1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1.设计背景
近年来,由于过度捕捞和环境因素的影响,我国近海鱼类产卵地遭到了严重的破坏,海洋渔业资源严重衰退,“东海无鱼”这一言论在一段时期已经成为事实。另外由于海洋捕捞技术的成熟及配套设施的健全,政府给予鸳鸯渔船油价补贴等政策的实施,促使中国越来越多的渔业公司开赴远洋进行捕捞。而南极作为各种资源汇聚的宝地,其渔业资源的蕴藏量十分丰富。由于除南极外全球渔业资源的枯竭,世界各国对南极渔业资源的关注度越来越高,南极磷虾因其良好的开发价值备受各国青睐。以我国为例,首艘新造南极磷虾“深蓝”号捕捞加工船下水,标志着我国在现代化渔业船舶装备领域取得重大突破,我国参与南极生物资源开发利用取得重要进展。捕捞船上配套相关的生产、包装、堆码、储存的等相关设备是磷虾开采的必然要求。其中冻虾自动堆码打包机是船上包装、堆码的重要设备,是整套作业流程中的中心环节。
1.2.国内外研究现状
1.2.1.国外码垛机的发展:
码垛机的应用现状从60年代开始,在工业发达的德国、意大利、日本等国家,已相继研制出半自动、全自动码垛机,后来在结构和机型方面,还不断作了改进和完善。国外码垛机器人的发展要远早于国内,首个对码垛机器人研究的国家是日本,早在20世纪70年代,日本首次将工业机器人应用于码垛操作。其次则是瑞典,瑞典人与1974年制造出了全球第一台全电控式工业机器人irb6,主要用来对工件或产品的取件、搬运。日本和瑞典由此成为了世界上最早把工业机器人技术和码垛技术相融合的国家。到了上世纪八十年代,各个国家都将自动化技术以及机器人技术应用到搬运码垛领域方面,并取得了十分显著的成果。日本、德国等国家都在大量地生产各行各业使用比较广泛的搬运码垛机器人。码垛机器人市场的百分之九十以上都由欧美和日本的码垛机器人公司占据,并且其自动码垛技术已经达到了比较高的程度。在国外的码垛技术及机器人控制技术十分成熟的前提之下,目前的发展方向由原有的功能型方向更加倾向于服务型方向。以施耐德包装设备公司为例,所开发的码垛机器人的设备几乎都通过人机控制界面进行操控,甚至不需要程序员,只通过几个按键就能完成产品更换。除此之外,与将集成专用机器人控制器与广泛使用的基于plc控制器为一体的机器人控制方案相比,施耐德公司开发的unival可以很好的将机器人控制器与运动控制器直接相连并完成一系列操控。
1.2.2.国内码垛机的发展及研究
目前,我国自主研发的码垛机的结构形式主要有直角坐标型、关节型、四轴型、圆柱坐标型等,并以直角坐标型为主。其具体表现为高位码垛机与低位码垛机,即较为传统的机械码垛机。直角坐标型码垛机为4轴机器人(与四轴型相区别)。4根运动轴对应直角坐标系中的x轴、y轴和z轴,以及z轴上带有的一个旋转轴。直角坐标机器人的传动主要是通过驱动电机的转动带动同步带运动,同步带带动直线导轨上的滑块运动。直角坐标机器人具有定位精度高、空间轨迹易于求解、计算机控制简单等优点,但所占空间大、相对工作范围小、操作灵活性差、运动速度较低。
2. 研究的基本内容与方案
2.1.基本内容
2.1.1.控制系统工况分析
本次毕业设计主要设计方向为自动堆码打包机的控制系统实现方案。根据国家2002年发布的冻虾运输、贮存标准要求,运输时应保持虾体温度低于-8℃,贮藏库温度低于-20℃,库温波动保持在±3℃内,设计要求中冷藏舱的实际工作温度为-35℃;船舶的横向倾斜角分别为横倾15°、横摇22.5°,纵向倾斜角分别为纵倾5°、纵摇7.5°。
低温因素结合船上作业的特点,相对于普通的堆码打包机设备,冻虾自动堆码打包机所面对的工作环境相比就更为复杂。具有如下特点:
(1)捕捞船作业时处于海上,船身容易发生摇摆;
(2)低温环境下,对打包机的控制系统性能要求较高,应保证系统的稳定性;
(3)冻虾经打包好后进入低温环境时,箱体表面容易结冰,箱体在机械装置上容易发生滑动;箱体在船身摇摆时可能会与控制系统中的检测元件发生碰撞。
控制系统的设计是冻虾自动堆码打包机的辅助性部分也是必不可少的一部分,完成控制部分的设计也是完成该环节的重要组成,应具有以下要求:
3. 研究计划与安排
表3.1时间进度安排表
时间 | 内容 |
2月24日~3月8日 | 阅读相关文献,完成英文文献翻译 |
3月9日~3月22日 | 进行整体方案设计,完成开题报告 |
3月23日~4月12日 | 完成各工作环节机构操控流程方案及控制程序设计,控制元器件的选型计算 |
4月13日~5月10日 | 完成整体机构系统的控制系统设计,操控台三维设计 |
5月11日~5月24日 | 撰写系统说明书 |
5月24日~5月31日 | 论文答辩 |
4. 参考文献(12篇以上)
[1]陆鑫盛,周洪.气动自动化系统的优化设计,上海,上海科学文献出版社,2002
[2]吕克,若兰.机器人自动化,机械工业出版社,北京,2017.12
[3]三菱电机自动化(中国)有限公司,cr750/751/760系列控制器操作说明书,2015
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