軌道式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

軌道式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,軌道,自動(dòng),投料,機(jī)器人,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說明書,仿單 中期報(bào)告 （學(xué)生用表）（使用屆別 屆） 學(xué)號(hào) 姓名 學(xué)院 工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 論文(設(shè)計(jì))題目 導(dǎo)軌式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)述開題 以來所做 的具體工 作和取得 的進(jìn)展或 成果 1.設(shè)計(jì)方案選擇與確定； 2.主要技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)分析； 3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與計(jì)算； 4.完成行走裝置、料倉、卸料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體的結(jié)構(gòu)基本定型； 5.結(jié)構(gòu)的校核驗(yàn)算 存在的 具體問題 1.行走裝置設(shè)計(jì)及射頻識(shí)別裝置使用以達(dá)到準(zhǔn)確定位、精確投料的目的； 2.料倉及卸料器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作原理； 下一步工 作具體設(shè) 想與安排 1.完成裝配圖 2.修改整理說明書。 指導(dǎo)教師 意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 廣東海洋大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 軌道式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì) Design of rail type automatic feeding robot 工程 院(系) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 11 級(jí) 姓名 劉吉利 指導(dǎo)教師 俞國燕 職稱 教授 起訖日期 2015.03.10-2015.06.04 地 點(diǎn) 廣東海洋大學(xué) 發(fā)任務(wù)書日期： 2015 年 1 月 4 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 （包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 1、 工作內(nèi)容和要求： 為了減少工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的人工成本和飼料成本,設(shè)計(jì)了一種基于PLC控制的軌道式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)。該系統(tǒng)自有電源供電,運(yùn)行在高溫、高濕的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池上方的H型鋼軌上,能夠排除車間相關(guān)養(yǎng)殖設(shè)備對(duì)自動(dòng)投飼系統(tǒng)運(yùn)行的干擾,實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池的準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)投飼和投飼數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)。 二、原始數(shù)據(jù)： 根據(jù)實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖車間條件，保證自動(dòng)投飼系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其基本的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)為:運(yùn)行速度:10至15/min，投飼精度95%以上，定位精度最大偏差為43mm。 三、設(shè)計(jì)要求 (1)了解自動(dòng)投料系統(tǒng)的料倉結(jié)構(gòu)，行走結(jié)構(gòu)，定位裝置以及控制過程； (2)確定自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體方案，包含硬件設(shè)計(jì)部分、軟件設(shè)計(jì)部分； (3)設(shè)計(jì)自動(dòng)投料裝置的料倉結(jié)構(gòu)、行走裝置及卸料結(jié)構(gòu)； (4)料倉結(jié)構(gòu)圖、卸料器結(jié)構(gòu)圖； (5)自動(dòng)投料系統(tǒng)的控制流程圖； 。 圖紙內(nèi)容及張數(shù) 自動(dòng)投料裝置總體結(jié)構(gòu)裝配圖 1張 主要零件的零件圖 3張 自動(dòng)投料系統(tǒng)控制流程圖 1張 實(shí)物內(nèi)容及要求 1、開題報(bào)告與中期報(bào)告； 2、 計(jì)說明書一份（要求含中英文設(shè)計(jì)總說明、參考文獻(xiàn)及具體設(shè)計(jì)內(nèi)容）； 3、 對(duì)應(yīng)程序軟件，提供所有設(shè)計(jì)內(nèi)容的電子版，并刻相關(guān)光盤一張。 1、設(shè)計(jì)說明書 1份 2、開題報(bào)告 1份 3、中期報(bào)告 1份 4、光盤（設(shè)計(jì)內(nèi)容刻錄到光盤） 1張  其 他 參考文獻(xiàn) [1]莊保陸,郭根喜.水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌裝備研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].水產(chǎn),2008(4):67-72. [2]袁凱,莊保陸,倪琦,等.室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013(3):169-176. [3] 韓世成,曹廣斌,陳中祥,等.水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].水產(chǎn)學(xué)雜志,2009,22(4):46-48. [4] 鄧素芳,楊有泉,陳敏.全自動(dòng)餌料精量投喂裝置的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2010,32(11):103-105. [5]葛一健.我國投飼機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展與現(xiàn)狀分析[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2010,37(4):63-65.. [6] 焦仁育.投餌機(jī)下料機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀分析[J].河 南 水 產(chǎn),2011(1):23-24. [7] 馬從國,倪偉.基于PLC工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2005(2):51-53. [8]郭根喜,莊保陸,王良運(yùn),等.基于 PLC 的遠(yuǎn)程氣力輸送自動(dòng)投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南方水產(chǎn),2008(6):6-16. [9 周曉光,王曉華.射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用.[M]北京:人民郵電出版社,. [10] 伍東亮.串口通訊在車號(hào)識(shí)別中的應(yīng)用[J].中國科技信息,2007(19):120-121. [11] 盧忠亮,沈慧芳,陳杰.基于射頻識(shí)別的智能物流小車[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011(6):53-56. [12] 李志義,王淑蘭,丁信偉.粉體物料和料斗材料對(duì)料倉流型的影響[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2000,21(1):13. [13] 李城,張秀坤.粉體料倉的設(shè)計(jì)[J].設(shè)備與防腐,2002,30(1):64-67. [14] 楊秋良.料倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)備與管道,2010(S1):39-45. [15] 梁耀相.飼料廠料倉設(shè)計(jì)的研究[J].溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001(4):41-48. [16] 廖常初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2002 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 工作計(jì)劃進(jìn)程表 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容 （3月20日～3月26日） （3月27日～4月15日） （4月16日～4月29日） （4月30日～5月19日） （5月19日～5月31日） （6月1日～6月5日 根據(jù)開題報(bào)告的要求，了解課題，熟悉相關(guān)資料，仔細(xì)閱讀有關(guān)書籍。