【正文】 作由廚師人工完成。圖225和圖226分別是用本論文所設(shè)計的工具炒制出來的青椒肉絲和豆腐，經(jīng)過廚師的鑒定，效果很好。在炒制菜肴的過程中，除了輔助單元要實現(xiàn)的動作由廚師手動完成外，其它動作均由炒菜機(jī)工具動作獨立完成。但是，該試驗樣機(jī)還存在著不少問題，比如機(jī)器運轉(zhuǎn)時有一定的振動和噪聲，擺動頻率和轉(zhuǎn)動頻率越大，機(jī)器振動的幅度和噪聲就越大，機(jī)械運動不夠靈活對炒菜肴效果有一定的影響。炒菜時有些菜需要用冷油，有些需要用熱油，有些用小火，有些用中火或者大火，有些需要局部高溫，有些又必須使鍋全熱，因此，鍋具的運動方向、速度、加速度等特性直接影響著菜肴制作的質(zhì)量。要求：旋鍋運動頻率和運動幅度參考廚師炒菜動作。 鍋具運動實現(xiàn)方案 鍋具運動方案一采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)[3037]。并聯(lián)機(jī)構(gòu)有時無法求出封閉解,有時只得用迭代法求其數(shù)值解。 鍋具運動方案二將鍋具所要求的三個運動分開實現(xiàn)，然后再組合[38]。把凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪座連接在四桿機(jī)構(gòu)的連桿上，顛鍋機(jī)構(gòu)的底座固定在凸輪機(jī)構(gòu)的上支撐板上，這樣組合的機(jī)構(gòu)通過程序控制可以很好地實現(xiàn)鍋的平面、空間晃動和上下顛動。該方案能夠很好地實現(xiàn)鍋具的三種動作，達(dá)到設(shè)計要求，控制簡單。在整個炒菜過程中，鍋具的運動是復(fù)合運動，既有晃鍋，又有顛鍋。當(dāng)曲柄在豎直平面轉(zhuǎn)動時，曲柄帶動銷、套、鍋柄運動，實現(xiàn)顛鍋運動；當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到水平位置時，轉(zhuǎn)動連接曲柄的支撐板，使銷沿著套轉(zhuǎn)到右圖所示的曲柄水平位置。但是由于鍋具運動所產(chǎn)生的沖擊較大，而該結(jié)構(gòu)所采用單邊支撐的方式，整個機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性會受到很大影響。 方案優(yōu)化前面提到，在鍋具的設(shè)計中，加速度的確定是最重要的，太大的加速度會使物料晃出鍋外，從環(huán)境和安全方面考慮是絕對不允許的；太小的加速度又無法使物料在鍋內(nèi)晃動。r為物料的旋轉(zhuǎn)半徑，由于鍋具晃動的軌跡是一近似橢圓，所以r 不是固定值，這里按鍋具中心點計算，代表一般情況。而且角速度越大，其晃動越劇烈，對于翻動物料越有利，但是，過大的加速度又會使物料飛出鍋外，因此必須限定曲柄轉(zhuǎn)動的最大角速度。在橢圓長軸處，將公式○2 、○3 、○4 代入得：w＜，將公式○2 、○3 、○4 代入得：w＜，則應(yīng)取w的最小值，即w＜。在軌跡橢圓短軸處：222212211 ()wr LgLr awrwr ?== = KKK短 ；代入1r=30mm，1 L=170mm，2 L＝450mm，得: 22 / wrads ；在軌跡橢圓長軸處：2222122wr Lgrawrwr == ≈ KKK長 ；代入1r=30mm，2 L＝450mm， 1 r= 得： / wrads ；取w＝4π，即鍋具顛動頻率為2Hz。圖319和圖320分別反映了鍋具平晃過程中在X方向和Y方向上的加速度，為了能讓物料在鍋內(nèi)動起來，要求有 2 ma umg a ug ?=，從圖中看出加速度大于22/ ms的位置點很多。 鍋具結(jié)構(gòu)設(shè)計 鍋具動力傳動分析整個鍋具運動的動力來源于同一個電機(jī)，通過齒輪箱傳遞給每一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，靠三個電磁離合器的離、合來達(dá)到功能的分解，如圖323所示。圖中沿虛線以下的部分，均固定在軸七上，同時軸七又作為切換機(jī)構(gòu)的一個實現(xiàn)機(jī)構(gòu)。達(dá)到切換晃鍋和顛鍋的目的。其傳動比為: 2 3613232 46 26 46z zz izz z === 大小 鍋具設(shè)計結(jié)構(gòu)布局簡圖結(jié)構(gòu)設(shè)計除了要保證產(chǎn)品的功能之外，還要考慮到節(jié)約材料、減少成本、整體美觀、結(jié)構(gòu)可靠[40]。