基于单片机的连续式自动定位跟踪系统设计

基于单片机的连续式自动定位跟踪系统设计

0机械机构控制系统枕式收割机主要完成形状、定位、袋型、包装、密封等功能。其中，袋长的自动定位是该收割机功能的重要组成部分。目前,国内包装机定位系统主要靠机械机构加继电控制实现,但这种定位系统调节复杂,定位精度不高,计数误差大。利用单片机控制的包装自动控制系统,是在原有机械结构的基础上,把单片机用于包装机定位系统,较好地克服了上述缺点,可实现包装过程的自动化。1变周速机构与包装纸的对接包装机主要由机械传动、色标定位和计数控制等组成。包装袋经过成型器成袋、纵封加热和充填、横封加热和切断等主要工序完成包装过程。传动系统结构如图1所示。主电机M1经变频调速将运动传入横封传动轴,再经变周速机构带动横封头转动实现包装袋的切割,变周速机构是用来调整横封头的瞬时封切速度使之与筒袋移动速度同步,并且封切之后迅速分开。另一路经无级变速器、差动机构而带动包装纸进给系统,包括牵引辊、纵封辊和辅助送纸辊,伺服电机M2用来控制无级变速器,调节无级变速器可以得到所需袋长,伺服电机M3用来调整差动机构的传动比,进而调节送纸速度,控制包装纸的封切位置达到包装机连续自动定位的目的。最后一路是经差动机构到勾爪输送链,差动机构为手动调整机构,主要是用来调节勾爪输送链与横封头的同步。2封切点封切点的选择需要确定的封切点和色标位置如传统包装机用检测色标的光电信号与凸轮控制的微动开关信号(横封位置信号)进行比较,确定封切点与色标位置是超前还是落后,以此控制伺服电机的正反转。由于凸轮形状误差、微动开关位置误差以及人为调整误差都将影响色标的定位误差,本文提出一种基于单片机连续式自动定位跟踪系统。3基于单个人自动定位跟踪系统3.1袋长与收率的转换基于单片机自动定位跟踪系统采用机电相结合的补偿式调节系统,光电装置利用包装袋上的色标即可检测包装袋的输送位置。安装在横封轴上的接近开关感应器检测出封切点位置信号,两者均转换为脉冲信号进行比较,并能计算出2个信号之间的时差,从而计算出标准袋长与实际切封袋长之间的误差,再根据此差值去控制伺服电机的正反转,对包装走纸进行实时差动补偿,从而达到校正袋长的目的。实时检测和显示机器走袋长度,使机器走袋长度和实际袋长的误差减少,易于提高包装速度,补偿准确。袋长值可以通过键盘进行予置,显示器同时能够显示予置值。自动跟踪系统包括速度跟踪和袋长跟踪,大多数枕式包装机的包装速度是可调的。3.2中断服务子程序基于单片机自动定位跟踪系统硬件原理如图2所示。CPU采用Atmel公司的AT89C51单片机,本系统直接使用89C51的两个外部中断INT0和INT1。为了实现准确的袋长跟踪功能,包装袋上的色标信号(脉冲信号,代表设定的标准袋长位置)经光隔离后作89C51的外部中断INT0请求;将封切点位置信号(脉冲信号,代表着实际切封位置)经光隔离后作89C51的外部中断INT1请求;在中断服务子程序中判别2个信号到来的先后和时差,计算出标准袋长与实际切封袋长之间的误差。R3是存放电机运行时间的设定值,伺服电机的运行时间由定时器控制,可以在一定范围内调节,以伺服电机的输出作为补偿量,它通过差动轮系与主动轮相结合,调节包装袋的输送速度,使纵封轮与横封轮一直保持同步运行,使切口一直保持在色标中间,达到自动跟踪。3.3光电传感器输出脉冲信号袋长的予置由按键设置,袋长的设置范围为000～999mm,由于袋长的设定不是经常变化的,因此采用增值和减值按键,每按一次按键长度增1或减1,袋长的予置数可以通过显示器显示。袋长的检测原理是在纵封滚轮传动轴上加装1个X等分栅盘,X为走纸传动轮主轮的周长,单位为mm,通过光电传感器输出一系列脉冲信号,脉冲信号经光电隔离、整形、滤波接到89C51单片机的T0端,内部定时器T0设置为计数方式,利用封切点位置信号对计数器T0进行置位﹑复位,这样经过少量软件便可计算出实际袋长值,并实时地通过显示器进行显示。袋速的检测是通过测量封切点脉冲信号的周期来实现的,把封切点的位置信号作为单片机外部中断INT1的中断请求,此信号一方面作为检测实际封切位置信号,另一方面也可作为检测袋速的信号,对89C51内部定时器T1设置为定时方式,通过封切点位置信号对定时器T1进行置位、复位,对定时器T1值经过计算便可得出袋速值,显示器显示当前袋速值。3.4ddi/wo为保证系统的抗干扰能力,除在软件上采取一些措施外,系统板上加装了MAX706看门狗电路。MAX706内部有1个看门狗定时器,定时器有一个触发输入端WDI和输出端WDO,若触发脉冲输入小于1.6s,则WDO输出为高电平,反之WDO为低电平。利用这一特点可监控CPU工作状态,正常工作时,P1.6输出周期小于1.6s的脉冲,触发看门狗定时器的WDI端,WDO一直为高,若一旦CPU受干扰死机,WDI端无触发,则看门狗定时器清零,WDO输出为低,WDO通过与门接到MAX706的人工复位端,使CPU