摘 要

毛竹剖竹机的工作原理是根据所要加工的竹材直径大小，选择合适的刀具放在刀盘上，由工人把竹材放在推进机构与刀盘之间，电机启动后由推盘推动竹材到刀盘中，实现竹材的剖分。在剖竹过程中，工人需要根据观察与剖竹经验，手动地进行刀具的选择，这就导致了竹材剖分效率低与剖出来的竹条规格不统一，给后期加工带来很大不便。本次课题中我在原有的竹材剖分设备上，设计了一套自动换刀机构，实现剖竹机自动换刀与剖分的功能，使剖竹机能对规格不同的竹材进行最合理的剖分。我此次设计使用的单片机为STC10F04EX，自动换刀机构选择用四相步进电机驱动，选刀完毕之后根据控制流程进行各离合器的开合，从而进行全面剖竹。我此次的设计提升了剖竹机的安全性，适应性，使工人得以从繁重的劳动中解放出来。

关键词：剖竹机；步进电机；控制系统

Moso bamboo cutting machine control system design

ABSTRACT

Moso bamboo cutting machine working principle is based on the processing of bamboo diameter size, select the appropriate cutting tools on the cutter disc, the workers put bamboo between feed mechanism and the knife dish, start the electric motor driven by pushing plate, bamboo to the knife plate, realize subdivision of bamboo. In the process of cutting bamboo, workers need according to the experience of the observation and cutting bamboo, tool selection is made manually, which leads to low efficiency and cutting bamboo split out the bamboo stick specification is not unified, bring great inconvenience later processing. This topic in my bamboo split in the original equipment, design a set of automatic tool change mechanism, realizes the bamboo cutting machines, automatic tool change and the function of the subdivision, make cutting bamboo function of different specifications of bamboo is the most reasonable subdivision. I this design USES the single chip processor as the STC10F04EX, automatic tool change mechanism with four phase stepper motor driver, choose knife after according to the control process for opening and closing of each clutch so as to conduct a comprehensive cutting bamboo. I this design improved the safety of the bamboo cutting machine, adaptability, enabled workers to liberate from the heavy labor.

Key words：Bamboo cutting machine；Stepping motor；Control system

目录

1 绪论 - 2 -

1.1 论文选题背景及研究意义 - 2 -

1.2 国内剖竹机研究现状 - 2 -

1.3 论文研究的主要内容及章节安排 - 2 -

2 毛竹剖竹机控制系统整体方案设计 - 4 -

2.1 系统设计要求 - 4 -

2.2 系统方案设计 - 4 -

3 剖竹机控制系统的硬件选择与设计 - 7 -

3.1 硬件的选择 - 7 -

3.1.1单片机的选择 - 7 -

3.1.2 步进电机及刀盘的选择 - 7 -

3.2 硬件电路的设计 - 9 -

3.2.1 最小系统 - 9 -

3.2.2电源电路 - 10 -

3.2.3 光电隔离电路 - 10 -

3.2.4 电平转换电路 - 11 -

4 剖竹机控制系统软件设计 - 12 -

4.1剖竹机手动控制软件部分 - 12 -

4.2 剖竹机自动循环软件部分 - 13 -

4.2.1 自动剖竹上料控制软件部分 - 13 -

4.2.2 自动剖竹换刀控制软件部分 - 14 -

4.2.3 自动剖竹部分软件设计 - 16 -

4.2.4 自动剖竹收尾部分软件设计 - 18 -

4.3 延时程序 - 19 -

总结 - 20 -

致谢 - 22 -

参考文献 - 23 -

1 绪论

1.1 论文选题背景及研究意义

毛竹是多年生常绿树种，它生长迅速，产量高，竹材质量好，用途广泛，可以说是我国经济价值最高的竹种。毛竹产业作为一个绿色产业，拥有巨大的经济价值，生态价值，文化价值，这点正逐渐为人们所共知。在当今全球气候变暖，木材资源稀缺的大环境下，竹产业作为一项重要的非木质资源，已经逐渐引起人们的重视所以，竹产业的开发研究有着切实的现实意义。

毛竹竹材主要指竹子的竹杆，它是毛竹利用价值最大的部分。竹杆是竹子地上茎的主干，其外形大多是椭圆体或者圆锥体。竹杆为空心，分为竹节和节间，和木材的构造有很大的不同。由于毛竹独特的构造，我们无法像对木材那样对竹材进行直接加工。目前竹材的加工机械发展处于初级阶段，在毛竹剖竹过程中，一般都是人工换刀，竹材的剖分效率比较低，而且剖出来的竹条规格不一，导致后期加工困难。在加工过程中，由于剖竹机功率较大，且剖竹过程中手动控制部分较多，剖竹机的操作员还要冒着巨大的危险。所以，我们有必要研究一款自动剖竹机，让操作员从繁重，危险的工作中解放出来。

1.2 国内剖竹机研究现状

东北林业大学的姜新波，龙倩倩，任红娥设计了一组对中弹性支撑机构，实现竹材剖分的自动对心。同时对竹材密度进行分析，设计出一套适用于一类竹材的弹簧，并进行了校对与分析，提出了竹材中心与重量关系的理论。慈溪市匡堰盈兴竹制品厂王慧苗研发了一种输送辊连续进料式剖竹机，此设计取消了现有技术中的顶筒使用输送辊带动竹筒运动，无需复位行程，实现了剖竹后加料式的连续作业，大大提高了生产效率。东北林业大学的吴哲，包玉莹，马岩，任洪娥，杨春梅为解决目前竹材开条机存在的问题,研发了一种数控竹材剖分加工机床,可实现自动对心开条并根据竹材胸径大小自动换刀的功能。