基于虚拟仪器的番茄色选机测试与分析系统的设计研究

摘要

随着新疆番茄产业的发展，番茄分选的机械化成了番茄制品企业普遍关注的问题。番茄色选机是基于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，采用气动弹射板将非成熟番茄以及其他异物分选出来，达到分离优良番茄的目的。在实际生产试验中发现，番茄色选机运行时，供气源的气压及喂料输送系统的带速对番茄色选机的分选效果有一定的影响。为获得可靠的生产试验数据，同时准确地反映番茄色选机生产线上的运行状况，本文基于虚拟仪器技术设计完成了番茄色选机的测试与分析系统。研究内容如下：
　　首先，针对番茄色选机的喂料输送系统和分选执行系统展开研究，利用前期进行的6SF-40型番茄色选机性能试验分析，完成了本测试与分析系统中待测参数的设计研究，确定番茄色选机输送带带速为0.67~0.83m/s，工作气压阈值范围为0.4~0.5MPa，弹射板击打力范围为20~55N。同时，基于PXI总线的虚拟仪器结构形式，构建了番茄色选机的测试与分析系统总体方案设计。
　　其次，根据硬件性能指标进行了硬件各模块的设计研究，选用HEDSS公司的ISC5208增量式轴编码器测量转轴工作转速、HC-802压力传感器测量气室气压、锦州科信电子材料有限公司的PVDF压电薄膜测量弹射板击打力，确定了各传感器模块的安装位置及相应信号调理电路设计。同时，着重研究了编码器的测速原理及PVDF压电薄膜的压电原理，为软件系统的研究与开发奠定基础。
　　再次，根据LabVIEW系统软件开发平台特点，采用模块化、层次化设计思想完成了番茄色选机测试与分析系统的软件程序设计研究。软件部分主要包括数据采集模块、数据处理模块、数据报警模块以及数据管理模块，通过对数据采样模式、采样点数、采样频率以及数字滤波等技术的分析研究，实现了番茄色选机带速、击打力及工作气压的数据信息采集、数据分析处理、数据存储以及数据波形回放等功能。
　　最后，在番茄自动分选生产线试验台上进行系统试验，实现了番茄色选机工作过程中信号的实时采集、报警、数据保存和调用等功能，完成了对番茄色选机运行状况的实时监测。通过与现有标准器件采集数据的对比分析：气压测量数值相对误差小于10.83％，平均相对误差为4.6%；转速测量数值相对误差小于1.91%，平均相对误差为0.097%；弹射板击打力和理论计算曲线变化趋势相同，有一定的吻合度；根据测量数据的击打力分析的番茄运动轨迹与高速摄像机分析的轨迹曲线吻合度较高。表明了系统采集数据的准确性和快速性。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标及主要内容

1.4 本章小结

第二章 系统的总体方案设计

2.1 番茄色选机及其性能指标

2.2 待测参数指标分析

2.3虚拟仪器系统主要构成方式

2.4 番茄色选机测试与分析系统的总体设计方案

2.5本章小结

第三章 硬件系统设计

3.1硬件系统总体方案设计

3.2主要硬件性能指标要求

3.3 信号检测模块

3.4 信号调理模块

3.5 PXI主机

3.6 本章小结

第四章 软件系统设计

4.1 LabVIEW软件平台

4.2软件设计思想与前面板设计

4.3数据采集模块

4.4数据处理模块

4.5数据报警模块

4.6数据管理模块

4.7本章小结

第五章 系统试验与分析

5.1试验装置

5.2 系统试验与分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介

石河子大学硕士研究生学位论文