专利名称：一种高效、精确的在线质量校准系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在线质量校准系统，特别是一种用于化工、食品、医药等液态填充领域中 的高效、精确的在线质量校准系统。
背景技术：
在化工、食品、医药等工业中，有许多呈液体状态的产品以瓶(桶)装形式出厂，对 于填充的液体需要进行定量填充。在现有技术屮，多是采用定量填充凸轮或定量填充泵等 结构实现填充量的确定，但这种定量方式依赖于传统的机械结构精度，定量的精度太差， 填充合格率较低，对液态填充物的浪费极大。目前，也有出现了计量系统控制液态产品的 填充，采用的多为在填充过程中计量系统检测填充至已设定的填充量后，立即停止填充的 方法，但此类定量方式保证液态填充产品及其填充容器的整体重量的精度，却无法精确液 态产品的净重，而填充容器质量的精确性也影响了液态产品填充的精确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种利用两套相同的 全伺服运动控制质量检测装置先后检测液态产品填充前容器质量以及填充后的质量，从而 得到实际液态产品填充净重及填充误差，作为填充定量系统反馈信息对其进行在线质量校 准的 一种高效、精确的在线质量校准系统的技术方案。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的高效、精确的在线质量校准系统，主要由在线质量校准控制器、填充前 位置检测装賈、填充后位置检测装置和两套质量检测装置组成，其中在线质量校准控制 器山定位控制模块、开关量输入模块、模拟量输入模块和CPU组成，各模块接口均通过基 板与CP[J连接；每套质量检测装置设有称重传感器、质量检测台，以及由伺服运动控制器 控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构；填充前位置检测装置、填充后位置检测 装置和两套质量检测装置中称重传感器的电信号输出给在线质量校准控制器，在线质量校 准控制器输出实测质量信号及误差信号，并对定量填充系统的填充量进行在线质量校准。
本发明提供的高效、精确的/土线质量校准系统，其用于化工、食品或医药中液态填充 过程的在线质量校准。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点
本系统是由在线质量校准控制器控制液态填充前后填充容器在质量检测装置上进行 自动称量，并将实测填充前后的质量输入给CPU, CPU再将由触摸屏输入的理论质量进行
比较，在CPU内通过在线质量自动补偿模型进行计算，得出对定量修改的填充机构填充信
号输出控制填充量。可见本系统是通过检测填充前后填充容器质量，并由质量转换成液态 产品体积的一种质量控制定量的措施。因此，本系统解决了液体状态产品填充的在线质量
校准问题，系统校准周期可根据生产效率自行设置，可在3万/瓶的高速填充生产时进行
401g，故与现有技术相比，具有突出的高效性、精确性
特点和显著的进歩，其实施效果也是显而易见的。
图1为本发明系统的方框示意图。
图2为图1中第一质量检测装置结构的示意图。
图3为图1中第二质量检测装置结构的示意图。
图中l.第一质量检测装置；2.第二质量检测装置； 3.填充前位置检测装置； 4.填充后位置检测装置；5.在线质量校准控制器；6.模拟量输入模块；7.触摸屏； 8.填充定量系统；9.第一质量检测装置中取瓶夹钳伺服运动控制器10.第一质量检测 装置中主轴升降机构伺服运动控制器；ll.第一质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动 控制器；12.第二质量检测装置中取瓶夹鉗伺服运动控制器；13.第二质量检测装置中
主轴升降机构伺服运动控制器；14.第二质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动控制器；
15.定位控制模块；16.开关量输入模块；17.第一质量检测装置中主轴升降机构电机； 18.第一质量检测装置中取瓶旋转主轴电机； 19.第一质量检测装置中取瓶旋转主轴；
20.第一质量检测装置中传送带；21.第一质量检测装置中取瓶夹钳电机；22.填充前容
器；23.第一质量检测装置中取瓶夹钳；24.第一质量检测装置中称重传感器；25.第一
质量检测装置中质量检测台；26.第一质量检测装置中质量检测装置支座；27.第二质 量检测装置中主轴升降机构电机；28.第二质量检测装置中取瓶旋转主轴电机；29.第二 质量检测装置中取瓶旋转主轴；30.第二质量检测装置中传送带；31.第二质量检测装 置中取瓶央钳电机；32.填充后容器；33.第二质量检测装置中取瓶夹钳；34.第二质 量检测装置中称重传感器；35.第二质量检测装置中质量检测台；36.第二质量检测装 置中质量检测装置支座。
