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0引言

軟袋包裝廣泛應(yīng)用于食品、化工、調(diào)味料、飼料添加劑、醫(yī)藥等，其包裝形式深受用戶喜愛。軟袋包裝是指采用柔性包裝材料制戍的包裝袋，并充填流動性或半流動性物料的包裝形式。目前，在食品、醫(yī)藥等生產(chǎn)過程中，針對軟袋物料的識別、包裝、貼標(biāo)等單一工位自動化水平較高，但整體自動化水平較低。因此，為便于對物料的實時跟蹤和監(jiān)控，防止物料信息混亂和錯誤貼標(biāo)，減少生產(chǎn)過程中人為污染源的加入，設(shè)計一個全自動的軟袋物料上、下料、在線識別打印、貼標(biāo)及包裝系統(tǒng)對于提高生產(chǎn)企業(yè)自動化水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重大現(xiàn)實意義?；诖?，本文設(shè)計一種全自動軟袋物料再包裝生產(chǎn)線，能夠?qū)崿F(xiàn)將軟袋物料自動上料并在識別物料具體信息，然后將軟袋物料信息實時打印并自動貼于物料上，再將貼標(biāo)后的物料進(jìn)行自動包裝為枕形袋，最后根據(jù)物料信息由自動下料系統(tǒng)將物料按類按序自動下料。

1系統(tǒng)總體設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能要求，對實際生產(chǎn)過程進(jìn)行分析最終確定系統(tǒng)流程。系統(tǒng)由上料部分、信息識別部分、打印貼標(biāo)部分、包裝部分及下料部分組成。上料部分：由抓取和整形兩部分組成，抓取部分將位于料筐中的軟袋物料按序逐袋抓取放置于傳送帶上指定位置。由于軟袋易變形，且抓取后放于傳送帶上位置不固定，因此，設(shè)置整形部分，將物料進(jìn)行上下、左右及前后整形，保證包裝物料位于上料工位初始位置處。信息識別部分：分為兩次識別，一次識別在線識別物料初始信息，通過讀取物料原始標(biāo)簽碼實現(xiàn)；二次識別為識別物料在線實時貼標(biāo)信息，通過讀取新貼標(biāo)簽信息來實現(xiàn)，保證貼標(biāo)正確。打印貼標(biāo)部分：分為打印和貼標(biāo)兩部分，打印部分根據(jù)讀取到的物料原始標(biāo)簽信息，通過數(shù)據(jù)庫查詢獲得物料的具體信息，生成按要求制定的標(biāo)簽并由工業(yè)打印機在線實時打印出來并由吸標(biāo)手吸住標(biāo)簽。待物料經(jīng)傳送帶運行至貼標(biāo)手下方時，貼標(biāo)手動作將新打印的實時標(biāo)簽貼于物料表面。包裝部分：將貼標(biāo)后的物料包裝成枕形袋，由制袋、縱封、橫封和切斷及輸送部分組成，制袋部分完成制袋功能，將包裝膜由制袋器整形為袋狀，再由縱封部分將物料裹入包裝膜中，經(jīng)橫封和切斷形成枕形袋，再由輸送裝置將包裝好的物料輸出至預(yù)定位置。

2系統(tǒng)關(guān)鍵單元設(shè)計

2．1自動上料、下料單元設(shè)計

考慮到軟袋物料具有流動性、易變形的特，抓取操作存在一定技術(shù)困難口，同時傳送帶輸送的隨機物料需按類按序碼放，并且在抓取后的運動過程中要求精確定位和運動速度快，經(jīng)過試驗和分析，采用直角坐標(biāo)機器人與專用氣動剛性機械手組合來實現(xiàn)自動化上下料。

2．2信息識別單元設(shè)計

信息識別包括條碼信息的自動獲取和遠(yuǎn)距離

存儲，是實現(xiàn)生產(chǎn)線全自動化的紐帶。生產(chǎn)中主

要存在以下難點：

1)初始條碼因人工貼標(biāo)存在粘貼傾斜的現(xiàn)象且軟袋放置于傳送帶上時姿態(tài)不確定；

2)自動化要求較高的生產(chǎn)率，需要有較高的掃描頻率；

3)獲取的條碼信息須及時反饋至上位機數(shù)據(jù)庫存儲，以便生成新的文字標(biāo)簽?；诖?，在上料機構(gòu)設(shè)計整形裝置，對抓取的軟袋物料進(jìn)行左右、前后和上下整形，并選用德國SICK公司的CLV410固定型條碼掃描器，該設(shè)備掃描分辨率和頻率達(dá)到為0．1mm和800Hz，并且傳輸速率高，400m距離時傳輸速度可達(dá)15Mbit／Spl。實際試驗證明，所選用的條碼閱讀器和所設(shè)計的整形裝置可以滿足需要，正確讀取率不低于99％．

3控制系統(tǒng)設(shè)計

3．1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，PC機與運動控制卡構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和信號的監(jiān)控等。工控機負(fù)責(zé)人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控工作，通過控制程序向多軸運動控制卡發(fā)出脈沖指令；運動控制卡接受指令完成所有運動控制的細(xì)節(jié)，包括脈沖和方向的輸出、加減速的處理、原點和限位信號的檢測、路徑規(guī)劃、邏輯控制等盯。運動控制卡通過脈沖輸出、編碼器輸入接口向上、下料直角坐標(biāo)機器人各軸伺服驅(qū)動器和傳送帶伺服驅(qū)動器發(fā)出脈沖指令并接受編碼器反饋信號控制各伺服電機的轉(zhuǎn)速和方向，完成精確的點位控制；原點和限位傳感器負(fù)責(zé)位置的檢測并反饋至控制卡形成閉環(huán)控制；上、下料傳感器負(fù)責(zé)待上、待下物料的檢測，通過開關(guān)量輸入和輸出接口發(fā)出電平信號控制電磁閥的通斷，完成各氣動元件的動作；打印貼標(biāo)機和自動包裝機的運動控制有獨立的PLC控制器控制，打印貼標(biāo)機和上位機之間只進(jìn)行物料信息的交換。

5結(jié)論

本文通過對軟袋物料全自動包裝系統(tǒng)的研究，獲得如下結(jié)論：

1)運用直角坐標(biāo)機器人和專用的氣動機械夾手可以實現(xiàn)上、下料的準(zhǔn)確抓取和碼放；

2)采用ZebmSll業(yè)打印機，利用負(fù)壓吸附原理，采用壓敏膠氣動貼標(biāo)手可解決現(xiàn)場實時打印貼標(biāo)問題；

3)基于運動控制卡和上位機的方法，用Delphi7面向?qū)ο蟾呒壘幊陶Z言，運用多線程技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)可以實現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求，實際運行穩(wěn)定。

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