了解相關(guān)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)向與機(jī)器人研究的最新成果 設(shè)計(jì)方案選擇與確定 主要技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與計(jì)算 相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙繪制與功能演示設(shè)計(jì) 完成整個(gè)設(shè)計(jì)說明書 答辯 實(shí) 習(xí) 鑒 定 表 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 課程名稱 畢業(yè)實(shí)習(xí) 起止時(shí)間 形式 □集中 ■分散 實(shí)習(xí)內(nèi)容 1、 了解公司的規(guī)章制度及辦事章程。 2、 了解公司的生產(chǎn)設(shè)備及其功能、原理、工藝流程。 3、 了解機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)及維護(hù)措施。 4、 簡(jiǎn)單操作設(shè)備，對(duì)故障小問題找出原因。 5、了解設(shè)備的調(diào)度及日常運(yùn)行情況。 自我鑒定 雖然實(shí)習(xí)時(shí)間不長，但于我來說受益匪淺，了解了公司的規(guī)章制度及機(jī)械的工作環(huán)境，實(shí)際生產(chǎn)對(duì)比理論讓我有了更深的認(rèn)知。對(duì)機(jī)械設(shè)備有了個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，充實(shí)了課堂外的知識(shí)，提高了生產(chǎn)實(shí)踐能力。 學(xué)生本人簽名： 2015 年 4月12日 實(shí)習(xí)單位 鑒定意見 負(fù)責(zé)人簽名： 單位公章： 年 月 日 備注 注：本表按學(xué)生填寫。于實(shí)習(xí)動(dòng)員時(shí)發(fā)給學(xué)生。 開題報(bào)告 （學(xué)生用表）（使用屆別： 屆） 畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）題目 軌道式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì) 學(xué)　　號(hào) 姓名 學(xué)院 工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 所在單位、部門 職稱 教授 （1、內(nèi)容包括：①研究的目的和意義；②國內(nèi)外研究（設(shè)計(jì)）發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展水平與存在問題；③研究（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)及擬解決的關(guān)鍵問題；④研究（設(shè)計(jì)）方案與技術(shù)路線；⑤研究（設(shè)計(jì)）方法；⑥參考文獻(xiàn)。2、撰寫要求：字體為5號(hào)宋體字，字?jǐn)?shù)不少于1500字。） （1）課題的來源：本題目來源于生產(chǎn)實(shí)際，在完成上下料的步奏后，將飼料進(jìn)行定量的分配投料，手工搬運(yùn)效率低，養(yǎng)殖環(huán)境高溫、高濕，操作環(huán)境差，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)操作的柔性自動(dòng)化，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)投料的量精確度以及位置的準(zhǔn)確度，以提高生產(chǎn)效率，一般工人難以勝任這一工作。因此,投料過程的完全自動(dòng)化已成為重要的研究課題。其中,十分重要的就是要應(yīng)用投料機(jī)器人。 （2）研究的目的和意義：為了減少工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的人工成本和飼料成本,設(shè)計(jì)了一種基于PLC控制的軌道式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)。該系統(tǒng)自有電源供電,運(yùn)行在高溫、高濕的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池上方的H型鋼軌上,能夠排除車間相關(guān)養(yǎng)殖設(shè)備對(duì)自動(dòng)投飼系統(tǒng)運(yùn)行的干擾,實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池的準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)投飼和投飼數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大大減少了水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)于勞動(dòng)力成本的投入。 （3）國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展水平與存在問題： 近年來各國開展工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)模日益擴(kuò)大。新型的養(yǎng)殖技術(shù)在提高魚類產(chǎn)量、降低能耗、節(jié)約水源等方面取得的成效矚目,發(fā)展工業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖成為水產(chǎn)養(yǎng)殖必然趨勢(shì)。工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的成本主要是飼料成本和勞動(dòng)力成本。集約化養(yǎng)殖中飼料成本一般占養(yǎng)殖總成本的70%~90%。飼料的合理投放,既可減少飼料浪費(fèi),節(jié)約養(yǎng)殖成本,也可降低殘餌對(duì)養(yǎng)殖水體的污染。因此,水產(chǎn)養(yǎng)殖強(qiáng)國成功開發(fā)應(yīng)用系列化的自動(dòng)投飼系統(tǒng)來提高投飼精度和飼料利用率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,減少勞動(dòng)力成本,提高養(yǎng)殖生產(chǎn)效率。國內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)起步較晚,工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖幾乎全部還是人工投喂,投喂量和投喂時(shí)間基本上是根據(jù)養(yǎng)殖戶個(gè)人經(jīng)驗(yàn)確定,同時(shí),市場(chǎng)上現(xiàn)有的簡(jiǎn)易投餌機(jī)已不能滿足高密度工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的需要,面向工廠化水廠養(yǎng)殖領(lǐng)域的自動(dòng)投料裝置還停留在實(shí)驗(yàn)探究階段。 （4）研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題： 在設(shè)計(jì)過程中要考慮到很多問題：1、軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2、考慮飼料重量、密度料倉整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3、行走裝置的組成及其行走方式 4,、如何精準(zhǔn)的識(shí)別位置并達(dá)到準(zhǔn)確的投飼量5、前后料倉的連接及慣性問題的解決6、卸料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等 （5） 研究方法： 工作原理：自動(dòng)投料機(jī)器人的投料系統(tǒng)主要分為：行走裝置、投料裝置、電源裝置、控制終端及其軟件設(shè)計(jì)。其基本工作原理為：在上方架設(shè)的H型鋼軌道上設(shè)置每個(gè)魚池相對(duì)應(yīng)的定位識(shí)別點(diǎn)，投料裝置沿軌道行走到相應(yīng)定位識(shí)別點(diǎn)，采用射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，控制系統(tǒng)發(fā)出投料動(dòng)作。下料口開關(guān)以及其開啟程度由拉壓力傳感器配合配合步進(jìn)電機(jī)控制，達(dá)到精確控制投料速度和投料量的目的。電源模塊由蓄電池構(gòu)成，為整個(gè)系統(tǒng)提供電能。根據(jù)需要可以通過觸摸屏調(diào)整運(yùn)行模式和運(yùn)行參數(shù)，控制終端根據(jù)制定的方案控制整個(gè)自動(dòng)投料系統(tǒng)的運(yùn)行。每次完成投料動(dòng)作完成后，投料模塊把投料數(shù)據(jù)反饋給控制終端，記錄并保存。 