Contrôleur de pesage pour peseuse multi-têtes

Auteur : Smartweigh– Peseuse multi-têtes

1. Composition et paramètres techniques du contrôleur de pesage pour peseuse multi-têtes. La peseuse multi-têtes est un système de pesage dynamique en ligne couramment utilisé. Elle se compose principalement d'un convoyeur à bande, d'un porte-échantillon, d'un système de criblage, d'un contrôleur de pesage, d'un système de réglage du poids net et d'autres composants. Elle offre des fonctionnalités d'identification automatique, de vérification dynamique des mesures, etc. En fonctionnement, sans intervention manuelle, le convoyeur à bande achemine automatiquement la matière première à peser vers le porte-échantillon. Grâce à deux capteurs optiques situés de part et d'autre de la plateforme de pesage, la position de la matière première est déterminée et le système de réglage du poids net est préalablement configuré pour effectuer le criblage. Afin d'assurer un pesage précis de la matière première en fonction de la vitesse du convoyeur, le panneau de commande du pesage doit être rapide, précis et fiable.

Le contrôleur de pesage est utilisé pour piloter la peseuse multi-têtes de la bande de roulement dans l'unité de contrôle de la pression des bandes de roulement des pneus vulcanisés. Il est principalement composé d'un système de contrôle automatique comprenant 51 microcontrôleurs, un préamplificateur, un dispositif de réglage, un voyant d'affichage des résultats de contrôle, un compteur électronique, un photocopieur, une alimentation à découpage, etc. Son principe de fonctionnement est illustré à la figure 1.

Le préamplificateur amplifie le signal de données de niveau millivolt provenant du capteur de pression, le convertit en un signal différentiel et l'envoie au système de contrôle automatique monopuce CS-51 pour traitement. La plage de poids net définie est comparée à la valeur cible. Le résultat de cette comparaison est affiché par l'allumage et l'extinction du voyant, le comptage électronique est effectué et le copieur enregistre les données de production. Le contrôleur de pesage possède deux modes de fonctionnement : fonctionnement normal et étalonnage. En mode étalonnage, il enregistre les données statiques et affiche les informations normalement.

Placez l'objet à peser sur le plateau de pesage. Le panneau de commande affichera son poids net et la balance pourra être calibrée. Une fois le mode de fonctionnement sélectionné, le contrôleur de pesage lancera le pesage et le contrôle dynamiques. Il vérifiera alors les signaux optiques des pièces à peser de part et d'autre du plateau, identifiera les pièces concernées et effectuera le pesage et le contrôle dynamiques.

Dans mon pays, les contrôleurs de pesage utilisés pour les peseuses multi-têtes sont majoritairement importés, et la plupart des produits conçus et développés en Chine sont dérivés d'afficheurs de pesage génériques. La catégorie de pesage du poids net est saisie au clavier. En fonctionnement normal, l'opérateur ne peut pas visualiser la valeur préréglée, l'affichage est de mauvaise qualité et le réglage est difficile. Le contrôleur de pesage que nous avons conçu s'inspire des modèles étrangers et utilise quatre commutateurs DIP à quatre positions sur le panneau de commande pour définir la plage de pesage net. Ces quatre commutateurs DIP permettent de définir cinq catégories de poids net selon la technologie de traitement (voir figure 2).

Les deux premiers chiffres des données à quatre chiffres représentent un nombre entier, et les deux derniers, un nombre décimal. Durant toute la procédure de pesage et de criblage dynamique, la valeur prédéfinie peut être modifiée à tout moment. Configurez les voyants et les compteurs correspondants pour chaque poids net sur le panneau de commande.

Le personnel d'exploitation peut ajuster instantanément la pression d'extrusion de la bande de roulement en fonction de l'analyse des tendances du poids net, indiquée par les erreurs de pesée (haute et basse), afin de contrôler le poids net de la bande. Ce système est très visuel et pratique. Chacun des six compteurs à six chiffres affiche des données telles que le poids conforme, les erreurs de pesée (haute et basse), l'écart de pesée (haute et basse) et le volume de production (incluant les produits conformes, les erreurs de pesée et basse).

Elle est équipée d'un photocopieur permettant de copier des données et des informations telles que les fiches de production, ce qui facilite la gestion de l'atelier. En cas de produits non conformes présentant des écarts supérieurs ou inférieurs, le système de tri s'active automatiquement pour les éliminer, et une alarme retentit pour alerter le personnel de production. Le contrôleur de pesage assure non seulement le pesage dynamique et le tri, mais aussi le suivi automatique du zéro, le pelage et la remise à zéro. Il s'agit d'un instrument de mesure universel de haute précision.

