山核桃又名核桃楸、胡桃楸，高達10〜20 m,胸徑30〜 60 cm,具有極高的營養價值和口感，適生於腐殖質豐富的山穀或山麓疏林中，海拔平均為400〜1 200 m,在中國主要產 於浙皖交界處山區，如臨安、寧國等地⑴。目前市場上加工 後的山核桃存貯期僅有春節前後3〜5個月，未經破殼取仁 深加工的山核桃不易於食用，口感差且售價低，而經深加工 後的山核桃仁食用方便且口感更佳，在市場上廣受消費者青 睞，廠家也更傾向於出售精包裝後的山核桃仁，售價可達 320〜400元/kgA門。所以對包裝機的定量精度與速度的要 求也越來越高。

在對山核桃仁進行自動包裝過程中，包裝機往往會由於 拉膜、送膜杆位置不適當、袋膜受力不均勻⑴、拉膜速度與縱 封、橫封、切斷處的瞬時速度不一致等原因，導致包裝袋膜無 法保持直線運動，也就是袋膜中心線偏離係統設定的中心 線,工程上稱作袋膜跑偏現象［6一7」。跑偏嚴重時會引起包裝 袋封邊不齊整、褶皺、漏氣、袋子尺寸不符標準等質量問題， 還會造成包裝袋膜與製袋成型器卡死,無法正常工作［8~9\

目前工業生產線中類似的物料傳輸位置跑偏問題，主要的解決辦法是采用糾偏控製，其在農業機械智能化推廣過程 中已被廣泛應用，如無人機滑跑、帶鋼材料收卷、布袋纏繞、 起重機啃軌等領域，糾偏方式主要為電感式與紅外線式2 種口°一財。但目前山核桃仁包裝機還未將糾偏控製係統引 入，僅依靠機械的調控難以實現高精度糾偏口幻。為避免袋 膜跑偏對山核桃仁外觀與質量造成影響，本研究基於模糊控 製原理提岀了自動檢測袋膜偏移量的智能糾偏控製方案，可 廣泛應用於同類型包裝機。

1跑偏原因與糾偏可行性分析

1.1包裝機拉膜機構

小袋山核桃仁包裝機整個工作過程主要由給料機構、拉 膜機構、縱封橫封機構、切斷機構等配合電氣控製部分完成， 其中拉膜機構包括了放膜杆、壓膜杆、打碼機、傳感器等機 構，見圖1。電機提供動力輸出，帶動主動送膜杆進行送膜， 配合壓膜杆使袋膜具有一定的張力，保證袋膜表麵平整和均 勻輸送。

1.2.1送膜杆製造誤差與安裝誤差的影響送膜杆導致跑 偏的原因主要有2種：①由於外圓圓柱度的誤差使輻子表 麵呈現類似錐形形狀，受牽引力F作用影響，造成輸送過程 中袋膜兩側的摩擦阻力差別較大，產生橫向偏移力F,.，進而 使得袋膜向著所受摩擦阻力較大的一側跑偏口習，見圖2； ②由於安裝水平度的誤差使輯子有一定傾斜，在牽引力F 和最小靜摩擦力/作用下，產生橫向偏移力F..,導致袋膜向 著偏向於輸送正方向一側跑偏，見圖3O

1.2.2落料位置及方向的影響 如圖4所示，若山核桃仁的 落料位置始終相對於包裝袋的中心線有較大偏差，導致袋膜 輸送過程中受到偏向一側的衝擊力，會使袋膜產生同向的跑 偏，且山核桃仁重量越大,造成的衝量影響越大口”。

1.2.3袋膜張力分布不均勻的影響為抑製山核桃仁油脂 氧化的次級產物生成，大部分的包裝袋膜都是釆用PE聚乙 烯塑料纖維材料，而塑料袋膜往往存在厚度不均的現象，導致袋膜與放膜、送膜杆接觸表麵不同位置的摩擦係數各不相 同；另外在一定拉力的作用下塑料纖維式的袋膜會產生形變，

而且由於各處張力分布不均勻也會使得形變大小不一，從而 影響袋膜的跑偏口宀成。所以袋膜輸送過程中要控製張力的 大小.保證送膜的平整性與均勻性，一般通過調整拉膜速度 和壓膜杆位置來實現。綜上所述，在山核桃仁包裝機工作過程中，影響輸送袋 膜跑偏因素較多，理論上要同時保證送膜、放膜、壓膜杆的安 裝精度和製造精度，以及袋膜材料的張力均勻性都達到理想 狀態，幾乎是不可能的，而且還要考慮不同包裝對象在包裝 工藝上的客觀影響。因此包裝機拉膜過程中出現跑偏現象 是很難避免的，隻能通過在控製方法上的改進逐漸減小袋膜跑偏量，控製其在允許範圍內，最終達到產品包裝要求。

1.3糾偏模型與可行性分析

送膜杆或糾偏輻的水平度對袋膜輸送的平整性有著較 大的影響，且袋膜總向著偏向於輸送正方向一側跑偏。因 此,完全可以通過調整糾偏輻的傾斜度進行糾偏控製.拉膜 機構工作過程中袋膜偏向哪一側，糾偏視就向相反的另一側 調整一定的角度。

2總體控製方案設計

2.1糾偏模糊控製工作原理

糾偏控製係統主要由糾偏控製器、傳感器和執行機構 3個部分組成。安裝在包裝薄膜的邊緣位置的CCD傳感器 檢測出薄膜與設定中心線偏離的大小，將位移位置變化的偏 差量進行A/D轉換，再經放大後輸入模糊PID控製器，利用 模糊控製規則在線修改PID參數，滿足不同時刻輸入量對 PID參數自整定的要求，控製係統對信號進行分析處理發送 糾偏信號到執行機構，當檢測的偏移量大於設定誤差範圍 時，驅動步進電機和機械傳動裝置進行糾偏①一⑼。

2.2包裝機糾偏模糊控製方案

結合小袋山核桃仁包裝機的工作特點，袋膜位置受包裝 重量和拉膜速度等幹擾因素的影響不斷改變，且變化頻率 高，不易定量表示。因此采用模糊自適應PID進行糾偏控 製，設定固定位置和允許跑偏範圍，通過CCD傳感器檢測袋 膜邊緣位置變化量，將位置偏差和偏差變化率反饋到糾偏模 糊控製器的輸入端，然後由Lab VIEW ±位機根據控製係統 的實際響應情況，運用模糊推理，實現對PID參數的最佳調 整，同時模糊控製器輸出脈衝信號控製執行機構進行糾偏， 構成一個閉環控製回路.使袋膜的輸送位置始終處在穩定的 範圍內，保證下一環節封合機構動作時效果達到最佳31汨。

5結論

分析了山核桃仁包裝機拉膜機構工作過程中袋膜輸送 出現跑偏的原因，從理論上闡述了袋膜糾偏的可行性，並設 計了有針對性的小袋山核桃仁包裝機拉膜機構糾偏模型。 針對袋膜輸送過程中產生的時變參數，提出了糾偏模糊控製 方案，建立了相應的隸屬函數模型和模糊控製規則，並利用 LabVIEW軟件進行輸出效果測試，結果表明通過糾偏模糊 控製得到的偏移量變化曲線，基本沒有超調量且穩定性高。 利用改進的山核桃仁包裝機在不同條件下進行分組試驗，驗 證了仿真結果的正確性，該糾偏模糊控製係統的糾偏精度最 高達到0.52 mm,使包裝效果得到明顯改善。

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