主要的設(shè)計(jì)包括：1、完成機(jī)器人控制硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括行走裝置、料倉結(jié)構(gòu)、卸料器等；2、使用PLC實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)精確定位控制（傳感器）；使用無線射頻技術(shù)準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并能夠轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制量；3、實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道式機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)投料量的精確，位置的準(zhǔn)確。 （6）參考文獻(xiàn)： [1]莊保陸,郭根喜.水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌裝備研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].水產(chǎn),2008(4):67-72. [2]袁凱,莊保陸,倪琦,等.室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013(3):169-176. [3] 韓世成,曹廣斌,陳中祥,等.水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].水產(chǎn)學(xué)雜志,2009,22(4):46-48. [4] 鄧素芳,楊有泉,陳敏.全自動(dòng)餌料精量投喂裝置的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2010,32(11):103-105. [5]葛一健.我國投飼機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展與現(xiàn)狀分析[J].漁業(yè)現(xiàn)代化,2010,37(4):63-65.. [6] 焦仁育.投餌機(jī)下料機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀分析[J].河 南 水 產(chǎn),2011(1):23-24. [7] 馬從國,倪偉.基于PLC工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2005(2):51-53. [8]郭根喜,莊保陸,王良運(yùn),等.基于 PLC 的遠(yuǎn)程氣力輸送自動(dòng)投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南方水產(chǎn),2008(6):6-16. [9 周曉光,王曉華.射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真與應(yīng)用.[M]北京:人民郵電出版社,. [10] 伍東亮.串口通訊在車號(hào)識(shí)別中的應(yīng)用[J].中國科技信息,2007(19):120-121. [11] 盧忠亮,沈慧芳,陳杰.基于射頻識(shí)別的智能物流小車[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011(6):53-56. [12] 李志義,王淑蘭,丁信偉.粉體物料和料斗材料對(duì)料倉流型的影響[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2000,21(1):13. [13] 李城,張秀坤.粉體料倉的設(shè)計(jì)[J].設(shè)備與防腐,2002,30(1):64-67. [14] 楊秋良.料倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].化工設(shè)備與管道,2010(S1):39-45. [15] 梁耀相.飼料廠料倉設(shè)計(jì)的研究[J].溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001(4):41-48. [16] 廖常初.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2002  工作計(jì)劃進(jìn)程表 時(shí) 間 工 作 內(nèi) 容 第一周 （3月20日～3月26日） 第二到四周 （3月27日～4月15日） 第五到六周 （4月16日～4月29日） 第七到九周 （4月30日～5月19日） 第十到第十二周 （5月19日～5月31日） 第十三周 （6月1日～6月5日 相關(guān)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)向與機(jī)器人研究的最新成果 設(shè)計(jì)方案選擇與確定 主要技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與計(jì)算 相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙繪制與功能演示設(shè)計(jì) 完成整個(gè)設(shè)計(jì)說明書 答辯 選題是否合適： □是 □否 方案是否可行： □是 □否 進(jìn)程是否合理： □是 □否 任務(wù)能否完成： □能 □不能 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 選題是否合適： □是 □否 方案是否可行： □是 □否 進(jìn)程是否合理： □是 □否 任務(wù)能否完成： □能 □不能 指導(dǎo)小組組長（簽字） 年 月 日 4 實(shí)習(xí)表二 實(shí) 習(xí) 總 結(jié) 填表日期： 院(系) 工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 人數(shù) 實(shí)習(xí)名稱 畢業(yè)實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)日志記錄情況 每位參加實(shí)習(xí)學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)情況有詳細(xì)實(shí)習(xí)日志，詳細(xì)見實(shí)習(xí)日志存檔資料。 記錄人（簽名）： 年 月 日 實(shí) 習(xí) 總 結(jié) 經(jīng)過在公司機(jī)械部門實(shí)習(xí)了一個(gè)多月，我了解到了公司的生產(chǎn)設(shè)備及其功能、原理、工藝流程以及相關(guān)機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)及維護(hù)措施。所學(xué)理論與實(shí)際水產(chǎn)相互印證，讓我學(xué)會(huì)了更多。 實(shí)習(xí)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)檢驗(yàn)，在理論運(yùn)用于實(shí)踐的同時(shí)，也在實(shí)踐中更加深刻地理解了以前沒有理解透徹的知識(shí)。經(jīng)過這些天的實(shí)習(xí)，使我對(duì)機(jī)械也有了更深刻的了解，也初步熟悉了機(jī)械加工的實(shí)際操作。更重要的是，這是我踏入社會(huì)的第一步，雖然只有一個(gè)月的時(shí)間，但是也讓我看到了自己的很多欠缺，讓我深知出身社會(huì)，還需要很多學(xué)校里學(xué)不到的能力，年少的我們，還應(yīng)該更加努力。這近三十天的時(shí)間，給了我一次成長的機(jī)會(huì)，讓我受益匪淺。 系意見 簽 章 年 月 日 院分管領(lǐng)導(dǎo)意見 公 章 年 月 日 軌道式自動(dòng)投料裝置設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師：,設(shè)計(jì)來源及意義：,在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中，較多的成本往往在于人工成本和飼料成本，為了減少工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的人工成本和飼料成本,設(shè)計(jì)了一種由PLC控制的軌道式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)。該系統(tǒng)自有電源供電,運(yùn)行在高溫、高濕的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池上方的H型鋼軌上,能夠排除車間相關(guān)養(yǎng)殖設(shè)備對(duì)自動(dòng)投飼系統(tǒng)運(yùn)行的干擾,實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池的準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)投飼和投飼數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大大減少了水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)于勞動(dòng)力成本的投入。,投料裝置的工作原理及基本設(shè)計(jì)參數(shù)：,投料裝置的工作原理為：在魚池上方架設(shè)型鋼軌道作為行走裝置行走路徑,并在對(duì)應(yīng)魚池的上方軌道上設(shè)置相應(yīng)的定位識(shí)別點(diǎn)，通過射頻識(shí)別技術(shù)區(qū)別各個(gè)魚池位置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，行走裝置由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走到設(shè)定區(qū)域，投飼裝置由拉式傳感器配合步進(jìn)電機(jī)控制，使卸料器能夠準(zhǔn)確下料，完成投飼指令。