基于單片機(jī)的連續(xù)式自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的連續(xù)式自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0機(jī)械機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)枕式收割機(jī)主要完成形狀、定位、袋型、包裝、密封等功能。其中，袋長(zhǎng)的自動(dòng)定位是該收割機(jī)功能的重要組成部分。目前,國(guó)內(nèi)包裝機(jī)定位系統(tǒng)主要靠機(jī)械機(jī)構(gòu)加繼電控制實(shí)現(xiàn),但這種定位系統(tǒng)調(diào)節(jié)復(fù)雜,定位精度不高,計(jì)數(shù)誤差大。利用單片機(jī)控制的包裝自動(dòng)控制系統(tǒng),是在原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,把單片機(jī)用于包裝機(jī)定位系統(tǒng),較好地克服了上述缺點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)包裝過(guò)程的自動(dòng)化。1變周速機(jī)構(gòu)與包裝紙的對(duì)接包裝機(jī)主要由機(jī)械傳動(dòng)、色標(biāo)定位和計(jì)數(shù)控制等組成。包裝袋經(jīng)過(guò)成型器成袋、縱封加熱和充填、橫封加熱和切斷等主要工序完成包裝過(guò)程。傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主電機(jī)M1經(jīng)變頻調(diào)速將運(yùn)動(dòng)傳入橫封傳動(dòng)軸,再經(jīng)變周速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)橫封頭轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)包裝袋的切割,變周速機(jī)構(gòu)是用來(lái)調(diào)整橫封頭的瞬時(shí)封切速度使之與筒袋移動(dòng)速度同步,并且封切之后迅速分開(kāi)。另一路經(jīng)無(wú)級(jí)變速器、差動(dòng)機(jī)構(gòu)而帶動(dòng)包裝紙進(jìn)給系統(tǒng),包括牽引輥、縱封輥和輔助送紙輥,伺服電機(jī)M2用來(lái)控制無(wú)級(jí)變速器,調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)變速器可以得到所需袋長(zhǎng),伺服電機(jī)M3用來(lái)調(diào)整差動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,進(jìn)而調(diào)節(jié)送紙速度,控制包裝紙的封切位置達(dá)到包裝機(jī)連續(xù)自動(dòng)定位的目的。最后一路是經(jīng)差動(dòng)機(jī)構(gòu)到勾爪輸送鏈,差動(dòng)機(jī)構(gòu)為手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu),主要是用來(lái)調(diào)節(jié)勾爪輸送鏈與橫封頭的同步。2封切點(diǎn)封切點(diǎn)的選擇需要確定的封切點(diǎn)和色標(biāo)位置如傳統(tǒng)包裝機(jī)用檢測(cè)色標(biāo)的光電信號(hào)與凸輪控制的微動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)(橫封位置信號(hào))進(jìn)行比較,確定封切點(diǎn)與色標(biāo)位置是超前還是落后,以此控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由于凸輪形狀誤差、微動(dòng)開(kāi)關(guān)位置誤差以及人為調(diào)整誤差都將影響色標(biāo)的定位誤差,本文提出一種基于單片機(jī)連續(xù)式自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)。3基于單個(gè)人自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)3.1袋長(zhǎng)與收率的轉(zhuǎn)換基于單片機(jī)自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)采用機(jī)電相結(jié)合的補(bǔ)償式調(diào)節(jié)系統(tǒng),光電裝置利用包裝袋上的色標(biāo)即可檢測(cè)包裝袋的輸送位置。安裝在橫封軸上的接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)器檢測(cè)出封切點(diǎn)位置信號(hào),兩者均轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)進(jìn)行比較,并能計(jì)算出2個(gè)信號(hào)之間的時(shí)差,從而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)袋長(zhǎng)與實(shí)際切封袋長(zhǎng)之間的誤差,再根據(jù)此差值去控制伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn),對(duì)包裝走紙進(jìn)行實(shí)時(shí)差動(dòng)補(bǔ)償,從而達(dá)到校正袋長(zhǎng)的目的。