CN105660453B - 多模式禽类胚胎疫苗注射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统。上平台置有连接针管的电动气缸，下平台为设有光电开关的胚胎盘，上平台安装在上直线导轨并沿上直线导轨移动，下平台安装在下直线导轨并沿下直线导轨移动，上直线导轨和下直线导轨相互垂直，上直线导轨和下直线导轨附近均安装有带传动机构，带动其在直线导轨上移动；光电开关和电动气缸均连接到控制器，控制器依次经运动控制模块、伺服驱动器，再与带轮上的电机连接，控制器连接到触摸屏。本发明能实现快速、平稳、精确的运行，可靠性高，适合流水线式作业，效率很高，操作灵活度高。
Description
技术领域
本发明涉及禽类胚胎疫苗注射技术，具体涉及了一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统，包含有工业PLC控制(三菱)、人机界面和光电开关应用。
背景技术
目前，传统疫苗生产注射中，全部使用人工操作，生产效率低下，劳动强度大，产品质量均一性难以保证。目前市场上已经出现了一些全自动接种机产品。全球第一部自动化蛋内注射系统在美国上市，时至今日，绝大多数的美国肉鸡企业都开始以蛋内注射的方式预防一些传染病，取代了皮下注射之传统免疫方式。而在国内，该项技术起步较晚，尚未完善与推广。
蛋内接种与孵化出雏后预防接种相比较，其优点在于：提早免疫、应激反应低、注射精确且一致、劳动力成本低、注射用途广、疫苗污染少等。在过去数年内，这种技术革命已成为家禽业的一种作业标准和发展潮流。目前，蛋内注射技术已逐步推广至欧洲、亚洲和拉丁美洲，成为家禽防疫的一个趋势。此项技术目前只能应用于鸡蛋或与其大小相似的家禽胚胎注射上，并且目前此系统既无法判断胚胎的性别，也无法去除无精蛋和死胚，所以这项技术目前还无法大规模的推广使用。
因此下一代胚胎自动注射系统的研发将主要着力于提高整个系统的功能多样化，将其发展成一套可以适用于不同种类、不同大小、不同性质的禽类胚胎自动注射系统。
另外，根据相关研究报道，许多维生素、矿物质和化合物都可用蛋内注射的方式投予，因此此项技术将来也可以用于胚胎早期营养物质的投送，通过此方法，不同的营养物质可以以最均衡的比例高效地投入胚胎内部，营养的吸收效率也得到了很大的提高。
发明内容
为了解决背景技术提出的问题，本发明提出了一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统，提供了能够与机器视觉等技术相配合的灵活操作胚胎疫苗注射的控制模式，可提供自动模式、监视模式、手动模式三种控制模式。本发明包含有工业PLC控制(三菱)、人机界面和光电开关的应用，利用三菱PLC产品以及其他的配合设备来实现禽类胚胎的多模式注射控制。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
本发明包括机架和水平安装在机架上的上平台和下平台，上平台置有连接针管的电动气缸，下平台为设有光电开关的胚胎盘，上平台安装在上直线导轨并沿上直线导轨移动，下平台通过底部的滑块安装在下直线导轨并沿下直线导轨移动，上直线导轨和下直线导轨相互垂直；上直线导轨和下直线导轨附近均安装有一对通过电机驱动的带轮，一对带轮之间的同步带与各自的直线导轨方向相同，同步带与各自的平台底部固定连接，使得电机驱动带轮旋转带动平台运动，带轮中的带轮轴套在带座轴承中，带座轴承固定在机架上；还包括控制器，光电开关和电动气缸均连接到控制器，控制器依次经运动控制模块、伺服驱动器后与带轮上的电机连接，控制器连接到触摸屏。
所述的上平台上固定安装有电动气缸，电动气缸的气缸杆朝下穿过上平台连接安装针管。
所述的下平台即胚胎盘，胚胎盘设有多个圆孔，光电开关安装在每个圆孔的下部。
所述的上平台和下平台均通过底部的滑块安装在直线导轨中，滑块的燕尾槽嵌入到直线导轨形成滑动连接。
所述的电动气缸与控制器之间串联有电阻分压。
所述的控制器采用的是三菱L02CPU-CM，运动控制模块采用的是 LD77MS16，电机为HG-KR43J伺服电机。