根據(jù)實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖車間狀況，投飼裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：,自動(dòng)投料裝置的構(gòu)成：,基本結(jié)構(gòu)：,投料裝置的基本結(jié)構(gòu)如左圖所示：,關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：行走滑車、投飼料倉和卸料器、電能供給裝置以及由PLC組成的控制終端。,行走裝置設(shè)計(jì)：,,,自動(dòng)投料裝置的行走裝置包括：行走軌道、電動(dòng)行走滑車以及定位裝置。,1、 行走軌道選擇型號(hào)的型鋼作為材料，該類型鋼具有翼緣厚度大、 斜度較小的特點(diǎn)。 實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖車間的情況，滑車行走軌道由4部分鋼軌結(jié)構(gòu)拼接而成， 縱向由兩根平行的直段構(gòu)成，其長度為6m，橫向由兩段半 圓形彎段組成，半圓直徑為4m，可得到軌道總長度為24556mm。 為了保證行走軌道的整體穩(wěn)定性,鋼軌采用縫隙處經(jīng)焊接、打磨處理使軌道形成光滑環(huán)形養(yǎng)殖車間鋼梁上設(shè)置6個(gè)均勻分布的吊架吊裝行走軌道，為保證行走鋼軌整體的穩(wěn)定性以及安全性能，4段鋼軌拼接處以及懸掛吊環(huán)連接處需要做作加固處理。,行走裝置設(shè)計(jì)：,2 電動(dòng)行走滑車部分由4輪行走滑車、減速齒輪組電機(jī)以及安裝平臺(tái)組成，選定車輪材料為鍛鋼，其直徑為。自動(dòng)投料系統(tǒng)具備2個(gè)行走滑車，牽引滑車在前通過簡(jiǎn)易的牽引機(jī)構(gòu)牽引無動(dòng)力滑車行走，牽型引機(jī)構(gòu)有兩個(gè)相互平行的型鋼管與兩行走滑車相連組成，牽引滑車同型鋼連桿簡(jiǎn)易牽引，后者與鋼桿焊接固定，保證兩行走滑車之間的穩(wěn)定性。 3 投料系統(tǒng)是通過射頻識(shí)別技術(shù)達(dá)到位置識(shí)別目的的。射頻識(shí)別裝置主要由應(yīng)答器、閱讀器以及應(yīng)用軟件系統(tǒng)3部分組成。 本設(shè)計(jì)采用電子標(biāo)簽作為應(yīng)答器，電子標(biāo)簽安裝在各個(gè)魚池正上方的鋼軌上，存儲(chǔ)各個(gè)相應(yīng)魚池的位置信息，閱讀器通過射頻識(shí)別技術(shù)采用非接觸式的讀取方式，可以獲取電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的位置信息，這是自動(dòng)投料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位的基礎(chǔ)。,投料裝置設(shè)計(jì)：,投料裝置分為料倉、卸料器以及控制部分構(gòu)成。 1、料倉設(shè)計(jì)，料倉結(jié)構(gòu)采用常見的圓筒形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如下圖：,,根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，單個(gè)料倉 可承載10kg飼料可算的料倉 結(jié)構(gòu)參數(shù)為：H=440mm，料倉 內(nèi)部直徑D=280mm，料倉底部 半頂角為45度，傾角為45度， 并取料倉壁厚為8mm。,投料裝置設(shè)計(jì),2 卸料器 設(shè)計(jì)： 卸料器的設(shè)計(jì)選擇帶有8個(gè)葉片的典型臥軸式葉輪卸料器，卸料器葉輪有效長度為其直徑的1.2倍，葉片端部設(shè)置的可調(diào)式彈性密封條有助于避免出現(xiàn)卸料過程出現(xiàn)卡料的狀況，葉片和殼體內(nèi)壁的間隙設(shè)計(jì)為0.2mm ， 卸料器結(jié)構(gòu)如右圖所示。,投飼裝置設(shè)計(jì)：,3 控制部分：控制部分主要由 PLC、PLC擴(kuò)展位控模塊、步進(jìn)電機(jī)等組成。系統(tǒng)通過射頻設(shè)備裝置達(dá)到定位目的，通過PLC控制系統(tǒng)卸料，拉式傳感器反饋型號(hào)反饋卸料量達(dá)到精確卸料的目的，控制原理如下圖：,電源模塊的選擇：,為了適應(yīng)養(yǎng)殖車間設(shè)備繁多，工作環(huán)境高溫高濕的特點(diǎn)。選擇可以充放電的蓄電池作為供電模塊，在另一方面提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖車間自動(dòng)投料裝置運(yùn)行的靈活性和穩(wěn)定性。整個(gè)投料系統(tǒng)的功能都由電源裝置完成，其中主要的耗能模塊包括行走滑車、投料裝置以及PLC控制終端，所選擇的蓄電池應(yīng)當(dāng)能夠?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)系統(tǒng)提供足夠的運(yùn)行電能，因此，蓄電池的儲(chǔ)電量大小由自動(dòng)投飼設(shè)備主要耗能部件的功耗總和決定。 設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算功耗選擇3個(gè)串并聯(lián)組合的同型號(hào)鉛酸蓄電池，其型號(hào)為：6-DZM-20，單個(gè)該型號(hào)蓄電池電壓輸出為,額定容量為，配合串接型號(hào)為的電源模塊，使得整體達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定為，電量輸出，額定容量的要求，滿足自動(dòng)投料系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)電能的需求。,控制終端及軟件設(shè)計(jì)：,本設(shè)計(jì)的控制終端以西門子類型PLC作為系統(tǒng)控制軟件的基礎(chǔ)，配合其他擴(kuò)展模塊構(gòu)成?？刂平K端裝有西門子觸摸屏，觸摸顯示屏通過RS485串口與CPU模塊雙向通信，觸摸顯示頻具有更改投飼系統(tǒng)運(yùn)行模式與運(yùn)行參數(shù)的功能。 自動(dòng)投料系統(tǒng)的自動(dòng)模式是系統(tǒng)的默認(rèn)的運(yùn)行形式，該模式下系統(tǒng)按照初始設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行完成投料工作。養(yǎng)殖人員也可通過控制終端的觸摸屏更改系統(tǒng)的投飼量、投飼時(shí)間等運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)將以新的模式運(yùn)行，這是系統(tǒng)的手動(dòng)模式。自動(dòng)投飼系統(tǒng)開始運(yùn)行后，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走滑車沿著H型鋼軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，射頻識(shí)別裝置閱讀器檢測(cè)電子標(biāo)簽確定需投飼的魚池位置，抵達(dá)位置后行走裝置停止運(yùn)行，開始投飼動(dòng)作。,控制終端及軟件設(shè)計(jì)：,投料前，系統(tǒng)需要根據(jù)拉式傳感器所傳輸?shù)男盘?hào)判斷能否完成投料量的要求并選擇投料料倉。投料時(shí)，控制終端通過傳感器的反饋信號(hào)控制控制投料量，完成精確的投料指令。完成當(dāng)前魚池的投料要求后，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行直至完成所以魚池的投飼命令。自動(dòng)投飼系統(tǒng)流程如圖所示。,結(jié)語：,（1）本設(shè)計(jì)基于控制，系統(tǒng)以蓄電池作為自我供電設(shè)備，運(yùn)用傳感器反饋控制、并且采用射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別定位，是一種新穎的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備。 樣機(jī)試驗(yàn)表明，在實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，基于控制的軌道式自動(dòng)投飼系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖車間工作中運(yùn)行狀況穩(wěn)定，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）本設(shè)計(jì)配合自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)能夠完整的完成自動(dòng)上料、自動(dòng)定位、準(zhǔn)確的自動(dòng)卸料的一系列動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的全過程自動(dòng)化，進(jìn)一步的降低了人工成本的投入以及人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖的效率,,（3）在實(shí)際的養(yǎng)殖過程中該自動(dòng)投料系統(tǒng)電源模塊存在電量不足沒有得到及時(shí)補(bǔ)充導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中斷，影響投料動(dòng)作的完成，對(duì)實(shí)際的養(yǎng)殖帶來投料不及時(shí)的問題?？