色选机系统设计
色选机分拣系统机构设计要点
设计题目: 色选机分拣系统机构设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2013年5月19 日目次1、引言 (1)2、总体方案的确定 (1)3、电动机的选择 (2)4、减速器的设计 (3)4.1选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 (3)4.2 齿轮传动校核计算 (3)4.2.1．校核传动尺寸 (3)4.2.2 ．计算传动尺寸 (5)4.2.3．校核齿面接触疲劳强度 (6)4.3、轴的校核以及计算 (7)4.3.1初算轴径 (7)4.3.2、输入轴 (7)5、分拣系统设计 (11)5.1分拣系统中气动部分 (11)5.1.1电磁阀的选用 (12)5.1.2储气罐压力的计算 (12)5.1.3 气动控制线路设计 (14)5.2 料斗的设计 (15)6、输送带的设计 (15)6.1 支架的设计 (15)6.2 滚筒的设计 (16)6.2.1选择材料 (16)6.2.2 滚筒直径的设计 (17)6.2.3 滚筒厚度的确定 (17)6.3 托辊的设计 (17)6.4 张紧机构的设计 (18)6.5 清扫装置的设计 (18)6．6 皮带的选用 (19)设计总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1、引言CCD矿石色选机的工作原理是被选矿石从顶部的进料口进入机器，先通过清洗装置进行清洗，去除污泥等杂质，然后通过振动装置的振动，使矿石在输送带上均匀的排开，在LED光源的照射下，方便CCD摄像机进行信息的采集，将模拟信号直接转化为数字信号，经处理系统进行信号处理，并传导至控制系统，控制常闭电磁阀，既是一种矿石下落处电磁阀闭合，另一种矿石下落处有高压喷嘴喷出高压气流，使矿石具有较大的平抛运动初速度，从而实现矿石的分拣。
LED光源经济可靠而且绿色环保， CCD可以直接实现数模转化，大大提高工作效率，高压气流价格便宜，对环境没有危害，这些是色选机新的技术突破，是集光、电、气、磁于一体的高科技产品，大大提高了工作效率和环保水平。
基于线阵CCD的脱绒棉种色选机光学系统的设计
收稿日期2823基金项目教育部科学技术研究重点项目(668)作者简介李江波(82),男,石河子大学机电学院在读硕士研究生,研究方向农业智能化检测;2j 8@。
第25卷 第6期2007年12月石河子大学学报(自然科学版)Journal of Shihezi University (Natural S cience )V ol.25 N o.6D ec.2007文章编号:100727383(2007)0620782204基于线阵CCD 的脱绒棉种色选机光学系统的设计李江波,坎 杂,张若宇,李景彬,李 超(石河子大学机械电气工程学院,新疆兵团农业机械重点实验室,新疆石河子832003)摘要:脱绒棉种色选机的检测系统是整台色选机的核心系统,而光学系统是其中重要的一部分,它关系到棉种能否在CC D 光敏元上成清晰的像,从而直接影响色选机的色选精度。
本设计主要采用柯拉照明系统以及与之相配合的物方远心光路作为光学成像系统的光路,对整个光学系统进行了理论分析。
实验证明:利用此光学系统可以获得清晰的红种和合格棉的模拟电信号。
关键词:脱绒棉种色选机;光学照明系统;光学成像系统中图分类号:S226.5 文献标识码:A 脱绒棉种色选机是一种利用棉种的光学及色度学特性,将红种从大批混合棉种中无损检出,并自动分选剔除的新型机械。
