全自动组合式活蛹缫丝选茧装置的设计与实现

陈瑛+周舟

【摘 要】本文主要介绍一种全自动组合式活蛹缫丝选茧装置，其特点是通过光机电一体化技术对单茧活蛹缫丝的长度、断点数、颣节数等重要指标由单机完成自动检测，同时可将多台单机组合成一个装置完成多点检测，这样能有效解决家蚕品种选育在活蛹缫丝过程中操作麻烦，采集数据不准，统计繁琐等问题。

【关键词】全自动；组合式；活蛹缫丝；选茧装置

0 概述

蚕种的质量影响到蚕业生产安全，也关系到农民养蚕收入，家蚕的育种是非常重要的。蚕品种资源研究和基础蚕品种选育离不开茧丝质量检测，活蛹缫丝（一粒缫）是选择茧丝量高，茧丝长，纤度适中，净度好，解舒优的个体留种的关键手段，目前用于家蚕品种选育的活蛹缫丝却比较简陋，手工操作，工作效率低，实验数据极不准。

在现代的活蛹缫丝行业中，普遍使用规则滚轮做为计量蚕丝长度的工具，人工或者机械单一控制滚轮运动，对于单丝绕丝的密度不规则，对于单丝绕丝的长度不能进行二次核对，存在一次性计量的误差；在对单丝进行颣节计数上，普遍使用单丝摆放在黑板上进行人工清数，对于黑板的大小，就限制了摆放单丝的长度、密度，大大的增加了人工的工作量，需要大量的黑板进行工作分配，消耗大量人力、时间。

全自动组合式活蛹缫丝选茧装置的设计，利用伺服电机控制络丝筒的转速与导丝速度，对绕丝的密度可以进行调节以及控制绕丝长度，得到生丝纤度计算中所用到的单丝长度；可以对单丝绕丝密度长度进行控制，对络丝筒绕丝长度可以进行对此反复审查，提高数据准确率；络丝筒采用了独特设计，规则精确定位，在绕丝密度可以进行调节，可以根据圈数与长度进行计算，省时省力，而内筒外壁采用深色进行对比色，可以进行颣节计数，节省大量的时间与人力。

1 结构设计

1.1 对活蛹单丝的长度和颣节进行计量设计的技术方案：包括有络丝筒①、络丝筒传动锭子②、伺服电机③、升降螺杆④、导丝杆⑤、导丝轮⑥、伺服电机⑦。具有旋转的络丝筒①和导丝机构，络丝筒①包括内筒1-3、与内筒连接的支柱1-2为至少三个，相邻的两根支柱1-2之间的直线连接与内筒1-3的外壁分离；导丝机构包括导丝杆⑤、连接的导丝杆上的导丝轮⑥和旋转的升降螺杆④，导丝杆⑤与升降螺杆④的螺杆连接，在升降螺杆④带动下沿络丝筒①的轴向移动。

1.2 络丝筒技术方案：支柱1-2是与内筒1-3的轴线平行；支柱1-2的圆柱或弧形柱或多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱体；内筒1-2的外壁为黑色、蓝色、棕色、绿色、红色之一种；内筒1-3是圆柱形或弧柱形或多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱体；内筒1-3为多棱柱形或方柱形或三角形或棱形柱体时，相邻的两根支柱1-2之间的直线连接面与对应的内筒1-3的面平行。