CPU为屮央处理器；a为第一质量检测装置中主轴升降机构降到位信号；b为第一质量 检测装置中主轴升降机构升到位信号；C为第一质量检测装置中取瓶夹钳夹紧到位信号 d为第一质量检测装置中取瓶夹钳放松到位信号；e为第一质量检测装置中取瓶旋转主轴 转送至传送带到位信号；f为第一质量检测装置中取瓶旋转主轴转送至质量检测台到位 信号；g为填充前到位检测信号；h为填充后到位检测信号；i为第二质量检测装置中 主轴升降机构降到位信号；j为第二质量检测装置中主轴升降机构升到位信号；k为第二 质量检测装置中取瓶夹钳夹紧到位信号；1为第二质量检测装置中取瓶夹钳放松到位信 号；m为第二质量检测装置中取瓶旋转主轴转送至传送带到位信号；n为第二质量检测 装置中取瓶旋转主轴转送至质量检测台到位信号；o为填充前填充容器实测质量输入信 号；P为填充后填充容器实测质量输入信号；q为理论质量输入信号；r为实时检测质 量信号；s为填充误差输出信号；t为第一质量检测装置中取瓶夹钳的夹取及松放填充 容器的动作信号；u为第一质量检测装置中主轴升降机构升、降信号；v为第一质量检测 装置中取瓶旋转主轴转动信号；W为第二质量检测装置中取瓶夹钳的夹取及松放填充容 器的动作信号；x为第二质量检测装置中主轴升降机构升、降信号y为第二质量检测装置中取瓶旋转主轴转动信号。
具体实施例方式
本发明的结构如图l所示主要由第一质量检测装置l (检测填充前填充容器质量)、
第二质量检测装置2 (检测填充后填充容器质量)、在线质量校准控制器5组成。
所述的第一质量检测装置1主要由第一质量检测装置中取瓶夹钳23、第一质量检测 装置中取瓶旋转主轴19、第一质量检测装置中主轴升降机构电机17和第一质量检测装置 中质量检测装置支座26，以及用于检测填充前容器质量的第一质量检测装置中质量检测 台25和第一质量检测装置中称重传感器24组成。其中第一质量检测装置中称重传感器 24的填充前填充容器实测质量输入信号o输出给在线质量校准控制器5。
所述的第二质量检测装置2主要由第二质量检测装置中取瓶夹钳33、第二质量检测 装置中取瓶旋转主轴29、第二质量检测装置中主轴升降机构电机27和第二质量检测装置 中质量检测装置支座36，以及用于检测填充后容器质量的第二质量检测装置中质量检测 台35和第二质量检测装置中称重传感器34组成。其中第二质量检测装置中称重传感器 34的填充后填充容器实测质量输入信号p输出给在线质量校准控制器5。
在线质量校准控制器5的CPU再将填充前填充容器实测质量输入信号o与填充后填 充容器实测质量输入信号p进行运算得到填实时检测质量信号r，并与由触摸屏7输入的 理论质量信号q进行比较，在CPU内通过在线质量自动补偿模型进行运算，得出对定量 填充系统8修改的填充误差输出信号s，并输出实时检测质量信号r，实时检测质量信号r 及填充误差输出信号s在触摸屏7上显示，同时在线质量校准控制器5将填充误差输出信 号s反馈给填充定量系统8进行液态产品填充在线质量校准。
所述的触摸屏7通过屏蔽多芯电缆与CPU连接，输入理论质量输入信号q，并显示实 时检测质量信号r及填充误差输出信号s。
所述第 一质量检测装置中取瓶夹钳23的夹紧与放松是由第一质量检测装置中取瓶夹 钳电机21带动，并且由第一质量检测装置中取瓶夹钳伺服运动控制器9控制，该控制器 通过屏蔽多芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。
所述第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19的升降是由是由第一质量检测装置中主轴 升降机构电机17带动，并由主轴升降机构伺服运动控制器IO控制，该控制器通过屏蔽多 芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。
所述第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19的旋转由第一质量检测装置中取瓶旋转主 轴电机18带动，并且由第一质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动控制器11控制，该控 制器通过屏蔽多芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。
所述第二质量检测装置中取瓶夹钳33的夹紧与放松是由第二质量检测装置中取瓶夹 钳电机31带动，并且由第二质量检测装置中取瓶夹钳伺服运动控制器12控制，该控制器 通过屏蔽多芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。
