亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        自動(dòng)刷涂醬料燒烤設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

        2021-10-26 08:23:16龍陽城陳新度吳磊
        機(jī)械工程師 2021年10期
        關(guān)鍵詞:醬料刷子烤肉

        龍陽城,陳新度,吳磊

        (廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,廣州 510006)

        0 引言

        國內(nèi)傳統(tǒng)的烤肉是將肉制品穿在烤肉鐵釬子上,在簡易的烤肉爐上烤制??救鉅t通常是鐵皮長槽,使用木炭或燃煤作燃料??局茣r(shí),將鐵釬子放在烤肉槽上,加熱的同時(shí)還需要撒上各種調(diào)味品并不停地翻烤[1]。在對(duì)于燒烤自動(dòng)化的研究中,張振[2]設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)烤肉自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的家用燃?xì)饪救鉅t,該烤爐通過卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所有肉串釬實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng),但該設(shè)計(jì)只能用于燃?xì)鉄?,無法適應(yīng)燒烤市場中多為木炭燒烤的需求。吳維欣等[3]設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式烤肉機(jī),通過連續(xù)傳送帶帶動(dòng)烤肉釬,還設(shè)置了自動(dòng)送料機(jī),可以在傳送帶的作用下與烤肉機(jī)的連續(xù)傳送帶同步傳動(dòng)連接,但該設(shè)計(jì)只實(shí)現(xiàn)了食材的自動(dòng)旋轉(zhuǎn),沒有實(shí)現(xiàn)食材在烘烤過程中的涂刷醬料功能。韓雪超等[4]改進(jìn)設(shè)計(jì)了移動(dòng)式烤肉機(jī),該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)肉串的自動(dòng)傳輸和刷料,但機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不能大規(guī)模使用。呂仲明[5]改進(jìn)了第一代烤肉爐,改進(jìn)后的便攜式烤肉爐在內(nèi)部壓力場分布和速度場分布上都占有較大優(yōu)勢,但只是更改了烤肉爐的結(jié)構(gòu),并未實(shí)現(xiàn)機(jī)械刷料工藝。因此,針對(duì)當(dāng)前燒烤市場上傳統(tǒng)木炭烤爐的工作方式,基于STM32單片機(jī)控制技術(shù),設(shè)計(jì)了一種能夠在木炭烤爐上模擬人工刷涂醬料的機(jī)械裝置。

        1 涂刷醬料的運(yùn)動(dòng)模型建立

        1.1 涂刷動(dòng)作的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)

        在燒烤給食物增加調(diào)味品的過程中,一般使用刷子蘸取醬料,在食物上往復(fù)移動(dòng)將醬料涂刷均勻,見圖1。

        圖1 燒烤中的刷涂醬料工藝

        涂刷醬料的工藝在運(yùn)動(dòng)上可表現(xiàn)為:刷子一端被夾持著垂直放置,刷毛與食材發(fā)生干涉,在空間上以食材沿?zé)竞灥姆较驗(yàn)檩S,進(jìn)行往復(fù)的軸向直線運(yùn)動(dòng),即實(shí)現(xiàn)刷子在食材上的直線運(yùn)動(dòng)。

        萬亮晨等[6]發(fā)明了一種可實(shí)現(xiàn)刷子在食材上直線運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)燒烤架。該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖如圖2所示。

        由圖2可知,該燒烤架有一個(gè)沿x軸的直線運(yùn)動(dòng)v,沿y軸的直線運(yùn)動(dòng)u,需實(shí)現(xiàn)覆蓋長度為L的工作范圍,需要使用同樣長度為L的導(dǎo)軌,不僅成本高,并且占用了更多的空間。基于節(jié)省成本、節(jié)約空間的目的,將X、Y方向上的兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)更改為X方向上的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),見圖3。

        圖2 直線運(yùn)動(dòng)組合的自動(dòng)燒烤架運(yùn)動(dòng)簡圖

        由圖3可知,改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)只需要長度為d的導(dǎo)軌即可實(shí)現(xiàn)在相同的工作范圍L內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

        圖3 改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

        1.2 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立

        改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)擬合成一個(gè)在食材上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。則有下式:

        式中:r為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角速度,r/s;v為直線運(yùn)動(dòng)速度,mm/s;u為燒烤簽上的直線運(yùn)動(dòng)速度,mm/s;D為旋轉(zhuǎn)臂長,mm;θ為旋轉(zhuǎn)臂與導(dǎo)軌之間的夾角,rad;s為烤架和導(dǎo)軌之間的距離,mm;dt為單位運(yùn)動(dòng)時(shí)間;w為角速度;a為運(yùn)動(dòng)瞬間時(shí)刻,s。

