臺灣博碩士論文加值系統

本論文為研究一台具有38個秤重元件的水果重量選別機研究的目的在分析連續秤重過程下的動態響應。在水果重量選別機上，每一個秤重元件具有一組秤盤四連桿機構。秤重過程利用測力器進行水果重量測量。
本研究中包含有連續動態秤重過程；而實驗結果則藉由LABVIEW來分析。在軟體模擬方面，利用Simulink動態模擬軟體來模擬秤重時的動態響應。模擬的結果則拿來與實驗數據比較。當測力器的擺放位置分別位於垂直連桿上以及平行連桿的後端。將此兩種擺放設計的動態響應做比較時，垂直連桿的設計在穩定度與準確度上都有較好的表現。

This thesis is related to the research of dynamic response of continuous weighing process of a 38weighing units fruit weighing sorter. On the sorter, each weighing unit consists a weighing basin and a pair of four bar linkage (Raberval mechanism). A load cell was used to measure the weight of fruit under weighing process. Continuous weighing processes were carried in the study; experiment data were acquired and analyzed using LabVIEW. SIMULINK, a dynamic simulation software was used to model the weighing dynamics. The simulation results were consistent with experimental data. Two different locations were designed for the load cell, under the vertical column and on the far end of the horizontal beam of the linkage. As compared to the dynamic response of both designs, the former gave better performer both in stability and accuracy.

誌謝
摘要……………………………………………………………………………ii
ABSTRACT……………………………………………………………………iii
目錄…………………………………………………………………………iv
圖目錄………………………………………………………………………vii
表目錄………………………………………………………………………xi
第一章 前言與研究目地…………………………………………………1
1.1 前言………………………………………………………………1
1.2 研究目的…………………………………………………………2
第二章 文獻探討…………………………………………………………….3
2.1 水果重量分級機的構造與原理…………………………………3
2.2 秤重機構的動態模式……………………………………………3
2.3 電子補償式動態秤重機構…………………………………………4
2.4負荷形式………………………………………………………………9
2.4.1 待測物的置放……………………………………………………9
2.4.2 載重容器………………………………………………………10
2.5 秤重系統的精確度……………………………………………………11
第三章 研究設備與方法……………………………………………………13
3.1 天平型重量選別機………………………………………………13
3.2. 測力器式重量選別機………………………………………………14
3.2.1 下壓式秤盤四連桿機構………………………………………16
3.2.2 天平式秤盤四連桿機構………………………………………17
3.2.3 重量平衡………………………………………………………19
3.3. 重量訊號處理……………………………………………………20
3.4 動態重量量測系統模擬………………………………………………23
3.4.1 軟體與模擬環境………………………………………………23
3.4.2 參數鑑定………………………………………………………26
3.5 動態重量量測試驗…………………………………………………28
第四章 結果與討論…………………………………………………………29
4.1 重量量測的動態方程式……………………………………………29
4.1.1下壓式秤盤四連桿機構之重量量測動態方程式………………29
4.1.2 天平式秤盤四連桿機構之動態量測方程式…………………35
4.3秤盤四連桿機構動態模擬……………………………………………39
4.3.1下壓式秤盤四連桿機構秤盤未加重與秤盤加重模擬…………40
4.3.2 天平式秤盤四連桿機構秤盤未加重與秤盤加重模擬…………47
4.3.3 模擬結果分析…………………………………………………51
4.4 實際的量測與模擬結果比較…………………………………………53
4.4.1 秤盤機構未平衡之量測試驗…………………………………53
4.4.2 下壓式秤盤四連桿機構的實際量測與模擬結果比較…………54
4.4.3 天平式秤盤四連桿機構的實際量測與模擬結果比較………64
4.4.4 實際動態量測比較……………………………………………73
4.5 總結…………………………………………………………………75
第五章 結論………………………………………………………………78
參考文獻………………………………………………………………………79