所述第:二质量检测装置中取瓶旋转主轴29的升降是由是由第二质量检测装置中主轴 升降机构电机27带动，并由主轴升降机构伺服运动控制器13控制，该控制器通过屏蔽多 芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。所述第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29的旋转由第二质量检测装置中取瓶旋转主 轴电机28带动，并且由第二质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动控制器14控制，该控 制器通过屏蔽多芯电缆与定位控制模块15连接，安装在在线质量校准控制器5三米内。
所述的在线质量校准控制器5，主要由开关量输入模块16、模拟量输入模块5、 CPU 和定位控制模块15组成，各模块接口均通过基板与CPU连接，其中开关量输入模块16 接收的输入信号有由填充前位置检测装置3来的填充前位置检测信号g，填充后位置检测 装置4來的填充后位置检测信号h，以及由第一质量检测装置1来的第一质量检测装置中 主轴升降机构降到位信号a，第一质量检测装置中主轴升降机构升到位信号b，第一质量 检测装置中取瓶夹钳夹紧到位信号c，第一质量检测装置中取瓶夹钳放松到位信号d,第 一质量检测装置中取瓶旋转主轴转送至传送带到位信号e，第一质量检测装置屮取瓶旋转 主轴转送至质量检测台到位信号f和由第二质量检测装置2来的第二质量检测装置中主轴 升降机构降到位信号i，第二质量检测装置中主轴升降机构升到位信号j,第二质量检测装 置中取瓶夹钳夹紧到位信号k，第二质量检测装置中取瓶夹钳放松到位信号l，第二质量 检测装置中取瓶旋转主轴转送至传送带到位信号m，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴转 送至质量检测台到位信号n。模拟量输入模块6接收的输入信号有由第一质量检测装置1 来的填充前填充容器实测质量输入信号o和山第二质量检测装置2来的填充后填充容器实 测质量输入信号p。定位控制模块15输出的信号有第一质量检测装置中取瓶夹钳的夹取 及松放填充容器的动作信号t，第一质量检测装置中主轴升降机构升、降信号u，第一质 量检测装置中取瓶旋转主轴转动信号v，以及第二质量检测装置中取瓶夹钳的夹取及松放 填充容器的动作信号w，第二质量检测装置中主轴升降机构升、降信号x，第二质量检测 装置中取瓶旋转主轴转动信号y。另外，在CPU中内存有在线质量自动补偿模型，并有触 摸屏7来的理论质量输入信号q。所述的触摸屏7能够显示实时检测质量检测及填充误差 输出信号r。所述的在线质量校准器5采用的是可编程逻辑控制器。
所述的第一质量检测装置1，它的质量检测动作完全是自动进行的，其动作控制过程 依次是填充甜位置检测装置3检测到填充前容器22的填充前到位检测信号g，传送带 20传送暂停，第一质量检测装置中主轴升降机构电机17动作，降下第一质量检测装置中 取瓶旋转主轴19，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19降到位，第一质量检测装置屮取 瓶夹钳23夹紧填充前容器22，取瓶夹钳23夹紧到位，升起第一质量检测装置中取瓶旋 转主轴19，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19升到位，传送带20传送启动，转动第 --质量检测装置中取瓶旋转主轴19，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19转送填充前容 器22至第一质量检测装置中质量检测台25到位，降下第一质量检测装置中取瓶旋转主轴 19，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19降到位，第一质量检测装置中取瓶夹钳23松放 填充前容器22，第一质量检测装置中取瓶夹钳23松放到位，实施质量检测并输出填充前 填充容器'i:测质量输入信号o，第一质量检测装置中取瓶夹钳23夹紧填充前容器22，第 一质量检测装置中取瓶夹钳23夹紧到位，升起第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19，第 一质量检测装置中取瓶旋转主轴19升到位，第一质量检测装置中转动取瓶旋转主轴19,
7第-质量检测装置中取瓶旋转主轴19转送填充前容器22至传送带20到位，传送带20传 送暂停，降下第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴 19降到位，第一质量检测装置中取瓶夹钳23松放填充前容器22，第一质量检测装置中取 瓶夹钳23松放到位，升起第一质量检测装置中取瓶旋转主轴19，第一质量检测装置中取 瓶旋转主轴19升到位，传送带20传送启动，完成一次填充前质量检测动作，并如此反复。
