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硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)
附錄Ⅰ 外文翻譯（中文）
反饋控制電磁振動(dòng)給料器
（應(yīng)用雙自由度比例加積分加微分控制器的非線性元）
Tomoharu DOI**，Koji YOSHIDA***，
Yutaka TAMAI* ***，Katsuaki KONO****，
Kazufumi NAITO****and Toshiro ONO*****
電磁式振動(dòng)給料機(jī)是一種用于自動(dòng)稱重機(jī)的傳輸設(shè)備?，F(xiàn)有的送料器是由前饋控制，所謂的“發(fā)射角控制” ，無法使突然出現(xiàn)的干擾無效。在這項(xiàng)研究中，我們考慮采用一種反饋控制這種饋線系統(tǒng)。首先，我們給出對(duì)于振動(dòng)部分和電磁力部分模型的兩個(gè)細(xì)節(jié)。其次，反饋控制系統(tǒng)是為電磁振動(dòng)給料器構(gòu)建的，我們提出一個(gè)運(yùn)用非線性元件兩自由度比例加積分加微分（ PID控制器）控制器。下一步，我們還采用反饋控制的饋線與標(biāo)準(zhǔn)槽。最后，我們考慮一種方法兼容多種槽調(diào)整的非線性因素。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。
關(guān)鍵詞：振動(dòng)控制，喂料機(jī)，非線性控制，電磁作動(dòng)器，雙自由度PID控制，建模
1、緒論
對(duì)于各種食品制造業(yè)的包裝過程，自動(dòng)秤是一個(gè)非常重要的設(shè)備。自動(dòng)秤發(fā)展于1973年，后來得到改進(jìn)，從而成為高度精確和有效的。電磁振動(dòng)給料器在這篇文章中被認(rèn)為是一個(gè)重要的用于系統(tǒng)地傳輸材料給稱重單位的傳輸設(shè)備。然而，在發(fā)射角控制（前饋控制）被用于給料器至今，仍未得到進(jìn)一步的完善。在這項(xiàng)研究中，我們提出一個(gè)運(yùn)用非線性元件的兩自由度的PID控制器的反饋控制系統(tǒng)構(gòu)建于電磁振動(dòng)給料器下。首先，我們給予振動(dòng)部分和電磁力部分模型的細(xì)節(jié)。下一步，我們還采用對(duì)于給料器標(biāo)準(zhǔn)槽的反饋控制。然后，我們考慮一個(gè)方法兼容各種槽調(diào)整的非線性因素的兩自由度PID控制器。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。
2、電磁振動(dòng)給料器
2.1給料器的概要及其傳輸原理
圖1.顯示的是一個(gè)給料器。術(shù)語“料槽”是指用于運(yùn)輸?shù)匿摪逍螤畹墓艿?。料槽可以很容易地改變，以配合運(yùn)輸對(duì)象。料槽是靠平行板彈簧和位于料槽底下的電磁線圈支持的。板彈簧和線圈是固定在基座上的。該基座是由三根螺旋彈簧支承著的。所有部件，除了料槽，被稱為“直屬零件”和所有設(shè)定的部分，包括料槽，被稱為“送料器”。 料槽連接到基座的鋼板彈簧，因此，這一系統(tǒng)基本上相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的共振頻率ω。如果在共振頻率ω下被驅(qū)動(dòng)，送料器將做共振運(yùn)動(dòng)。共振現(xiàn)象是高效率的，因?yàn)樯倭康碾娫醋鳛檩斎肟梢栽斐纱笪灰屏康某霈F(xiàn)。
圖1 電磁振動(dòng)送料器 圖2 輸送過程
圖2所示為運(yùn)輸物料的過程。陰影箭頭表示料槽振動(dòng)時(shí)物料的移動(dòng)方向。圖2（i）表明送料器處于平衡位置。最初，當(dāng)電流流向電磁鐵線圈（以下簡(jiǎn)稱“線圈” ），由電磁力的作用料槽向左移動(dòng)到更低的位置（見灰色箭頭），就如圖2（ii）所示的那樣。在此期間，料槽內(nèi)輸送的物料向重力方向移動(dòng)（見白箭）。
當(dāng)關(guān)閉電源開關(guān)，板彈簧和料槽將推進(jìn)運(yùn)輸對(duì)象向右上方移動(dòng)（見灰色箭頭），如圖2（iii）所示。在這種方式下，被輸送的物料緩慢前行。送料器將在共振頻率ω的驅(qū)動(dòng)下重復(fù)圖2（ii）和（iii）中的步驟。
2.2 振動(dòng)機(jī)械因素的模型
圖3所示為送料器振動(dòng)因素的模型。這一模型中術(shù)語的坐標(biāo)軸，使用的變量和參數(shù)被列表1中。模型的一個(gè)關(guān)鍵要素是料槽的移動(dòng)方向是被固定了的。然后，下面的線性動(dòng)態(tài)模型，四階可得出的詳細(xì)模型的振動(dòng)。
M ，K是對(duì)稱矩陣（符號(hào)*顯示對(duì)稱元素）如下所示：
因此，本模型（1）是有用的設(shè)計(jì)振動(dòng)因素。模型（1）對(duì)應(yīng)的特征頻率符合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果。
圖3 振動(dòng)因素模型 圖4 電磁線圈模型
送料器的主振彈簧是由一些板彈簧組成的。該模型沒有考慮非線性特性的彈簧元（1）（2），這改變了共振頻率按照振幅變化的共振。
表1 模型中用到的參數(shù) 表2 料槽的特性
2.3 電磁驅(qū)動(dòng)要素
我們采用的電磁懸?。?）模型技術(shù)就如圖4中模型顯示的那樣。在圖4中e，i和R分別表示線圈的電壓，線圈電流和線圈電阻。線圈和料槽之間的電感z被表達(dá)的功能為。其結(jié)果是，電磁力F可表示為
（2）
線圈和電流之間的關(guān)系可以表達(dá)為
（3）
Q、和為線圈決定的常數(shù)。使用公式（1）、（2）、（3）可以在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個(gè)仿真的送料器。此外，狀態(tài)空間模型可以由公式（1）、（2）、（3）得出一個(gè)線性均衡器。
3.實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