色选机在棉种的应用中,因粒度或密度十分相近,无法用传统的筛选或比重分选设备分离的场合[1],其提高棉种品质,适应商品市场独特的作用将十分明显。
它综合应用了电子学、生物学等新技术,是典型的光、机、电一体化的高新技术设备[2]。
脱绒棉种色选机主要由检测系统、电控系统、分选系统、喂料系统等部分组成[3],其中检测系统是整个色选机的核心,在检测系统中被检测的棉种必须用均匀高亮度的光线进行照明,并且在成像系统的CCD 光敏元上必须成清晰的像。
从目前新疆兵团现有棉种色选机来看,主要存在着国外进口色选机昂贵,国内色选精度不高的问题[4],合理设计色选机光学系统是解决色选精度问题的关键。
番茄色选机气压自适应控制系统的设计研究-开题报告
浓度、番茄红素含量、色泽差异等参数是评价番茄酱质量优劣主要指标。这些指标的高低直接影响和制约着新疆番茄酱在国际上价格和竞争力。决定浓度、番茄红素含量、色差指标等高低的主要因素就是成熟与非成熟番茄的比例，非成熟番茄含量越少番茄酱浓度、番茄红素含量、色差等指标越高。为提高各项指标，目前酱厂主要依靠人工进行番茄分选以剔除非成熟番茄来提高番茄酱质量。番茄分选主要体现在收获过程和工厂深加工过程中。目前，番茄收获分为人工采收和机械采收。人工采收的番茄虽然非成熟番茄及其他异物含量较少，但生产率低；机械采收虽生产率高但非成熟番茄及其他异物含量较高，加工过程中必须由人工来剔除，降低了生产效率，而且品质难以掌控。番茄分选仅仅依靠人工实现，难以适应大规模工厂化生产的需要，严重制约了番茄产业的发展。
因此，为有效提高番茄加工质量和产业效率，提高其市场竞争力，促进番茄产业的发展，研制一种番茄颜色自动分选装置是很有必要的。
番茄色选是利用成熟番茄与非成熟番茄以及其他异物之间的颜色差别进行识别,将颜色差别转化为电信号，经过信号处理，驱动电磁阀，从而控制分选机构动作，将非成熟番茄以及其他异物从进料中剔除，达到分离优良番茄的目的。
2.研究领域国内外的研究动态及发展趋势
在近一个世纪的发展过程中，经典控制理论与现代控制理论的体系已基本完善，成为目前主要的控制理论。在20世纪40年代控制技术成为一种理论，20世纪50年代经典控制理论形成理论，经典控制理论的数学基础是拉普拉斯变换，系统的数学模型是传递函数，主要的分析和分析方法有Bode图法、根轨迹法、劳斯（Routh）判据、奈魁斯特（Nquist）稳定判据、PID控制等。经典控制系统理论虽然至今仍广泛应用在许多工程技术领域中，但也存在着明显的局限性，主要表现在：主要用于但输入单输出线性时不变系统而难以有效地处理多输入多输出系统；只采用外部描述方法讨论控制系统的输入输出关系，而难以揭示系统内部的特性；控制系统设计方法基本上是一种奏效法而不是提供最优控制的方法和手段等。
色选机分拣系统机构设计要点
设计题目: 色选机分拣系统机构设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2013年5月19 日目次1、引言 (1)2、总体方案的确定 (1)3、电动机的选择 (2)4、减速器的设计 (3)4.1选择齿轮材料，热处理方式和精度等级 (3)4.2 齿轮传动校核计算 (3)4.2.1．校核传动尺寸 (3)4.2.2 ．计算传动尺寸 (5)4.2.3．校核齿面接触疲劳强度 (6)4.3、轴的校核以及计算 (7)4.3.1初算轴径 (7)4.3.2、输入轴 (7)5、分拣系统设计 (11)5.1分拣系统中气动部分 (11)5.1.1电磁阀的选用 (12)5.1.2储气罐压力的计算 (12)5.1.3 气动控制线路设计 (14)5.2 料斗的设计 (15)6、输送带的设计 (15)6.1 支架的设计 (15)6.2 滚筒的设计 (16)6.2.1选择材料 (16)6.2.2 滚筒直径的设计 (17)6.2.3 滚筒厚度的确定 (17)6.3 托辊的设计 (17)6.4 张紧机构的设计 (18)6.5 清扫装置的设计 (18)6．