全自動組合式活蛹繅絲選繭裝置的設計與實現

陳瑛+周舟

【摘 要】本文主要介紹一種全自動組合式活蛹繅絲選繭裝置，其特點是通過光機電一體化技術對單繭活蛹繅絲的長度、斷點數、颣節(jié)數等重要指標由單機完成自動檢測，同時可將多臺單機組合成一個裝置完成多點檢測，這樣能有效解決家蠶品種選育在活蛹繅絲過程中操作麻煩，采集數據不準，統計繁瑣等問題。

【關鍵詞】全自動；組合式；活蛹繅絲；選繭裝置

0 概述

蠶種的質量影響到蠶業(yè)生產安全，也關系到農民養(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蠶品種選育離不開繭絲質量檢測，活蛹繅絲（一粒繅）是選擇繭絲量高，繭絲長，纖度適中，凈度好，解舒優(yōu)的個體留種的關鍵手段，目前用于家蠶品種選育的活蛹繅絲卻比較簡陋，手工操作，工作效率低，實驗數據極不準。

在現代的活蛹繅絲行業(yè)中，普遍使用規(guī)則滾輪做為計量蠶絲長度的工具，人工或者機械單一控制滾輪運動，對于單絲繞絲的密度不規(guī)則，對于單絲繞絲的長度不能進行二次核對，存在一次性計量的誤差；在對單絲進行颣節(jié)計數上，普遍使用單絲擺放在黑板上進行人工清數，對于黑板的大小，就限制了擺放單絲的長度、密度，大大的增加了人工的工作量，需要大量的黑板進行工作分配，消耗大量人力、時間。

全自動組合式活蛹繅絲選繭裝置的設計，利用伺服電機控制絡絲筒的轉速與導絲速度，對繞絲的密度可以進行調節(jié)以及控制繞絲長度，得到生絲纖度計算中所用到的單絲長度；可以對單絲繞絲密度長度進行控制，對絡絲筒繞絲長度可以進行對此反復審查，提高數據準確率；絡絲筒采用了獨特設計，規(guī)則精確定位，在繞絲密度可以進行調節(jié)，可以根據圈數與長度進行計算，省時省力，而內筒外壁采用深色進行對比色，可以進行颣節(jié)計數，節(jié)省大量的時間與人力。

1 結構設計

1.1 對活蛹單絲的長度和颣節(jié)進行計量設計的技術方案：包括有絡絲筒①、絡絲筒傳動錠子②、伺服電機③、升降螺桿④、導絲桿⑤、導絲輪⑥、伺服電機⑦。具有旋轉的絡絲筒①和導絲機構，絡絲筒①包括內筒1-3、與內筒連接的支柱1-2為至少三個，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接與內筒1-3的外壁分離；導絲機構包括導絲桿⑤、連接的導絲桿上的導絲輪⑥和旋轉的升降螺桿④，導絲桿⑤與升降螺桿④的螺桿連接，在升降螺桿④帶動下沿絡絲筒①的軸向移動。

1.2 絡絲筒技術方案：支柱1-2是與內筒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；內筒1-2的外壁為黑色、藍色、棕色、綠色、紅色之一種；內筒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；內筒1-3為多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱體時，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接面與對應的內筒1-3的面平行。

