Статьи

Автоматическая система измерения габаритов посылок

10 сентября 2007 г.

За последние годы значительно возрос спрос на быструю доставку грузов, как по Российской Федерации так и странам Содружества. На российском рынке в последнее время образовались и работают несколько компаний по доставке почтовых грузов с полным комплексом услуг. Наличие сортировочного терминала, на котором собранные в течение рабочего дня грузы взвешиваются, маркируются и сортируются по районам и городам доставки, необходимо для формирования грузов. Одним из главных вопросов для сокращения времени доставки грузов к месту назначения является автоматизация процесса формирования и сортировки доставляемых грузов. Немаловажным вопросом в любой области производства, в данном случае для формирования и сортировки грузов, в настоящее время является исключение влияния человеческого фактора на производственный процесс. Также для более эффективного использования транспортного средства при формировании грузов необходимо учитывать не только вес груза, но занимаемый объем грузом.
Перед специалистами нашей фирмы была поставлена задача, разработать систему для поточной обработки и измерения нестандартных габаритных грузов, перемещающихся по конвейеру. Одним из факторов усложняющих решение задачи, заключается в том, что груз на конвейере может быть расположен произвольно.
Задача системы состоит в сборе данных и вычисления минимально занимаемого объема грузом и для оптимального формирования грузоперевозок. Решение данной задачи должно быть выполнено в соответствии с современными требованиями, предъявляемыми к подбору технических средств и созданию программного обеспечения.
Созданная система должна легко интегрироваться в другие автоматизированные комплексы.
После проработки нескольких вариантов решения задачи наши специалисты остановились на следующем принципе измерения.
В основу системы измерения положен метод определения размеров и координат предметов, проходящих между оптическими инфракрасными барьерами. Принцип измерения оптических инфракрасных барьеров представлен на рисунке 1.
Рис. 1

В основу работы оптических барьеров положен метод параллельного сканирования каналов измерения с математической обработкой сигналов встроенным микроконтроллером. Отдельные инфракрасные лучи собраны в непрерывный параллельный ряд. Импульсное инфракрасное излучение от передатчика синхронно регистрируется фотоприемниками с усилителями-формирователями. Применение синхронного режима обработки данных обеспечивает высокую помехозащищенность устройства к постороннему оптическому излучению. Сформированные электрические сигналы поступают на входы микроконтроллера для дальнейшей обработки. Обработанные микроконтроллером данные выдаются по запросу в цифровом виде. При помещении объекта внутрь оптического барьера, часть лучей будет перекрыта им. Число перекрытых объектом лучей будет соответствовать его размеру и положению.
Автоматизированная система измерения представляет собой распределенную микропроцессорную систему сбора и обработки данных, осуществляющую автоматическое обнаружение и сканирование предметов движущихся по конвейеру. Оптические инфракрасные барьеры расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях сканируют объект при прохождении. Далее процессорный блок вычисляет минимальный размер параллелепипеда, в объем которого можно поместить данный предмет.

Рис. 2

Конструктивно (см. рисунок 2.) основные элементы системы измерения смонтированы в шкафу, закрепленном на металлической раме. Оптические барьеры закреплены по периметру металлической рамы. В каждой из плоскостей измерения размещены, излучатель и приемник. Разводка информационных и питающих кабелей инфракрасных оптических барьеров и энкодера выполнена в металлических кабель-каналах. Справа и слева от измерительной рамки расположены ленточные транспортеры, предназначенные для перемещения предметов через оптические барьеры. В нижней части приемного ленточного транспортера расположен датчик скорости (инкрементальный энкодер) с закрепленным на его оси мерным колесом (на рисунке не показан).
Предмет, помещенный на ленточный конвейер, перемещается им через измерительную рамку. В момент перекрытия излучения в рабочей зоне (момент начала измерения) начинается процесс сканирования предмета перемещающегося по конвейеру. При получении метки от контроллера энкодера, процессорный модуль производит считывание данных от оптических барьеров. Получив данные о количестве перекрываемых предметом лучей и позиции первого и последнего луча, производит необходимые вычисления и преобразования. После обработки процессорным модулем данные по последовательному каналу связи передаются в компьютер формата PC-104.
Задачей которого, является преобразование координат и поиск минимального сечения занимаемого предметом. Обработанные данные выдаются в в удаленный компьютер сбора данных. Когда данные отсутствуют (например, конвейер пустой) промышленный компьютер находится в режиме ожидания данных. При обнаружении предмета системой рабочий цикл повторяется.
На функциональной схеме системы измерения (представленной на рисунке 3.) процессорный модуль фирмы, ядро которого основано на чипсете AMD-80188 с рабочей тактовой частотой 40 Мгц, выполняет задачу формирования алгоритма сбора данный и предварительной обработки информации от инфракрасных оптических барьеров и контроллера инкрементального энкодера. Обмен данными между процессорным модулем и инфракрасными оптическими барьерами производится по последовательным каналам связи с интерфейсом RS-232. Для преобразования интерфейса инфракрасных оптических барьеров применены конверторы интерфейсов RS-422/RS-232. Контроллер энкодера предназначен для приема импульсов от инкрементального энкодера для вычисления расстояния пройденного лентой конвейера. Процессорному модулю контроллер энкодера выдает данные по последовательному каналу связи с интерфейсом RS-485.

