全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳瑛+周舟

【摘 要】本文主要介紹一種全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭裝置，其特點(diǎn)是通過(guò)光機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)單繭活蛹繅絲的長(zhǎng)度、斷點(diǎn)數(shù)、颣節(jié)數(shù)等重要指標(biāo)由單機(jī)完成自動(dòng)檢測(cè)，同時(shí)可將多臺(tái)單機(jī)組合成一個(gè)裝置完成多點(diǎn)檢測(cè)，這樣能有效解決家蠶品種選育在活蛹繅絲過(guò)程中操作麻煩，采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)繁瑣等問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】全自動(dòng)；組合式；活蛹繅絲；選繭裝置

0 概述

蠶種的質(zhì)量影響到蠶業(yè)生產(chǎn)安全，也關(guān)系到農(nóng)民養(yǎng)蠶收入，家蠶的育種是非常重要的。蠶品種資源研究和基礎(chǔ)蠶品種選育離不開(kāi)繭絲質(zhì)量檢測(cè)，活蛹繅絲（一?？墸┦沁x擇繭絲量高，繭絲長(zhǎng)，纖度適中，凈度好，解舒優(yōu)的個(gè)體留種的關(guān)鍵手段，目前用于家蠶品種選育的活蛹繅絲卻比較簡(jiǎn)陋，手工操作，工作效率低，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)。

在現(xiàn)代的活蛹繅絲行業(yè)中，普遍使用規(guī)則滾輪做為計(jì)量蠶絲長(zhǎng)度的工具，人工或者機(jī)械單一控制滾輪運(yùn)動(dòng)，對(duì)于單絲繞絲的密度不規(guī)則，對(duì)于單絲繞絲的長(zhǎng)度不能進(jìn)行二次核對(duì)，存在一次性計(jì)量的誤差；在對(duì)單絲進(jìn)行颣節(jié)計(jì)數(shù)上，普遍使用單絲擺放在黑板上進(jìn)行人工清數(shù)，對(duì)于黑板的大小，就限制了擺放單絲的長(zhǎng)度、密度，大大的增加了人工的工作量，需要大量的黑板進(jìn)行工作分配，消耗大量人力、時(shí)間。

全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭裝置的設(shè)計(jì)，利用伺服電機(jī)控制絡(luò)絲筒的轉(zhuǎn)速與導(dǎo)絲速度，對(duì)繞絲的密度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以及控制繞絲長(zhǎng)度，得到生絲纖度計(jì)算中所用到的單絲長(zhǎng)度；可以對(duì)單絲繞絲密度長(zhǎng)度進(jìn)行控制，對(duì)絡(luò)絲筒繞絲長(zhǎng)度可以進(jìn)行對(duì)此反復(fù)審查，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率；絡(luò)絲筒采用了獨(dú)特設(shè)計(jì)，規(guī)則精確定位，在繞絲密度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以根據(jù)圈數(shù)與長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，省時(shí)省力，而內(nèi)筒外壁采用深色進(jìn)行對(duì)比色，可以進(jìn)行颣節(jié)計(jì)數(shù)，節(jié)省大量的時(shí)間與人力。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 對(duì)活蛹單絲的長(zhǎng)度和颣節(jié)進(jìn)行計(jì)量設(shè)計(jì)的技術(shù)方案：包括有絡(luò)絲筒①、絡(luò)絲筒傳動(dòng)錠子②、伺服電機(jī)③、升降螺桿④、導(dǎo)絲桿⑤、導(dǎo)絲輪⑥、伺服電機(jī)⑦。具有旋轉(zhuǎn)的絡(luò)絲筒①和導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，絡(luò)絲筒①包括內(nèi)筒1-3、與內(nèi)筒連接的支柱1-2為至少三個(gè)，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接與內(nèi)筒1-3的外壁分離；導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)絲桿⑤、連接的導(dǎo)絲桿上的導(dǎo)絲輪⑥和旋轉(zhuǎn)的升降螺桿④，導(dǎo)絲桿⑤與升降螺桿④的螺桿連接，在升降螺桿④帶動(dòng)下沿絡(luò)絲筒①的軸向移動(dòng)。

1.2 絡(luò)絲筒技術(shù)方案：支柱1-2是與內(nèi)筒1-3的軸線平行；支柱1-2的圓柱或弧形柱或多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱體；內(nèi)筒1-2的外壁為黑色、藍(lán)色、棕色、綠色、紅色之一種；內(nèi)筒1-3是圓柱形或弧柱形或多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱體；內(nèi)筒1-3為多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱體時(shí)，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接面與對(duì)應(yīng)的內(nèi)筒1-3的面平行。

