生鲜饵料离散式投饵机设计与试验
发布时间：2021-09-03 12:28
针对目前专为生鲜饵料设计的投饵机种类较少,且凶猛肉食性水产生物生鲜饵料喂养过程中密集投喂易引起夺食致伤致死的现象,该研究以虎斑乌贼为例,基于离心式投饵原理,提出生鲜饵料离散式投饵机设计思路,设计以西门子PLC为控制核心,MCGS触摸屏为人机交互界面的自动投饵机。该投饵机设计了适用于生鲜饵料的振动分筛盘实现生鲜饵料逐条抛投,拥有饵料抛投速度、方向、仰角的实时可控的子系统以及多段程投饵模式,实现离散式投饵。投饵机基础性能测试和投饵模式验证试验结果表明,多段程投饵模式可实现纵向抛投距离1.8～8.0 m,横向抛投距离0～3.9 m,抛投面积约26 m2范围内的饵料离散抛投,覆盖81.2%的8 m×4 m室内养殖池;该投饵机转盘转速小于900 r/min时,平均饵料破碎率低于3.3%,转速高于900 r/min时饵料破碎率激增,最大有效抛投距离10.5 m。该研究可为今后生鲜饵料投饵机和离散式投喂提供参考。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
饵料运动模型示意图
根据抛投的实际情况，假设平均每2 s抛投一条生鲜饵料，由MATLAB软件可得抛投仿真图9。仿真结果表明：第一阶段落点横向抛投距离1.2～3 m，纵向抛投距离2～3 m；第二阶段落点横向抛投距离0.6～3.8 m，纵向抛投距离3.9～6 m；第三阶段落点横向抛投距离0～3.9 m，纵向抛投距离6.5～7.8 m。总投饵面积17.95 m2。实现了饵料均匀、离散化抛投，符合多段程离散化投饵要求。于2019年11月07日在浙江宁波象山县来发水产育苗场内进行投饵试验（图10a）。育苗场养殖池规格8 m×4 m，为便于观察该运行模式下饵料落点，养殖池未蓄水。采用表1中的多段程投饵模式参数进行试验。由于饵料易落地后滑行，下落速度不均匀等原因，试验投饵距离及面积大于仿真结果。实际纵向抛投距离1.8～8.0 m，横向抛投距离0～3.9 m，投饵面积约为26.0 m2，可覆盖81.2%的养殖池面积。
基于上述设计思路设计的投饵机由下料系统、振动分筛系统、抛投仰角控制系统、抛投速度控制系统和水平方向角控制系统组成，其整体结构如图1所示。机架主体由型号40 mm×40 mm和80 mm×40 mm的铝合金型材搭建而。成生鲜饵料投入料斗后，定量下料系统中的下料步进电机（型号42CM06，保持转矩0.34 N·m）控制旋转下料器（直径200 mm）慢速旋转，当旋转下料器空心槽朝下时，槽中饵料落入振动分筛盘中。振动分筛系统由振动分筛盘和振动电机（型号TO-0.4，额定功率0.04 kW，额定转速3 000 r/min，振动力350 N）组成，通过变频器（台达VFD-L，输出频率范围1～400 Hz）调整振动频率，使进料口投下的生鲜饵料相互分离、排序，沿振动分筛盘的导引壁逐条依次落入转筒（直径400 mm）中。转筒中转盘（直径390 mm）受转盘交流电机（型号HMA-6334，额定功率0.25 kW，额定转速1 320 r/min，额定转矩2.2 N·m）驱动高速旋转，使饵料沿转筒开口处切线方向抛出。转盘运行过程中抛投仰角控制系统中的电动推杆（型号LX600，行程100 mm，速度5 mm/s，负载力1 000 N）往复伸缩，推动转盘转筒绕固定转轴旋转实现抛投仰角变化。同时水平方向角控制系统中转筒步进电机（型号57CM18，保持转矩1.3 N·m）通过转筒底部齿轮组（传动比8:1）转动转筒，改变转筒开口方向，实现饵料定向抛投。
【参考文献】：
期刊论文
[1]虎斑乌贼室内规模化养殖技术研究[J]. 李建平,蒋霞敏,赵晨曦,彭瑞冰,江茂旺,王双健. 生物学杂志. 2019(02)
[2]考虑空气阻力和风速影响的斜抛运动的数值分析[J]. 张健. 科技风. 2017(14)
[3]虎斑乌贼的胚胎耗氧率[J]. 王鹏帅,蒋霞敏,阮鹏,彭瑞冰,江茂旺,韩庆喜. 应用生态学报. 2016(07)
[4]虎斑乌贼养殖技术[J]. 莫新. 科学养鱼. 2015(06)
[5]河蟹养殖船载自动均匀投饵系统设计及效果试验[J]. 孙月平,赵德安,洪剑青,张军,李发忠. 农业工程学报. 2015(11)
[6]PLC技术在电气工程自动化控制中的应用[J]. 张振国. 电子技术与软件工程. 2015(09)
[7]基于自动巡航无人驾驶船的水产养殖在线监控技术[J]. 孟祥宝,黄家怿,谢秋波,陈万云. 农业机械学报. 2015(03)
[8]基于PLC控制的室内降雨入渗自动测定系统[J]. 吕华芳,杨汉波,丛振涛,雷慧闽. 农业机械学报. 2014(09)