6 皮带的选用 (19)设计总结 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1、引言CCD矿石色选机的工作原理是被选矿石从顶部的进料口进入机器，先通过清洗装置进行清洗，去除污泥等杂质，然后通过振动装置的振动，使矿石在输送带上均匀的排开，在LED光源的照射下，方便CCD摄像机进行信息的采集，将模拟信号直接转化为数字信号，经处理系统进行信号处理，并传导至控制系统，控制常闭电磁阀，既是一种矿石下落处电磁阀闭合，另一种矿石下落处有高压喷嘴喷出高压气流，使矿石具有较大的平抛运动初速度，从而实现矿石的分拣。
LED光源经济可靠而且绿色环保， CCD可以直接实现数模转化，大大提高工作效率，高压气流价格便宜，对环境没有危害，这些是色选机新的技术突破，是集光、电、气、磁于一体的高科技产品，大大提高了工作效率和环保水平。
色选机原理与结构简单版ppt课件
工作示意图：
大米色选机的产品概述
• 产品定义 大米色选机是可将黄粒米、红粒米、腹白米、死
米、霉变米、黑色病斑米等异色米粒，以及砂石、 土块等异色颗粒状杂质从良品米、优质米中剔除 出去的一种集光、机、电、气动等技术于一体的 现代化、高科技粮食加工设备。
• 目前市面上的色选机按照传感器的型号大概分类 如下两类：
SUCCESS
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2019/8/26
背景板 物料
光线进入相机的路径
前景灯
光学镜头 组件
内部传感器 及棱镜组件
Co颜l色11 Bl蓝u色e
C颜o色l 22 R红ed色
• 信号处理系统由信号调理部件、时序部件 和微机控制装置等组成，电控系统负责将 光电系统传达过来的电信号进行识别和分 析，然后对分选系统下达操作指令；
式和LED，LED因使用 寿命长，光源稳定， 启动快，现在得到更 多的使用。
相机与CCD
CCD传感器
镜头
信号处理板
CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称： 电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半 导体器件，能够把光学影像转化为模拟电信号。 CCD上 植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包 含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD的 作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。 CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将 光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路 转换成数字图像信号。
• 所以如果对于色选精度较高产量有需求的 用户可以使用CCD色选机。另外由于传感器 的区别光电色选机只能局限在黑白色的物 料进行色选，对于颜色种类有要求的可以 选择CCD色选机。价格上CCD色选机要比光 电色选机成本价格要高很多（随着今年CCD 机型的大面积销售，成本下降，价格与光 电机差距也逐渐在缩小）。
色选机原理与结构(简单版)
工作示意图：
大米色选机的产品概述
