英语原文共 16 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
BiosystemsEngineering(2006)93(2),123–138
doi:10.1016/j.biosystemseng.2005.12.001
AE—Automation and Emerging Technologies
种子塑料盒自动运货板搬运系统的研发
Yi-Chich Chiu1；Din-SueFon2；Gang-JhyWu1
1台湾宜兰大学生物机电工程系，1， Shen-LungRd.， I-Lan26041，台湾；
通讯作者邮箱：yichiu@niu.edu.tw
2国立台湾大学生物工业机电工程系，1，Sec。台湾台北市罗斯福路4号106
（2004年11月22日收到；2005年12月6日以订正表格接受；2006年1月30日在线公布）
摘要：本研究的目的是开发一套水稻播种自动运货板装卸系统，从自动播种线上将三个播种塑料盒堆叠起来，并在运货板装载好的塑料盒将被运到一个空调室进行发芽。系统还可以与前面的步骤相反，从运货板中取出发芽的塑料盒，并将塑料盒安排到苗圃地，塑料盒中的种子一直生长到苗期。
设计、制造了一个样机，并对样机进行了性能测试。实验的结果表明，该系统在堆垛1416个塑料盒时工作良好，塑料盒装载率达95%的成功率。卸载量1380，成功率97.2%。
ⓒ 2006年西尔索研究所。保留所有权利
爱思唯尔有限公司出版
1、引文
艾迪水稻是台湾最重要的农作物之一，是台湾的主食。在水稻栽培的许多基本操作中，苗圃是一项初步但关键的操作，尤其是在使用水稻插秧机时。完整的水稻秧苗护理操作包括选种、种子发芽、种子塑料盒调节、种子塑料盒播种（600 mmtimes;300 mmtimes;30 mm）和秧苗硬化。成熟秧苗由专为插秧而设计的插秧机移栽到田间。
台湾所有的水稻苗圃都遵循类似的运作模式，设有自动播种线，可同时处理多个事件。通常，这种自动播种线包括塑料盒供应商、土壤粉碎机、喷水器、种子分配器、农药喷雾器、土壤覆盖器和塑料盒堆垛机（Chiu等人，1998），塑料盒堆垛机通过带式输送机连接。
塑料盒供应商将空塑料盒从堆中卸下，并将其单独送入线路输送机。使粉碎后的土壤、种子、农药和水按顺序涂在塑料盒上，最后将质量为5.2kg的成品塑料盒取出。在播种线的末端，使用塑料盒堆垛机将已完成的塑料盒堆成三个一个，以便于以后的劳动力运输。一些
这样的模型在台湾和日本都已商业化，如San-Da、Yu-Sheng、Yi-San-Jiu（台湾农业灌溉数字博物馆，2005年）、井关农机株式会社（井关农机株式会社，2005年）、Yanmar（Yanmar，2005年）、久保田有限公司（久保田，2005a）等。
种子盒需要放在温暖潮湿的环境中大约3-5天，直到种子发芽。然后将盛有发芽幼苗的塑料盒移到球场进行7到15天的驯化。Chiu和Fon（2001）开发了一种基于运输龙门的水稻秧苗塑料盒自动装卸机。该机可通过输送机将播种种子塑料盒有序/连续地放置在苗圃地上，以适应野外环境，并在秧苗准备移栽时，将带成熟秧苗的秧苗种子塑料盒按顺序接至装载输送机。日本久保田株式会社（2005b）研制了一种半自动塑料盒装载/卸载履带式装置，将播种塑料盒布置在地面上。
在运货板上堆放大量塑料盒以加工商品以处理增加的商品
1537-5110/$32.00 123 ⓒ 2006 Silsoe Research Institute.All right sreserved
Published by Elsevier Ltd
124 Y.-C.CHIU等人
符号说明
Ct 连续两个塑料盒之间的最小间隙，mm
E 小时工作性能，塑料盒h-1
Lc 输送机长度，mm