整個工作過程中，電機(jī)功能的分解是由離合器的離、合來決定的，不同的離合器工作，實現(xiàn)不同的功能。軸七是改變鍋具運動狀態(tài)的重要部件，通過套筒的巧妙結(jié)構(gòu)切換平面晃動和顛鍋運動。設(shè)鍋具及其內(nèi)的物料總重5kg，當(dāng)曲柄勻速運動時，它所受到鍋具最大的反作用力是在曲柄轉(zhuǎn)動到最右端位置處，max21LFmgL= ，所以21max max =? == ，如果再考慮鍋具把柄的重量和曲柄滑塊運動過程中的摩擦力，取 5 M Nm =?。表32是選用的步進(jìn)電機(jī)參數(shù)，型號為110HS20，其保持轉(zhuǎn)矩為20 . Nm。；精度等級8級4) 其它零件上面介紹了幾個主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于整個鍋具的運動還需要其他輔助零件的支持。4 控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計要求自動炒菜是工具模塊、鍋具模塊、火控單元、加料單元等所有運動部件相互協(xié)調(diào)、相互配合的結(jié)果。PC機(jī)應(yīng)用于用戶層，將示教系統(tǒng)返回的炒菜參數(shù)以一定的格式保存為菜單文件并進(jìn)行處理，同時將該炒菜參數(shù)傳送給PLC，使之驅(qū)動炒菜機(jī)構(gòu)，完成炒菜動作。此外，它還與PLC通信，傳遞炒菜參數(shù)，實現(xiàn)炒菜功能。 PLC選擇PLC是可編程邏輯控制器(Programmable Logical Controller)的簡稱。目前PLC技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱。因為CMP2A型機(jī)具有以下幾方面的優(yōu)點[49]CMP2A型機(jī)專用于開關(guān)量控制，其體積小，安裝起來節(jié)省空間；功能強(qiáng)：它不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了數(shù)據(jù)運算、傳送與處理功能，成為具備計算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置；性價比高：CMP2A型機(jī)采用的是箱體結(jié)構(gòu)，其價格便宜，可靠性高；易于擴(kuò)展：該機(jī)型的任一種CPU箱和任一種擴(kuò)展箱均可配置在一起，因此，壓戶可根據(jù)所需的I/O點數(shù)進(jìn)選件配置，使用靈活、方便。通過定義每個動作的home位和幾個關(guān)鍵點（利用接近開關(guān)）來檢測位置，并將該信號送入PLC中，經(jīng)PLC運算后再給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)脈沖并讓步進(jìn)電機(jī)動作。根據(jù)需要設(shè)置三檔運動速度調(diào)整動作幅度，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)PLC發(fā)送的正反轉(zhuǎn)脈沖和轉(zhuǎn)速脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速。2) 鍋具運動鍋具運動主要包括四個部分：平面晃鍋、顛鍋、整體移動和切換運動。由于機(jī)構(gòu)運動涉及到工具運動的配合，對鍋具的停放位置及開始位置都有一定要求，因此設(shè)置幾個home位(利用接近開關(guān)實現(xiàn))。設(shè)置轉(zhuǎn)動角度90176。正因為有以上優(yōu)點，選用該編程環(huán)境可以很方便地編制控制程序并調(diào)試[5051]。 控制程序設(shè)計 編程環(huán)境圖42是歐姆龍PLC的編程環(huán)境。每個動作完成之后，PLC判繼程序是否結(jié)束，若沒有則送入下一個動作的參數(shù)進(jìn)行下一步動作，如此周而復(fù)始直到整個炒菜過程結(jié)束。線性結(jié)構(gòu)設(shè)計要求整個程序指令均在一個程序塊內(nèi)按順序執(zhí)行，該結(jié)構(gòu)簡單直接，適用于控制過程簡單或容量小的程序設(shè)計。基于前述流程和I/O端口的介紹，確定程序的框架，CXProgrammer是基于模塊化的編程風(fēng)格。