梢蚤_發(fā)相應(yīng)的電量自動(dòng)補(bǔ)充或余量反饋裝置，使系統(tǒng)能夠及時(shí)補(bǔ)充電量以保證投料的連續(xù)性，另外系統(tǒng)程序的后續(xù)開發(fā)應(yīng)注意自動(dòng)投飼系統(tǒng)的缺料回補(bǔ)問題。,,感謝指導(dǎo)老師以及答辯老師 以及答辯老師的指導(dǎo)。。,軌道式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì) Design of rail type automatic feeding robot 學(xué)生姓名 所在學(xué)院 所在專業(yè) 申請(qǐng)學(xué)位 指導(dǎo)教師 副 指 導(dǎo) 教 師 答辯時(shí)間 目 錄 目 錄 設(shè)計(jì)總說明 ................................................................................................................................II INTRODUCTION......................................................................................................................II 1 緒論 .....................................................................................................................................1 1.1 課題來源： .....................................................................................................................1 1.2 研究的目的和意義： .....................................................................................................1 1.3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展水平與存在問題： .................................................................1 2 總體方案及基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo) .................................................................................................2 2.1 工作原理: .......................................................................................................................2 2.2 設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求： .................................................................................................3 3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)： .................................................................................................................3 3.1 行走裝置: .......................................................................................................................3 3.1.1 行走軌道： .............................................................................................................3 3.1.2 電動(dòng)行走滑車部分 .................................................................................................4 3.1.3 定位識(shí)別裝置部分： .............................................................................................6 3.2 自動(dòng)投料裝置 .................................................................................................................7 3.2.1 料倉： .....................................................................................................................7 3.2.2 卸料器 .....................................................................................................................8 3.2.3 控制部分 .................................................................................................................8 3.3 電源模塊： .....................................................................................................................9 3.4 控制終端及軟件設(shè)計(jì)： ...............................................................................................10 4 結(jié)語 ...................................................................................................................................11 鳴 謝 .......................................................................................................................................12 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................13 設(shè)計(jì)總說明 I 設(shè)計(jì)總說明 在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中，較多的成本往往在于人工成本和飼料成本，為了減少養(yǎng)殖 過程中飼料的成本投入并降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)一種基于 PLC 控制 的自動(dòng)投料機(jī)制，該自動(dòng)投飼系統(tǒng)能工作于高溫高濕的水產(chǎn)養(yǎng)殖車間，能夠排除相關(guān) 養(yǎng)殖設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖車間的準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)的投飼以及對(duì)投飼的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn) 行記錄存儲(chǔ)。自動(dòng)投飼系統(tǒng)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中能夠穩(wěn)定運(yùn)行，其基本的運(yùn)行參數(shù)為: 運(yùn)行速度:10 至 15/min，投飼精度 95%以上，定位精度最大偏差為 43mm。 