所述的第二质量检测装置2，它的质量检测动作完全是自动进行的，其动作控制过程 依次是填充后位置检测装置4检测到填充后容器32的填充后到位检测信号h，传送带 20传送暂停，第二质量检测装置中主轴升降机构电机27动作，降下第二质量检测装置中 取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29降到位，第二质量检测装置中取 瓶夹钳33夹紧填充后容器32，取瓶夹钳33夹紧到位，升起第二质量检测装置中取瓶旋 转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29升到位，传送带20传送启动，转动第 二质量检测装置中取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29转送填充后容 器32节第二质量检测装置中质量检测台35到位，降下第二质量检测装置中取瓶旋转主轴 29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29降到位，第二质量检测装置中取瓶夹钳33松放 填充后容器32，第二质量检测装置中取瓶夹钳33松放到位，实施质量检测并输出实测质 量，第二质量检测装置中取瓶夹钳33夹紧填充后容器32，第二质量检测装置中取瓶夹钳 33夹紧到位，升起第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转 主轴29升到位，第二质量检测装置中转动取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋 转丰:轴29转送填充后容器32至传送带20到位，传送带20传送暂停，降下第二质量检测 装置中取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29降到位，第二质量检测装 置中取瓶夹钳33松放填充后容器32，第二质量检测装置中取瓶夹钳33松放到位，升起 第二质量检测装置屮取瓶旋转主轴29，第二质量检测装置中取瓶旋转主轴29升到位，传 送带20传送启动，完成一次填充后质量检测动作，并如此反复。
本发明提供的高效、精确的在线质量校准系统，用于化工、食品或医药中液态填充过 程的在线质量校准，其在线质量校准过程是填充前位置检测装置3检测到填充前容器 22的填充前到位检测信号g后第一质量检测装置1对填充前容器22自动完成一次质量检 测动作，实施质量检测并输出填充前填充容器实测质量输入信号o。填充前容器22在传 送带上通过定量填充系统8同步填充，待填充后位置检测装置4检测到填充后容器32的 填充后到位检测信号h后第二质量检测装置2对填充后容器32自动完成一次质量检测动 作，实施质量检测并输出填充后填充容器实测质量输入信号p。在线质量校准控制器5中 的模拟量输入模块6接收填充前填充容器实测质暈输入信号o及填充后填充容器实测质量 输入信号p，并将其转换成数字量信号输入给CPU, CPU再将由触摸屏7输入的理论质量 输入信号q进行比较，在CPU内通过在线质量自动补偿模型进行运算，得出对定量填充 系统8修改的填充误差输出信号s，并输出实时检测质量信号r,实时检测质量信号r及填 充误差输出信号s在触摸屏7上显不，同时在线质量校准控制器5将填充误差输出信号s 反馈给填充定量系统8进行液态产品填充在线质量校准。
权利要求
1.一种高效、精确的在线质量校准系统，其特征是主要由在线质量校准控制器(5)、填充前位置检测装置(3)、填充后位置检测装置(4)和两套质量检测装置组成，其中在线质量校准控制器(5)由定位控制模块(15)、开关量输入模块(16)、模拟量输入模块(6)和CPU组成，各模块接口均通过基板与CPU连接；每套质量检测装置均设有称重传感器、质量检测台，以及由伺服运动控制器控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构；填充前位置检测装置、填充后位置检测装置和两套质量检测装置中称重传感器的电信号输出给存线质量校准控制器，在线质量校准控制器输出实测质量信号及误差信号，并对定量填充系统(8)的填充量进行在线质量校准。
2. 根据权利要求1所述的在线质量校准系统，其特征在于开关量输入模块(16)接收 的输入信号有由填充前位置检测装置(3)来的填充前容器(22)的到位检测信号，山 填充后位置检测装置(4)来的填充后容器(32)的到位检测信号，由第一质量检测装置(1)来的第 -质量检测装置中主轴升降机构降到位信号和升到位信号，第一质量检测装 置中取瓶夹钳(23)夹紧到位信号和放松到位信号，第一质量检测装置中取瓶旋转主轴(19) 转送至传送带(20)到位信号和转送至质量检测台(25)到位信号，以及由第二质量检测 装置(2)來的第二质量检测装置中主轴升降机构降到位信号和升到位信号，第二质量检 测装置中取瓶夹钳(33)夹紧到位信号和放松到位信号，第二质量检测装置中取瓶旋转主 轴(29)转送至传送带到位信号和转送至质量检测台(35)到位信号。
