阅读说明：本技术 一种棉花圆模成型缠网断网装置 (Cotton circular mold forming net winding and breaking device ) 是由 刘亮东 孙显顺 王德成 马治国 王光辉 尤泳 甘邦兴 李世雄 邵长勇 何雄林 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种棉花圆形打捆机精确缠网、断网装置及控制方法,该装置包括缠网装置、断网装置、检测模块、动力模块、单片机和上位机控制模块,检测模块用于检测是否满足送网、断网、换网条件,是则动力模块动作；动力模块与单片机和上位机控制模块连接,用于在单片机和上位机控制模块的作用下输出缠网装置、断网装置运动的动力；缠网装置与单片机与和上位机控制模块连接,用于根据检测模块的信号对缠网的圈数进行计算,并将网引进打捆室内；断网模块与动力模块、单片机和上位机控制模块连接,用于将网快速高效地切断,本发明通过单片机与上位机控制中心可以对缠网圈数、缠网余量等数据实时显示,提高了棉花圆形打捆机的人机交互性与自动化程度。(The invention discloses a precise net winding and breaking device of a cotton round bundling machine and a control method, the device comprises a net winding device, a net breaking device, a detection module, a power module, a single chip microcomputer and an upper computer control module, wherein the detection module is used for detecting whether the conditions of net feeding, net breaking and net changing are met, and if the conditions are met, the power module acts; the power module is connected with the single chip microcomputer and the upper computer control module and used for outputting power for movement of the net winding device and the net breaking device under the action of the single chip microcomputer and the upper computer control module; the net winding device is connected with the single chip microcomputer and the upper computer control module and used for calculating the number of turns of the net winding according to the signal of the detection module and introducing the net into the bundling chamber; the net breaking module is connected with the power module, the single chip microcomputer and the upper computer control module and used for cutting off the net quickly and efficiently.)

一种棉花圆模成型缠网断网装置

技术领域

本公开属于农业机械技术领域，特别涉及一种棉花圆模缠网断网装置及对棉花圆模缠网断网的控制方法。

背景技术

棉花圆模成型缠网断网装置是棉花打捆机关键部件之一，用裹包裹成型后的棉花可以有效提高棉花的密实度，方便运输与储存。目前，国内自走式皮带式采棉机打捆装置配备的缠网断网装置配备的机械机构不仅断网效率低、噪声大、可靠性差、布网不均匀、断网不彻底而且由于机械结构过于复杂而使制造成本升高，同时增加了机械振动，降低了农业收获机械智能化。因此，将机械结构用电器元件代替，通过控制器控制棉花打捆机缠网断网，不仅可以实现任意圆模直径的圆捆精确缠网，而且提高棉花打捆的质量，同时优化了机械结构，提高了棉花收获自动化水平。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有装置中存在的送网不均匀、缠网不精确、断网噪声振动大的问题，本公开提供了一种自走式皮带式采棉机打捆机的缠网断网装置，该装置用于在棉包成型后缠网及断网操作，用以固定与封装棉包，可以实现任意圆模直径的圆捆精确缠网断网。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种皮带式棉花圆形打捆机缠网断网装置，包括：

检测模块，用于检测是否满足送网、断网、换网条件，是则动力模块动作；

所述单片机和上位机控制中心，用于显示检测模块中缠网圈数、缠网余量等数据以及控制动力模块，所述上位机是采用labview编写的软件窗口，所述单片机是采用ARM系列STM32F107系列单片机；所述上位机与单片机用通讯协议进行数据传递；单片机用于接收上位机的数据以及控制动力模块，上位机用于显示各传感器的数据以及向单片机发送命令控制动力模块动作；