實(shí)時(shí)檢測(cè)和顯示機(jī)器走袋長(zhǎng)度,使機(jī)器走袋長(zhǎng)度和實(shí)際袋長(zhǎng)的誤差減少,易于提高包裝速度,補(bǔ)償準(zhǔn)確。袋長(zhǎng)值可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行予置,顯示器同時(shí)能夠顯示予置值。自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括速度跟蹤和袋長(zhǎng)跟蹤,大多數(shù)枕式包裝機(jī)的包裝速度是可調(diào)的。3.2中斷服務(wù)子程序基于單片機(jī)自動(dòng)定位跟蹤系統(tǒng)硬件原理如圖2所示。CPU采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī),本系統(tǒng)直接使用89C51的兩個(gè)外部中斷INT0和INT1。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的袋長(zhǎng)跟蹤功能,包裝袋上的色標(biāo)信號(hào)(脈沖信號(hào),代表設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)袋長(zhǎng)位置)經(jīng)光隔離后作89C51的外部中斷INT0請(qǐng)求;將封切點(diǎn)位置信號(hào)(脈沖信號(hào),代表著實(shí)際切封位置)經(jīng)光隔離后作89C51的外部中斷INT1請(qǐng)求;在中斷服務(wù)子程序中判別2個(gè)信號(hào)到來(lái)的先后和時(shí)差,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)袋長(zhǎng)與實(shí)際切封袋長(zhǎng)之間的誤差。R3是存放電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的設(shè)定值,伺服電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間由定時(shí)器控制,可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),以伺服電機(jī)的輸出作為補(bǔ)償量,它通過(guò)差動(dòng)輪系與主動(dòng)輪相結(jié)合,調(diào)節(jié)包裝袋的輸送速度,使縱封輪與橫封輪一直保持同步運(yùn)行,使切口一直保持在色標(biāo)中間,達(dá)到自動(dòng)跟蹤。3.3光電傳感器輸出脈沖信號(hào)袋長(zhǎng)的予置由按鍵設(shè)置,袋長(zhǎng)的設(shè)置范圍為000～999mm,由于袋長(zhǎng)的設(shè)定不是經(jīng)常變化的,因此采用增值和減值按鍵,每按一次按鍵長(zhǎng)度增1或減1,袋長(zhǎng)的予置數(shù)可以通過(guò)顯示器顯示。袋長(zhǎng)的檢測(cè)原理是在縱封滾輪傳動(dòng)軸上加裝1個(gè)X等分柵盤,X為走紙傳動(dòng)輪主輪的周長(zhǎng),單位為mm,通過(guò)光電傳感器輸出一系列脈沖信號(hào),脈沖信號(hào)經(jīng)光電隔離、整形、濾波接到89C51單片機(jī)的T0端,內(nèi)部定時(shí)器T0設(shè)置為計(jì)數(shù)方式,利用封切點(diǎn)位置信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器T0進(jìn)行置位﹑復(fù)位,這樣經(jīng)過(guò)少量軟件便可計(jì)算出實(shí)際袋長(zhǎng)值,并實(shí)時(shí)地通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示。袋速的檢測(cè)是通過(guò)測(cè)量封切點(diǎn)脈沖信號(hào)的周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的,把封切點(diǎn)的位置信號(hào)作為單片機(jī)外部中斷INT1的中斷請(qǐng)求,此信號(hào)一方面作為檢測(cè)實(shí)際封切位置信號(hào),另一方面也可作為檢測(cè)袋速的信號(hào),對(duì)89C51內(nèi)部定時(shí)器T1設(shè)置為定時(shí)方式,通過(guò)封切點(diǎn)位置信號(hào)對(duì)定時(shí)器T1進(jìn)行置位、復(fù)位,對(duì)定時(shí)器T1值經(jīng)過(guò)計(jì)算便可得出袋速值,顯示器顯示當(dāng)前袋速值。3.4ddi/wo為保證系統(tǒng)的抗干擾能力,除在軟件上采取一些措施外,系統(tǒng)板上加裝了MAX706看門狗電路。MAX706內(nèi)部有1個(gè)看門狗定時(shí)器,定時(shí)器有一個(gè)觸發(fā)輸入端WDI和輸出端WDO,若觸發(fā)脈沖輸入小于1.6s,則WDO輸出為高電平,反之WDO為低電平。利用這一特點(diǎn)可監(jiān)控CPU工作狀態(tài),正常工作時(shí),P1.6輸出周期小于1.6s的脈沖,觸發(fā)看門狗定時(shí)器的WDI端,WDO一直為高,若一旦CPU受干擾死機(jī),WDI端無(wú)觸發(fā),則看門狗定時(shí)器清零,WDO輸出為低,WDO通過(guò)與門接到MAX706的人工復(fù)位端,使CPU