關(guān)鍵詞：工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖；自動(dòng)投飼；軌道式 ABSTRACT II INTRODUCTION In the factory of aquaculture, the cost of more often lies in the cost of labor and feed, in order to reduce the breeding process in feed costs and reduce labor intensity and improve production efficiency. Design a kind of based on PLC control of automatic feeding mechanism, the automatic feeding system can work in high temperature and humidity in the aquaculture workshop, to exclude the interference of farming equipment, realize accurate positioning of aquaculture workshop, accurate feeding and of feeding related data recording storage. Automatic feeding system can run stably in the factory aquaculture, its basic operating parameters are: running speed: 10 to 15/min, feeding precision 95%, the maximum deviation of the positioning accuracy is 43mm. KEYWORDS: Factory aquaculture；automatic feeding；rail type 1 導(dǎo)軌式自動(dòng)投料機(jī)器人設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說明書 1 緒論 1.1 課題來源： 本題目來源于生產(chǎn)實(shí)際，在完成上下料的步奏后，將飼料進(jìn)行定量的分配投料， 手工搬運(yùn)效率低，養(yǎng)殖環(huán)境高溫、高濕，操作環(huán)境差，因此采用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)搬 運(yùn)操作的柔性自動(dòng)化，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)投料的量精確度以及位置的準(zhǔn)確度，以 提高生產(chǎn)效率，一般工人難以勝任這一工作。因此,投料過程的完全自動(dòng)化已成為重要 的研究課題。其中,十分重要的就是要應(yīng)用投料機(jī)器人。 1.2 研究的目的和意義： 為了減少工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的人工成本和飼料成本,設(shè)計(jì)了一種基于 PLC 控制 的軌道式工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)。該系統(tǒng)自有電源供電,運(yùn)行在高溫、高濕的工 廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池上方的 H 型鋼軌上,能夠排除車間相關(guān)養(yǎng)殖設(shè)備對(duì)自動(dòng)投飼系統(tǒng) 運(yùn)行的干擾,實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間魚池的準(zhǔn)確定位、精準(zhǔn)投飼和投飼數(shù)據(jù)記錄儲(chǔ)。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大大減少了水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)于勞動(dòng)力成本的投入。 1.3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展水平與存在問題： 近年來，趨于工業(yè)化的水產(chǎn)養(yǎng)殖方式成為水產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的重要方向，各國工廠化 水產(chǎn)養(yǎng)殖的技術(shù)的到了全新的開發(fā)，工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖這種新型的水產(chǎn)養(yǎng)殖方式規(guī)模在 日益擴(kuò)大。在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中，成本的投入集中于飼料成本和勞動(dòng)力成本，而工廠 化水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的開發(fā)致力于提高養(yǎng)殖效率、降低飼料以及人工成本的投入，逐漸趨 于自動(dòng)化的投料方式使得飼料的投放更加合理，既減少了不必要的飼料浪費(fèi)，也降低 了飼料殘?jiān)鼘?duì)水體的污染 。各水產(chǎn)養(yǎng)殖強(qiáng)國致力于開發(fā)具有實(shí)際用途的系列化自動(dòng)1 投料系統(tǒng)并取的了較好的成就，大大提高了飼料投放的精確度以及利用率，降低了勞 動(dòng)強(qiáng)度以及勞動(dòng)成本的投入 。然而，國內(nèi)工程水產(chǎn)養(yǎng)殖起步晚，先進(jìn)的自動(dòng)養(yǎng)殖技2 術(shù)并沒有得到很好 2 的開發(fā)和應(yīng)用，水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的投放基本都是人工投喂，勞動(dòng)力投入高，勞動(dòng)強(qiáng) 度高，養(yǎng)殖效率較低。另外，已存在的投料機(jī)器已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段高強(qiáng)度的工廠化 水產(chǎn)養(yǎng)殖需求，新型的自動(dòng)投料裝置的開發(fā)仍停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，國內(nèi)對(duì)于工廠化 水產(chǎn)養(yǎng)殖的自動(dòng)投料技術(shù)的開發(fā)有待深入。 2 總體方案及基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo) 2.1 工作原理: 行走滑車、投飼料倉和卸料器、電能供給裝置以及由 PLC 組成的控制終端是構(gòu) 成自動(dòng)投料裝置的主要結(jié)構(gòu)。自動(dòng)投飼裝置結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 投料裝置的工作原理為：在魚池上方架設(shè) 型鋼軌道作為行走裝置行走路徑,并H 在對(duì)應(yīng)魚池的上方軌道上設(shè)置相應(yīng)的定位識(shí)別點(diǎn)，通過射頻識(shí)別技術(shù)區(qū)別各個(gè)魚池位 置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，行走裝置由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走到設(shè)定區(qū)域，投飼裝置由拉式傳感 器配合步進(jìn)電機(jī)控制，使卸料器能夠準(zhǔn)確下料，完成投飼指令。自動(dòng)投料系統(tǒng)由 作為控制終端并連接控制觸摸顯示屏，系統(tǒng)內(nèi)安裝蓄電池作為電源模塊207SPLC 提供電能?？刂朴|摸屏是改變自動(dòng)投料系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，制定系統(tǒng)運(yùn)行的控制命令的外 在結(jié)構(gòu)；同時(shí)也起到記錄實(shí)際投料狀況以及存儲(chǔ)投料反饋數(shù)據(jù)的作用，所保存的數(shù)據(jù) 為養(yǎng)殖人員查看養(yǎng)殖狀況提供了方便。 圖 1 自動(dòng)投飼裝置結(jié)構(gòu) 3 2.2 設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求： 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖車間的實(shí)際情況并結(jié)合已有的試驗(yàn)養(yǎng)殖的情 況，對(duì)自動(dòng)投料系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下各類參數(shù)狀況進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)技術(shù)參 數(shù)要求如下表： 設(shè)計(jì)參數(shù)表 3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)： 3.1 行走裝置: 自動(dòng)投料裝置的行走裝置包括：行走軌道、電動(dòng)行走滑車以及定位裝置。 3.1.1 行走軌道： 行走軌道選擇 型號(hào)的 型鋼作為材料，結(jié)構(gòu)如下圖 2 所示，該類10HWH 型鋼具有翼緣厚度大、斜度較小的特點(diǎn)。H 根據(jù)實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖車間的情況，滑車行走軌道由 4 部分鋼軌結(jié)構(gòu)拼接而成， 縱向 4 由兩根平行的直段構(gòu)成，其長度為 6m，橫向由兩段半圓形彎段組成，半圓直徑為 4m， 可得到軌道總長度為 24556mm。為了保證行走軌道的整體穩(wěn)定性,鋼軌采用縫隙處經(jīng)焊 接、打磨處理使軌道形成光滑環(huán)形。養(yǎng)殖車間鋼梁上設(shè)置 6 個(gè)均勻分布的吊架吊裝行 走軌道，為保證行走鋼軌整體的穩(wěn)定性以及安全性能，4 段鋼軌拼接處以及懸掛吊環(huán)連 接處需要做作加固處理。