        在D、w、s、h已知的情況下,可通過式(1)~式(4)聯(lián)立求解機(jī)械臂的末端位置和u、v的瞬時(shí)速度。

        故要實(shí)現(xiàn)在燒烤簽上速度為u的直線運(yùn)動(dòng),需要一個(gè)角速度為w的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)速度為v的直線運(yùn)動(dòng)。

        2 機(jī)械部件選型設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)控制

        2.1 總體設(shè)計(jì)

        運(yùn)動(dòng)方案確定后,系統(tǒng)主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)、上位機(jī)組成(如圖4),機(jī)構(gòu)裝配建模如圖5所示。

        圖4 自動(dòng)刷涂醬料機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        圖5 結(jié)構(gòu)三維裝配圖

        將燒烤放置上工位后,刷料部件開始運(yùn)動(dòng)。刷料部件可實(shí)現(xiàn)一個(gè)空間三自由度的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)??赏ㄟ^直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)完成刷子在空間內(nèi)的移動(dòng)。當(dāng)需要補(bǔ)充醬料時(shí),刷子移動(dòng)至燒烤爐旁邊的醬料補(bǔ)充區(qū),使刷子與醬料發(fā)生干涉即可蘸取醬料,然后回到食材上方繼續(xù)完成刷料動(dòng)作。

        上位機(jī)通過相機(jī)拍攝燒烤圖片,食材各熟度階段的圖片經(jīng)過圖像預(yù)處理后通過輸入Resnet模型訓(xùn)練可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入圖片食材熟度的判斷。在判斷食材成熟后,將指令發(fā)送給下料部件。下料部件為直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上裝載著兩個(gè)末端是夾具的微型氣缸。接收到下料指令后,氣缸桿伸出,使夾具夾持著燒烤簽脫離燒烤爐表面。接著直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)至下料盤下方,氣缸收縮,將燒烤簽放置在下料盤中,至此完成一個(gè)自動(dòng)燒烤的工序。

        2.2 運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)

        運(yùn)動(dòng)部件分為刷料部件和下料部件。刷料部件分為直線運(yùn)動(dòng)部件、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件和上下運(yùn)動(dòng)部件。

        2.2.1 直線運(yùn)動(dòng)部件

        在本機(jī)構(gòu)中,直線運(yùn)動(dòng)需要滿足高精度、響應(yīng)速度快的要求。因此,可以選用滾珠絲杠副和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組合成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

        滾珠絲杠副具有高精度、高效率、高剛度等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用作伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵功能部件[7]。本設(shè)計(jì)中選用莫卡的FSL40滾珠絲杠副,絲杠單軸定位精度為0.03 mm,重復(fù)定位精度為0.05 mm,導(dǎo)程(螺距)為4 mm[8]。滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)公式為

        式中:v為滾珠絲杠副的運(yùn)動(dòng)速度,mm/min;wb1為滾珠絲杠電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;t為導(dǎo)程,mm/r。

        可以通過更改脈沖頻率來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)速度、方向的控制等,由這種電動(dòng)機(jī)組成的開環(huán)系統(tǒng)既穩(wěn)定又簡易,快速性也很好。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由特定的驅(qū)動(dòng)器供給電脈沖。在帶動(dòng)負(fù)載不至于出現(xiàn)超載的情況下,電動(dòng)機(jī)的啟停、理想轉(zhuǎn)速V僅僅由控制器輸出到電動(dòng)機(jī)的脈沖信號(hào)決定,帶動(dòng)負(fù)載不會(huì)對(duì)其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。本設(shè)計(jì)中選用57步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

        2.2.2 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件

        旋轉(zhuǎn)部件需要完成旋轉(zhuǎn)臂微小角度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),本設(shè)計(jì)中采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)加上減速器的設(shè)計(jì)。

        2.2.3 上下運(yùn)動(dòng)部件

        上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要承載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持刷子的懸臂進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),使刷子自上往下與食材發(fā)生干涉。該機(jī)構(gòu)無精度要求,只需要刷子與食材的干涉范圍在行程之內(nèi),運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)即可。承載質(zhì)量4 kg,可選用電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)。最終選用龍翔的平底座電動(dòng)推桿,使用24 V直流電,行程為200 mm,推力為500 N,速度為24 mm/s,接頭為M6螺紋孔。

