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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:粮食袋装机
学校名称:桂林电子科技大学
参赛队伍:智源颜值巅峰
参赛学生:韦雄 梁美玲 莫青莉  
指导老师:梁智深 刘可欣  

详细说明
       目前农村种粮大户在逐渐增加,在粮食晾晒过程中,普遍依靠人将粮食扫在一起,然后用铲子一点点把粮食铲进口袋,劳动强度大、生产效率低。再如在暴雨骤降的情况下,短时间内收起晒谷场上的粮食是非常重要的,因此使用机械收粮就非常重要。而传统收粮机效率低、能耗高、自动化程度较低、粮食的破埙率较高。基于这些问题设计了一种小型的基于双目视觉智能收粮机。
本产品以电机作为动力来源,产品分为上、下两个部分组成。以底盘为中心,电机安放在底盘的前方,电机通过齿轮传递动力,电机的前方有一个螺旋叶片,通过带传动收集粮食,收集到的粮食通过传送皮带,把粮食送到收集桶。在传送皮带的周围安装了传送管,通过支架支撑皮带。在螺旋叶片的罩壳上安装有一对摄像头。通过前方的双目视觉扫描和读取粮食堆的大小和位置,反馈给控制系统,控制系统驱动电机,电机驱动传动装置使机器到达指定位置,收粮装置进行收粮。在收集桶的下方安装了称重系统,用户可以实时看到粮食的重量。后轮与转向电机连接,通过控制系统控制方向。
机器运行时,通过前方的双目视觉扫描和读取粮食堆的大小和位置,反馈给控制系统,控制系统驱动电机,电机驱动传动装置使机器到达指定位置,收粮装置进行收粮。双目视觉实时反馈前方实况,以使电控系统对突发情况做出即时反应,故出错可能极低。采用高端先进电控系统。根据所收粮食的不同,设定不同的收粮程序。就可以收集各种粮食,故而智能程度高、实用性强。一台机器可每小时收粮3-5吨,一人可监控多台机器同时作业,是人工效率的数倍。只需在固定地点有人进行装卸。因此效率极高,安装简单。由此可以看出这是一台功能十分强大也容易操作的机器。
在使用上也十分简单,通过选定想要的收粮程序,然后按下启动按钮,机器就会自动工作。当粮食的重量达设置的数值时,机器会自动停止,待卸下粮食后,继续按下按钮,机器再次工作。同时,也有急停按钮,在紧急的情况使用。
 
设计原理:产品是一种基于双目视觉的智能收粮机,通过前方的双目视觉传感器扫描和读取粮食堆的大小和位置,反馈给控制系统,控制系统驱动电机,电机驱动传动装置使机器到达指定位置,然后由绞轴刮板传送机构来收集地面上的粮食再由传送皮带送至桶中进行收粮。
 
设计方案:本产品主要研究运用SolidWorks进行设计。
确定传动方案:合理的传动方案首先要满足机器的功能要求,例如传递功率的大小,转速和运动形式。此外还要适应工作条件(工作环境、场地、工作制度等),满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。要同时满足这些要求是比较困难的,因此要通过分析比较多种方案,来选择能保证重点要求的较好传动方案。本产品有两个电动机,前置电动机输出动力分两个方向,一方由轴传至小带轮再由皮带带动绞轴的旋转实现进料,另一方面同样经由轴上齿轮的旋转带动轮轴的旋转实现整机的运动。转盘电动机旋转经由称重装置命令带动支架进行旋转,实现装料。
 
确定电机的选择:选择电动机的内容包括:电动机类型、结构型式、容量和转速,要确定电动机具体型号。电动机类型和结构型式要根据电源(交流或直流)、工作条件(温度、环境、空间尺寸等)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。没有特殊要求均应选用交流电动机,其中以三相鼠笼式异步电动机用得最多。Y系列电动机为我国推广采用的新设计产品,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合,以及要求具有较好启动性能的机械。在经常启动、制动和反转的场合(如起重机),要求电动机具有转动惯量小和过载能力大。标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工.作要求,则不能保证工.作机正常.工作,或使电动机长期过载、发热大而过早损坏;容量过大,则增加成本,并且由于效率和功率因数低而造成浪费。同一类型的电动机,相同的额定功率有多种转速可供选用。如选用低速电动机,因极数较多而外廓尺寸及重量较大,故价格较高,但可使传动装置总传动比及尺寸减小。选用高转速电动机则相反。因此应全面分析比较其利弊来选定电动机转速。综合考虑以上因素,本产品选用全封闭自扇型三相异步电动机Y100L-6。
确定视觉传感的方案:机器视觉传感器是指:利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器,通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能。视觉传感器的精度不仅仅与分辨率有关系,且同被测物体的检测距离相关。被测物体距离越远,其绝对的位置精度越差。选择视觉传感器的内容包括:根据测量对象与测量环境确定传感器的类型、灵敏度的选择、频率响应特性、线性范围、稳定性、精度。
 
创新性:
(1)实时反馈,出错可能性低:双目视觉实时反馈前方实况,以使电控系统对突发情况做出即时反应,故出错可能极低。
(2)采用齿轮传动机构:使工作安全可靠,增长了使用寿命,因此传动效率高且传动比准确。
(3)效率提高,更为人性化:一台机器可每小时收粮3~5吨,一人可监控多台机器同时作业,是人工效率的数倍。
(4)成本低,易生产:该设备机械结构简单、制造难度小、易生产组装及维修,因此可批量生产,成本低。
(5)智能化,实用性强:该设备采用了先进的电控系统,可根据所收粮食的不同,设定不同的收粮程序。
先进性、实用性:
随着时代的不断进步与经济的快速发展,人们对生活质量有了更高的要求,也对劳动环境的舒适程度也有了更高的要求。我国是生产粮食的大国,农村种粮大户逐年增加,在暴雨骤降的情况下,短时间内收起晒谷场上的粮食是非常重要的,特别是收粮季节,自动化机械成为了必不可少的一环。
该装置区别于以往的传统收粮机,它通过前方的双目视觉扫描和读取粮食堆的大小和位置,反馈给控制系统,控制系统驱动电机,电机驱动传动装置使机器到达指定位置,收粮装置进行收粮。采用视觉与皮带的相互配合,大大降低了粮食的破损率。
 
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