3.1 反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖5顯示的是一個(gè)反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。反饋系統(tǒng)的操作變量（以下簡(jiǎn)稱“振幅能量”為AP，AP是個(gè)無綱量）是一個(gè)存在發(fā)射角控制的變量（以下簡(jiǎn)稱“FAC”，它的詳情稍后給出）。測(cè)量變量，控制變量，命令變量假定振幅為料槽與線圈表面的距離（以下簡(jiǎn)稱“間隙振幅”為）z。由FAC、激勵(lì)系統(tǒng)和振動(dòng)因素組成的部分被稱為控制系統(tǒng)。圖5顯示的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)取消和干擾，以改善其跟蹤特性的命令變量的兩自由度PID控制器。這種結(jié)構(gòu)成為一個(gè)現(xiàn)有FAC系統(tǒng)的內(nèi)置結(jié)構(gòu)，，它描述了兩自由度PID控制器的一般結(jié)構(gòu)（5）（6）。因此，如果操縱變量如圖5所示，當(dāng)由于反饋控制器而使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定時(shí)將會(huì)關(guān)閉，這結(jié)構(gòu)將符合當(dāng)前的常規(guī)系統(tǒng)。因此，這種結(jié)構(gòu)已成為故障安全系統(tǒng)。
圖5 反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖6 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
3.2 送料器和料槽在實(shí)驗(yàn)中的使用
圖6顯示了設(shè)立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)送料器可運(yùn)輸約10公斤的最高質(zhì)量，但是送料器通常由約0.1公斤的質(zhì)量驅(qū)動(dòng)。這個(gè)送料器的共振頻率f是40Hz。當(dāng)送料器運(yùn)輸最大質(zhì)量是，共振頻率的變化約4%。然而，因?yàn)檫\(yùn)輸0.5千克或更多是罕見的，我們忽視了由共振的運(yùn)輸物料質(zhì)量變化引起的共振頻率的變化。關(guān)于料槽形狀和類型，根據(jù)運(yùn)輸物料的不同有100多個(gè)品種的料槽。對(duì)于我們的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用到了五種特別類型的料槽。這些料槽的參數(shù)列在表2中，并在圖7中給出了料槽的形狀。在下面，料槽B是所謂的“標(biāo)準(zhǔn)料槽”。由于料槽E的質(zhì)量是最大的，我們改變組合鋼板彈簧等要素的共振頻率的支線為40赫茲。
圖7 料槽的形狀 圖8 在FAC中電流電壓的循環(huán)曲線
3.3 送料器驅(qū)動(dòng)部分
在現(xiàn)有送料器系統(tǒng)中，F(xiàn)AC常用作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。圖8顯示的是FAC的操作綱要。曲線圖8分別指出了交流源，線圈電壓和線圈電流。FAC是一個(gè)利用交流源過境時(shí)間（ZAT：零跨越時(shí)間）的重復(fù)控制方法。從ZAT延遲時(shí)間L后，經(jīng)處理進(jìn)入線圈的電流開始進(jìn)行。L是從（常量）和AP（操縱量）中獲得的，并表達(dá)如下：
（4）
這里是交流電流入的時(shí)間。當(dāng)AP變大時(shí)，延遲時(shí)間L與函數(shù)F將變短。FAC會(huì)在此基礎(chǔ)上運(yùn)作的延遲時(shí)間如下：（i）由延遲時(shí)間L和線圈電流作用后，交流源的電壓將直接激起線圈的電壓。（ii）在高峰期過后，該線圈電流開始下降。（iii）當(dāng)線圈電流變?yōu)?A時(shí)，交流電源將關(guān)閉。在共振期間，像（i）——（iii）這類非線性處理的方案將被多次重復(fù)執(zhí)行。在FAC中，線圈電流靠AP而增加并且變大以致于振幅變大。AP決定了一個(gè)共振周期的輸入功率。共振期符合更新期間的操縱變量。因此，在控制實(shí)驗(yàn)中的取樣時(shí)間變?yōu)?.025秒。取決于FAC驅(qū)動(dòng)硬件的AP采取的整數(shù)值從0到127（7位）。
3.4 間隙振幅測(cè)量部分
因?yàn)榧铀俣葌鞲衅鲗?duì)環(huán)境變化的低敏感度和易于維護(hù)，所以用來測(cè)量測(cè)量變量。加速度傳感器和金屬配件被安裝在實(shí)驗(yàn)送料器的料槽固定部分。如果要取得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值差距測(cè)量，將光學(xué)位移傳感器安裝在實(shí)驗(yàn)送料器中。然而，位移信號(hào)的光學(xué)傳感器不是用于反饋控制對(duì)加速度傳感器信號(hào)測(cè)量精度的研究中的。
3.4.1 從加速度到間隙振幅的變化
由于送料器驅(qū)動(dòng)是由發(fā)射角控制的，加速度傳感器的輸出信號(hào)a（t）的加速度傳感器，可以假定為是一個(gè)正弦波的振幅和共振頻率。
從這個(gè)假設(shè)，間隙z（t）是由整合加速的a（t）的兩倍獲得的。因此，間隙可由料槽位移和送料器的幾何關(guān)系表達(dá)如下：
（5）
換言之，差距環(huán)z（t）是不通過整合輸出信號(hào)a（t）的兩倍得到的，但乘以輸出信號(hào)為常數(shù)，因?yàn)樗梢约僭O(shè)為一個(gè)輸出信號(hào)正弦波。從間隙z（t）中獲得的方法也是被制定了的。當(dāng)是由公式（5）計(jì)算的間隙z（t）的最大和最小值計(jì)算得出的，有可能會(huì)直接受到噪聲造成的影響。首先，在圖9中陰影部分的可通過用加速度傳感器獲得的輸出信號(hào)a（t）算出。其次，的獲得基于。如果輸出信號(hào)為一個(gè)正弦波，則變?yōu)?，變?yōu)槿缦滤荆?
