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生產安全，也關系到農民養蠶收入，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中，普遍使用規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，規則精確定位，在繞絲密度可以進行調節，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，可以進行颣節計數，節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定規則的正多邊形，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進行人工計量。

3）通過調節旋轉升降螺桿④的轉速，可以調節每層繞絲的密度。

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、斷點、長度等數據記錄，通過RS485總線將這些數據發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、性能更穩定，突破了原有落后的蠶業活蛹繅絲檢測技術，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。

【參考文獻】

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[責任編輯：湯靜]