本发明依托于可靠主要由上平台和下平台构成的机械平台，机械平台的要求是一方面保证机构的稳定性，减少在高负荷工作下的晃动，另一方面机构要有足够的刚性，能够保持不变形。本发明的两直线导轨上各安装有一个平台，其中下方平台为放置胚胎的容器，上方平台上安装有电缸，作为胚胎注射的运动装置。本发明的结构保证了三个自由度方向的直线运动，其中两个自由度方向采用的是上、下直线导轨和滑块的直线移动，另一自由度方向是电动气缸带动针管9的垂直移动。机械平台主体由型材搭建，主体传动装置采用同步带传动，注射机构采用电缸模拟，导轨采用直线导轨，保证直线度与刚度。
同时利用工控设备中的控制器、运动控制模块、伺服电机和触摸屏来实现禽类胚胎注射设备的多模式控制。控制器可采用的是三菱L02CPU-CM，运动控制模块可采用的是LD77MS16，电机为HG-KR43J伺服电机，电缸直接由CPU 控制器进行控制。光电开关用以判断孔内是否有胚胎，从而实现上述模式中的监视模式。采用光电开关来检测禽类胚胎的位置，并以绝对位置检测系统为基础实现定位的精确稳定性。
本发明的控制系统的实现是基于运动控制模块的绝对位置控制，需要进行原点复位。另外速度、加速度的调节则通过观测速度、加速度曲线来进行调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在可靠的机械结构与绝对位置控制系统的配合之下，能够实现快速、平稳、精确的运行，适合流水线式作业，效率很高。
(2)该发明提供了三种运行模式，各个模式都能适应不同的情况需求。在使用过程中，能够通过实际需求在触摸屏上自由选择所需要的的运作模式，操作灵活度较高。
附图说明
图1为本发明结构的左右二等角轴测图；
图2为本发明结构的左视图；
图3为本发明控制连接原理图；
图4为本发明的三个模式流程图。
图中：1、上直线导轨，2、上平台，3、电动气缸，4、滑块，5、带轮，6、下平台，7、带轮轴，8、带座轴承，9、针管，10、同步带，11、下直线导轨。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明包括机架和水平安装在机架上的上平台2和下平台6，上平台2置有连接针管9的电动气缸，下平台6即胚胎盘下方置有光电开关，上平台2安装在上直线导轨1并沿上直线导轨1移动，下平台6通过底部的滑块4安装在下直线导轨11并沿下直线导轨11移动，上直线导轨1和下直线导轨11相互垂直；上直线导轨1和下直线导轨11附近均安装有一对通过电机驱动的带轮5，一对带轮5之间的同步带10与各自的直线导轨1方向相同，同步带10与各自的平台底部固定连接，使得电机驱动带轮5旋转带动平台运动，带轮5中的带轮轴7套在带座轴承8中，带座轴承8固定在机架上。
如图3所示，本发明包括控制器，光电开关和电动气缸3均连接到控制器，控制器依次经运动控制模块、伺服驱动器，最后与带轮5上的电机连接，控制器连接到触摸屏。
上平台2上固定安装有电动气缸3，电动气缸3的气缸杆朝下穿过上平台2 连接安装针管9。下平台6即胚胎盘，设有多个圆孔，光电开关安装在每个圆孔的下部。上平台2和下平台6均通过底部的滑块4安装在直线导轨11中，滑块 4的燕尾槽嵌入到直线导轨11形成滑动连接。
电动气缸3的控制电流太小，不可与控制器直连，因此电动气缸3与控制器之间串联有电阻分压。
如图4所示，本发明具体实施过程中，可实现以下三种模式：
(1)自动模式：该模式适用于最一般的胚胎疫苗注射，即全员注射，从最靠边位置开始，从左到右，从上到下，进行依次注射，应用于最一般的场合；
(2)监视模式：该模式利用安装在胚胎容器下的光电开关来判断圆孔内胚胎的有无，从而对放置有胚胎的位置进行注射，注射的位置同自动模式一样，只是速度等运动参数需要重新规划，可通过触摸屏进行观察监视；
(3)手动模式：该模式主要是为了能够在监视的基础上进行人工选取胚胎注射，结合触摸屏，操作者可以根据实际需要自行对不同胚胎进行注射的选择，排列先后，注射顺序与选择的先后顺序相同。
上述三种模式可以自由切换，操作者可以在触摸屏上根据实际需要自行选择。
本发明的具体实施工作过如下：