1.3 本裝置具有旋轉的絡絲筒①和導絲機構，絡絲筒①包括內筒1-3、與內筒連接的上端面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，構成六棱柱形，相鄰的兩根支柱1-2之間的直線連接與內筒1-3的外壁分離，內筒1-3的外壁通過安裝專用黑膠呈黑色，與蠶絲形成鮮明黑白對比，當單絲的絡筒繞第一層絲結束，可對絡筒第一層圈數，以及第一層單絲繞絲的颣節(jié)進行人工計量。絡絲筒①通過絡絲筒傳動錠子②與伺服電機③的輸出軸連接，實現旋轉，通過控制伺服電機③可控制絡絲筒①的轉速。導絲機構包括導絲桿⑤、連接在的導絲桿上的導絲輪⑥和旋轉的升降螺桿④，導絲桿⑤與升降螺桿④的螺桿連接，在升降螺桿④帶動下沿絡絲筒①的軸向移動。升降螺桿④與伺服電機⑦的輸出軸連接，伺服電機⑦用來控制導絲桿升降，調節(jié)導絲桿升降的速度與距離。本絡筒采用正多邊形定位設計，精確定位使用不銹鋼柱進行多點固定，在平面上組成結構穩(wěn)定規(guī)則的正多邊形，各邊相等，各內角相等。絡絲筒①的支柱為六根與內筒1-3平行，內筒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筒1-3的直徑；在整體上，構成了六個相同的平面，每個面對應內側內筒1-3的外壁的專用黑膠，形成了六塊同樣大小的黑板，利用這些平面來對蠶絲進行人工計量；根據正多邊形特點，每邊長度相等，在繞絲勻速的條件下，繞絲每圈長度相同，如果正六邊形周長d為0.234（米）±0.01，再根據繞絲總圈數N，總長度可根據公式算出：

總長度D（米）=d×N

在得到總長度之后，將繞絲取下進行稱重，根據纖度公式：

即可計算出生絲的纖度。

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構成六棱柱形，內筒1-3也相應的設置為六棱柱形，其上的每個面與相鄰支柱構成的平面平行，以方便觀測。

1.4 本技術與現有技術相比，具有的優(yōu)點是：

1）能夠計算出活蛹單絲長度，從而根據纖度公式計算出生絲纖度。

2）由于內筒的外壁為黑色或者其他深色，與蠶絲形成鮮明黑白對比，當單絲在絡筒繞第一層絲結束，可對絡筒第一層圈數，以及第一層單絲繞絲的颣節(jié)進行人工計量。

3）通過調節(jié)旋轉升降螺桿④的轉速，可以調節(jié)每層繞絲的密度。

4）自動計量參數。

2 系統控制

2.1 單繭繅絲設計完成后，由人機界面、可編程控制器、伺服驅動器和伺服電機、檢測傳感器等設備將單機組合成為系統裝置。其中人機界面通過RS485總線與檢測傳感器和可編程控制器之間進行數據的讀寫，根據用戶需求在人機操作系統界面上伺服電機運行速度、行程等參數進行自定義設定，通過可編程控制器對設定參數值進行精準換算，將換算值通過脈沖形式發(fā)送到伺服驅動器上，由此控制著伺服電機的運行速度、行程。

2.2 本系統通過檢測傳感器，將活蛹單繭繅絲絲質質量的颣節(jié)、斷點、長度等數據記錄，通過RS485總線將這些數據發(fā)送到可編程控制器與人機界面中，在可編程控制器中將長度檢測信號進行讀取換算，得到相應的繅絲長度數據，再通過RS485總線上傳至人機界面中相應地址，在對應位置中顯示；人機界面通過檢測傳感器直接讀取活蛹單繭繅絲絲質質量的颣節(jié)數據，并在相應位置進行顯示。

2.3 本系統為了適應不同工作強度環(huán)境要求，利用可編程控制器的擴展功能，可將活蛹繅絲選繭裝置從一個工位到二十個工位任意組合擴展，將增加的獨立選繭裝置順延安裝，通過RS485總線將各獨立裝置信號匯總，在人機界面中進行更新初始化，匹配相應的數據地址，能快速擴展應用與實際操作中，組合擴展方便快捷，應用靈活，在蠶業(yè)生產研究工作中，滿足不同人員的需求，實現全自動組合式活蛹繅絲選繭。

3 結束語

全自動組合式活蛹繅絲選繭裝置的設計與實現，滿足了用戶的多種需求，操作更簡單方便，更人性化，設備更簡潔、性能更穩(wěn)定，突破了原有落后的蠶業(yè)活蛹繅絲檢測技術，擁有光機電一體化于一體的全自動組合式活蛹繅絲選繭裝置，在家蠶選育中一個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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[責任編輯：湯靜]