龔 民，張麗英，劉 佳

（沈陽理工大學 機械工程學院，沈陽 110159）

0 引言

醫(yī)用過濾管是醫(yī)療上使用的一種一次性過濾用品。它是由凝膠管加一層過濾膜和一個壓圈組成。過濾膜是由長297mm的成卷濾紙?zhí)峁赏鈴綖?.1mm，高為2.5mm的圓形壓圈壓緊，因為過濾管體積小，所以采用人工裝配效率低、合格率低，與現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)不相符。產(chǎn)量遠遠達不到市場的需求。為了提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化高科技產(chǎn)品的需要，提出由手工作業(yè)改為設(shè)備自動作業(yè)?，F(xiàn)采用此設(shè)備生產(chǎn)能力將達到8000/8h以上，大大提高了生產(chǎn)效率，分撿機構(gòu)有效地將合格品與不合格品區(qū)分開來，真正的實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。

凝膠管零件簡圖如圖1所示。

圖1 凝膠管簡圖

1 檢驗部分

位于傳感器支架上的紅外線傳感器用于檢測濾紙和壓圈的存在，當載物臺撥動行程開關(guān)進入檢測區(qū)域時，紅外線傳感器開始采樣數(shù)據(jù)。

整個機構(gòu)要求傳感器檢測距離在：70～200mm之間。檢驗采用的是收發(fā)一體的紅外線傳感器，根據(jù)光的反射原理，同一高度的兩個傳感器發(fā)射出去的光線被不同高度的物體反射后的反射角不同，因此設(shè)定兩個傳感器的檢測距離不同。以檢測濾紙為例：紅外線傳感器的投光元件發(fā)出光照在設(shè)定距離的濾紙上后，當濾紙擋住了光，并把光部分反射回來，反射光反射到傳感器的光敏感元件上時判斷為濾紙存在，否則判斷不存在。紅外傳感器將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，該電信號經(jīng)過放大、整形處理后，將輸出高電平控制信號，同時將該控制信號送至單片機。

2 分揀機構(gòu)

2.1 功能特點

在醫(yī)用過濾管裝配生產(chǎn)線上，待分揀的過濾管由載物臺攜帶。載物臺上以矩形的形式分布定位孔，每個定位孔里有一個裝配好的過濾管。分揀機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。主要由傳感器安裝架、傳感器、載物臺、底座、推拉電磁鐵、安裝支架和工作臺構(gòu)成。傳感器安裝架上安裝著兩個紅外線傳感器，用于檢測濾紙和壓圈是否存在。載物臺是用來攜帶過濾管的，既起到了定位作用，又提高了生產(chǎn)效率，使裝配過程由單個完成變成16個同時完成。底座上面有用于載物臺運動的滑道和控制檢測的行程開關(guān)。安裝架上分布著與載物臺對應(yīng)的推拉電磁鐵，負責將不合格產(chǎn)品彈出載物臺。

2.2 分揀過程

壓圈安裝完之后，載物臺繼續(xù)勻速運動，當載物臺碰到第一個行程開關(guān)時，傳感器就開始工作，此后就每經(jīng)過固定的時間間隔將采集的數(shù)據(jù)送給單片機處理，載物臺一直以此速度運動直到分撿工位，觸動該工位的限位開關(guān)，然后停止運動。在這期間，單片機需要完成采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、將不合格信號送給連接繼電器的引腳等一系列工作。啟動推拉電磁鐵工作，將不合格產(chǎn)品從載物臺中彈出，再返回原位。然后載物臺繼續(xù)以勻速運動，當載物臺碰到第三個行程開關(guān)時，載物臺翻轉(zhuǎn)，將所有合格品倒出。此時，一個工作周期已經(jīng)完成。

本機構(gòu)按功能可以分為三大部分，如圖2所示。

圖 2 整體機構(gòu)圖

3 控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)的原理框圖

圖3 系統(tǒng)原理框圖

圖4 推拉電磁鐵驅(qū)動框圖

系統(tǒng)的原理框圖如圖3所示，由AT89C51單片機、傳感器輸入模塊、行程開關(guān)輸入模塊和執(zhí)行控制模塊（繼電器、推拉電磁鐵）等組成。通過紅外線傳感器采集濾紙、壓圈的信息，并送至單片機，由單片機實現(xiàn)智能控制。

3.2 系統(tǒng)執(zhí)行控制模塊

圖5 主程序流程圖

主機CPUAT89C51的p0口和p2口用于控制推拉電磁鐵動作，將不合格品（無壓圈、無濾紙或即無壓圈又無濾紙）彈出載物臺。由于推拉電磁鐵的功率較大，單片機信號無法直接控制，所以用繼電器驅(qū)動。驅(qū)動框圖如圖4所示。

3.3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

單片機軟件主控制流程圖如圖5所示。當傳感器限位開關(guān)K5被按下時，調(diào)用檢測子程序，否則在此循環(huán)。判斷載物臺是否運動到自動分撿限位開關(guān)K6處，當K6被按下時，發(fā)送載物臺停止運動信號，調(diào)用分撿子程序，分撿機構(gòu)開始工作。按下PB6后，載物臺繼續(xù)運動，接著判斷載物臺是否運動到工件翻轉(zhuǎn)工位限位開關(guān)K7處，K7沒按下就在此循環(huán)，否則執(zhí)行翻轉(zhuǎn)工位。

分揀子程序的實現(xiàn)：將紅外傳感器1的信號存入20H、21H單元里，紅外傳感器2的信號存入30H、31H單元里，將20H、21H單元的內(nèi)容與30H、31H里的相與，結(jié)果存入40H、41H單元里，在將40H、41H單元的內(nèi)容送P0和P2口控制推拉電磁鐵動作。

4 結(jié)論

本文對醫(yī)用過濾管分揀裝置的信號檢測、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及控制系統(tǒng)設(shè)計進行了深入的探討與研究。經(jīng)過大量實驗表明，在此基礎(chǔ)上加工出來的樣機，在對產(chǎn)品檢測的過程中，誤差率低于0.1%，在自動化生產(chǎn)線中起到了重要作用。

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