Ses principaux paramètres de performance sont les suivants : Écran : afficheur numérique LED à quatre chiffres et sept segments. Résolution : supérieure à 300 millions de pixels. Alimentation : 15 V CC. Une interface imprimante 16 bits. Température de fonctionnement : de 10 à 40 °C. Alimentation : 380 V CA 0 Hz. Deuxièmement, le développement logiciel : le logiciel du téléphone mobile est divisé en deux flux : opérations en arrière-plan et réception. Les fonctions moins utiles, telles que la copie, le traitement des données et le contrôle du poids, sont gérées en arrière-plan ; tandis que les fonctions plus utiles, comme la collecte et la planification des opérations, sont gérées par l’opérateur. Le développement logiciel repose sur une structure modulaire, divisée en plusieurs modules de programme selon les tâches quotidiennes, ce qui facilite l’ajustement, l’extension et la migration.

Le diagramme simplifié du programme source est présenté à la figure 3. Afin de réaliser la pondération des données statiques et le filtrage et la pondération dynamiques, le flux du programme effectue principalement une analyse fonctionnelle et une conception anti-interférences. Chacune de ces étapes est décrite ci-dessous.

1. Analyse fonctionnelle. L'analyse fonctionnelle du logiciel du téléphone mobile consiste principalement à concevoir différents modules de programme, puis à exécuter diverses tâches quotidiennes essentielles à l'aide de ces modules. Dans ce flux de programme, les fonctions clés exécutées par le logiciel du téléphone mobile peuvent être : suivi automatique du point zéro ; décollage ; étalonnage du point zéro ; collecte de données ; exécution programmée ; lecture et paramétrage des touches ; conversion des opérations/vérifications ; copie ; déverrouillage de la valeur d'information affichée selon la méthode d'opération. Sous la gestion du programme de surveillance du système, ce module de programme effectue une pondération statique des données ou un filtrage et une pondération dynamiques conformément au plan d'exécution prédéfini.

2. Conception anti-interférences : Le fonctionnement de la balance multi-têtes étant soumis à diverses perturbations inhérentes à la production industrielle, son bon fonctionnement est compromis. Par conséquent, outre les mesures de protection matérielles, il est essentiel de mettre en place des mesures de protection logicielle pour téléphone mobile, constituant ainsi une seconde ligne de défense cruciale. Un logiciel système performant doit non seulement faire l'objet d'une analyse fonctionnelle, mais également intégrer une conception anti-interférences afin d'améliorer sa fiabilité.

Le logiciel système sélectionne les deux contre-mesures anti-interférences suivantes pour le logiciel du téléphone mobile : (1) Les interférences électromagnétiques du canal de sécurité d'E/S des signaux analogiques sont généralement de type turbulent et de courte durée. De ce fait, lors de la collecte du signal de données de poids net, plusieurs collectes consécutives sont effectuées jusqu'à ce que les résultats soient parfaitement identiques, ce qui indique que le signal est fiable. Si le signal reste incohérent après plusieurs collectes, la collecte en cours est rejetée.

La fréquence maximale de chaque collecte et la fréquence continue peuvent être ajustées selon les besoins spécifiques. Le nombre maximal de collectes dans ce flux de programme est de 4, et 2 collectes consécutives sont également acceptables. Concernant le canal de sécurité de sortie, même si le microcontrôleur est conçu pour obtenir des données de sortie correctes, le périphérique de sortie peut recevoir des données erronées en raison d'influences externes.

Sur les logiciels de téléphonie mobile, une contre-mesure anti-interférences plus efficace consiste à diffuser les mêmes données de manière répétée. Le temps de répétition est minimal, afin qu'après réception d'un rapport d'erreur, le périphérique ne puisse pas réagir immédiatement et qu'une nouvelle information appropriée soit déjà disponible. Ainsi, toute perturbation est évitée.

Dans ce flux de programme, la sortie est placée dans une interruption d'exécution temporelle, ce qui permet d'éviter les erreurs de sortie. (2) Le filtrage numérique s'applique au signal de données pondérées net collecté, souvent sujet à des influences arbitraires. Il est donc nécessaire d'extraire des données issues de la série de produits de données les informations les plus proches de la valeur réelle du point, afin d'obtenir un résultat fiable. Dans les logiciels pour téléphones mobiles, le filtrage numérique est une méthode courante.