Ls2 路径Ps2的水平投影距离，mm
Ls3 两个拐点Q的水平移动距离，mm
Ls4 路径Ps4的水平投影距离，mm
Lt 塑料盒长度，mm
∆L 附加行驶距离，mm
Nl 一个堆垛中的层数
Nb 每层的组数
P 堆叠在一个运货板上的塑料盒数量，塑料盒
Ps2 第一个转弯阶段单种子塑料盒拐点Q的移动路径，mm
Ps4 单种子塑料盒拐点Q在第二个转弯阶段的行走轨迹，mm
Sn 第n个塑料盒移动到输送机上塑料盒夹持区的
位移，mm
Tp1 两个连续塑料盒之间的最小间歇时间，s
Tc 运货板更换时间，s
Tf 调平板工作时间
Tg 塑料盒重新定位时间，s
Tm 塑料盒输入时间，s
Tn 第n堆塑料盒移动到塑料盒夹持区的时间，s
Tz 完成一个运货板堆垛的总操作时间，s
V 滚筒输送机的速度，mm s-1
Wt 塑料盒宽度，mm
操作效率对于物料流动管理和正确堆码塑料盒的搬运量至关重要，这已被公认为物料搬运中最重要的理念之一（Ram，1992；Bangjing，1996；Fu，1994）。运货板，有些带有识别系统，在工业中长期用于自动材料运输和搬运。运货板标准化是不可避免的（王，1996；天，1998；台湾运货板有限公司，1999年A，1999年B）。为了研究运货板运输操作，人们进行了许多研究。例如，Aziz（1991）建立了卡车运输和塑料盒的计算机辅助装箱模型。Terno等人。（2000）研究了在最小数量的部件上最优加载以获得最佳空间利用率的问题。顾（1999）研究了高速机器人的运货板装载操作。刘和晓（1997）旨在找到将相同的箱子包装到运货板上的最佳装载布局。
台湾水稻苗圃的标准做法是将塑料盒堆放在运货板上，放在温暖的环境中发芽。为此，采用了大运货板（1280 mmtimes;1280 mm）和小运货板（1280 mmtimes;640 mm）两种运货板。通常的做法是在一个大运货板上堆放240个塑料盒，分为8堆，每堆30个塑料盒。另一方面，一个小运货板上只能堆放4堆塑料盒，总共120个塑料盒。用叉车将装在运货板上的秧苗塑料盒移到发芽区。发芽过程结束后，用叉车将运货板再次移至苗木供应区。然后，用人工将秧苗塑料盒从运货板上取回到输
送机上，并运送到适应区进行硬化。
塑料盒堆叠和回收过程是高度劳动密集型的。通常需要三到五个人来完成这项工作（图1）。播种塑料盒每盒重5公斤，工人一次搬3个塑料盒重15公斤。这对工人来说是一个相当重的负担。因此，苗木种植者迫切需要机械化的设备和技术。Iseki有限公司（2005）开发了一种自动运货板装载系统，使用工业机器人臂从播种线抓取塑料盒，组成运货板。其成本无法满足台湾苗木种植者的需求。本研究的目的是发展一个适合当地农民的低成本运货板搬运系统。该系统可以在运货板装载作业中，将种子塑料盒堆放在运货板上，并采用逆向作业，从运货板中取出新出苗的塑料盒，并将其放在运输输送机上，以适应气候变化。
2.设备和程序
2.1.机械设计
设计了一个系统来实现两个主要功能：运货板装载和运货板卸载。在运货板装载作业中，系统将从自动播种系统中取出的塑料盒按计划堆放在运货板上。在运货板卸载操作中，系统从堆垛中检索塑料盒
自动运货板搬运系统 125
运货板
塑料盒重新定位单元
塑料盒供应单元
运货板供应单元
图1.手工进行的运货板装载过程
图3.自动运货板装载的总体配置和卸载系统
图2.一个运货板上种子塑料盒的堆垛布局
30个塑料盒