1.3 本裝置具有旋轉(zhuǎn)的絡(luò)絲筒①和導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，絡(luò)絲筒①包括內(nèi)筒1-3、與內(nèi)筒連接的上端面1-1和下端面1-4和與上端面1-1和下端面1-4連接的支柱1-2，支柱1-2為六個(gè)，構(gòu)成六棱柱形，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接與內(nèi)筒1-3的外壁分離，內(nèi)筒1-3的外壁通過(guò)安裝專(zhuān)用黑膠呈黑色，與蠶絲形成鮮明黑白對(duì)比，當(dāng)單絲的絡(luò)筒繞第一層絲結(jié)束，可對(duì)絡(luò)筒第一層圈數(shù)，以及第一層單絲繞絲的颣節(jié)進(jìn)行人工計(jì)量。絡(luò)絲筒①通過(guò)絡(luò)絲筒傳動(dòng)錠子②與伺服電機(jī)③的輸出軸連接，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制伺服電機(jī)③可控制絡(luò)絲筒①的轉(zhuǎn)速。導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)絲桿⑤、連接在的導(dǎo)絲桿上的導(dǎo)絲輪⑥和旋轉(zhuǎn)的升降螺桿④，導(dǎo)絲桿⑤與升降螺桿④的螺桿連接，在升降螺桿④帶動(dòng)下沿絡(luò)絲筒①的軸向移動(dòng)。升降螺桿④與伺服電機(jī)⑦的輸出軸連接，伺服電機(jī)⑦用來(lái)控制導(dǎo)絲桿升降，調(diào)節(jié)導(dǎo)絲桿升降的速度與距離。本絡(luò)筒采用正多邊形定位設(shè)計(jì)，精確定位使用不銹鋼柱進(jìn)行多點(diǎn)固定，在平面上組成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定規(guī)則的正多邊形，各邊相等，各內(nèi)角相等。絡(luò)絲筒①的支柱為六根與內(nèi)筒1-3平行，內(nèi)筒1-3為圓柱體，活蛹單絲繞成正六邊形，每邊的距離都等于內(nèi)筒1-3的直徑；在整體上，構(gòu)成了六個(gè)相同的平面，每個(gè)面對(duì)應(yīng)內(nèi)側(cè)內(nèi)筒1-3的外壁的專(zhuān)用黑膠，形成了六塊同樣大小的黑板，利用這些平面來(lái)對(duì)蠶絲進(jìn)行人工計(jì)量；根據(jù)正多邊形特點(diǎn)，每邊長(zhǎng)度相等，在繞絲勻速的條件下，繞絲每圈長(zhǎng)度相同，如果正六邊形周長(zhǎng)d為0.234（米）±0.01，再根據(jù)繞絲總?cè)?shù)N，總長(zhǎng)度可根據(jù)公式算出：

總長(zhǎng)度D（米）=d×N

在得到總長(zhǎng)度之后，將繞絲取下進(jìn)行稱(chēng)重，根據(jù)纖度公式：

即可計(jì)算出生絲的纖度。

支柱1-2可以是圓柱形或弧形柱形或多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱形。內(nèi)筒1-3至少是三棱柱形，其形狀與支柱1-2所圍成的形狀相配合，例如采用六根支柱1-2構(gòu)成六棱柱形，內(nèi)筒1-3也相應(yīng)的設(shè)置為六棱柱形，其上的每個(gè)面與相鄰支柱構(gòu)成的平面平行，以方便觀測(cè)。

1.4 本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是：

1）能夠計(jì)算出活蛹單絲長(zhǎng)度，從而根據(jù)纖度公式計(jì)算出生絲纖度。

2）由于內(nèi)筒的外壁為黑色或者其他深色，與蠶絲形成鮮明黑白對(duì)比，當(dāng)單絲在絡(luò)筒繞第一層絲結(jié)束，可對(duì)絡(luò)筒第一層圈數(shù)，以及第一層單絲繞絲的颣節(jié)進(jìn)行人工計(jì)量。

3）通過(guò)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)升降螺桿④的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)每層繞絲的密度。

4）自動(dòng)計(jì)量參數(shù)。

2 系統(tǒng)控制

2.1 單繭繅絲設(shè)計(jì)完成后，由人機(jī)界面、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)、檢測(cè)傳感器等設(shè)備將單機(jī)組合成為系統(tǒng)裝置。其中人機(jī)界面通過(guò)RS485總線與檢測(cè)傳感器和可編程控制器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，根據(jù)用戶需求在人機(jī)操作系統(tǒng)界面上伺服電機(jī)運(yùn)行速度、行程等參數(shù)進(jìn)行自定義設(shè)定，通過(guò)可編程控制器對(duì)設(shè)定參數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)換算，將換算值通過(guò)脈沖形式發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)器上，由此控制著伺服電機(jī)的運(yùn)行速度、行程。

2.2 本系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)傳感器，將活蛹單繭繅絲絲質(zhì)質(zhì)量的颣節(jié)、斷點(diǎn)、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)RS485總線將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到可編程控制器與人機(jī)界面中，在可編程控制器中將長(zhǎng)度檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行讀取換算，得到相應(yīng)的繅絲長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，再通過(guò)RS485總線上傳至人機(jī)界面中相應(yīng)地址，在對(duì)應(yīng)位置中顯示；人機(jī)界面通過(guò)檢測(cè)傳感器直接讀取活蛹單繭繅絲絲質(zhì)質(zhì)量的颣節(jié)數(shù)據(jù)，并在相應(yīng)位置進(jìn)行顯示。

2.3 本系統(tǒng)為了適應(yīng)不同工作強(qiáng)度環(huán)境要求，利用可編程控制器的擴(kuò)展功能，可將活蛹繅絲選繭裝置從一個(gè)工位到二十個(gè)工位任意組合擴(kuò)展，將增加的獨(dú)立選繭裝置順延安裝，通過(guò)RS485總線將各獨(dú)立裝置信號(hào)匯總，在人機(jī)界面中進(jìn)行更新初始化，匹配相應(yīng)的數(shù)據(jù)地址，能快速擴(kuò)展應(yīng)用與實(shí)際操作中，組合擴(kuò)展方便快捷，應(yīng)用靈活，在蠶業(yè)生產(chǎn)研究工作中，滿足不同人員的需求，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭。

3 結(jié)束語(yǔ)

全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，滿足了用戶的多種需求，操作更簡(jiǎn)單方便，更人性化，設(shè)備更簡(jiǎn)潔、性能更穩(wěn)定，突破了原有落后的蠶業(yè)活蛹繅絲檢測(cè)技術(shù)，擁有光機(jī)電一體化于一體的全自動(dòng)組合式活蛹繅絲選繭裝置，在家蠶選育中一個(gè)多月的工作量能夠在幾天就能完成，工作效率顯著提高。

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[責(zé)任編輯：湯靜]