圖目錄
圖2-1 水果分級機秤重機構質量-阻尼-彈簧模式示意圖………………4
圖2-2 補償器機構(Balachandran et al.，1995)………………………5
圖2-3 測力器桿件機構(Balachandran et al.，1995)…………………6
圖2-4 載重容器(Tariq et al.，1995)…………………………………10
圖3-1 天平型重量選別機，圖中(1)天平型量測器，(2)秤盤四連桿機構。
…………………………………………………………………………………14
圖3-2 測力器式重量選別機，圖中(1)測力器，(2)秤盤，(3)連桿機構，(4)機台，(5)軌道系統。……………………………………………………15
圖3.3 下壓式秤盤四連桿機構與測力器圖，圖中，(1)測力器，(2)秤盤，(3)連桿機構，(4)機台，(5)軌道系統。…………………………………16
圖3-4 秤盤四連桿機構立體圖……………………………………………17
圖3-5 支架的設計…………………………………………………………18
圖3-6 鋁擠型方柱支架，圖中，(1)測力器，(2)連桿機構，(3)鋁擠型支架，(4)微調法碼。…………………………………………………………18
圖3-7 架設在測力器上的砌塊PVC材料，圖中，(1)測力器，(2)砌塊PVC材料，(3)連桿機構。…………………………………………………………19
圖3-8 LabVIEW訊號擷取程式………………………………………………21
圖3-9 LabVIEW分析訊號頻譜程式…………………………………………23
圖3-10 Simulink物件圖……………………………………………………25
圖3-11 以Simulink建立的二階系統程式………………………………25
圖3-12 Simulink模擬二階系統輸出位移圖……………………………26
圖3-13 訊號衰減圖………………………………………………………27
圖4-1 待測物、秤盤四連桿機構與測力器之示意圖…………………30
圖4-2 待測物、秤盤垂直連桿與測力器示意圖…………………………31
圖4-3 上平行連桿示意圖…………………………………………………32
圖4-4 下平行連桿示意圖…………………………………………………32
圖4-5 待測物與秤盤垂直連桿示意圖……………………………………35
圖4-6 上平行連桿與測力器示意圖………………………………………36
圖4-7 下平行連桿示意圖…………………………………………………37
圖4-8 測力器無負載敲擊試驗之輸出響應………………………………40
圖4-9 測力器輸出響應之頻譜分析(無負載)……………………………40
圖4-10 測力器負載258克敲擊試驗之輸出響應…………………………41
圖4-11 測力器輸出響應之頻譜分析(負載258克)………………………41
圖4-12 以Simulink軟體建立的下壓式秤盤四連桿機構與測力器動態系統方程式……………………………………………………………………42
圖4-13 下壓式秤盤四連桿機構未加重秤盤模擬輸出位移……………43
圖4-14 下壓式秤盤四連桿機構秤盤加重對穩定時間關係………………45
圖4.15 下壓式秤盤四連桿機構之重量與對數衰減係數關係……………46
圖4-16 下壓式秤盤四連桿機構之重量與穩定時間關係…………………46
圖4-17 以Simulink軟體建立的天平式秤盤四連桿機構與測力器動態系統方程式………………………………………………………………………47
圖4-18 天平式秤盤四連桿機構秤盤未加重之模擬輸出位移……………48
圖4-19 天平式秤盤四連桿機構之秤盤加重對穩定時間關係模擬………49
圖4-20 天平式秤盤四連桿機構之重量與對數衰減係數關係模擬………50
圖4-21 天平式秤盤四連桿機構之穩定時間關係模擬……………………51
圖4-22 桿件未平衡之量測不同重量待測物輸出響應…………………53
圖4-23 桿件未平衡之量測(待測物重225克)…………………………54
圖4-24 下壓式秤盤四連桿機構靜態量測輸出電壓……………………56
圖4-25 下壓式秤盤四連桿機構量測不同重量待測物輸出響應………57
圖4-26 下壓式秤盤四連桿機構量測波形微觀(待測物重215克)……57
圖4-27 下壓式秤盤四連桿機構量測波形微觀(待測物重43克)……57
圖4-28 下壓式秤盤四連桿機構之重量與輸出電壓關係………………58
圖4-29 下壓式秤盤四連桿機構之靜態量測與動態量測關係………59
圖4-30 下壓式秤盤四連桿機構之輸出響應頻譜分析………………59
圖4-31 下壓式秤盤四連桿機構模擬與實際量測之重量與對數衰減係數關係……………………………………………………………………………61
圖4-32 下壓式秤盤四連桿機構模擬與實際量測之重量與尖峰時間關係
………………………………………………………………………………61
圖4-33 天平式秤盤四連桿機構靜態量測輸出電壓……………………64
圖4-34 天平式秤盤四連桿機構量測不同重量待測物輸出響應………67
圖4-35 天平式秤盤四連桿機構量測波形微觀(待測物重215克)……67
圖4-36 天平式秤盤四連桿機構量測波形微觀(待測物重43克)………67
圖4-37 天平式秤盤四連桿機構之重量與電壓關係………………………68
圖4-38 天平式秤盤四連桿機構之靜態量測與動態量測關係……………68
圖4-39 天平式秤盤四連桿機構之輸出響應頻譜分析……………………69
圖4-40 天平式秤盤四連桿機構模擬與實際量測之重量與對數衰減係數關係………………………………………………………………………………70
圖4-41 天平式秤盤四連桿機構模擬與實際量測之重量與尖峰時刻關係
…………………………………………………………………………………70










表目錄
表4-1 秤盤四連桿機構元件之規格表……………………………………30
表4-2 下壓式秤盤四連桿機構未加重秤盤模擬值………………………44
表4-3 天平式秤盤四連桿機構秤盤未加重之模擬………………………48
表4-4 下壓式秤盤四連桿機構靜態量測數據……………………………56
表4-5 下壓式秤盤四連桿機構的模擬與實際量測數據…………………62
表4-6 天平式秤盤四連桿機構靜態量測數據……………………………64
表4-7 天平式秤盤四連桿機構的模擬與實際量測數據…………………71
表4-8 實際動態量測輸出比較……………………………………………73

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