具体实施中，控制器采用的是三菱L02CPU-CM，运动控制模块采用的是 LD77MS16，电机为HG-KR43J伺服电机。系统采用的是绝对位置控制模式，先对胚胎盘的位置进行复位，在显示屏上进行初始化后选择合适的工作模式，之后在伺服电机以及带传动机构的带动下，胚胎盘能够迅速到达目标位置，同时上下两个平台以及电缸自发进行相互参照的相对运动，完成胚胎疫苗的自动注射。
本发明中的多模式禽类胚胎疫苗注射系统的基本控制框架可见图3，触摸屏发送模式选择信号至控制器，控制器再根据外界输入(主要是光电开关信号) 来实现路径规划，通过运动控制模块以及伺服控制器来实现伺服电机的精确控制，整个系统的速度控制通过绝对控制模块控制，实现高速而平滑运动，另外电缸的控制直接通过控制器控制。
整个注射系统的机械结构可见图1和图2，其中，两个直线导轨分别支撑两个上平台2和下平台6，两个平台均通过螺纹连接与滑块4相连接，滑块4能够在上直线导轨1上光滑滑动。其中，上平台2上装有电缸，电缸上装有针管9，电缸由控制器输出脉冲控制。上直线导轨1上的平台运动通过固定在各自的同步带10来实现，同步带10与带轮5啮合传动，实现快速而精确地传动，带轮与带轮轴紧固配合，安装于带座轴承8上，以型材支撑，一端带轮轴与伺服电机通过联轴器连接。
本发明系统先根据实际需求在触摸屏上选择合适的运行模式，初始化系统后，控制器将根据触摸屏的选择，而选择不同运行模式而适应的路径规划，之后电机将在运动控制模块以及伺服放大器的驱动下实现各疫苗注射模式。运行过程中，两导轨上的电机是同步转动的，保证了运动的速度。
本发明中首先进行模式选择，用以确定位置数据的数量及顺序，自动模式即直接将所有的位置数据按普通的10点顺序输入存储器中。监控模式则是通过采集传感器数据，将无蛋位置的数据从普通顺序中剔除，剩余的位置数据按顺序输入存储器。手动模式则按照触摸屏上选择的顺序将位置数据输入存储器。在所有位置数据输入完成后，启动运动控制器，使其按照顺序运动存储器中存储的位置，完成注射，在所有点均注射完成后运动部分回到原点，将储存器中的数据清除，等待下次启动。
由此，本发明能够实现禽类胚胎疫苗注射的自动化，具有突出显著的技术效果，并能快速、平稳、精确的运行，适合流水线式作业，操作灵活性强，效率高。
Claims (3)
1.一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统，其特征在于：该注射系统包括机架和水平安装在机架上的上平台(2)和下平台(6)，上平台(2)置有连接针管(9)的电动气缸(3)，下平台(6)为设有光电开关(13)的胚胎盘，上平台(2)安装在上直线导轨(1)并沿上直线导轨(1)移动，下平台(6)安装在下直线导轨(11)并沿下直线导轨(11)移动，上直线导轨(1)和下直线导轨(11)相互垂直；上直线导轨(1)和下直线导轨(11)附近均安装有一对通过电机驱动的带轮(5)，一对带轮(5)之间的同步带(10)与各自的直线导轨(1)方向相同，同步带(10)与各自的平台底部固定连接，使得电机驱动带轮(5)旋转带动平台运动，带轮(5)中的带轮轴(7)套在带座轴承(8)中，带座轴承(8)固定在机架上；该注射系统还包括控制器，光电开关和电动气缸(3)均连接到控制器，控制器依次经运动控制模块、伺服驱动器后与带轮(5)上的电机连接，控制器连接到触摸屏；
所述的上平台(2)上固定安装有电动气缸(3)，电动气缸(3)的气缸杆朝下穿过上平台(2)连接安装针管(9)；
所述的上平台(2)和下平台(6)均通过底部的滑块(4)安装在直线导轨(11)中，滑块(4)的燕尾槽嵌入到直线导轨(11)形成滑动连接；
所述的控制器采用的是三菱L02CPU-CM，运动控制模块采用的是LD77MS16，电机为HG-KR43J伺服电机。
2.根据权利要求1所述的一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统，其特征在于：所述的胚胎盘设有多个圆孔，光电开关安装在每个圆孔的下部。
3.根据权利要求1所述的一种多模式禽类胚胎疫苗注射系统，其特征在于：所述的电动气缸(3)与控制器之间串联有电阻分压。
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