因此，可以由通過加速度a（t）算出的對(duì)進(jìn)行測(cè)量。
圖9 振幅的測(cè)量曲線 圖10 與的關(guān)系
可由下列步驟計(jì)算出：(i) 為了使正弦波將集中在0V，一個(gè)補(bǔ)償（-1.397V）被刪除。（ii）一個(gè)絕對(duì)值波是通過步驟（i）中的絕對(duì)值正弦波產(chǎn)生的。（iii）梯形規(guī)則的一體化算法應(yīng)用于步驟（ii）中的絕對(duì)波和最后的計(jì)算。間隔時(shí)間為0.25毫秒一體化和采樣時(shí)間的加速度傳感器也是0.25毫秒。共振周期1/f的整合時(shí)間為25毫秒，區(qū)域是由這一周期計(jì)算出的。我們考慮獲得由[VS]轉(zhuǎn)換為光學(xué)位移傳感器輸出值的表達(dá)式。圖10所示為光學(xué)傳感器算出的和由加速度傳感器計(jì)算出的的關(guān)系。在圖10中和的關(guān)系顯示它在12.6VS邊界時(shí)開關(guān)。這種開關(guān)特性被認(rèn)為是由于一套鋼板彈簧引起的非線性（1）（2）。因此，轉(zhuǎn)化率的表達(dá)逼近兩直線，改變邊界的表達(dá)式如下：
3.4.2 輸送物料造成的噪聲
當(dāng)固體物質(zhì)運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)送物體料槽產(chǎn)生一個(gè)沖擊力。因此，加速度受到?jīng)_擊力的影響，并且噪聲隨著加速度傳感器輸出信號(hào)的出現(xiàn)而出現(xiàn)。當(dāng)料槽和輸送物料被替代時(shí)，噪聲的頻率也隨之變化。然而，有人證實(shí)了實(shí)驗(yàn)的頻率為0.5 kHz或更多，即使是進(jìn)行更換。0.5Hz或更多的噪聲被三階數(shù)字低通濾波器[Hz]過濾掉，并且運(yùn)用低通濾波器的預(yù)處理可以計(jì)算出。在我們的實(shí)驗(yàn)中，下面的過濾器被使用。
當(dāng)噪聲被通過原來的加速度傳感器輸出影響的數(shù)字濾波器刪除時(shí)，為圖11所示。
圖11 數(shù)字低通濾波器的影響 圖12 在測(cè)量過程中的信號(hào)流出
3.4.3 在測(cè)量過程中的數(shù)據(jù)處理
圖12所示為在測(cè)量過程中簡(jiǎn)要的數(shù)據(jù)處理。首先，由加速度傳感器產(chǎn)生的輸出信號(hào)是在4KHz下采樣，噪聲是被數(shù)字濾波器刪除的。是通過濾波信號(hào)計(jì)算出來的，是通過公式（6）中共振周期1/f的關(guān)系得到的。圖13所示為安裝在運(yùn)用FAC，68AP的標(biāo)準(zhǔn)料槽的的有效力是通過數(shù)據(jù)處理獲得的。驅(qū)動(dòng)測(cè)試期間，50g的測(cè)試片（質(zhì)量0.5g的木欄一塊；直徑8mm；長(zhǎng)15mm。）被放到料槽上四次。測(cè)量使用光學(xué)傳感器和那些從刪除噪聲后計(jì)算出的所獲得的值將得到相似的輸出。然而，在中間圖像的測(cè)量結(jié)果中，測(cè)試片造成了噪聲的出現(xiàn)，就是通過噪聲的一個(gè)最大和最小值得出的。因此，確認(rèn)獲得的位移加速度傳感器，并顯示了類似的測(cè)量性能的光學(xué)傳感器。從得的數(shù)據(jù)處理方法的成效通過結(jié)果而被證明了。
圖13 檢測(cè)方法的比較 圖14 γ和AP的關(guān)系
3.5 控制部分
控制器的結(jié)構(gòu)類似于雙自由度PID控制器。PID控制器（以下稱為“反饋控制器”）負(fù)責(zé)取消干擾，命令變量過濾器負(fù)責(zé)在命令變量的跟蹤特性中進(jìn)行改進(jìn)。命令變量過濾器被在圖5中所示的“變換參考AP”的塊所顯示出來。
3.5.1 反饋控制器
數(shù)字反饋控制器的功能可表達(dá)為如下：
（7）其中是錯(cuò)誤，是采樣時(shí)間，是比例增益，是整合的時(shí)間和是分化時(shí)間。在控制實(shí)驗(yàn)中，這些參數(shù)的粗值是通過靈敏度估算方法獲得的，通過調(diào)整假設(shè)=12.0，=0.1，=0.25。
3.5.2 命令變量過濾器
基于命令變量，命令變量濾波器可計(jì)算出穩(wěn)態(tài)振幅能量。衍生控制器參照?qǐng)D5的參考值（命令）工作以改善對(duì)于命令變量的跟蹤特性。在這項(xiàng)研究中，我們采用一種非線性函數(shù)f（r）能夠命令變量過濾器，但比例控制器通常用作命令變量過濾器。體系的穩(wěn)定性不是問題，因?yàn)檫@一非線性因素通過命令變量產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)特的輸出。非線性因素在反饋系統(tǒng)中也是獨(dú)立的。圖14所示為通過利用標(biāo)準(zhǔn)料槽所做實(shí)驗(yàn)獲得的命令變量和AP之間的關(guān)系?；谶@些結(jié)果獲得命令變量過濾器的具體情況如下：
（8）
改善其跟蹤性能命令變量的衍生控制器，假定是一個(gè)近似分化根據(jù)一階傳遞函數(shù)如下：
（9）
衍生控制器和命令變量過濾器（8）在采樣時(shí)間實(shí)現(xiàn)在離散時(shí)間中獲得，并命令變量過濾器得到如下：
和作為相反的一對(duì)離散系數(shù)是必要的，關(guān)系如下：
，
參數(shù)為=6.0和=0.1是用于控制實(shí)驗(yàn)。
4.標(biāo)準(zhǔn)料槽控制實(shí)驗(yàn)
4.1 輸送物料的質(zhì)量變化
當(dāng)輸送物料的質(zhì)量變化時(shí)，通過料槽的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了干擾取消的表現(xiàn)。
當(dāng)?shù)妹钭兞考俣?.2mm，重200g的測(cè)試片扔到空料槽中時(shí)，如圖15所示的時(shí)間行為。短虛線表示的是FAC，實(shí)線表示的是反饋控制。當(dāng)輸送物料下放時(shí)（通過輸送和測(cè)試片的質(zhì)量在料槽上減小，測(cè)試片從料槽上掉下），利用FAC，減少后的將恢復(fù)。另一方面，用反饋控制，在測(cè)試片從料槽上掉下后，將在8秒內(nèi)恢復(fù)。
因此，反饋控制可以取消的干擾從而突然增加了運(yùn)輸物體的質(zhì)量。
圖15 輸送木塞的結(jié)果 圖16 2-d.o.f控制器的每步驟結(jié)果
4.2 關(guān)于命令變量的跟蹤特性
命令變量跟蹤特性的改進(jìn)被確認(rèn)是通過一個(gè)使用標(biāo)準(zhǔn)料槽的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的。圖16顯示了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。虛線表明了利用FAC控制的結(jié)果，實(shí)線顯示了使用反饋控制的結(jié)果。當(dāng)命令變量增加時(shí)，振動(dòng)和穩(wěn)態(tài)偏差的結(jié)果是被FAC監(jiān)視的。另一方面，利用反饋控制的結(jié)果顯示改善了跟蹤特性，并消除了穩(wěn)態(tài)偏差。特別是，針對(duì)反饋控制在1.0mm顯示良好的跟蹤響應(yīng)，因?yàn)镻ID參數(shù)的調(diào)整在1.0mm。然而，送料器變化的特點(diǎn)主要取決于。因此，當(dāng)G有一個(gè)其他值時(shí)，結(jié)果會(huì)比G去1.0mm時(shí)的結(jié)果還壞。
