竹片自动捆扎机结构和控制系统设计

论文总字数：26459字

摘 要

在机械结构设计方面，采用Solidworks进行竹片自动捆扎机的机械结构设计，并进行内部驱动系统和传动系统的设计，通过算例仿真验证了其结构的有效性。在控制方面，以单片机为核心接收称重传感器信号，控制电机运转，电磁离合器和电磁阀的换向，并辅以微动开关，光电传感器向单片机提供反馈信号，实现称重、捆扎以及运输过程的控制。本文基于Proteus进行原理图设计，根据Proteus中的电子元件特性模拟了竹片自动捆扎机控制系统的传感器。利用Proteus与Arduino的联合调试对编写的程序进行仿真分析，通过仿真验证了所设计控制系统的有效性。

关键词：竹片自动捆扎机；控制系统；单片机；Proteus

Design of Structure and Control System for Bamboo Automatic Strapping

02012504 Chen Ziwei

Supervised by Dou Jianping

Abstract: The bamboo weighing and banding after high temperature carbonization play an important role in the process of bamboo-made outdoor facilities production. It is used to be done by manual, but manual banding forcing workers to work in terrible conditions and the costs of labors are always rising. As we can see, automatic manufacturing will replace the manual way in future. Considering the demand of the bamboo manufacturing factory, this study aims to design the structure and control system for bamboo automatic strapping.

The design of mechanical structure including the transmission and prime mover system, the 3D models of them have been created in the software Solidworks, and are verified by imitation function. In control parts, the MCU receives the signal of pressure sensor and controls the motion of motor, the on/off of clutch and reversing of solenoid valve. Using the feedback by photo-electricity sensor and micro-switch sensor, the control system can realize the control process of weighing, strapping and transporting. The control simulation is based on the imitation of characteristics of electronic components in Proteus, which are used in control parts. By simulation of jointly debugging of Proteus, Arduino and the program at the same time, the effectiveness of control system is verified by simulation.

Keywords:Bamboo automatic strapping machine; Control system; Microcontrollers；Proteus；

目录

第一章绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 4

1.4 本文结构 4

第二章竹片自动捆扎机机械结构设计 5

2.1 机械总体结构概述 5

2.2 捆扎机模块设计 5

2.2.1机械总体结构概述 6

2.2.2收带送带结构设计 13

2.2.3捆扎步骤及凸轮时序设计 14

2.2.4捆扎带选用标准 16

2.3 本章小结 16

第三章竹片自动捆扎机电气结构设计 18

3.1 捆扎机控制流程 18

3.2模块电路设计 19

3.2.1 称重，捆扎模块控制设计 19

3.2.2 气动结构设计原理 22

3.3主要控制电路程序设计 22

3.3.1 程序流程框图设计 22

3.3.2程序设计说明 23

3.4本章小结 27

第四章建模与仿真 28

4.1机械结构Solidworks建模与仿真 28

4.2控制电路仿真原理 28

4.2.1 传感器及硬件仿真 29

4.2.2 电路原理图 29

4.2.3 微机接口与高低电平输入输出设置 29

4.3 控制电路Protues仿真 31

4.4 本章小结 31

第五章结论与展望 32

5.1 工作总结 32

5.2 重要结论 32

5.3 展望 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

在户外用的竹地板生产过程中，对经高温碳化后的竹片称重并捆扎是重要的一个环节。目前此环节主要由人工来完成。然而采用人工捆扎并称重存在着许多问题。工厂需要为工人开出符合行业标准的相对高的工资，工人则面临着工作环境恶劣的问题。考虑到这两个环节简单并且技术含量相对较低，不太需要发挥人的主观能动性，故在这两个环节工厂采用性价比高的机械装置替代人工自动完成竹片捆扎可以成为今后的产业优化发展方向。结合某竹地板生产企业的需要， 本课题将开展竹片自动捆扎机的机械结构设计和控制系统的研制，建立一个符合生产和经济要求的竹片自动捆扎机工作模型。主要工作包括采用Solidworks进行竹片自动捆扎机的机械结构设计和基于所设计的机械结构，开展竹片自动捆扎机的驱动和控制系统的设计。在控制方面将选用体积小，成本低廉的ATmega328单片机为微控制器，采用电机与气动装置结合提供动力，压力传感器和光电传感器以及微动开关作为反馈信号源，实现较为精确控制的前提下减少成本。在本课题中充分考虑到企业的需要，设计了低成本的可实现竹片自动化包装的机电设备。

1.2 国内外研究现状

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