Рис. 3


Каждый из инфракрасных оптических барьеров по команде с процессорного модуля отвечает двумя байтами - координатами крайних точек сканируемого предмета. Данные, принятые с вертикально установленного инфракрасного оптического барьера дают информацию о высоте предмета.
Данные, принятые с горизонтально установленного инфракрасного оптического барьера выдают данные крайних поперечных координат. Данный алгоритм получения сечений предмета через известные отрезки длины выполняется в цикле до момента, когда предмет выйдет из поля сканирования горизонтального инфракрасного оптического барьера.
Промышленный одноплатный компьютер получает координаты точек периметра предмета и максимальную высоту в последнем байте.
После того, как все данные координат горизонтальных сечений переданы на промышленный компьютер (т.е. когда предмет вышел из поля зрения линеек), посылается байт - максимальная высота предмета. Координаты точек периметра отсканированного предмета получены в некоторой системе (см. рисунок 4.) координат 1 и жестко связаны с ней. Для расчета минимальных ширины и длины параллелепипеда программно производится вращение системы координат 1, относительно некоторой неподвижной системы координат 2 вокруг их общего начала координат О. Оси обеих систем первоначально совпадают. При таком вращении меняется положение предмета в системе 2, а вместе с ним и его высота (Max section). Осуществив поворот на 1800 , можно найти минимальное сечение - это будет искомая ширина параллелепипеда. Длина найдется поиском максимального сечения перпендикулярного к минимальному.
Рис. 4

Повороты осуществляются путем преобразования координат производимые для каждой точки. Для получения требуемой точности и скорости измерения необходимо обрабатывать большие массивы данных. Поэтому для этой задачи был выбран 32-разрядный промышленный компьютер. Одноплатный компьютер имеет PC совместимую архитектуру. Ядром системы служит 32 битный процессор фирмы "AMD" GeodeTM GX1 с частотой 300 МГц, разработанный для систем с малым энергопотреблением. Чипсет CX5530 имеет встроенный графический контроллер и 2D ускоритель. Графический контроллер поддерживает CTR и TFT интерфейсы.
Обработанные данные в формате длина, ширина и высота выдаются на компьютер сбора данных.
Обмен данными с центральным компьютером осуществляется по последовательному порту с интерфейсом RS-232. Выдача результатов может дублироваться на дисплей подключенный к промышленному компьютеру формата PC-104. Применение в системе измерения для обработки данных более мощного промышленного компьютера формата PC-104 позволяет активизировать модуль вывода графики программы. Данный модуль позволяет просмотреть эволюцию преобразования координат предмета на экране графического дисплея.
Система обеспечивает:
- автоматический режим обнаружения объекта и его сканирование:
- вычисление минимального занимаемого объема:
- вывода результатов измерения на дисплей;
- вывода результатов измерения на компьютер сбора данных;
- самодиагностику узлов.
Скорость перемещения предметов (макс.), м/сек 1
Диапазон измерения габаритов грузов:
по горизонтали, мм 10- 950
по вертикали, мм 10- 950
по длине 50-6000
Разрешение системы измерения:
по горизонтали, мм 5
по вертикали, мм 5
по длине 5
- паритет нет
Формат вывода данных ASCII
Количество байт в посылке 15

Возможность гибкого изменения алгоритма программного обеспечения системы измерения, позволяет адаптировать ее для применения в других отраслях промышленности, таких как деревообрабатывающая (измерение профиля обрабатываемого изделия ), металлургическая (онлайновый расчет объема и веса изделия при холодной и горячей ковке ). Применение инфракрасных оптических барьеров с других моделей, позволяет увеличить диапазон измеряемых предметов до 2,5 метров при рабочей дистанции между приемником и излучателем до 4 метром.

тел.:+7(495)965-1083, 463-8981, 463-5840

www.promsytex.ru 

 





Новости

В Москве стартует заявочная кампания на получение субсидий для промышленников
19 марта 2021г.

С 22 марта промышленные предприятия столицы могут подать заявку на получение субсидий для возмещения затрат по лизингу, на уплату процентов по кредитным договорам на приобретение оборудования, а также на подключение к инженерным сетям, сообщил заместитель Мэра Москвы по вопросам экономической политики и имущественно-земельных отношений Владимир Ефимов.

Штеффен Хоффманн назначен на должность Президента группы Bosch в России
19 января 2021г.

Доктор Штеффен Хоффманн (Dr. Steffen Hoffmann) занял должность Президента Bosch в России, Украине, Беларуси, Центральной Азии, Монголии и на Кавказе с 19 января 2021 года. Он сменил на этом посту Хансъюргена Оверштольца, который возглавлял регион с февраля 2016 года.

Ижорские заводы отправили компенсатор давления на АЭС Руппур
17 июля 2020г.

Ижорские заводы, входящие в Группу ОМЗ, отгрузили компенсатор давления для первого энергоблока АЭС Руппур (Бангладеш).

Все новости

Объявления

12.08.2021г.
Контроль и мониторинг АКБ с помощью системы БМС01

"Энергометрика" ООО

Компания “Энергометрика” представляет систему контроля состояния аккумуляторных батарей БМС01. Она позволяет получить полную картину их работоспособности, что полностью исключает все спорные моменты при выяснении причин выхода из строя АКБ. Система контроля ...
02.08.2021г.
Профессиональное моющее средство "Техноклин"

ООО «ТЕХНОТРЕНД»

Продукт адаптирован под моечные установки и для ручного использования, является универсальным, концентрированным щелочным средством. Моющее средство «Техноклин» применяется: на предприятиях пищевой, перерабатывающей и индустриальной промышленности, предприятиях транспорта и в транспорте (в ...
02.08.2021г.
Моющее средство "КС"

ООО «ТЕХНОТРЕНД»

Предлагаем Вашему вниманию Техническое моющее средство «КС». Продукт адаптирован под моечные установки, является универсальным, концентрированным щелочным средством. Моющее средство «КС» предназначено для очистки и обезжиривания различный поверхностей (металл, пластик, резины, стекла, керамики, ...
Все объявления