主要做了以下幾個方面的工作：1) 介紹了整個炒菜控制結(jié)構(gòu)圖、所需的硬件資源以及所需要設(shè)計的運動模塊，為后面的控制實現(xiàn)提供了研究依據(jù)；2) 詳細(xì)地講述了炒菜控制程序的實現(xiàn)方式，用流程圖的方式敘述了整個控制過程，用模塊化的思想編制炒菜控制程序。在此基礎(chǔ)上提出了自動炒菜機(jī)的一般性要求，結(jié)合炒菜工藝對人工炒菜動作進(jìn)行了分解并構(gòu)思實現(xiàn)這些動作的機(jī)構(gòu)。2) 對選定的設(shè)計方案建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，通過改變機(jī)構(gòu)的某些特征參數(shù)，觀察機(jī)構(gòu)的運動學(xué)特性，憑借經(jīng)驗和設(shè)計要求篩選出合適的結(jié)果。重點研究了底層運動模塊的開發(fā)。為了研究滿足烹飪要求的運動部件的運動形式和運動規(guī)律，獲得有效的運動參數(shù)，需要設(shè)計一種實驗平臺，以獲得每一個運動參數(shù)的具體分布范圍；3) 在家用炒菜機(jī)研發(fā)初步成功的基礎(chǔ)上，有必要研發(fā)一種解決大量就餐人員就餐問題的生產(chǎn)線設(shè)備。如此，實現(xiàn)不間斷炒菜，達(dá)到大批量制菜的目的。此外，將炒菜工藝分解更細(xì)，增加了每次出菜的數(shù)量。三年來，不論是在課題的研究過程中，還是在平時的生活學(xué)習(xí)中，導(dǎo)師都給作者以耐心細(xì)致的指導(dǎo)與關(guān)懷。他們在日常的工作和學(xué)習(xí)中給予了我無微不至的關(guān)懷和幫助，在此特向他們表示由衷的感謝，祝他們在今后的學(xué)習(xí)和工作中取得更大的成就。閱讀和學(xué)習(xí)是一種非常好的習(xí)慣，堅持下去，讓我們共同進(jìn)步。參考文獻(xiàn)[1] 邵建華, 焦正福. 中式烹調(diào)師. 上海：上?？茖W(xué)普及出版社，1999 [2] 王迎全. 論中國烹飪在繼承中創(chuàng)新才能發(fā)展. 烹調(diào)知識. 2004 [3] 劉軍. 論中國的“烹飪”文化. 成都理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版). 2003[4] 薛福連. 國外廚房電器新品. 大眾用電. 2003 [5] 王志祥. 新型廚房用具. 世界發(fā)明. 2000 [6] 薛衛(wèi)東. 新型廚房用具種種. 現(xiàn)代科技譯叢(哈爾濱). 1999 [7] 王瑋祥. 新型廚具. 中國烹飪. 1999 您好，歡迎您閱讀我的文章，本W(wǎng)ORD文檔可編輯修改，也可以直接打印。值此論文脫稿之際，謹(jǐn)向老師表示衷心的感謝和深深的敬意。致 謝經(jīng)過三年的學(xué)習(xí)和研究，本學(xué)位論文終于完成了?？傮w控制采用成熟的車間調(diào)度系統(tǒng)。受大型生產(chǎn)線設(shè)計思想的影響，把炒菜動作分解更細(xì)，每一個工位上僅實現(xiàn)一個動作或簡單的組合動作。本文以全新的思路給出了自動炒菜機(jī)的設(shè)計過程，取得了較好的效果。通過對優(yōu)化后的方案進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，研制出試驗樣機(jī)。最后，設(shè)計實現(xiàn)自動化的控制程序。本文對炒菜機(jī)的實現(xiàn)方案和設(shè)計過程進(jìn)行了深入地研究，重點介紹了優(yōu)化方法在機(jī)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。這種設(shè)計方法大大地方便編程人員，同時也是一種良好地設(shè)計風(fēng)格，對后面的改進(jìn)或優(yōu)化設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)[53]。對于炒菜機(jī)控制系統(tǒng)而言，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定正常運行，采用了模塊化的設(shè)計思想，通過分析不同設(shè)備的控制特點，將程序按工位功能的不同和所需的信號交流進(jìn)行設(shè)計，編制不同功能的功能塊，每個子程序完成特定的功能，而子程序還可以相互嵌套。 