3. 根据权利要求1所述的在线质量校准系统，其特征在于模拟量输入模块(15) 接收的输入信号有由两套质量检测装置来的检测质量信号。
4. 根据权利要求1所述的在线质量校准系统，其特征在于定位控制模块(10)输 出的信号有控制第一质量检测装置中取瓶夹钳(23)的夹取及松放填充前容器(22)的 动作信号，控制第一质量检测装置中取瓶旋转主轴(19)将填充容器在传送带与质量检测 台之间的转送动作信号，控制第--质量检测装置中主轴升降机构将填充容器的升降动作信 号，控制第二质量检测装置中取瓶夹钳(33)的夹取及松放填充后容器(32)的动作信号， 控制第二质量检测装置中取瓶旋转主轴(29)将填充容器在传送带与质量检测台之间的转 送动作信弓，以及控制第二质量检测装置中主轴升降机构将填充容器的升降动作信号。
5. 根据权利要求1所述的在线质量校准系统，其特征在于在CPU中内存有在线质 量自动补偿模型，并有触摸屏(7)来的理论质量输入信号。
6. 根据权利要求1或5所述的在线质量校准系统，其特征在于在线质量校准控制 器(5)输出的实测质量信号及误差信号由触摸屏(7)显示。
7. 根据权利要求6所述的在线质量校准系统，其特征在:p:在线质量校准控制器(5)聚用的是可编程逻辑控制器。
8. 根据权利要求1至7中任一权利要求所述在线质量校准系统的用途，其特征是该系统用于化工、食品或医药中液态填充过程的在线质量校准。
9. 根据权利要求8所述的用途，其特征是在液态填充过程的在线质量校准时，该系 统的两套质量检测装置的工作过程是第 -质量检测装置(1)的工作过程取瓶夹钳US)夹取传送带(15)上的填充前的填充容器(17)，取瓶旋转主轴(14)将填充容器(17)从传送带(15)转送至质量检 测台(20)上方，主轴升降机构(12)升降填充容器(17)至质量检测台(20)台面上进 行质量检测，检测完成后再将填充容器(17)转送回传送带(15)继续传送，传送过程中 填充系统进行液态产品填充，填充完成之后由第二质量检测装置(2)负责检测；第二质量检测装置(2)的工作过程取瓶夹钳(1S)夹取传送带(15)上的填充后 的填充容器(17)，取瓶旋转主轴(14)将填充容器(17)从传送带(15)转送至质量检 测台(20)上方，瓶主轴升降机构(12)升降填充容器(17)至质量检测台(20)台面t 进行质量检测，检测完成后再将填充容器(17)转送回传送带(15)。
10. 根据权利要求9所述的用途，其特征是在液态填充过程的在线质量校准时，该系 统的两套质量检测装置的工作过程是填充前位置检测装置(3)检测到填充前容器(22) 的填充前到位检测信号后第一质量检测装置(1)对填充前容器(22)自动完成-一次质量 检测动作，实施质量检测并输出填充前填充容器实测质量输入信号；填充前容器(22在 传送带上通过定量填充系统(8)同歩填充，待填充后位置检测装置(4)检测到填充后容 器(32)的填充后到位检测信号后第二质量检测装置(2对)填充后容器(32)自动完成 --次质量检测动作，实施质量检测并输出填充后填充容器实测质量输入信号；在线质量校 准控制器(5)中的模拟量输入模块(6)接收填充前填充容器实测质量输入信号及填充后 填充容器实测质量输入信号，并将其转换成数字量信号输入给CPU, CPU再将由触摸屏(7)输入的理论质量输入信号进行比较，在CPU内通过在线质量自动补偿模型进行运算， 得出对定量填充系统8修改的填充误差输出信号，并输出实时检测质量信号，实时检测质 量信号及填充误差输出信号在触摸屏(7)上显示，同时在线质量校准控制器(5)将填充 误差输出信号反馈给填充定量系统(S)进行液态产品填充在线质量校准。
全文摘要
本发明提供的高效、精确的在线质量校准系统，主要由在线质量校准控制器(5)、位置检测装置和两套质量检测装置组成，在线质量校准控制器由定位控制模块(15)、开关量输入模块(16)、模拟量输入模块(6)和CPU组成，各模块接口均通过基板与CPU连接；每套质量检测装置设有称重传感器、质量检测台，以及由伺服运动控制器控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构；位置检测装置和两套质量检测装置中称重传感器的电信号，经在线质量校准控制器处理后输出实测质量信号及误差信号，并对定量填充系统的填充量进行在线质量校准。本系统解决了液体状态产品填充的在线质量校准问题，具有高效性和精确性，校准精度可达0.01g。
文档编号G05B23/02GK101576749SQ20091006263
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者斌 周, 徐劲力, 徐汉斌, 李玉琳, 江征风, 赵光明 申请人:武汉理工大学