        2.2.4 下料運(yùn)動(dòng)部件

        未來,銀川經(jīng)開區(qū)將以服務(wù)業(yè)核心區(qū)為重點(diǎn),著力打造信息技術(shù)、生物技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化、科技、媒體、通信等6大業(yè)態(tài)集聚。銀川市副市長、銀川經(jīng)開區(qū)管委會(huì)主任高言杰告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》,力爭到2020年科技貢獻(xiàn)率由2017年的67%達(dá)到70%以上、高新技術(shù)企業(yè)由2017年的44家增至50家左右,企業(yè)創(chuàng)新中心數(shù)由2017年的72家增至100家以上。

        下料部件中的直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)同2.2.1節(jié)中設(shè)計(jì)的直線運(yùn)動(dòng)部件。其上裝載著兩個(gè)微型氣缸,氣缸桿連接著一個(gè)夾具。兩個(gè)氣缸桿伸出后夾具將燒烤簽抬起,完成將成熟的燒烤從燒烤爐中下料的過程。下料結(jié)束后,執(zhí)行原動(dòng)作的相反動(dòng)作,回到原點(diǎn)。

        2.3 運(yùn)動(dòng)控制單元設(shè)計(jì)

        控制系統(tǒng)采用由STMicroelectronic 公司開發(fā)的STM32系列中的STM32F103RCT6,64引腳,板載USBTTL串口,開發(fā)程序?yàn)镵eil uVision5。STM32控制器控制電動(dòng)機(jī)需要使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(步距角)。因此可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,通過控制脈沖頻率來控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。驅(qū)動(dòng)器采用共陰極接線法[9],如圖7所示。

        由圖7可知,控制器需要控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度和方向,只需要按照一定的頻率發(fā)射脈沖信號(hào)和改變方向信號(hào)[10]。將單片機(jī)I/O口與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器按圖相連后,各引腳控制電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表1所示。

        圖6 下料部件設(shè)計(jì)圖

        圖7 驅(qū)動(dòng)器接線圖

        表1 STM32-電動(dòng)機(jī)參數(shù)配置表

        控制運(yùn)動(dòng)流程圖如圖8所示。

        圖8 控制流程圖

        3 樣機(jī)關(guān)鍵連接件強(qiáng)度分析與運(yùn)動(dòng)誤差分析

        3.1 整機(jī)裝配

        部件選型完畢后,按照?qǐng)D4所示的模型圖進(jìn)行裝配。整機(jī)裝配完全后如圖9所示。由圖可知,旋轉(zhuǎn)臂、減速器和電動(dòng)機(jī)全部固定于電動(dòng)推桿接頭的連接件上,該處為機(jī)構(gòu)的最大危險(xiǎn)處,故必須對(duì)該處進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn),以確保滿足強(qiáng)度要求。

        圖9 整機(jī)裝配

        3.2 連接件強(qiáng)度有限元分析

        3.2.1 建立連接件有限元模型

        要對(duì)連接件進(jìn)行有限元分析,首先需要進(jìn)行連接件的3D建模。建模和有限元分析軟件使用SolidWorks2016。

        3.2.2 連接件的材料

        3.2.3 邊界條件設(shè)置和網(wǎng)格劃分

        連接件以螺栓固定于電動(dòng)推桿接口處,承載著減速器、電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)臂,總重為3 kg。4個(gè)螺栓孔作為支撐點(diǎn)時(shí)受徑向的剪力,為保險(xiǎn)起見,取較大值100 N。網(wǎng)格劃分質(zhì)量設(shè)置為高,共劃分53 326個(gè)單元。

        圖10 有限元分析劃分網(wǎng)格

        3.2.4 計(jì)算結(jié)果分析

        由圖11 可知,最危險(xiǎn)位置在4個(gè)螺孔連接處的厚度中點(diǎn),該處使用von Mises準(zhǔn)則判斷的應(yīng)力值為0.85 MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度49 MPa、抗折強(qiáng)度88.8 MPa、拉伸強(qiáng)度61.5 MPa。證明連接件強(qiáng)度滿足使用要求。

        圖11 有限元分析應(yīng)力圖

        3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

        本設(shè)計(jì)目的為模擬人工夾持刷子在燒烤簽上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),故需驗(yàn)證設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)。偏差率公式為