所述动力模块与单片机和上位机控制模块连接，用于在单片机和上位机控制模块的作用下，输出缠网装置、断网装置的动力；

所述缠网装置与单片机和上位机控制模块连接，用于根据检测模块的信号对缠网的圈数进行计算，并精确缠网将网引进打捆室内；

所述断网装置与动力模块、单片机和上位机控制模块连接，用于在缠网圈数达到设定值时将网切断。

在上述技术方案中，所述检测模块包括：

成型检测模块，包括压力传感器，用于检测棉花圆模打捆室是否符合打捆的条件，是则向单片机与控制中心发送成型完成、开始送网的信号；

缠网量检测模块，包括缠网圈数传感器，用于实时检测当前圆模缠网的圈数，当缠网圈数达到设定值后，向单片机和控制中心发出缠网完成、开始切网的信号；

断网检测模块，包括光电开关一、光电开关二，用于将切网装置的位置转化为开关信号，并将开关信号传递给单片机与控制中心；

缠网余量检测模块，包括裹包网余量传感器，用于实时监测当前网总余量是否充足，否则向单片机与控制中心发送缠网余量不足的信号。

在上述技术方案中，所述单片机与上位机控制中心包括：

单片机，分别与缠网装置、断网装置、检测模块、动力模块、上位机相连接，用于根据所述的各类传感器和光电开关发送的电信号决定是否控制动力模块动作；

通信协议，用于单片机与上位机通信，将单片机检测的数据反馈给上位机显示数据、将上位机的信号反馈给单片机控制动力模块；

上位机，用于实时显示缠网圈数、缠网余量等数据以及向单片机发送信号控制动力模块动作。

在上述技术方案中，所述动力模块包括：

送网电机，当从单片机和上位机控制中心得到圆模成型完成的信号，输送送网装置的动力；

丝杠电机，当从单片机和上位机控制中心得到圆模送网完成的信号，输出切网装置左右运动的动力；

切网电机，当从单片机和上位机控制中心得到圆模送网完成的信号，配合丝杠电机运动的同时，输出切网的动力；

丝杠电机二，在棉花圆模成型的整个过程中，圆模逐渐由小变大，丝杠电机输出棉花圆模成型的动力。

在上述技术方案中，所述缠网装置包括：

换网装置，用于当网捆不足时，通过所述换网装置进行换网捆，以便于缠网、断网工作；

送网装置，用于将网从网捆送到成型室内进行缠网作业，送网电机通过链传动与齿轮传动进行作业；

缠网量检测装置，用于实时检测缠网圈数是否与设定圈数值一致，当达到设定的缠网圈数后，向单片机和上位机控制中心发送缠网完成信号，执行切网作业；

缠网余量检测装置，用于实时检测网余量是否充足，当网长度不够时，向单片机和上位机控制中心发送信号，提醒操作人员进行换网捆。

在上述技术方案中，所述切网装置包括：

切网电机、丝杠电机一，用于当单片机和上位机控制中心接收到缠网完成信号时，正转驱动切网装置沿导轨运动完成切网；当右侧光点开关二接收到信号，丝杠电机一反转，切网装置沿导轨反向运动；当左侧光电开关一接收到信号时，丝杠电机一、切网电机停止，切网过程完成。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种棉花圆模成型缠网断网方法，包括：

步骤一:初始化单片机和上位机控制中心，启动丝杠电机二带动成捆室成型皮带运转，在上位机操作面板上设置缠网圈数N；检测模块检测压力传感器是否达到设定值，是则符合缠网条件，向单片机与上位机控制中心发送信号，控制动力模块中送网电机工作；

步骤二：送网电机作为动力推动缠网装置将网送进打捆室内；所述送网电机通过链传动驱动卷网轴一，卷网轴一通过齿轮传动驱动卷网轴二转动，在卷网轴一与卷网轴二的摩擦转动作用下将网送进打捆室；