在运货板上，并将其放置在运输输送机上，运输输送机将发送塑料盒至塑料盒装载和卸载机（Chiu amp; Fon，2001），用于随后的适应过程。为此，使用大运货板（1280毫米x 1280毫米）。根据图2所示的布局，共有240个塑料盒，分为八堆，堆放在一个运货板上。该系统设计为一次抓取两摞塑料盒，每摞五个塑料盒（每摞三到五个塑料盒是可行的）。因此，八堆塑料盒被分成A、B、C和D组，每组包括两堆塑料盒。由于每堆有30个塑料盒，每堆有5个塑料盒，每堆由6摞托塑料盒组成。在塑料盒装载过程中，塑料盒按A-B-C-D顺序堆放在每组的第一层上。然后，塑料盒按相同的顺序堆放在每组的第二层上。重复类似的程序直到每堆都堆满了六层塑料盒。在运货板卸载（塑料盒回收）操作，流程颠倒。该系统由三个主要部分组成单位：塑料盒供应单位，运货板供应单元和塑料盒重新定位单元。有关的详细信息机械设计、读卡器可用于Fon和Chiu的报告（2004年）。图3描述了液压系统的机械设计。
2.1.1塑料盒供应器
如图4所示，塑料盒供应单元（测量2000mmtimes;500mmtimes;860mm）包括一个滚筒输送机，一个输入塑料盒转动杆，一个刮板，一个输出塑料盒转向杆、导向板和间歇机制。这些元素被移动气动缸，液压控制；完成运输等任务的系统；塑料盒的转动、导向、对齐和排列。这个可以调整导板的角度以满足不同的塑料盒堆垛和回收操作的需要。辊道输送机由21个长715mm、直径60mm的辊子组成。每个滚筒之间的间距为95.5mm。采用1/40减速比的0.2kW三相电动机作为动力源，通过12.7mm链条系统传递动力。
图5显示了塑料盒供应单元如何工作，以便为运货板装载操作提供种子塑料盒。为供应种子塑料盒，电机顺时针旋转，并启动滚筒输送机，以引入塑料盒（1级）。输入塑料盒转动杆与位于输送机另一侧的导向板结合，转动输入塑料盒90◦，并将其从纵向旋转到横向（第3阶段）。转动杆后面的限位开关检测并检查塑料盒是否准备好。
126 Y.-C.CHIU等人
输入塑料盒转向杆
滚筒驱动电机
启动气缸 间歇机制
水平板
光电开关
限位开关
间歇机构
塑料盒夹持区
导向板
滚筒输送机
输出塑料盒转向杆
限位开关
图4。塑料盒供应装置的主要元件和机械配置
输入塑料
盒转向杆
限位开关
水平板
限位开关
第1层
五个塑料盒
光电开关
第6阶段
第1阶段
第7阶段
第2阶段
第3阶段
第8阶段
第10阶段
第9阶段
第2层
五个塑料盒
第5阶段
第4阶段
前进方向
图5.运货板装载作业的塑料盒供应作业流程
通过转向杆。如果是这样，将向上抬起水平板以停止塑料盒，以确保设置在正确的方向（第5步）。
然后送至塑料盒夹持区，等待夹持和堆叠（第7阶段）。由于一次夹持两堆塑料盒，因此安装了两个传感器，以检测夹持区域（第9和10阶段）是否放置了两堆塑料盒。限位开关用于检测第一个堆栈，光电开关用于检查第二个堆栈是否处于位置（图5）。
在塑料盒回收操作中，塑料盒堆叠操作中的步骤是相反的。图6显示了塑料盒检索操作中的塑料盒输出过程。
间歇机构（260 mmtimes;600 mmtimes;90 mm）用于按适当的顺序和间隔发送两堆塑料盒。塑料盒夹持器取出两堆塑料盒并将其放在塑料盒夹持区。然后，间歇机构被抬起，向上推第一堆塑料盒并使其闲置。电机逆时针旋转，启动辊筒输送机发送第二层塑料盒。然后，间歇机构下降，降低第一个堆栈，并将其放在辊道输送机上发送出去。这些带发芽种子的塑料盒，然后由输出塑料盒转向杆和导向板（图5）从横向转向纵向，并送至适应区进行硬化处理。
2.1.2.运货板供应单元
运货板供应装置长5175mm，宽1410 mm，高1385 mm，由三部分组成：运货板卸载部分，塑料盒堆叠部分和运货板输出部分（图7）。在运货板卸载部分，最初一堆中的八个空运货板被卸载
自动运货板搬运系统 127
输出塑料盒旋转杆
第二摞
夹持器
间歇机构
第二摞 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[235817]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