        式中:ε為偏差率;h為刷子中心到簽的距離,mm;H為刷子寬度的1/2,mm。

        誤差率ε的大小表示了該次運(yùn)動(dòng)刷子偏離運(yùn)動(dòng)軌跡和燒烤簽位置的程度。偏差率小于50%則視為滿足刷涂動(dòng)作要求。如圖12所示,刷子寬為20 mm,即H=10 mm。

        圖12 刷子與燒烤簽的定位

        每次運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后,測量刷子中心到燒烤簽的偏置值h,復(fù)位到起點(diǎn)再一次運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn),以此往復(fù)測量h值,該過程重復(fù)20次。記錄數(shù)據(jù)見表2。

        表2 實(shí)驗(yàn)次數(shù)-h值記錄表

        偏差率隨復(fù)位次數(shù)變化的折線圖如圖13所示,可知隨著復(fù)位動(dòng)作次數(shù)的增多,機(jī)構(gòu)的偏差值越來越大,需要人工復(fù)位,以重新定位初始位置,使其滿足運(yùn)動(dòng)精度要求。

        圖13 偏差率-復(fù)位次數(shù)變化折線圖

        經(jīng)過分析,該誤差主要來源為:1)機(jī)械部件本身的誤差;2)運(yùn)動(dòng)控制算法需要優(yōu)化;3)測量誤差。

        4 結(jié)語

        設(shè)計(jì)了一種能夠在木炭烤爐上模擬人工刷涂醬料的機(jī)械裝置,該裝置可以在現(xiàn)有的燒烤市場中常用的木炭烤爐上使用,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刷涂醬料和下料的工序。經(jīng)過試驗(yàn),在重復(fù)涂刷次數(shù)為20以內(nèi)時(shí)偏差率可滿足動(dòng)作要求。建立的涂刷動(dòng)作模型為燒烤自動(dòng)化提供了一種機(jī)械實(shí)現(xiàn)的方法。

        設(shè)計(jì)中也有不足,如在檢測h值時(shí)采用的量具不夠精密,只能精確到1 mm,導(dǎo)致偏差率的變化是以10%為單位,出現(xiàn)的偏差率均為離散值,與實(shí)際上連續(xù)變化的偏差率有差別;如能在設(shè)計(jì)中加入更多的位置傳感器,將能更好地保證定位精度。

        猜你喜歡
        醬料刷子烤肉
        烤肉上的頭發(fā)
        幼兒100(2023年41期)2023-11-21 09:33:26
        藜麥蛋白Pickering乳液在新型果蔬醬料中的應(yīng)用研究
        “新潮”的舊刷子
        大名鼎鼎的巴西烤肉
        腸粉
        Look and Guess眼力大比拼
        О НИХ СУДАЧИЛИ НА УЛИЦАХ
        中國(俄文)(2018年5期)2018-05-24 13:53:01
        可呈現(xiàn)立體三維圖形的醬料碟
        方便衛(wèi)生的醬料刷
        烤肉自助
        久久精品av在线视频| 国产精品麻豆一区二区三区| 美女主播福利一区二区| 日韩人妻有码中文字幕| 北岛玲亚洲一区二区三区| 亚洲精品中文字幕一二| 中文字幕精品人妻在线| 疯狂的欧美乱大交| 欧美精品中文字幕亚洲专区| 国产欧美一区二区精品性色| 高清国产日韩欧美| 在线a人片免费观看国产| 亚洲精品区二区三区蜜桃| 亚洲天堂一区二区三区| 久久国产精品婷婷激情| 国产在线第一区二区三区| 男女啪动最猛动态图| 午夜亚洲www湿好大| 午夜视频网址| 99热久久只有这里是精品| 青青草手机在线免费视频| 午夜精品久久久久久久久| 中文字幕人妻无码一夲道| 在线观看国产成人av片| 91高清国产经典在线观看| www.亚洲天堂.com| 日本久久黄色高清视频| 国产一区二区三区色哟哟 | 免费a级毛片18禁网站免费| 中文字幕av一区二区三区人妻少妇| 无码av免费一区二区三区| 五月天丁香久久| av免费一区在线播放| 亚洲中文字幕高清av| 日本欧美大码a在线观看| 亚洲av片不卡无码久久| 97精品国产91久久久久久久| 国产精品一品二区三区| 亚洲一区二区三区四区精品在线| 亚洲av永久无码精品漫画| 精品亚洲一区二区三区在线观看|