• 产品定义 大米色选机是可将黄粒米、红粒米、腹白米、死 米、霉变米、黑色病斑米等异色米粒，以及砂石、 土块等异色颗粒状杂质从良品米、优质米中剔除 出去的一种集光、机、电、气动等技术于一体的 现代化、高科技粮食加工设备。 • 目前市面上的色选机按照传感器的型号大概分类 如下两类： • 光电（管）大米色选机 • CCD传感器大米色选机
光线进入相机的路径
前景灯 光学镜头 组件 背景板 物料
内部传感器 及棱镜组件
颜色2 Col 2 Red 红色
颜色 1 Col 1 蓝色 Blue
• 信号处理系统由信号调理部件、时序部件 和微机控制装置等组成，电控系统负责将 光电系统传达过来的电信号进行识别和分 析，然后对分选系统下达操作指令；
• 分离系统则由次品槽、成品槽、喷阀和空 气压缩机等组成，在接收到电控系统指令 之后，喷阀会将瑕疵品吹入次品槽中，从 而达到分选目的。
• 剔除率 大米经色选后，其剔除的异色颗粒与色选前杂粮中所含的 异色颗粒的比值，以百分数表示。 • 带出比 色选剔除中异色颗粒与色选剔除中带出合格大米颗粒的比 值。不合格：合格品，比例高好，但通常会降低精度和产 量 • 一次带出比 • 经一次色选后的带出比。 • 二次带出比 一次色选剔除颗粒再经色选后的带出比。 • 通道 作为型号中的主参数，指色选机中完成剔除异色颗粒动作 机构的喷气咀数量（等同于电磁阀的数量）。
色选机主要组成部分
色选机的主要组成部分如下图所示：
色选机
喂料 系统
光电 检测
信号 处理
分离 系统
人机 界面
• 喂料系统一般由进料斗、振动喂料器和溜 槽等组成，待分选物料在供料系统中通过 振动和导向溜槽自动形成连续的线状排列， 以恒定的速度进入光电系统探测区；
色选机的设计与实现
⾊选机的设计与实现中南⼤学本科⽣毕业论⽂（设计）题⽬基于ADP6.0组态软件的⾊选机的设计与实现学⽣姓名姜伟指导⽼师雷向东学院信息⼯程学院专业班级计算机科学与技术摘要当前，中国是世界上最⼤的⼤⽶⽣产国与消费国，全国65%以上的⼈⼝以⼤⽶为主⾷。
随着⼈们的⽣活⽔平不断的提⾼，⼈们对⼤⽶的⾷⽤的品质也愈来愈⾼，不仅对⼤⽶的⼝感要求提⾼，且对外观质量要求也随之提⾼。
为了得到精⽩的⼤⽶，满⾜⾷⽤安全性和外观质量，必须去除⽯头、⿊粒、黄粒、病斑粒，⽣芽粒，霉变粒，完整⾕粒。
但现有的光电⾊选设备就难以满⾜这个要求，为了在这个⾏业⾯临着这样⼀个难题：即如何满⾜我们⼤⽶加⼯需要的质量，并利⽤某种设备使我们的加⼯更加有效率，并让⼤⽶⽣产商获得更⼤的利润。
⾊选机（Color Sorter）就是在这种情况下应运⽽⽣的。
它主要⽤于⼤⽶加⼯筛选操作，即筛除不良品，并对不良品进⾏分类。
在本⽂中，我们主要讨论如何利⽤ADP6.0组态软件进⾏⼈机界⾯设计（系统和⽤户之间进⾏交互和信息交换的媒介）和⾊选机主要结构的设计。
其开发过程主要包括⼈机界⾯和机械结构开发两个⽅⾯。
这两个⽅⾯要求其设备⾊选精度⾼、产量⼤、⼈机交换流畅、⾊选功能强⼤、⼯作稳定。
⽽⼈机界⾯设计则要求做到各项功能要完备、操作要简便、易学易⽤等特点。
本⽂介绍了以⼤⽶加⼯为代表的⼤⽶⾊选机的产⽣背景与研究意义，具体讲述了如何使⽤ADP6.0设计⼈机界⾯，主要功能模块的设计，主要功能模块的代码实现⽅法，⾊选机的⼯作原理，⾊选机主要部件及其作⽤。
⼈机界⾯程序基于ADP6.0组态软件模块化设计，主要有快速设置管理界⾯和⼯程师管理界⾯。
前者包括流量设置、⾊选精度设置、背景板亮度设置、清扫设置、⽅案帮助、⾊选⽅案存储、系统帮助等；后者包括综合设置、平移设置、⽇光灯设置、增益设定、流量控制设定、通讯检测、CCD初始化设定、MODBUS设定、密码锁设定、显⽰控制设定、延时设定等。