5.不同料槽的控制實(shí)驗(yàn)
5.1 分組料槽
被提到的料槽種類已經(jīng)超過了100種。因此，調(diào)整PID參數(shù)為個(gè)別槽增加花費(fèi)。所以，我們認(rèn)為這種方法可以控制幾種料槽使用相同的PID參數(shù)。在這項(xiàng)研究中，我們考慮的一種方法，這種方法是基于在表2中提到的5種料槽的實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整命令變量過濾器。
圖17所示為5種料槽的AP和的關(guān)系（見表2）。我們進(jìn)行了以下自動(dòng)實(shí)驗(yàn)：（i）送料器通過AP每0.2秒增加一次從0增加到127來驅(qū)動(dòng)，接著再?gòu)?27到0每0.2秒減小一次來驅(qū)動(dòng)。（ii）在這個(gè)過程中，AP和被自動(dòng)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)繪制在圖17內(nèi)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)花費(fèi)了大約50秒，因?yàn)檫@個(gè)關(guān)系可以很容易的從各種料槽中得到。
圖17 和AP的關(guān)系 圖18 料槽組G每步驟結(jié)果
圖17顯示的料槽C、D和標(biāo)準(zhǔn)料槽B也有相似的關(guān)系。料槽A是最輕的，振動(dòng)和其他料槽相比要好，還有振幅范圍也更寬。換句話說，料槽E是最重的，要求更大的AP和相對(duì)要小的振幅范圍。通過這些結(jié)果，基于AP和的關(guān)系，料槽的形狀和參數(shù)可以被組合在一起。
5.2 料槽組命令變量的跟蹤特性
通過AP和，將由相似關(guān)系的料槽B、C和D組合在一起就成了料槽組G。我們用反饋控制器的相同的PID參數(shù)的料槽組G的反饋控制進(jìn)行試驗(yàn)。圖18顯示了實(shí)驗(yàn)步驟的反應(yīng)。如圖18所示的是與料槽B、C和D相符合的輸出結(jié)果，因此，在這組中AP和的關(guān)系相似。所以，使用相同的PID控制參數(shù)和相同的命令變量過濾器是有可能的。從結(jié)果中我們認(rèn)為，如果AP和的關(guān)系相似，相同的PID參數(shù)和相同的命令變量過濾器可用作控制系統(tǒng)。因此，如果我們組合料槽時(shí)考慮到AP和的關(guān)系，這些數(shù)量的控制器和時(shí)間需要PID參數(shù)的調(diào)整可以降低。
5.3 命令變量過濾器的調(diào)整
據(jù)證實(shí)，對(duì)于命令變量的跟蹤特性可以通過調(diào)節(jié)命令變量過濾器來改善。
在我們的實(shí)驗(yàn)中，基于標(biāo)準(zhǔn)料槽的命令變量過濾器被稱為標(biāo)準(zhǔn)過濾器。此外，基于AP和關(guān)系的可以單獨(dú)調(diào)節(jié)的命令變量過濾器像料槽E那樣被稱為“個(gè)別調(diào)整過濾器”，可表示如下：
（11）
圖19 和每步驟結(jié)果的比較
圖19所示為運(yùn)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過濾器和一個(gè)個(gè)別調(diào)節(jié)過濾器實(shí)驗(yàn)的步驟結(jié)果。當(dāng)命令變量0.65mm， 0.75mm， 0.85mm和0.95mm，瞬態(tài)反應(yīng)是不同的方面的差異，命令變量過濾器。如果運(yùn)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過濾器，結(jié)果是無效的，然而，它是改進(jìn)個(gè)別調(diào)整濾波器但所得到的結(jié)果不穩(wěn)定。當(dāng)命令變量0.95mm或以上，良好的跟蹤特性表明無論單獨(dú)調(diào)整濾波器。我們認(rèn)為，原因是整體增益反饋控制器因?yàn)槿鐖D17所示不同的關(guān)系中顯示了一些偏差范圍其中大于0.9mm。
由于AP和G的關(guān)系不同使當(dāng)分組困難時(shí)，一個(gè)命令變量過濾器的調(diào)節(jié)時(shí)有效的。因此，如果命令變量過濾器為料槽A調(diào)整，被認(rèn)為可使對(duì)于命令變量的跟蹤特性改進(jìn)。
6.結(jié)論
在這項(xiàng)研究中，我們做出了關(guān)于送料器反饋控制的努力和實(shí)驗(yàn)。結(jié)論總結(jié)如下：
（1） 包含F(xiàn)AC驅(qū)動(dòng)的兩自由度PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是合理的。
（2） 反饋控制系統(tǒng)和FAC控制系統(tǒng)的性能是相當(dāng)?shù)摹?
（3） 通過實(shí)驗(yàn)我們證實(shí)了AP和關(guān)系相似的料槽組可以由相同的PID參數(shù)和相同的命令變量過濾器控制。
（4） 通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了當(dāng)AP和的關(guān)系不同時(shí)，命令變量過濾器的調(diào)節(jié)是有效的。
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大 連 大 學(xué)
Dalian University
本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）
題 目： 硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 、班 級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)英051班
學(xué) 生 姓 名： 常 宏 坤
指 導(dǎo) 教 師： 陳 殿 華
評(píng) 閱 教 師： 張 仲 偉
硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)
總計(jì)：畢業(yè)論文 59 頁
表 格 4 表
插 圖 40 幅
指導(dǎo)教師：陳殿華
評(píng) 閱 人：張仲偉
完成日期：2009-5
大 連 大 學(xué)
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論 文 題 目： 硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 、班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)英051
學(xué) 生 姓 名： 常宏坤