Ce programme est divisé en deux étapes : la pondération statique des données et la pondération dynamique par filtrage. Les méthodes de filtrage numérique utilisées diffèrent selon la méthode de pondération. Ces méthodes sont décrites ci-dessous.

¹Pondération des données statiques : La fiabilité et la précision du logiciel système sont des éléments essentiels de la pondération des données statiques. Il est nécessaire de prendre en compte la stabilité relative des informations affichées en conditions stables et la rapidité de réponse lors du chargement. Par conséquent, il convient d’évaluer au préalable la fiabilité des données collectées, puis d’appliquer une solution de filtrage numérique.

Lors du filtrage numérique, la technique de filtrage par moyenne mobile est privilégiée afin d'optimiser l'efficacité du filtrage. Concrètement, la méthode consiste à supprimer, à chaque prélèvement d'échantillon, la valeur la plus ancienne. On calcule ensuite la moyenne de cette valeur avec celles des prélèvements précédents, puis on obtient une valeur pertinente pour chaque utilisateur. Cette technique améliore ainsi l'ergonomie du logiciel.

Le choix de la fréquence d'échantillonnage N a une incidence majeure sur l'efficacité du filtrage. Plus N est élevé, meilleur est le filtrage, mais cela risque de compromettre la réactivité du logiciel système. Dans ce contrôleur de pesage, afin d'optimiser la fiabilité du logiciel système et sa rapidité de réponse, N est fixé à 32 en régime stable et à 8 en régime instable.

Grâce au choix d'une méthode de filtrage appropriée, la fiabilité et la précision du logiciel système ainsi que son temps de réponse ont été améliorés. Tri et pesage dynamiques : lors du tri et du pesage dynamiques, la bande de roulement est rapidement déposée sur la plateforme de pesage. Elle se trouve sur la balance en moins de 1,5 seconde ; l'échantillonnage doit donc être effectué en moins d'une seconde.

De cette manière, la fréquence d'échantillonnage est limitée. De plus, les vibrations générées par la bande de roulement lors de son positionnement rapide sur la plateforme de pesée affectent la valeur de l'échantillonnage. Il est donc essentiel de bien définir les données valides et de choisir la technologie de filtrage numérique la plus adaptée pour atténuer les effets néfastes des fortes interférences électromagnétiques.

D'après l'observation, la forme d'onde du signal de pesage de la balance multi-têtes est illustrée à la figure 5. Sur cette figure, l'arrivée du dispositif sur la plateforme de pesage et son départ sont divisés en trois phases : la première phase, d'instant t, correspond à l'ensemble du processus, de l'arrivée du dispositif sur la plateforme jusqu'à son positionnement complet. Le signal de poids net est alors enregistré. La deuxième phase, d'instant t₉, correspond à la pesée du dispositif une fois celui-ci entièrement positionné sur la plateforme. La troisième phase, d'instant t₁, correspond au départ du dispositif de la plateforme, durant lequel le signal de poids net diminue progressivement jusqu'à zéro.

Au début et à la fin des neuf sections de pesage, le signal de pesage subit des variations plus importantes. Dans la section montagneuse, c'est-à-dire lorsque le tapis roulant se trouve au milieu de la plateforme de pesage, le signal est relativement stable. Il est donc préférable de sélectionner les données correspondant à l'intervalle de temps Δt.

Utilisez la balance placée pour vous rendre à l'extrémité du capteur photoélectrique afin de démarrer le contrôleur de pesage et de recevoir les données d'échantillonnage dynamique. L'échantillonnage s'effectue pendant la période de référence pour la montagne. La fréquence d'échantillonnage N est liée à la vitesse d'échantillonnage : plus la vitesse d'échantillonnage est élevée, plus la fréquence d'échantillonnage N est importante. L'installation du capteur photoélectrique doit garantir que les données visuelles collectées correspondent aux données lorsque l'objet à peser se trouve dans la ville de Weitaishan.

Les données N collectées présentent toutes des composantes d'influence différentes. Il est donc nécessaire de choisir une méthode de filtrage appropriée pour obtenir la valeur réelle du poids net de la bande de roulement. Cette procédure privilégie une technique de filtrage composite, c'est-à-dire l'application combinée d'au moins deux méthodes de filtrage numérique. Ces méthodes, complémentaires les unes des autres, permettent d'améliorer l'efficacité du filtrage et d'obtenir un résultat supérieur à celui d'une méthode unique. La méthode de filtrage retenue combine le filtrage par valeur maximale et le filtrage par moyenne arithmétique.

