摘 要

本文的研究目的是设计一种光电式的药品数粒机，并借助SolidWorks软件完成该机器的机械结构设计。如今，工业自动化技术飞速发展，药品数粒机由原始机械式发展到自动电控式并且在医药行业生产线上广泛使用，大大增加了药品的生产效率。本文就现阶段广泛使用的光电式数粒机进行研究与分析，设计了这样一款机器。该机器主要分为振动落料部分、光电数粒部分、送料装瓶部分和机器升降部分。该机器的工作流程如下：药品经三级电磁振动送料机输送到检测通道中，在自由落体过程中遮挡红外传感器产生信号，计数器累计计数，当达到预设值后由气缸驱动的料门关闭进行装瓶。在硬件电路部分主要是以STM32作为主控制器、红外式传感器为检测元件完成计数并控制相应的执行元件。

本课题基于国内当前中小型制药企业的实际需求设计了一款高效率，高精度，稳定性好的数粒机，降低了企业投资成本。

关键词：数粒机；光电式传感器；振动给料机；STM32

Research and design of Photoelectric Pill and Tablets Counter

Abstract

The purpose of this paper is to design a kind of Photoelectric Pill and Tablets Counter, and complete the design of mechanical structure by the aid of SolidWorks. Nowadays, with the continuous development of automatic industry technology, the tablet counter is widely used in the pharmaceutical industry which have greatly improved efficiency. This paper analyzes the present Photoelectric Pill and Tablets Counter which is mostly used. The machine consists of four parts: the vibration feeder, the photoelectric counter, the bottling system and the lifting system. The workflow of the machine are as follows: the tablets are transported to the detecting channels by vibrating feeder and will trigger the sensors while they are in free fall, in the same time accumulator will accumulate. After reaching the preset, the spreader driven by cylinder will close and the tablets are going to be bottled. In part of the process of the hardware circuit design, STM32 and infrared sensor are used as main control chip and detecting element respectively to achieve the function of counting and controlling of the other actuators.

This topic designed a kind of tablets counter with the virtues of high efficiency and rigidity as well as stability based on demand of the actual requirement of Minor Pharmaceutical Enterprises, reduced the investment cost.

Key Words：Pill and Tablet counter; Photoelectric Sensor; vibrating feeder; STM32

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 本论文的主要研究内容 2

第2章 数粒机的总体结构分析 3

2.1 数粒机的工作流程 3

2.2 数粒机的参数设定 4

第3章 振动给料部分结构设计 6

3.1 送料部分总体设计 6

3.2 料仓与输料盘的设计 7

3.3 振动给料机的设计 9

第4章 数粒部分结构设计 12

4.1 落料部分设计 12

4.2 装瓶部分的结构设计 14

第5章 升降台的机械结构设计 17

5.1 升降丝杆螺母副的设计 17

5.2 链传动设计 23

第6章 硬件电路设计 25

6.1 STM32核心控制系统及激励模块 25

6.2 STM32振动给料激励模块 28

6.3 红外光电检测模块 28

6.4 电磁阀（气门）驱动模块 29

6.5主要电源模块 30

6.6 TFT液晶驱动模块 31

第7章 结论 32

参考文献 33

致谢 35

第1章 绪论

1.1 研究背景

当下，在制药、食品行业自动数粒机是其生产线上主要使用的设备，它是实现装瓶装袋最重要的环节，它的运行速度直接影响着整个生产线的节拍。随着工业自动化的发展趋势，这些生产线对数粒机的各方面要求也越来越高。在现在的国内市场上，我们国家的自主产品以其经济性的优点在市场份额占比很大，但是国产品牌与国外高端产品差距较大，其短板在于以下两个方面：第一是误差较大，残缺品的筛选能力弱；第二是整体运行速度低，使整个生产线生产节拍增长。由于企业对剂量精确度的要求并不是太高，所以国产设备的发展受到了一定的限制 ^[1]。

在国内相关行业的药品生产线上，原始的机械型数粒机仍有使用，它通过激振频率的调节驱动筛网进行药品的计数，该方案对药品的磨损过大，运行速度低且操作复杂。目前使用最广泛的数粒机就是利用光电传感器的原理设计的光电式数粒机，而这些设备中较多的产品采用PLC或者是单片机作为控制核心，在检测方面使用单束红外光扫描来判断药品的状态。较之于机械式数粒机，它的工作效率大大提高，而且操作更加简单对药品的伤害低，更能保证产品生产过程的卫生标准；另一方面它的人机交互性更强大，只需在控制面板上设置给定需要的参数即可，不必调整机械结构。但是随着技术的发展，这种数粒机的缺点也逐渐暴露：一方面在残缺品的识别方面，单束红外光无法实现功能；另一方面PLC或单片机在运算处理速度方面相较于现在一些高性能控制器来说显得不足，因此也就限制了整机的工作效率^[2]。

现在的自动数粒机在追求高性能与最佳经济性的过程中，机器的高精度与稳定性是其最根本的要求。因此，在数粒机的改进方法上可以归结到两种方式：1.提高内部核心控制系统的运算速度，2.优化机械结构。在控制系统方面，高性能的处理器的使用可以实现运算的加速；在机械结构方面，由于这一代的产品其核心原理是光电传感器，因此产品的结构需要与控制部分相匹配，同时在一段时间内具有不变性，即当搭载更高级的处理器后，本机械结构仍然能适用，做到经济效益最大化。