I/O端口分配在炒菜過程中，PLC輸入輸出的變量在不斷地變化，從而使整個系統(tǒng)也有條不紊地工作，PLC把輸入端口接收到的指令經(jīng)運算后經(jīng)輸出端口送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，下面以工具動作為例，列出了部分I/O分配狀況：輸入地址：00004 手動00005 待命00006 自動00007 復(fù)位00008 正向轉(zhuǎn)動00009 反向轉(zhuǎn)動00010 轉(zhuǎn)動速度一00011 轉(zhuǎn)動速度二00100 轉(zhuǎn)動速度三00101 每次轉(zhuǎn)動30度00102 每次轉(zhuǎn)動45度00103 每次轉(zhuǎn)動60度00104 轉(zhuǎn)動接近開關(guān)00201 擺動接近開關(guān)00105 正向擺動00106 反向擺動00107 擺動速度一00108 擺動速度二00109 擺動速度三00110 每次擺動一周00111 每次擺動二周00200 每次擺動三周輸出地址：010001004和01005控制擺動電機(jī)；01000、01002和01003控制轉(zhuǎn)動電機(jī)。在手動狀態(tài)下可以完成工具擺動、轉(zhuǎn)動、鍋具晃動、顛動等一系列動作，在每一個動作完成之前，PLC屏蔽其它指令直到該動作完成，然后回到手動選擇處等待下一個命令的發(fā)送，用戶就可以通過觀察到的菜肴當(dāng)前狀況或憑借炒菜的經(jīng)驗來決定下一個動作指令。根據(jù)需要設(shè)置三檔運動速度調(diào)整動作幅度，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)PLC發(fā)送的正反轉(zhuǎn)脈沖和轉(zhuǎn)速脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到整體前進(jìn)還是后退的目的。接近開關(guān)用來決定轉(zhuǎn)動是否到位；據(jù)，適用于C、CV、CS1系列PLC，它可完成用戶程序的建立、編輯、檢查、調(diào)試以及監(jiān)控，同時還具有完善的維護(hù)等功能，使得程序的開發(fā)及系統(tǒng)的維護(hù)更為簡單、快捷。根據(jù)需要設(shè)置三檔運動速度調(diào)整動作幅度，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)PLC發(fā)送的正反轉(zhuǎn)脈沖和轉(zhuǎn)速脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速。定義每個動作的home位和一些關(guān)鍵點（利用接近開關(guān)）來檢測位置，并將該信號送入PLC中，經(jīng)PLC運算后再給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器發(fā)脈沖，讓步進(jìn)電機(jī)動作。根據(jù)需要設(shè)置三檔運動速度調(diào)整動作幅度，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)PLC發(fā)送的正反轉(zhuǎn)脈沖和轉(zhuǎn)動脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動頻率。由于機(jī)構(gòu)運動涉及到鍋具運動的配合，對工具的停放位置及開始位置都有一定要求，因此設(shè)置一個home位(利用接近開關(guān)實現(xiàn))。單就炒菜動作而言，主要的硬件資源如下：1) 工具擺動：步進(jìn)電機(jī)I/O接口（脈沖輸出）1個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器（脈沖輸入）1個接近開關(guān)1個2) 工具轉(zhuǎn)動：步進(jìn)電機(jī)I/O接口（脈沖輸出）1個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器（脈沖輸入）1個接近開關(guān)1個3) 鍋具運動：步進(jìn)電機(jī)I/O接（脈沖輸出）1個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器（脈沖輸入）1個接近開關(guān)7個電磁離合器3個 運動控制模塊設(shè)計1) 工具運動工具運動主要包括兩個部分：擺動和轉(zhuǎn)動。PLC作為工業(yè)自動化的核心設(shè)備其應(yīng)用極