Le filtrage démaximal élimine d'abord l'influence significative d'une impulsion unique, sans tenir compte du calcul de la moyenne, afin que la valeur de sortie du filtrage moyen soit plus proche de la valeur réelle. Le principe de base de l'algorithme d'optimisation est le suivant : échantillonner N fois, accumuler les valeurs obtenues et les pondérer, puis identifier les valeurs maximale et minimale. Ces valeurs sont ensuite soustraites de l'accumulation et la moyenne est calculée à partir de N valeurs d'échantillonnage (une ou deux valeurs), afin d'obtenir une valeur d'échantillonnage raisonnable. L'organigramme de la procédure de filtrage composite est illustré par le diagramme de forme d'onde du signal de pesage (Fig. 5). De l'arrivée du chariot sur la plateforme de pesage à son départ, le processus est divisé en trois étapes : la première étape, à l'instant t, correspond à l'arrivée du chariot sur la balance. Durant cette période, le signal de poids net augmente lentement ; la deuxième étape, à l'instant t9, correspond à la pesée du chariot une fois celui-ci complètement sur la plateforme. la troisième étape C'est le temps t.

Ce segment correspond à l'ensemble du processus durant lequel la bande de roulement quitte la plateforme de pesage, et le signal de données de poids net diminue progressivement jusqu'à zéro. Au début et à la fin des neuf sections de pesage, le signal de données de poids subit des variations relativement plus importantes. Dans la section en montagne, c'est-à-dire lorsque la bande de roulement se trouve au milieu de la plateforme de pesage, le signal de données de poids est relativement stable.

Il est donc préférable de sélectionner les données de la période Δt. Utilisez la balance placée pour vous rendre à l'extrémité du capteur photoélectrique afin de démarrer le contrôleur de pesage et d'obtenir les données d'échantillonnage dynamique. L'échantillonnage s'effectue pendant la durée de la montée. La fréquence d'échantillonnage N est liée à la vitesse d'échantillonnage : plus la vitesse d'échantillonnage est élevée, plus la fréquence d'échantillonnage N est importante.

L'installation du capteur photoélectrique doit garantir que la moyenne arithmétique des valeurs collectées dans la formule, où N est la moyenne arithmétique des 2ⁱ valeurs d'échantillonnage, w_i la i^ème valeur d'échantillonnage et N la fréquence d'échantillonnage, est correcte. Afin de simplifier le calcul, on choisit généralement une fréquence d'échantillonnage de l'ordre de 6, 10 ou 18, par exemple 2ⁱ à la puissance 2, ce qui facilite l'utilisation du décalage plutôt que de la division. Dans ce flux de programme, la solution est sélectionnée pendant l'échantillonnage ; il n'est donc pas nécessaire de prévoir une zone de stockage de données dans la règle AM.

Après filtrage numérique, la valeur W est obtenue, puis des méthodes de traitement des données telles que le pelage et la conversion d'erreur moyenne sont appliquées pour obtenir le poids net de la bande de roulement à des fins d'affichage, d'identification et de copie. Lorsque le second capteur photoélectrique détecte que la bande de roulement a complètement quitté la plateforme de pesage, le système de suivi du point zéro se met en marche, sélectionne l'échantillon le plus important, applique le filtrage moyen et supprime automatiquement la tare afin de préparer l'arrivée de la bande de roulement suivante. Cette opération permet une préparation anticipée. 3. Conclusion : Le contrôleur de pesage possède des fonctionnalités complètes et une forte immunité aux interférences. Il convient non seulement au tri des bandes de roulement dans le secteur du caoutchouc vulcanisé, mais aussi au fonctionnement de diverses peseuses multi-têtes, notamment pour les œufs, les pièces de monnaie, le bétail et les lignes de production industrielle.

À ce jour, les peseuses multi-têtes introduites par certains fabricants de notre pays sont utilisées depuis plus de dix ans. Certains contrôleurs de pesage ne fonctionnent plus correctement et nécessitent un remplacement urgent. Par ailleurs, certains fabricants utilisent encore des peseuses multi-têtes à pédales, dont l'utilité pour la production est discutable. De ce fait, le contrôleur de pesage présente aujourd'hui un intérêt marketing considérable.

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