该软件系统利⽤层次化、结构化的⾃顶向下设计⽅法、可维护性、可重⽤性和可扩展性都⼤⼤提⾼。
大米色选机基本机械结构的研究
大米色选机基本机械结构的研究摘要本文简介了目前市场上主流的基于CCD传感器的大米色选机工作原理、基本机械结构及其他相关技术特性。
大米色选机是可将黄粒米、红粒米、腹白米、死米、霉变米、黑色病斑米等异色米粒，以及砂石、土块等异色颗粒状杂质从良品米、优质米中剔除出去的一种集光、机、电、气动等技术于一体的现代化、高科技粮食加工设备。
关键词CCD；色选机；机械结构“食不厌精，脍不厌细”是我国5000年悠远流畅食文化的精髓。
随着我国经济迅速发展，国民生活水平在日益提高，对饮食品质也提出了更高的要求，不仅要吃饱还要吃好、吃精、吃出品质和健康来。
而色选是大米精加工中重要的一道工序，CCD大米色选机是实现色选工艺的加工机械。
目前大米色选机在我国粮食加工行业中应用越来越普及，已经成为提高大米品质必不可少的高科技粮食加工设备。
其作用被诸多有识之士所看重，并为众多农民及粮商带来丰厚的利益。
1、大米色选机的工作原理大米色选是利用CCD光学成像技术对大米中异色颗粒及杂质进行筛选的一道工序。
在米物料运抵加工地点后要确定其中异色颗粒及杂质所占比例即含杂率，米物料里的含杂率直接影响到大米色选机的色选精度，含杂率越高色选精度越低，效果越差。
目前市场上大部分色选机在含杂率为2%时色选精度基本可以达到99.99%。
除去含杂率会影响色选机色选效果外，单位时间内的产量也是关键因素之一，产量与色选机精度成反比即单位时间内产量越大色选效果越差。
所以一般在开机工作前，根据米物料的含杂率、产量、种类等来设置色选机工作模式等相关参数。
参数设置完毕后，将被选大米通过提升机械装入色选机进料斗内，大米此时从进料斗经振动喂料器为一选溜槽通道（即色选通道，其表面应平整光滑无跳米现象）供料。
米粒在溜槽通道内进行摆列整形调速形成单层速度均匀的米流滑出溜槽通道，坠落到CCD镜头探测区内。
色选机主控系统根据CCD镜头采集的数据对米流进行分析判别，将米流中不良品利用高速喷气阀吹出米流，进入不良品斗中。
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色选机电控系统设计
色选机的电控系统是色选机的控制中心，负责对色选机各个部件的初始设定，监视用户在操作终端的任何操作执行相应程序，使色选机各个部件协调工作。
1 色选机电控系统的构成和作用
色选机电控系统的构成如1所示，主控板和触摸屏以及逻辑控制单元组成色选机的电控系统。
主控板作为电控系统的核心，起到桥梁作用，将整个系统紧密联系在一起。
主控板负责数据存储，监视触摸屏参数调整，给信号板，电机驱动板，喂料板输送参数，以及逻辑控制单元的输入。
触摸屏作为人机界面，所有指令在触摸屏上完成，反馈画面在触摸屏上显示。
当修改数据时，给主控板提供中断，由主控板判断并读取，进而向相关的电路板传递。
所有数据在主控板上存储，开机初始数据由主控板通过串口传给触摸屏显示，并将初始数据传给其他相关电路板，将逻辑控制的初始数据传给逻辑控制单元。
SIEMENS公司的逻辑控制单元LOGO！输出触点容量较大，并为其加装扩展模块作为执行机构，用于控制喂料起停，背景板调节的起停，喷气阀工作的起停，清扫，根据不同的色选状态，对灯光进行组合。
信号及分离板拾取前置板的信号，将其提供给主控板，再由主控板传给触摸屏显示波形，信号及分离板根据主控板传来的控制数据进行运算判断，对气阀驱动板和灯板提供信号，由气阀驱动板驱动气阀，将异色粒剔
喂料板驱动振动喂料器，调节喂料量大小；电机驱动板驱动背景板调节系统，对光电箱的背景光进行调节，以适应不同的物料。