行走軌道結(jié)構(gòu)示意如圖 3： 3.1.2 電動(dòng)行走滑車部分 電動(dòng)行走滑車部分由 4 輪行走滑車、減速齒輪組電機(jī)以及安裝平臺(tái)組成，選定車 輪材料為鍛鋼，其直徑為 。自動(dòng)投料系統(tǒng)具備 2 個(gè)行走滑車，牽引滑車在前m06.R 通過簡(jiǎn)易的牽引機(jī)構(gòu)牽引無動(dòng)力滑車行走，牽型引機(jī)構(gòu)有兩個(gè)相互平行的 型鋼管與T 兩行走滑車相連組成，牽引滑車同 型鋼連桿簡(jiǎn)易牽引，后者與鋼桿焊接固定，保證T 兩行走滑車之間的穩(wěn)定性。為保證投料系統(tǒng)行走過程中的安全穩(wěn)定型，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 牽引滑車采用雙前輪驅(qū)動(dòng)的行走模式。選定減速傳動(dòng)齒輪組的減速比為 ，行走滑1:5 車最大運(yùn)行速度為 ，據(jù)此可選擇適當(dāng)?shù)闹绷麟姍C(jī)，即：in/15 （1）mi/r7906.2n0 RV 可計(jì)算出電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為： （2）in/r851in/r0K 式中 n 為電機(jī)最低轉(zhuǎn)速，K 為減速齒輪組傳動(dòng)比為 15K 由式 計(jì)算結(jié)果可選得 型直流電機(jī)，電機(jī)參數(shù)如下表所示：21、 019BL 電機(jī)參數(shù)表 由此可計(jì)算出在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下行走滑車的行走速度為： ，另外，min/56.12 5 為了實(shí)現(xiàn)快速停啟功能，行走系統(tǒng)配套使用型號(hào)為 的制動(dòng)器，0547056BFKRE 其制動(dòng)力矩為： m2N 減速傳動(dòng)齒輪組結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，設(shè)定電機(jī)輸出軸齒輪即齒輪 1 的齒數(shù) 為1Z 55，與其嚙合的齒輪軸主動(dòng)齒輪即齒輪 2 齒數(shù)為 =11，另外一對(duì)互相嚙合的出輪組，2Z 齒輪軸從動(dòng)齒輪 以及驅(qū)動(dòng)輪齒輪 齒數(shù)分別為 和 ，通過這樣的齒輪組可實(shí)現(xiàn)3Z431 減速比： 滿足傳動(dòng)比要求51i4321Z 圖 4 傳動(dòng)齒輪組 3.1.3 定位識(shí)別裝置部分： 投料系統(tǒng)是通過射頻識(shí)別技術(shù)達(dá)到位置識(shí)別目的的。射頻識(shí)別裝置主要由應(yīng)答 器、閱讀器以及應(yīng)用軟件系統(tǒng) 3 部分組成 。 本設(shè)計(jì)采用電子標(biāo)簽作為應(yīng)答器，電子9 標(biāo)簽安裝在各個(gè)魚池正上方的鋼軌上，存儲(chǔ)各個(gè)相應(yīng)魚池的位置信息，閱讀器通過射 頻識(shí)別技術(shù)采用非接觸式的讀取方式，可以獲取電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的位置信息，這是自 6 動(dòng)投料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位的基礎(chǔ)。電子標(biāo)簽所表示的數(shù)據(jù)的收集與管理由應(yīng)用軟件系 統(tǒng)部分完成 。10 射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理是：來自養(yǎng)殖人員設(shè)定的運(yùn)行數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由閱讀器調(diào)制 后通過其內(nèi)部天線把載波信息播放出去，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入載波信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，接收解 讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的位置信息， 或者由標(biāo)簽調(diào)解所接受的載波信號(hào)并通過天線主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，解讀器讀取 信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。應(yīng)答器通常由天線、耦合原件 及芯片組成，一般來說都是使用無源標(biāo)簽作為應(yīng)答器，其工作電能由其耦合器作用來 自應(yīng)答器的電信號(hào)得到。 。1 考慮水產(chǎn)養(yǎng)殖車間的工作環(huán)境，為了保證自動(dòng)投料系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，選用 型閱讀器，該閱讀器體積小，耐溫耐濕，且據(jù)具備防水保護(hù)外殼，運(yùn)行性LTRF35 能穩(wěn)定，能夠在水產(chǎn)養(yǎng)殖車間持續(xù)穩(wěn)定的工作。 閱讀器的工作頻率為：LTRF35 ，正常工作電壓為： ，信號(hào)感應(yīng)距離為： ，閱讀器接口z6.1MHV5.0m0 是與 之間交流信息的通道。485SPC 3.2 自動(dòng)投料裝置 投料裝置由料倉、卸料器以及控制部分構(gòu)成。 3.2.1 料倉： 料倉結(jié)構(gòu)采用常見的圓筒形結(jié)構(gòu)，料倉結(jié)構(gòu)如圖 5 所示： 根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖車間所使用的養(yǎng)殖飼料可得，所使用的飼料其密度約為 ，系統(tǒng)運(yùn)載的飼料量為 ，則設(shè)定每個(gè)料倉所承載的飼料質(zhì)量為 ，2m/kg376kg20 kg10 7 可算得料倉容積為： ，取料倉容積為 27L。設(shè)計(jì)料倉橫截面尺LV59.26m/kg3710 寸以及高度時(shí)需要配合行走滑車尺寸，設(shè)定圓筒料倉橫截面直徑為 則 料m280D 倉高度為： 取 H=440mm。49r2LH 在實(shí)際的水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中料倉在卸料過程中由于飼料流動(dòng)的不均勻容易造成卸料 口的“鼠洞”狀況以及在料倉中形成粘性料拱，影響卸料動(dòng)作的順利完成。為了避免上 述狀況發(fā)生，提高投料的精確度，料倉應(yīng)選擇整體流型。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí) ，聚四氟乙烯12 和不銹鋼，其次為鋁合金 ，等材料對(duì)于構(gòu)造整體流型料倉較為適合?？紤]到重量對(duì)13 行走裝置的影響以及整個(gè)投飼系統(tǒng)減重的需求，選用鍍鋅鋼板材料。料斗半頂角 與 料倉流型的配合是決定卸料能否順利進(jìn)行的重要因素，經(jīng)試驗(yàn)的到：料斗倉壁傾斜度 與養(yǎng)殖飼料的休止角 滿足關(guān)系： 時(shí)比較合適 ，粒狀料倉底部傾角1A2A1521A14 應(yīng)在 之間，在滿足該條件下應(yīng)盡量減小料斗半頂角?？紤]料倉結(jié)構(gòu)和料倉承載54 量，此處取料倉頂部傾角為 ，換算出料斗半頂角 為 。整體流料卸料口尺45145 寸的選擇應(yīng)恰當(dāng)，避免尺寸太小導(dǎo)致卸料時(shí)形成拱料狀況，機(jī)械性料拱的形成與圓形 卸料口直徑同飼料顆粒直徑大小有關(guān)。 卸料口尺寸應(yīng)滿足： ，實(shí)際測(cè)得飼料pd6B 顆粒平均直徑 約為 0.52mm，此處取卸料口直徑 B 為 。料倉和料斗的過度區(qū)pd m50 需要設(shè)置十字擋板，減小飼料之間的橫向壓力，避免在卸料區(qū)域形成結(jié)管和料拱，使 飼料能夠順利的投放 。15 3.2.2 卸料器 卸料器的設(shè)計(jì)選擇帶有 個(gè)葉片的典型臥軸式葉輪卸料器，卸料器葉輪有8 效長度為其直徑的 倍，葉片端部設(shè)置的可調(diào)式彈性密封條有助于避免出現(xiàn)卸料2.1 過程出現(xiàn)卡料的狀況，葉片和殼體內(nèi)壁的間隙設(shè)計(jì)為 ， 卸料器結(jié)構(gòu)如圖m2.0 6 所示。 8 3.2.3 控制部分 控制部分主要由 PLC、PLC 擴(kuò)展位控模塊、步進(jìn)電機(jī)等組成。 料倉懸掛于行走滑車上，由固定環(huán)固定，固定環(huán)可減少行走滑車行走過程中料倉 慣性對(duì)投飼精度的影響。自動(dòng)投料裝置的控制部分主要由懸吊料倉的拉式傳感器傳遞 的反饋信號(hào)經(jīng)由控制終端 處理完成對(duì)投料動(dòng)作的控制，拉式傳感器選用 XL-3A 型。PLC 控制過程為：投飼量的精準(zhǔn)控制是由拉式傳感器配合步進(jìn)電機(jī)完成的， 根據(jù)終端PLC 控制所設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)經(jīng)由特殊的 位控制模塊輸出控制信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)PLCEM253 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，完成卸料動(dòng)作。投料過程中拉式傳感器反饋信號(hào)經(jīng)由放 大器調(diào)理到適當(dāng)電壓范圍后由 的擴(kuò)展輸入模塊 運(yùn)送到 做適當(dāng)處理從231E 而判斷是否達(dá)到投飼量，投飼的控制部分原理圖如 7 所示。 