1.3 本装置具有旋转的络丝筒①和导丝机构，络丝筒①包括内筒1-3、与内筒连接的上端面1-1和下端面1-4和与上端面1-1和下端面1-4连接的支柱1-2，支柱1-2为六个，构成六棱柱形，相邻的两根支柱1-2之间的直线连接与内筒1-3的外壁分离，内筒1-3的外壁通过安装专用黑胶呈黑色，与蚕丝形成鲜明黑白对比，当单丝的络筒绕第一层丝结束，可对络筒第一层圈数，以及第一层单丝绕丝的颣节进行人工计量。络丝筒①通过络丝筒传动锭子②与伺服电机③的输出轴连接，实现旋转，通过控制伺服电机③可控制络丝筒①的转速。导丝机构包括导丝杆⑤、连接在的导丝杆上的导丝轮⑥和旋转的升降螺杆④，导丝杆⑤与升降螺杆④的螺杆连接，在升降螺杆④带动下沿络丝筒①的轴向移动。升降螺杆④与伺服电机⑦的输出轴连接，伺服电机⑦用来控制导丝杆升降，调节导丝杆升降的速度与距离。本络筒采用正多边形定位设计，精确定位使用不锈钢柱进行多点固定，在平面上组成结构稳定规则的正多边形，各边相等，各内角相等。络丝筒①的支柱为六根与内筒1-3平行，内筒1-3为圆柱体，活蛹单丝绕成正六边形，每边的距离都等于内筒1-3的直径；在整体上，构成了六个相同的平面，每个面对应内侧内筒1-3的外壁的专用黑胶，形成了六块同样大小的黑板，利用这些平面来对蚕丝进行人工计量；根据正多边形特点，每边长度相等，在绕丝匀速的条件下，绕丝每圈长度相同，如果正六边形周长d为0.234（米）±0.01，再根据绕丝总圈数N，总长度可根据公式算出：

总长度D（米）=d×N

在得到总长度之后，将绕丝取下进行称重，根据纤度公式：

即可计算出生丝的纤度。

支柱1-2可以是圆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。内筒1-3至少是三棱柱形，其形状与支柱1-2所围成的形状相配合，例如采用六根支柱1-2构成六棱柱形，内筒1-3也相应的设置为六棱柱形，其上的每个面与相邻支柱构成的平面平行，以方便观测。

1.4 本技术与现有技术相比，具有的优点是：

1）能够计算出活蛹单丝长度，从而根据纤度公式计算出生丝纤度。

2）由于内筒的外壁为黑色或者其他深色，与蚕丝形成鲜明黑白对比，当单丝在络筒绕第一层丝结束，可对络筒第一层圈数，以及第一层单丝绕丝的颣节进行人工计量。

3）通过调节旋转升降螺杆④的转速，可以调节每层绕丝的密度。

4）自动计量参数。

2 系统控制

2.1 单茧缫丝设计完成后，由人机界面、可编程控制器、伺服驱动器和伺服电机、检测传感器等设备将单机组合成为系统装置。其中人机界面通过RS485总线与检测传感器和可编程控制器之间进行数据的读写，根据用户需求在人机操作系统界面上伺服电机运行速度、行程等参数进行自定义设定，通过可编程控制器对设定参数值进行精准换算，将换算值通过脉冲形式发送到伺服驱动器上，由此控制着伺服电机的运行速度、行程。

2.2 本系统通过检测传感器，将活蛹单茧缫丝丝质质量的颣节、断点、长度等数据记录，通过RS485总线将这些数据发送到可编程控制器与人机界面中，在可编程控制器中将长度检测信号进行读取换算，得到相应的缫丝长度数据，再通过RS485总线上传至人机界面中相应地址，在对应位置中显示；人机界面通过检测传感器直接读取活蛹单茧缫丝丝质质量的颣节数据，并在相应位置进行显示。

2.3 本系统为了适应不同工作强度环境要求，利用可编程控制器的扩展功能，可将活蛹缫丝选茧装置从一个工位到二十个工位任意组合扩展，将增加的独立选茧装置顺延安装，通过RS485总线将各独立装置信号汇总，在人机界面中进行更新初始化，匹配相应的数据地址，能快速扩展应用与实际操作中，组合扩展方便快捷，应用灵活，在蚕业生产研究工作中，满足不同人员的需求，实现全自动组合式活蛹缫丝选茧。

3 结束语

全自动组合式活蛹缫丝选茧装置的设计与实现，满足了用户的多种需求，操作更简单方便，更人性化，设备更简洁、性能更稳定，突破了原有落后的蚕业活蛹缫丝检测技术，拥有光机电一体化于一体的全自动组合式活蛹缫丝选茧装置，在家蚕选育中一个多月的工作量能够在几天就能完成，工作效率显著提高。

【参考文献】

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[2]李幼涵.伺服运动控制系统的结构及应用[M].北京：机械工业出版社，2006.

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[4]谭立萍，朱林群，岳新霞.广西蚕茧缫丝工艺特点及质量情况分析[M].广西工学院学报，2011（5）：79-81.

[责任编辑：汤静]