步骤三：检测模块检测缠网圈数传感器数据是否等于设定值n＝(π·N·D)/(π·d)·，D为成型室直径；d是齿轮直径；N为设定的缠网圈数；是则停止送网电机，送网过程结束，启动切网电机、丝杠电机推动切网装置工作；所述缠网圈数传感器检测圈数为n₁,当n₁＝n时，向单片机与上位机控制中心发出送网过程结束，丝杠电机正转驱动刀片沿导轨方向运动、切网电机驱动刀片进行切网作业；

步骤四：检测模块检测右端光点开关二是否接收到信号，是则丝杠电机反转；检测模块检测左端光点开关一是否接收到信号，是则丝杠电机正转、切网电机停止，切网过程完成；

步骤五：成型、缠网、切网过程完成后，丝杠电机二停止运转、成型皮带停止运转、后仓门开启、棉花圆模出仓。在下个循环开始之前，单片机和上位机控制中心控制后仓门闭合、丝杠电机运转、成型皮带运转。

附图说明

图1为本发明棉花圆模成型缠网与断网装置的正视图；

图2为本发明棉花圆模成型缠网与断网装置的整体机构图；

图3为本发明棉花圆模成型缠网与断网装置的左视图；

图4为本发明棉花圆模成型缠网与断网装置的方框原理图；

图5为本发明棉花圆模成型缠网与断网装置的控制流程图。

其中，1：切网刀片；2：切网电机；3：丝杠轴座；4：光电开关一；5：丝杠电机；6：钣金一；7：缠网圈数传感器；8：缠网圈数传感器磁铁；9：主动齿轮；10：从动齿轮；11：从动链轮；12：链条；13：主动链轮；14：送网电机；15：紧固轴一；16：网捆；17：紧固轴二；18：紧固手柄；19：网捆托架；20：光轴一；21：光轴二；22：卷网轴一；23：卷网轴二；24：手动送网手柄；25：齿轮一；26：齿轮二；27：钣金二；28：裹包余量检测传感器；29：导轨；30：光电开关二；31：丝杠一；32：网；33：卷轴一；34：皮带；35：滚动轴；36：压力传感器；37：成型辊轴；38：输送轴一；39：丝杠二；40：丝杠电机二；41：卷网轴二；42：送棉带；43：输送轴二；44：成型室。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的一个实施例的具体实施方式作进一步详细描述。

如图4所示，本发明实施例的棉花圆模成型装置的方框原理图，所述棉花圆模成型送网与断网装置主要包括：缠网装置、断网装置、检测模块、动力模块、单片机和上位机控制模块。

检测模块，用于检测是否满足送网、断网、换网条件，是则动力模块动作；动力模块与单片机和上位机控制模块连接，用于在单片机和上位机控制模块的作用下，输出缠网装置、断网装置的动力；缠网装置与单片机和上位机控制模块连接，用于根据检测模块的信号对缠网的圈数进行计算，并精确缠网将网引进打捆室内；断网模块与动力模块、单片机和上位机控制模块连接，用于将网快速、高效切断。

所述检测模块包括：压力传感器36、缠网圈数传感器7、光电开关一4、光电开关二30、裹包网余量传感器28，所述压力传感器36用于检测成型是否完成，是则符合缠网的条件；所述缠网圈数传感器7是用于检测缠网圈数是否达到设定值，是则缠网过程结束、进行切网作业；所述光电开关二30用于检测切网装置是否到达右侧，是则丝杠电机5反转，切网装置沿导轨向左侧运动；所述光点开关二4用于检测切网装置是否到达左侧，是则丝杠电机5正转，切网装置暂停动作，切网过程完成。

所述缠网装置包括：换网装置、送网装置、缠网量检测装置、缠网余量检测装置；

所述换网装置包括：网32、紧固轴一15、网捆16、紧固轴二17、紧固手柄18、网捆托架19；网32初始在网捆托架19上，两端紧固轴与机器整体相连，中间部分是放网捆的，网捆是通过右端的紧固手柄18夹紧在缠网轴两端的，通过转动右端的紧固手柄18目的是高效的实现网捆的更换；