9 3.3 電源模塊： 為了適應(yīng)養(yǎng)殖車間設(shè)備繁多，工作環(huán)境高溫高濕的特點(diǎn)。選擇可以充放電的蓄電 池作為供電模塊，在另一方面提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖車間自動(dòng)投料裝置運(yùn)行的靈活性和穩(wěn)定 性。整個(gè)投料系統(tǒng)的功能都由電源裝置完成，其中主要的耗能模塊包括行走滑車、投 料裝置以及 PLC 控制終端，所選擇的蓄電池應(yīng)當(dāng)能夠?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)系統(tǒng)提供足夠的運(yùn)行 電能，因此，蓄電池的儲(chǔ)電量大小由自動(dòng)投飼設(shè)備主要耗能部件的功耗總和決定。 根據(jù)初始設(shè)計(jì)方案設(shè)定日投飼能力為 60kg/d，自動(dòng)投飼系統(tǒng)需要完成 3 次的 投飼過程，行走系統(tǒng)一天所行走的路程總和 L 為：m65.8352.9L 電機(jī)額定運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下，電機(jī)一日內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 t 為： in0.7i/.1V 計(jì)算出理想狀態(tài)行走系統(tǒng)電機(jī)每日消電能 為：1W hWP65.t1 控制終端 型 CPU 的功率最大功耗為 20W，單個(gè)拓展模塊功率為 6W，西門子 207S 觸摸屏功率為 3W，因?yàn)榭刂平K端設(shè)備需 不間斷工作，得出控制icro8MTK h24 終端每日消耗電能 為：2 h84035t2 P 忽略耗能小的弱電設(shè)備，可得出自動(dòng)投料系統(tǒng)一天內(nèi)總的電能消耗量為： ，此時(shí)，為補(bǔ)足弱電設(shè)備耗電量，保證足夠的電量儲(chǔ)備，選hW6.8721 擇 1.5 作為比例系數(shù)，計(jì)算出總耗能為： 。據(jù)此選擇 3 個(gè)串并聯(lián)組合的同型h1287W 號(hào)鉛酸蓄電池，其型號(hào)為： ，單個(gè)該型號(hào)蓄電池電壓輸出為 ,額定容0DZMV12 量為 ，配合串接型號(hào)為 的 電源模塊，使得整體達(dá)到輸AH0 4SHDC 出電壓穩(wěn)定為 ，電量輸出 ，額定容量 的要求，滿足自動(dòng)投料系統(tǒng)V244AH60 運(yùn)行對(duì)電能的需求。 3.4 控制終端及軟件設(shè)計(jì)： 本設(shè)計(jì)的控制終端以西門子 類型 PLC 作為系統(tǒng)控制軟件的基礎(chǔ)，配合其207S 他擴(kuò)展模塊構(gòu)成?？刂平K端裝有西門子 觸摸屏，觸摸顯示屏通過 RS485icro178MTPK 串口與 CPU 模塊雙向通信，觸摸顯示頻具有更改投飼系統(tǒng)運(yùn)行模式與運(yùn)行參數(shù)的功能。 控制終端具備兩個(gè) 擴(kuò)展模塊，即 位控制模塊和 模擬量輸入模PLC53E231E 塊 。前者用于投飼系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的控制，后者用于收集傳遞經(jīng)由放大器調(diào)理到適當(dāng)16 電壓范圍后的拉式傳感器信號(hào)到 ?？刂瞥绦蚍矫嬗?pc 配合 系列LSIATC 10 PLC 相對(duì)應(yīng)的專有編程軟件完成， 通過 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn) PC 與 PLC 通信，207S 485RS 將程序下載到 PLC。自動(dòng)投料系統(tǒng)的自動(dòng)模式是系統(tǒng)的默認(rèn)的運(yùn)行形式，該模式下系 統(tǒng)按照初始設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行完成投料工作。養(yǎng)殖人員也可通過控制終端的觸摸屏 更改系統(tǒng)的投飼量、投飼時(shí)間等運(yùn)行參數(shù)，系統(tǒng)將以新的模式運(yùn)行，這是系統(tǒng)的手動(dòng) 模式。自動(dòng)投飼系統(tǒng)開始運(yùn)行后，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走滑車沿著 型鋼軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，射頻H 識(shí)別裝置閱讀器檢測(cè)電子標(biāo)簽確定需投飼的魚池位置，抵達(dá)位置后行走裝置停止運(yùn)行， 開始投飼動(dòng)作。投料前，系統(tǒng)需要根據(jù)拉式傳感器所傳輸?shù)男盘?hào)判斷能否完成投料量 的要求并選擇投料料倉。投料時(shí)，控制終端 通過傳感器的反饋信號(hào)控制控制投料PLC 量，完成精確的投料指令。完成當(dāng)前魚池的投料要求后，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行直至完成所以 魚池的投飼命令。自動(dòng)投飼系統(tǒng)流程如下圖所示： 4 結(jié)語 （1）本設(shè)計(jì)基于 控制，系統(tǒng)以蓄電池作為自我供電設(shè)備，運(yùn)用傳感器反饋控制、PLC 并且采用射頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別定位，是一種新穎的工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖投飼設(shè)備。 樣機(jī)試驗(yàn) 表明，在實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，基于 控制的軌道式自動(dòng)投飼系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖車間PLC 工作中運(yùn)行狀況穩(wěn)定，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）本設(shè)計(jì)配合自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)能夠完整的完成自動(dòng)上料、自動(dòng)定位、準(zhǔn)確的自動(dòng)卸 料的一系列動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖的全過程自動(dòng)化，進(jìn)一步的降低了人工成本 的投入以及人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了水產(chǎn)養(yǎng)殖的效率。 （3）在實(shí)際的養(yǎng)殖過程中該自動(dòng)投料系統(tǒng)電源模塊存在電量不足沒有得到及時(shí)補(bǔ)充導(dǎo) 11 致系統(tǒng)運(yùn)行中斷，影響投料動(dòng)作的完成，對(duì)實(shí)際的養(yǎng)殖帶來投料不及時(shí)的問題?？梢?開發(fā)相應(yīng)的電量自動(dòng)補(bǔ)充或余量反饋裝置，使系統(tǒng)能夠及時(shí)補(bǔ)充電量以保證投料的連 續(xù)性，另外系統(tǒng)程序的后續(xù)開發(fā)應(yīng)注意自動(dòng)投飼系統(tǒng)的缺料回補(bǔ)問題。 鳴謝 12 鳴 謝 同過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我受益匪淺，感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)過程中余國燕老師提供 的幫助，在我遇到問題時(shí)為我解疑，幫我理清設(shè)計(jì)思路，助我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) 13 參考文獻(xiàn) 1莊保陸,郭根喜.水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投餌裝備研究進(jìn)展與應(yīng)用J.水產(chǎn),2008(4):67-72. 2袁凱,莊保陸,倪琦,等.室內(nèi)工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖自動(dòng)投飼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)J.農(nóng)業(yè)工程 學(xué)報(bào),2013(3):169-176. 3 韓世成,曹廣斌,陳中祥,等.水產(chǎn)養(yǎng)殖投餌控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究J.水產(chǎn)學(xué)雜志, 2009,22(4):46-48. 4 鄧素芳,楊有泉,陳敏.全自動(dòng)餌料精量投喂裝置的研究J.農(nóng)機(jī)化研究, 2010,32(11):103-105. 5葛一健.我國投飼機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展與現(xiàn)狀分析J.漁業(yè)現(xiàn)代化,2010,37(4):63-65.. 6 焦仁育.投餌機(jī)下料機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀分析J.河 南 水 產(chǎn),2011(1):23-24. 7 馬從國,倪偉.基于 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