[9]基于PLC和触摸屏的自动阀门测试控制系统设计[J]. 于蒙,邹志云,赵丹丹,邓德茹,陈立广. 石油化工自动化. 2013(03)
[10]基于MCGS的深水网箱自动投饵远程控制系统的设计[J]. 胡昱,郭根喜,汤涛林,黄小华,陶启友,张小明. 渔业科学进展. 2010(06)
硕士论文
[1]投饲机器人关键技术研究[D]. 袁凯.上海海洋大学 2013
本文编号：3381111
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
饵料运动模型示意图
根据抛投的实际情况，假设平均每2 s抛投一条生鲜饵料，由MATLAB软件可得抛投仿真图9。仿真结果表明：第一阶段落点横向抛投距离1.2～3 m，纵向抛投距离2～3 m；第二阶段落点横向抛投距离0.6～3.8 m，纵向抛投距离3.9～6 m；第三阶段落点横向抛投距离0～3.9 m，纵向抛投距离6.5～7.8 m。总投饵面积17.95 m2。实现了饵料均匀、离散化抛投，符合多段程离散化投饵要求。于2019年11月07日在浙江宁波象山县来发水产育苗场内进行投饵试验（图10a）。育苗场养殖池规格8 m×4 m，为便于观察该运行模式下饵料落点，养殖池未蓄水。采用表1中的多段程投饵模式参数进行试验。由于饵料易落地后滑行，下落速度不均匀等原因，试验投饵距离及面积大于仿真结果。实际纵向抛投距离1.8～8.0 m，横向抛投距离0～3.9 m，投饵面积约为26.0 m2，可覆盖81.2%的养殖池面积。
基于上述设计思路设计的投饵机由下料系统、振动分筛系统、抛投仰角控制系统、抛投速度控制系统和水平方向角控制系统组成，其整体结构如图1所示。机架主体由型号40 mm×40 mm和80 mm×40 mm的铝合金型材搭建而。成生鲜饵料投入料斗后，定量下料系统中的下料步进电机（型号42CM06，保持转矩0.34 N·m）控制旋转下料器（直径200 mm）慢速旋转，当旋转下料器空心槽朝下时，槽中饵料落入振动分筛盘中。振动分筛系统由振动分筛盘和振动电机（型号TO-0.4，额定功率0.04 kW，额定转速3 000 r/min，振动力350 N）组成，通过变频器（台达VFD-L，输出频率范围1～400 Hz）调整振动频率，使进料口投下的生鲜饵料相互分离、排序，沿振动分筛盘的导引壁逐条依次落入转筒（直径400 mm）中。转筒中转盘（直径390 mm）受转盘交流电机（型号HMA-6334，额定功率0.25 kW，额定转速1 320 r/min，额定转矩2.2 N·m）驱动高速旋转，使饵料沿转筒开口处切线方向抛出。转盘运行过程中抛投仰角控制系统中的电动推杆（型号LX600，行程100 mm，速度5 mm/s，负载力1 000 N）往复伸缩，推动转盘转筒绕固定转轴旋转实现抛投仰角变化。同时水平方向角控制系统中转筒步进电机（型号57CM18，保持转矩1.3 N·m）通过转筒底部齿轮组（传动比8:1）转动转筒，改变转筒开口方向，实现饵料定向抛投。
【参考文献】：
期刊论文
[1]虎斑乌贼室内规模化养殖技术研究[J]. 李建平,蒋霞敏,赵晨曦,彭瑞冰,江茂旺,王双健. 生物学杂志. 2019(02)
[2]考虑空气阻力和风速影响的斜抛运动的数值分析[J]. 张健. 科技风. 2017(14)
[3]虎斑乌贼的胚胎耗氧率[J]. 王鹏帅,蒋霞敏,阮鹏,彭瑞冰,江茂旺,韩庆喜. 应用生态学报. 2016(07)
[4]虎斑乌贼养殖技术[J]. 莫新. 科学养鱼. 2015(06)
[5]河蟹养殖船载自动均匀投饵系统设计及效果试验[J]. 孙月平,赵德安,洪剑青,张军,李发忠. 农业工程学报. 2015(11)
[6]PLC技术在电气工程自动化控制中的应用[J]. 张振国. 电子技术与软件工程. 2015(09)
[7]基于自动巡航无人驾驶船的水产养殖在线监控技术[J]. 孟祥宝,黄家怿,谢秋波,陈万云. 农业机械学报. 2015(03)
[8]基于PLC控制的室内降雨入渗自动测定系统[J]. 吕华芳,杨汉波,丛振涛,雷慧闽. 农业机械学报. 2014(09)
[9]基于PLC和触摸屏的自动阀门测试控制系统设计[J]. 于蒙,邹志云,赵丹丹,邓德茹,陈立广. 石油化工自动化. 2013(03)
[10]基于MCGS的深水网箱自动投饵远程控制系统的设计[J]. 胡昱,郭根喜,汤涛林,黄小华,陶启友,张小明. 渔业科学进展. 2010(06)
硕士论文
[1]投饲机器人关键技术研究[D]. 袁凯.上海海洋大学 2013
本文编号：3381111
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