气阀驱动板为执行机构，驱动气阀，将废料剔除。
2 色选机电控系统的设计方案
色选机的电控系统的设计分硬件设计和软件设计。
主控板根据触摸屏的Memory Link Communication协议与其通讯，按照事先设定的中断协议，执行相应的程序，根据与其他电路板接口定义，传送相应的数据。
SIEMENS公司的LOGO！12/24RC的触点只有4个，为其加装DM8 12/24R 扩展4个触点，共8个触点，作为执行机构，负责外围强电的控制，触点分配如下：
a.喷气控制占1个。
b.喂料控制占1个。
c.清扫五通阀控制占2个，选用三位五通阀，清扫过后无杆气缸中无气压，可以延长气缸的寿命。
d.背景板调整电机控制占2个，在非调节状态，电机不会动作，提高可靠性，延长位置检测电位器的寿命。
e.灯光组合控制占2个，前侧的两根灯管可以单独控制，这样可提供腹白异色同时选功能。
Pro-face触摸屏作为人机界面，所有指令在触摸屏上完成，反馈画面
在触摸屏上显示。
当修改数据时，给主控板提供中断，由主控板判断并读取，进而向相关的电路板传递。
主控板的硬件设计方案
以AT89C52单片机为核心，其串口通过MAX232A与触摸屏的RS232接口通讯，波特率为19200。
数据存储器选用AT24C256,其存储量为32K，数据可保存100年，其通讯为I2C的串行传输协议。
图2 板间通讯协议
主控板的AT89C52单片机通过8155扩展数据口，经由光耦隔离与LOGO！通讯，8155的数据内存可以被AT89C52单片机利用。
AT89C52单片机的,分配给8155作为地址线，分配给信号板作为地址线，因为每块信号板可处理96个通道，所以系统可扩展到96*4即384个通道。
外部中断INT0&INT1分配给信号板，当读波形时，作为上传数据时的起始信号。
主控板主程序的设计方案
主程序的程序流程图见图3，程序的执行过程如下：
a. 系统上电复位，单片机首先执行初始化程序，设定定时器，设定波特率，对标志位预设，中断及优先设定，LOGO!的初始状态设定。
b. 启动一个6秒定时器，用于判断单片机上电复位，还是触摸屏复位，因为触摸屏的上电复位时间为4秒。
如果系统复位，触摸屏中断先到。
c. 进入待机状态。
d. 中断终止待机状态，判断中断类型，若为定时器中断，则为主控板复位，进入待机状态，等待下一次中断；若为触摸屏复位中断，关定时器中断，防止其再中断，向触摸屏送有效期，进入待机状态。
触摸屏收到有效期后判断是否到期，到期出现警告画面，停机，未到期出现开机画面。
e. 以下的中断，由触摸屏产生，根据主控板与触摸屏的中断协议，主控板执行相应的操作。
主程序的抗干扰设计方案
在主控板的软件设计过程中，大量的采用待机方式，正常工作状态，板间无数据交换，单片机只开放中断，以被触摸屏激活。
一条把IDL（）置1的指令执行完以后，单片机就进入待机方式。
在这种方式下，提供给CPU的内部时钟信号被切断，但时钟信号仍然提供给中断、定时器和串口，CPU的全部状态在待机期间都被保留起来。
有两条途径可以终止待机方式，方法一是激活中断，方法二是硬件复位。
这里靠串口中断激活。
从以上介绍可以看出，待机属于停顿状态，可以大大提供单片机的抗
干扰性，进而提高主控板的可靠性。
从主程序的流程图可以看出，单片机的空闲时间均采用待机方式，因为子程序的执行时间一般比较短暂，如果CPU原地踏步，一旦遇到外界强干扰，就容易造成程序混乱出错。
只有触摸屏有中断，才判断中断字，执行相应操作，执行完成后，再次进入待机状态。
所有大部分时间单片机处于待机状态，板间无数据交换，这样可大大提高主控板的可靠性。