指導(dǎo)教師（職稱）： 陳殿華（教授）
2009年 3月 5日填
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。
一、選題依據(jù)
1．論文(設(shè)計(jì))題目及研究領(lǐng)域；
2．論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1．重點(diǎn)解決的問題；
2．?dāng)M開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)；
3．本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1．?dāng)M采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù))；
2．論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃。
四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1．開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2．開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過；
3．開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文(設(shè)計(jì))工作，否則不允許參加答辯；
4．開題報(bào)告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5．開題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)(部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印)。
一、選題依據(jù)
1．論文(設(shè)計(jì))題目
硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)
2．研究領(lǐng)域
機(jī)械制造及其自動(dòng)化—機(jī)電一體化
3．論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
本課題來源于流通市場(chǎng)實(shí)際需要。針對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)、公交車收款機(jī)等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計(jì)適合實(shí)際、高效可靠的硬幣自動(dòng)清點(diǎn)包裝機(jī)械，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。
在日常生活中，由人工清點(diǎn)硬幣，包裝硬幣是一項(xiàng)非常煩瑣的工作，效率低，速度慢，造成了人力資源的巨大浪費(fèi)。硬幣伴隨著人們的衣食住行，在社會(huì)中大量的流通，超市、公交公司等地方是硬幣大量集中的地點(diǎn)，每天都會(huì)有數(shù)以萬計(jì)的硬幣，如果由人工清點(diǎn)，將會(huì)造成巨大的人力資源浪費(fèi)，因此用機(jī)械清點(diǎn)并包裝硬幣將是以后的發(fā)展趨勢(shì)。
近年來，隨著科學(xué)家們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域的突破，計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計(jì)的硬幣需要分選清點(diǎn)，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計(jì)制造硬幣自動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，但還不廣泛，這些機(jī)構(gòu)也未在社會(huì)上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展，這種由振動(dòng)供料機(jī)、機(jī)械手和包裝機(jī)組成的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動(dòng)供料機(jī)是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機(jī)是用于將清點(diǎn)分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機(jī)械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機(jī)構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點(diǎn)1元、0.5元及0.1元的硬幣。
同時(shí)，這種非工業(yè)用途的機(jī)械設(shè)備，其意義遠(yuǎn)不僅是它們自身所能帶來的直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這類機(jī)械設(shè)備往往是各種領(lǐng)域最新技術(shù)的交叉實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在新型機(jī)器手、振動(dòng)供料機(jī)和包裝機(jī)上應(yīng)用的新技術(shù)有可能很快就出現(xiàn)在其他領(lǐng)域的實(shí)際產(chǎn)品中，不但促進(jìn)了新型機(jī)器手、振動(dòng)供料機(jī)和包裝機(jī)的發(fā)展，也帶動(dòng)了其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的進(jìn)步。
此次設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備就是為了促進(jìn)機(jī)械創(chuàng)新的發(fā)展，按照這一理念，為了硬幣分選工作的速度與效率而設(shè)計(jì)的，通過此次設(shè)計(jì)可以檢驗(yàn)我們大學(xué)四年所學(xué)過的理論知識(shí)，提高創(chuàng)新能力，很有意義。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
