【摘 要】
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经过数千年传承,白酒已经成为中华文化的一部分。上甑是白酒酿造过程中的一个必要环节,上甑工艺的优劣直接影响白酒的质量与产量。上甑作业时工人需要在甑桶附近工作,劳动强度大,工作环境恶劣。随着人工劳动成本上涨以及工人对工作环境要求的日益提高,上甑工序自动化、智能化改造更加迫切。上甑是我国白酒固态蒸馏中独有的工艺,该技术的进步只能依靠我国的技术人员进行创新实践。近年来,市场上出现了一些上甑机器人,最为常见
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经过数千年传承,白酒已经成为中华文化的一部分。上甑是白酒酿造过程中的一个必要环节,上甑工艺的优劣直接影响白酒的质量与产量。上甑作业时工人需要在甑桶附近工作,劳动强度大,工作环境恶劣。随着人工劳动成本上涨以及工人对工作环境要求的日益提高,上甑工序自动化、智能化改造更加迫切。上甑是我国白酒固态蒸馏中独有的工艺,该技术的进步只能依靠我国的技术人员进行创新实践。近年来,市场上出现了一些上甑机器人,最为常见的是抖动式和旋转式两类。这些新兴装备在一定程度上实现了自动化上甑,但是依然存在着很多不足。本文参考现有上甑机器人的优缺点,结合上甑工艺过程引入新的上甑理念,设计开发了一种新型上甑机器人。本文的具体研究内容如下:(1)分析“探气上甑”工艺,确定上甑机器人设计要求。对上甑过程进行深入研究,分析上甑过程中容易出现的问题,得出上甑工艺好坏的关键在于能否使蒸汽在酒醅中均匀流通的结论。在该结论支撑下,打破现有上甑机器人设计时总是追求模仿人工上甑的固有思维,提出一种往复式上甑新思路。(2)开展上甑机器人详细方案设计研究。基于往复式上甑新思路,利用三维设计软件,对机器人进行了整机结构布局设计,确定并细化核心部件,对功能细节进行优化设计,阐述图像采集方案及策略,并对整机工作流程进行介绍,使得机器人主体结构功能满足预期效果。(3)基于ROS平台的智能控制系统开发。为满足上甑机器人智能化需求,解决机器人自动导航、图像处理以及功能部件自动化控制等问题,基于ROS平台进行上甑机器人智能控制系统开发。根据性能要求进行硬件选型,制定硬件组成方案,搭建ROS开发软件环境。针对移动底盘结构进行差速运动学分析,开展上甑机器人自主导航研究。为实现机器人的视觉感知能力,进行机器视觉功能设计研究。(4)开展上甑机器人主要功能试验验证。为了验证机器人导航性能,搭建了模拟建图试验平台。为了验证机器视觉检测酒醅层位推导公式,搭建了深度测量试验平台。为了验证红外成像仪监测蒸汽上升效果,设计搭建了一套蒸馏上气试验平台。为了验证机器人上甑功能,试制一台上甑机器人试验样机。通过模拟试验,验证了新型上甑机器人主要功能的可行性,为后续工程样机的开发打下了坚实的基础。
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