所述送网装置包括：主动齿轮9，从动齿轮10，从动链轮11，链条12，主动链轮13，送网电机14，紧固轴一15，网捆16，紧固轴一17，紧固手柄18，网捆托架19，光轴一20，光轴二21，卷网轴一22，卷网轴二23。送网的动力由送网电机14带动主动链轮10、链12，后带动卷网轴一22、卷网轴二23，通过卷网轴之间的转动摩擦作用实现送网。卷网轴22与23的动力来源首先是由送网电机14带动主动链轮13与链12，进而带动从动链轮11、主动齿轮9与卷网轴22，再通过齿轮传动把动力传动给从动齿轮10与卷网轴23，进而实现送网的动力传输。网初始在网捆托架19上，网捆托架19两端与机器外壁焊接且设计成圆弧状、下端留有送网的空隙，由两端的紧固轴15与17固定，经光轴20与21的导向作用，通过卷网轴22与23之间的摩擦转动送网。送网机构的动力来源为送网电机14带动主动链轮13与链条12，通过链条12带动从动链轮11与主动圆柱齿轮9，通过齿轮传动带动从动齿轮10，进而带动卷网轴22与23摩擦转动送网。增加光轴20与21目的一方面式为了让网沿着卷网轴22与23的切线方向进出，起着导向的作用；卷网轴22与23材料外加一层橡胶，目的增加送网的摩擦力。增加手动送网手柄24，当自动送网失效或者送网圈数不正确时，可以通过转动手动送网手柄24带动齿轮一25、齿轮二26、卷网轴一22、卷网轴二23工作。手动送网手柄24转动圈数与主动齿轮9转动圈数相同、卷网轴的转动周长与网的送入长度相同，目的是在手动模式下达到精确的手动送网长度量和理想的送网效果；

所述缠网量检测装置包括：钣金6，缠网圈数检测传感器7，缠网圈数检测器磁铁8，主动齿轮9，从动齿轮10。其中缠网圈数传感器固定于一块钣金上，钣金是在固定在棉花圆模成型装置上的。在卷网轴23上有一块缠网圈数传感器磁铁8，是配合缠网圈数传感器使用的。卷网轴每转动一圈，缠网圈数检测传感器会接受一次信号。通过缠网量检测传感器7检测在卷网轴22上的传感器磁铁8的次数n₁，与设定的缠网圈数n＝(π·N·D)/(π·d)·比较是否一致,检测到n＝n₁时，缠网圈数达到设定值，向单片机与上位机控制中心发出缠网过程完成的信号，进行切网过程。缠网圈数检测传感器具有实时检测棉包缠网圈数的优点，可以实现任意圆模直径成型；

所述缠网余量检测装置包括：网32、钣金二27、裹包余量检测传感器28，网每隔一段距离就有一条形码，通过裹包网余量传感器28并解析条形码信息，以获取裹包网使用量与剩余量。裹包网余量检测传感器28具有实时检测网的剩余量的优点，有利于提醒工作人员准备换网，进而高效生产。

所述切网装置包括：光电开关一4，切网电机2，丝杠电机一5，刀片1，导轨29，光电开关二30，丝杠一31，网32。切网装置实现水平运动的动力为丝杠电机一5，刀片的旋转运动的动力来源为切网电机2，切网电机2初始位置位于丝杠的最左侧，并且丝杠导轨左右侧各布置一光电开关。当送网电机由运动变为停止时，切网电机2与丝杠电机一5同时启动，带有刀片的丝杠轴座3在丝杠螺母机构的带动下由左到右运动，当接触到右侧的光电开关传感器30时，丝杠电机一5反转，滑块由右到左运动，当运动到左侧的光电开关4时，切网电机2与丝杠电机一5均停止，进而完成一次切网。采用丝杠螺母机构增加机构的稳定性、利用刀片切削的方式提高切削的效率。