隨著現(xiàn)今社會(huì)的進(jìn)步，每天市場(chǎng)上流通的硬幣越來越多，隨之而來的硬幣清點(diǎn)分選工作也是大大的加重了，這樣每天不僅加大了員工的工作量和一些不必要的花費(fèi)，所以硬幣自動(dòng)清點(diǎn)分選機(jī)構(gòu)將孕育而生，并得到廣泛的應(yīng)用，擁有良好的發(fā)展前景。目前有一種硬幣分選機(jī)構(gòu)，硬幣自動(dòng)分選機(jī)的設(shè)計(jì)原理有四部分,即輸入傳輸裝置、多路分選裝置、分類收集裝置、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)裝置。硬幣自動(dòng)分選機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)是：利用偏心輪電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，使硬幣定向移動(dòng)進(jìn)入多路分選裝置；再利用絲杠旋轉(zhuǎn)力傳送硬幣，當(dāng)不同規(guī)格的硬幣通過相應(yīng)的檢測(cè)分離孔時(shí)，被檢出進(jìn)入分類收集裝置；利用單片機(jī)編程、光電計(jì)數(shù)控制電路等多種知識(shí)和技術(shù)，使其分選效率好，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確。輸入傳輸裝置的主要作用是將不同種類的硬幣自動(dòng)進(jìn)入多路分選裝置。輸入傳輸裝置位于多路分選裝置的上部。輸入傳輸裝置包括硬幣輸送盒、輸入導(dǎo)軌、控制擋板和振動(dòng)等部分組成。輸送盒固定在具有一定位移的絲杠片上。輸送盒的里面的進(jìn)口端略高于出口端，輸送盒出口端裝有3組輸入導(dǎo)軌，引導(dǎo)硬幣進(jìn)入分選裝置；輸送盒的上部安裝控制擋板，防止硬幣疊加進(jìn)入輸入導(dǎo)軌；輸送盒的底部安裝一個(gè)裝有偏心輪的微型電機(jī)，當(dāng)接通電源時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。
多路分選裝置設(shè)計(jì)為3路，主要作用是將規(guī)格不同的硬幣進(jìn)行分類篩選，規(guī)格相同的硬幣從各路中匯集到同一收集裝置。多路分選裝置包括輸送部分和檢測(cè)分離部分組成。輸送部分為3路，由4個(gè)螺旋絲杠組成。4個(gè)螺旋絲杠水平并列在一起，兩個(gè)絲杠為一組，共構(gòu)成3組，一組兩個(gè)絲杠分別加工為左旋和右旋，傳動(dòng)時(shí)相向旋轉(zhuǎn)，使硬幣在兩個(gè)絲杠之間向前移動(dòng)。每個(gè)絲杠固定在傳動(dòng)軸上，其中一端安裝傳動(dòng)齒輪，相互嚙合，由一微型電機(jī)棗減速器機(jī)組帶動(dòng)。分離檢測(cè)部分位于每對(duì)絲杠下面，根據(jù)硬幣直徑大小設(shè)有檢測(cè)分離孔。
目前市場(chǎng)上主要流通四種面值的硬幣，1元、0.5元和兩種0.1元，直徑分別為25mm、20mm、22mm和19mm（兩種0.1元直徑大小不同）。檢測(cè)分離孔按照硬幣移動(dòng)方向進(jìn)行分布，先小孔后大孔，共有4種，根據(jù)硬幣直徑設(shè)計(jì)為矩形口，4種檢測(cè)分離孔線性連接在一起，使硬幣在其上面能夠連續(xù)移動(dòng),在檢測(cè)分離孔前有一過渡孔，使硬幣落入時(shí)起到定位和過渡作用。因此，每路硬幣分選順序是：0.1元（?。?、0.5元、0.1元（大）、1元。由于硬幣直徑差別很小，檢測(cè)分離孔加工精度要求很高，硬幣立面必須垂直位移方向，因此每組絲杠對(duì)稱性要好。
分類收集裝置位于多路分選裝置下面。主要作用是將分選出的硬幣進(jìn)行分類收集。分類收集裝置由4個(gè)導(dǎo)軌和收集盒組成。導(dǎo)軌帶有一定傾斜角度，能夠使落入的硬幣快速滑落到收集盒中。4個(gè)導(dǎo)軌分別接受不同規(guī)格的硬幣，導(dǎo)軌位置與分選裝置的檢測(cè)分離孔相對(duì)應(yīng)。
計(jì)數(shù)顯示裝置的光電計(jì)數(shù)器安裝在分類收集裝置上，主要作用是將每路分選出的不同規(guī)格的硬幣進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。計(jì)數(shù)顯示裝置由數(shù)碼顯示屏（LCD）、單片機(jī)（51系列）、光電計(jì)數(shù)器、光電計(jì)數(shù)控制電路組成。數(shù)碼顯示屏安裝在硬幣分選機(jī)面板上，可以顯示四種硬幣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以及總的金額數(shù)。面板上還設(shè)置5個(gè)功能鍵，分別為合計(jì)、1元、0.5元、0.1元、復(fù)位鍵。單片機(jī)用于控制顯示參數(shù)以及各種功能設(shè)置編程。光電控制電路用于硬幣計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)顯示裝置的工作原理是，從多路分選裝置分選出同一規(guī)格的硬幣，進(jìn)入分類裝置時(shí)，由光電計(jì)數(shù)器將落入的硬幣進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果不斷輸入單片機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示。當(dāng)硬幣分選工作完成時(shí)，可以按下面板按鍵，通過顯示屏查閱硬幣總錢數(shù)，以及不同面值硬幣的總數(shù)。重新工作時(shí)按下復(fù)位鍵，計(jì)數(shù)器清零，可以繼續(xù)進(jìn)行。
硬幣自動(dòng)分選機(jī)，配置3路直流穩(wěn)壓電源，給顯示屏、單片機(jī)、傳輸電機(jī)和振動(dòng)裝置等供電，并且電壓可調(diào)整。圖如下
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容
1．重點(diǎn)解決的問題
振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)；振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的探討；保持一定的速度和硬幣種類（1元、0.5元、0.1元）
2．?dāng)M開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
(1) 確定合理的振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方案；
(2) 進(jìn)行振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)；
(3) 繪制振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配圖及其零件圖；
(5) 編寫設(shè)計(jì)說明書。
3．本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
通過采用文獻(xiàn)資料收集、調(diào)查問卷等方式，了解現(xiàn)在硬幣清點(diǎn)分選機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)、相關(guān)技術(shù)的對(duì)比及市場(chǎng)前景，完成振動(dòng)供料機(jī)、包裝機(jī)和機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)供料機(jī)的傳輸作用，包裝機(jī)包裝和機(jī)械手的傳遞作用，理論上可以進(jìn)行硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1．?dāng)M采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù))
