长春工程学院毕业设计（论文）
2 玉米分拣装置总体方案设计
2.1 玉米自动分拣装置系统说明
玉米分拣是速冻玉米生产的重要组成部分，分类过程可以过滤不合格玉米，正确的分类也为后续包装过程提供便利，并且卫生健康的分拣过程也会为消费者健康饮食提供保障。
在本系统设计中，主要以功能模块化的结构形式来实现系统总体功能。根据不同的功能，系统主要划分为4大功能模块：机械部分（传送带、摄像头、传感器、推杆装置、电机和减速机）、图像识别部分、运动控制部分、IFIX监控部分。系统的总体方案框图如图2-1，具体动作步骤如图2-2。
视觉识别PAC总控制器伺服电机推杆传送带
图2-1总体方案框图
Ifix监控部分PAC控制电机带动玉米运动经过传感器发出摄像机拍摄信号CCD拍摄、识别、分类，向PAC传递分类信号通过PAC控制相应推杆推动 图2-2 玉米分拣装置动作步骤
本系统通过电机带动传送带使玉米运动，通过第二个光电传感器时检测玉米到达摄像头
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前，向摄像头发出拍照指令，摄像头对玉米进行拍照，然后通过图形处理分辨玉米的长度，传递分类信号给PAC，由PAC发出一个控制命令给伺服电机，当玉米运动到相应推杆时，推杆前的光电传感器发出信号给PAC，PAC发出第二个控制命令控制伺服电动机带动推杆将玉米推出。
2.2 系统机构设计
玉米自动分拣装置机构部分主要由传送带、摄像头支架和推杆部分组成。如图2-3为玉米自动分拣装置整体设计三维模型图。
图2-3玉米分拣装置整体设计三维模型图
系统的传送部分采用的是采用的是带式输送机。带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分，也是本设计中不可缺少的重要组成部分。
推杆部分用的是连杆机构，平面连杆机构具有以下传动特点：
a. 连杆机构中构件间以低副相连，低副两元素为面接触，在承受同样载荷的条件下压强较低，因而可用来传递较大的动力。又由于低副元素的几何形状比较简单（如平面，圆柱面），故容易加工。
b. 构件运动形式具有多样性。连杆机构中既有绕定轴转动的曲柄、绕定轴往复摆动的摇杆，又有作平面一般运动的连杆，作往复直线移动的滑块等，利用连杆机构可以获得各种形式的运动，这在工程实际中具有重要价值。
c. 在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。
d. 连杆曲线具有多样性。连杆机构中的连杆，可以看作是在所有方向上无限扩展的一个平面，该平面称为连杆平面。在机构的运动过程中，固接在连杆平面上的各点，将描绘出各种不同形状的曲线，这些曲线称为连杆曲线。
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e. 在连杆机构的运动过程中，一些构件（如连杆）的质心在作变速运动，由此产生的惯性力不好平衡，因而会增加机构的动载荷，使机构产生强迫振动。所以连杆机构一般不适于用在高速场合。
f. 连杆机构中运动的传递要经过中间构件，而各构件的尺寸不可能做得绝对准确，再加上运动副间的间隙，故运动传递的累积误差比较大。
如图2-4为推杆部分实物图。
图2-4 推杆部分实物图
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3 玉米自动分拣装置硬件设计
3.1 上位机的选择
通过上位机实现的功能和工作的环境决定选择品牌机即可，不用选择工控机。其功能是上位机通过IFIX组态软件能够显示玉米分拣的信息，具体菜单包括系统登陆、控制画面、查询记录、统计报表、退出系统等。但本系统中上位机作为系统的主站，要求有比较高的可靠性和连续运行时间。因此，选用品牌机作为上位机，质量过关、接口齐全，内存大，价格也适中。
3.2 下位机PAC的选择
PAC的瞩目之处在于模块化的设计和架构，同样使用开放式的架构提供扩展性和设备及商用系统的互联性。特别的是，PAC冠以高效处理及I/O扫描的特点，并以多种方式使其能够融入企业的商用系统。
PAC的一个优势在于编程时集成硬件和软件：集成开发环境（IDE）用于对PAC编程包括所有开发工具均能识别的通用标记名数据库。PAC使用一个软件包而不是来自不同厂商的多个软件包来解决现有及将来可能的自动化需求。
PAC的另一个优势是控制系统的升级非常简单。模块化的处理器硬件轻松替换，无需拔下传感器和激励的接线。由于其小巧的尺寸，一个PAC能为机柜节省宝贵的空间。
PAC拥有现代化的网络和通信能力，还能实时的获取信息。这反过来使得数据收集更准确和及时，因此更有商业使用的价值。
至于价格上，PAC能够提供多种经济方面的优势：
（1）.由于硬件的费用较低，开发和集成所花时间更少，所以控制系统的总成本降低。购买PAC的价格往往比在PLC上增加类似的功能更为经济。
（2）. 由于自动化系统的应用范围（也称为其专业知识）的延伸，PAC在资产收益率，降低生命周期成本，降低总拥有成本（ TCO ）等方面都有提高。
（3）. 现金流动得到改善：添加I / O作为单独的模块意味着在初始的开发阶段只需要最少数量的模块，剩下的模块到项目结束前再添加。
PACSystems? RX3i 控制器是可编程自动化控制器(PACs)中PACSystems 家族的一员。和PACSystems家族的其他成员一样， RX3i 具备单一的控制引擎和通用的编程环境 使其能灵活的应用于多种硬件平台上.。
PACSystems RX3i 性能
高速处理器和更快吞吐量的专利技术。
一个通用的背板可以在一个模块插槽上支持两种不同的背板总线。 高速，基于PCI总线,用于具有更快吞吐量的新型I/O。
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串行背板总线，用于RX3i串行模块并且容易移植90-30 系列I/O。
采用Celeron (Pentium? III) 300 MHz CPU，先进的编程和性能，并且具有10Megabytes内存。
控制器内存可以存储梯形逻辑文档和机器文档以减少停机时间并提高故障处理水平。 支持开放的通讯。
支持丰富的开关量模块，模拟量模块和特殊模块。
支持模块热插拔，包括PCI 背板总线 和串行背板总线的新老I/O模块单独的I/O模块的24VDC接线端子块和接地条以减少用户接线。
编程和配置：
PACSystems 设备使用机器版本（Machine Edition）软件进行编程和配置，机器版本（MachineEdition）的特点多种产品家族具有共同的使用界面并支持拖放编辑 。机器版本包含一个内置网络服务器可以在系统运行时进行实时数据发布。
RX3i的组成单元：电源模块：（IC695PSD040）、CPU模块：（IC695CPU310）、通信模块： （IC695ETM001）、模拟输入模块（IC694ACC300）、通信模块（IC694DNM200） 、数字量输入模块（IC695MDL660）、S2K运动控制器（IC800SSI104RD2—DE）、监控软件与控制器间连接方式（以太网）、编程设备。RX3i模块配置结构示意图如图3-1所示。
图3-1 RX3i模块配置结构示意图
3.3 CCD摄像机的选择
CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经
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