉卸料閥11控制送料驅(qū)動電機(jī)3重 新開始送料。
本控制方法中，單片微機(jī)控制系統(tǒng)對送料驅(qū)動電機(jī)3、傳送驅(qū)動電機(jī)8的啟停的控 制與常規(guī)方法相同，對卸料閥11啟閉的控制也與常規(guī)方法相同，測重傳感器5與單片 微機(jī)控制系統(tǒng)之間信號的傳輸與常規(guī)方法相 同。
權(quán)利要求
1、一種金屬粉末自動稱量的控制方法，其特征在于它包括以下步驟(1)、將儲料料斗設(shè)置在稱重料斗的上方，在儲料料斗內(nèi)設(shè)置送料方向與重力方向一致的螺旋送料機(jī)構(gòu)，在稱重料斗上連接測重傳感器，并在稱重料斗的出料口上設(shè)置卸料閥，然后將測重傳感器、卸料閥、螺旋送料機(jī)構(gòu)中的送料驅(qū)動電機(jī)分別與控制系統(tǒng)電連接；(2)、將控制系統(tǒng)初始化；(3)、設(shè)定稱重料斗需要稱量的金屬粉末重量的目標(biāo)值E和最大允許偏差ΔE(k)max，然后根據(jù)脈沖寬度調(diào)速原理以及比例脈沖寬度調(diào)速控制算法，設(shè)定對應(yīng)稱重料斗內(nèi)當(dāng)前的實(shí)際稱量值E(k)時計(jì)算送料驅(qū)動電機(jī)需要控制的轉(zhuǎn)速V的公式V＝D×Vmax＝(t/T)×Vmax (1)V＝Kp×ΔE(k)n×Vmax＝Kp×[E-E(k)]n×Vmax(2)其中V為送料驅(qū)動電機(jī)需要控制的實(shí)時轉(zhuǎn)速，D為占空比，Vmax為D等于1即送料驅(qū)動電機(jī)的電樞電壓為最大值時的轉(zhuǎn)速，T為需要輸出至送料驅(qū)動電機(jī)的脈沖周期，t為脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)的通電時間，Kp為比例系數(shù)，E為需要稱量的金屬粉末重量的目標(biāo)值，E(k)為當(dāng)前采樣到的稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值，n為正整數(shù)，其數(shù)值根據(jù)實(shí)際需要選?。桓鶕?jù)公式(1)、(2)可得到t＝Kp×ΔE(k)n×T＝Kp×[E-E(k)]n×T，控制系統(tǒng)根據(jù)測重傳感器采樣到的稱重料斗內(nèi)金屬粉末的當(dāng)前的實(shí)際重量值E(k)，即可計(jì)算出輸出脈沖周期T內(nèi)送料驅(qū)動電機(jī)的通電時間t，從而控制送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速V；(4)、控制系統(tǒng)發(fā)出指令啟動送料驅(qū)動電機(jī)，螺旋送料機(jī)構(gòu)開始往稱重料斗內(nèi)送料，同時關(guān)閉稱重料斗上的卸料閥，測重傳感器采集當(dāng)前稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值E(k)，并反饋信息給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際重量值E(k)控制送料驅(qū)動電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)速V；(5)、將需要稱量的目標(biāo)值E與實(shí)際重量值E(k)的差值ΔE(k)的絕對值與最大允許偏差ΔE(k)max做比較，如果|ΔE(k)|＞ΔE(k)max，則繼續(xù)判斷實(shí)際重量值E(k)與目標(biāo)值E的差值是否大于最大允許偏差ΔE(k)max，如果是，則控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并打開卸料閥，同時監(jiān)測測重傳感器采集的當(dāng)前實(shí)際重量值E(k)直至E(k)-E≤ΔE(k)max時，關(guān)閉卸料閥，進(jìn)入步驟(6)，如果不是，送料驅(qū)動電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，螺旋送料機(jī)構(gòu)繼續(xù)向稱重料斗中送料，同時監(jiān)測測重傳感器采集的當(dāng)前實(shí)際重量值E(k)直至E-E(k)≤ΔE(k)max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并進(jìn)入步驟(6)；(6)、當(dāng)|ΔE(k)|≤ΔE(k)max時，控制系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并打開卸料閥并延時一段時間，將稱重料斗中的金屬粉末全部卸入到相應(yīng)的成型模具中，然后關(guān)閉卸料閥，進(jìn)入下一個步驟(4)-(6)的循環(huán)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種金屬粉末自動稱量的控制方法，其特征在于所述的步 驟(1)中，在稱重料斗的下方設(shè)置傳送帶，傳送帶通過傳送驅(qū)動電機(jī)帶動，并將傳送 驅(qū)動電機(jī)與控制系統(tǒng)電連接，步驟(6)中，當(dāng)| AE (k) I《AE (k) max時，控制 系統(tǒng)控制送料驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，同時啟動傳送驅(qū)動電機(jī)，帶動傳送帶上的成型模具向 前移動，當(dāng)成型模具到達(dá)指定卸料位置時，傳送驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，控制系統(tǒng)打開卸料 闊并延時一段時間，將稱重料斗中的金屬粉末全部卸入到相應(yīng)的成型模具中，然后關(guān)閉 卸料閥；(7) 、控制系統(tǒng)啟動傳送驅(qū)動電機(jī)，帶動傳送帶將裝有金屬粉末的成型模具繼續(xù)向 前移動，使其離開卸料位置，然后傳送驅(qū)動電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)入下一個步驟(4) 一 (7) 的循環(huán)；(8) 、當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)停止工作的標(biāo)識時，控制系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)停止工作， 自動稱量結(jié)束。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種金屬粉末自動稱量的控制方法，其特征在于所述 的控制系統(tǒng)為單片微機(jī)控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬粉末自動稱量的控制方法，優(yōu)點(diǎn)是由于采用了改進(jìn)的比例脈沖寬度調(diào)速控制方法來控制送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)稱重料斗內(nèi)金屬粉末的實(shí)際重量值小時，送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速快，向稱重料斗內(nèi)送料的速度快，當(dāng)實(shí)際重量值接近目標(biāo)值時，送料驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速慢，向稱重料斗內(nèi)送料的速度慢，且送料驅(qū)動電機(jī)的速度變化連續(xù)不間斷，兼顧了送料的效率和精度，而且控制系統(tǒng)采用了單片微機(jī)控制系統(tǒng)，控制方法比較簡單，同時也降低了成本，此外，由于設(shè)置在儲料料斗內(nèi)的螺旋送料機(jī)構(gòu)的送料方向與重力方向一致，在送料的同時利用了金屬粉末本身的重力作用，提高了粉末的送料均勻性和穩(wěn)定性，而且實(shí)現(xiàn)整個控制方法的系統(tǒng)也比較簡單。
文檔編號G01G13/00GK101620001SQ20091010130
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者于光臨, 軍 劉, 鋒 張, 李國富, 胡利永, 胡浙良 申請人:寧波大學(xué)