本課題是融機(jī)械設(shè)計(jì)、氣動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)為一體的綜合技術(shù)項(xiàng)目。雖然有一定的難度，但是目前各項(xiàng)技術(shù)都已比較成熟，有關(guān)的硬件條件已基本具備，因此，方案是可行的。
設(shè)計(jì)參數(shù)：硬幣種類（1元、0.5元、0.1元）
（1）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：
執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：1 執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目
2 執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)
原動(dòng)機(jī)的類型及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇
各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合和機(jī)械的工作循環(huán)圖
（2）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)構(gòu)件設(shè)計(jì)：1 振動(dòng)供料機(jī)裝配圖紙1
2 包裝機(jī)裝配圖紙1
3 機(jī)械手裝配圖紙1
4 硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械裝配圖紙1
2．論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第一周至第二周:查閱相關(guān)資料，并進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查了解硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。
第三周至第四周:根據(jù)指導(dǎo)老師的要求完成開題報(bào)告。
第五周至第六周:確定硬幣自動(dòng)分選清點(diǎn)機(jī)械機(jī)構(gòu)的方案，并進(jìn)行初期設(shè)計(jì)。
第七周至第八周:在老師的指導(dǎo)下確定最后方案。
第九周至第十二周:繪制所有的裝配圖和零件圖。
第十三周至第十四周:完善工作、技術(shù)總結(jié)、撰寫說明書。
第十五周:準(zhǔn)備答辯。
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附:文獻(xiàn)綜述
近年來，隨著科學(xué)家們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域的突破，計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計(jì)的硬幣需要分選清點(diǎn)，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計(jì)制造硬幣自動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，但還不廣泛，這些機(jī)構(gòu)也未在社會(huì)上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展，這種由振動(dòng)供料機(jī)、機(jī)械手和包裝機(jī)組成的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動(dòng)供料機(jī)是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機(jī)是用于將清點(diǎn)分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機(jī)械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機(jī)構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點(diǎn)1元、0.5元及0.1元的硬幣。
其中運(yùn)用到了振動(dòng)供料機(jī)，包裝機(jī)和上下料機(jī)械手。電磁振動(dòng)給料機(jī)是由電磁激振器驅(qū)動(dòng)的一種振動(dòng)機(jī)械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機(jī)械中電振機(jī)也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用。
目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機(jī)主要有直線料槽往復(fù)式和螺旋料槽扭動(dòng)式兩種形式。前者料槽作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，適合于不需定向排隊(duì)的輕小物料的供送；后者簡(jiǎn)稱振動(dòng)料斗，帶有螺旋槽的圓形料斗作扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，適合于不需定向排隊(duì)的單件物品的供送。
這兩種類型的電振機(jī)都由三個(gè)主要部分組成：
1) 槽體部分：包括料槽或料斗、銜鐵、主振彈簧。
2) 電磁激振器部分：包括激振器殼體、鐵心及線圈、配重等。
3) 減振器部分：包括心座支撐彈簧或懸掛彈簧。
電振機(jī)是利用電磁力驅(qū)動(dòng)和機(jī)械共振原理進(jìn)行工作的，它與其他供料機(jī)相比有以一些優(yōu)點(diǎn)：
1) 無動(dòng)力機(jī)及變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，沒有摩擦運(yùn)動(dòng)部體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需潤(rùn)滑，而且重量輕，便于維護(hù)。
2) 供料速度可調(diào)，可適應(yīng)多種物料，調(diào)整方便。
3) 靠微小振動(dòng)使物料單方向運(yùn)動(dòng)，無強(qiáng)烈攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象，故機(jī)體不易損壞，使用壽命長(zhǎng)。
4) 電振機(jī)是在近共振狀況下工作的，所需激振力較小，節(jié)能。
5) 電振機(jī)可與電子稱聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定量給料的自動(dòng)控制。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比重和作用也越來越大。我國(guó)成功加入WTO后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易一體化進(jìn)程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，人們?cè)谧非笊唐穬?nèi)在質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)商品包裝要求也越來越高。
包裝機(jī)械在包裝工業(yè)中的地位十分重要，對(duì)包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強(qiáng)商品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、帶來更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
進(jìn)入到20世紀(jì)80年代后，我國(guó)的包裝機(jī)械的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)取得了巨大的發(fā)展，大量填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的包裝機(jī)械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時(shí)出現(xiàn)了很多包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機(jī)構(gòu)著手研究包裝機(jī)械，高等院校也紛紛設(shè)立包裝工程專業(yè)，從而形成了一個(gè)獨(dú)立的包裝機(jī)械行業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)，包裝機(jī)械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有很大的進(jìn)步，這一切都與包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系。
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。
1. 大幅度地提高生產(chǎn)效率 如啤酒灌裝機(jī)的生產(chǎn)率可高達(dá)36000瓶/h，這是手工灌裝機(jī)無法比擬的。有如蛋形巧克力的包裝，用手工包裝每人每班可包裝20kg，而用機(jī)械包裝，每人每班可包裝250kg以上。
2. 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 如手工包裝糖果，一個(gè)工人8h要重復(fù)動(dòng)作80000多次；再如人工袋裝化肥，粉塵飛揚(yáng)污染環(huán)境等。如果廣泛地采用包裝機(jī)械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。
3. 保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本 手工包裝液體產(chǎn)品時(shí)，易造成產(chǎn)品外濺；包裝粉狀產(chǎn)品時(shí)，往往造成粉塵飛揚(yáng)，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)了原材料。采用機(jī)械包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。
4. 有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力 有些產(chǎn)品的衛(wèi)生要求很嚴(yán)格，如藥品、食品等，采用機(jī)械包裝，避免了人手和藥品、食品的直接接觸，減少了對(duì)產(chǎn)品的污染。同時(shí)由于機(jī)械包裝速度快，食品、藥品在空氣中停留時(shí)間短，從而減少了污染機(jī)會(huì)，有利于食品和藥品的衛(wèi)生。
另外，由于包裝機(jī)械的計(jì)量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，從而提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品銷售的競(jìng)爭(zhēng)力，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
5. 延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機(jī)，可使食品和飲料等的流通范圍更加廣泛，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。
6. 可減少包裝場(chǎng)地面積，節(jié)約基建投資 當(dāng)產(chǎn)品采用手工包裝時(shí)，由于包裝工人多，工序不緊湊，所以包裝作業(yè)占地面積大，基建投資多，而采用機(jī)械包裝，產(chǎn)品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。
隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動(dòng)化，已越來越引起人們的重視。
機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率；可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。
通過對(duì)本次設(shè)計(jì)題目的深刻理解，對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)各個(gè)部分的深入分析，對(duì)現(xiàn)市面上已出現(xiàn)的硬幣分選機(jī)的認(rèn)識(shí)，本次設(shè)計(jì)將采用一個(gè)電磁振動(dòng)供料機(jī)，一個(gè)三道的直線振動(dòng)滑道，一個(gè)熱封包裝機(jī)和一個(gè)上下料機(jī)械手組合而成。
審 核 意 見
指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）
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教研室主任意見
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學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見
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公章：
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