一种密集烤房烟夹自动装卸系统及其控制方法

本发明属于烟草生产设备领域，具体涉及一种密集烤房烟夹自动装卸系统及其控制方法。背景技术：1、新鲜烟叶采摘后需要烤制才能进入卷烟厂进行下一步生产，目前我国广泛使用密集烤房来烤制烟叶。密集烤房通常有三层或四层烟夹支撑，采摘的新鲜烟叶固定在烟夹上后，即可将烟夹放置在烟夹支撑上进行烘烤，待烟叶烤制完成后，再将烟夹取下即可完成烟叶的烤制。密集烤房在设计建造时并未考虑烟夹的自动装卸问题，目前烟夹的装卸主要依靠人工完成。一个鲜叶烟夹的重量在20公斤左右，三层烤房第三层烟夹支撑高度月3米，四层烤房第四层烟夹支撑高度约3.8米，在将烟夹装到烤房高层烟夹支撑上时，通常需要两人接力，一人在地面将烟夹举起，另一人踩在低一层的烟夹支撑上接住烟夹并举起放到上一层烟夹支撑上。虽然烟叶烤制完成后烟夹的重量大幅下降，但仍需要人工逐层、逐个取下。这种依靠人工的烟夹装卸方式存在劳动强度大、安全隐患高、作业效率低的问题。2、现有授权公告为cn205337559u的实用新型专利中公开的“一种烤房烟夹装烟设备”存在以下问题：1）烟夹上装时逐个烟夹上装，效率低；2）装烟时需要倾斜，烤房端部无法上烟，仍需人工上夹；3）无法实现机器卸烟。授权公告为cn116391895a的发明专利中公开的“一种编烟烘烤设备”存在以下问题：1）上炕输送机构结构复杂，应用困难；2）未考虑现有烤房的结构，上炕输送机构无法直接将烟夹从烤房外直接输送至烤房内的不同烤区。技术实现思路1、为了解决现有技术的不足，本发明旨在提供一种密集烤房烟夹自动装卸系统，该系统能够高效实现密集烤房内烟叶烘烤过程中烟夹的自动上装与下卸操作，可以代替烟叶烤制时人工装卸烟夹的工作，大幅降低人工装卸时的高空作业风险、减轻烤烟工人的劳动强度，提高烤烟房烟夹装卸效率，能够有效解决目前烤房采用固定式烟夹支撑造成的烟夹无法从低层直接提升至高层的问题。2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：3、一种密集烤房烟夹自动装卸系统，包括烤房框架、行走装置和检测与控制系统，所述烤房框架上设有固定式烟夹支撑机构，并在烤房框架靠近门口位置设有可动烟夹支撑机构；所述行走装置上安装有升降机构，升降机构上端安装有u形烟夹支撑框架，u形烟夹支撑框架上设有吸引机构；所述检测与控制系统包括控制器，以及与控制器电性相连的行走位置光电接近开关、升降高度超声波测距传感器、烟夹支撑到位接近开关、控制旋钮和触摸显示屏；4、所述行走装置上安装的行走位置光电接近开关与烤房框架上的光电传感器反光片相配合；5、所述升降高度超声波测距传感器安装在u形烟夹支撑框架下方，用以检测u形烟夹支撑框架的高度；6、所述烟夹支撑到位接近开关安装在u形烟夹支撑框架两侧上方，用以检测可动烟夹支撑机构的动作状态；7、所述控制旋钮、触摸显示屏、控制器均安装在行走装置的控制盒上。8、优选地，所述烤房框架为由多根立柱、横梁、纵梁固定组成方形框架，且烤房框架上设有多个横向区间和纵向区间；所述固定式烟夹支撑机构包括多个l型的固定式烟夹支撑板，固定式烟夹支撑板安装在所述横向区间左右相对的立柱上，并沿烤房高度方向安装多层；所述烤房框架的每个横向空间的最下方水平安装有与行走装置配合的导轨。9、优选地，所述固定式烟夹支撑板根据烤房高度安装三层或四层，最低层固定式烟夹支撑板的长度与纵梁长度一致，其他层固定式烟夹支撑板的长度为纵梁长度减去一个纵向区间的长度10、优选地，所述可动烟夹支撑机构包括可动式烟夹支撑板、多个销钉、弹簧和链条；烤房框架门口两侧对应的立柱上从下往上依次竖直对应安装销钉a、销钉b和销钉c，销钉a与所在层的烟夹处于同一水平面上，销钉b和销钉c间隔设在所在层烟夹平面的上方；可动式烟夹支撑板下端转动安装在销钉a上，上端连接链条的下端，链条上端的端头链环滑动安装在销钉b上；弹簧的上端安装在销钉c上，弹簧的下端连接链条的上部端头链环。11、优选地，所述行走装置包括小车底盘、电池、车轮支架、车轮、行走电机、行走电机、把手支架、t形把手、刹车柄、控制盒、转向横杆、转向拉杆、转向臂和开关支架，电池安装在小车底盘内，车轮的轮面为与导轨相配合的u形结构，装有车轮的四个车轮支架设在小车底盘的底面上，其中前方的两个车轮支架转动安装在小车底盘下方，后面两个车轮支架为固定安装在小车底盘上，且其上方安装的行走电机与对应的车轮动力相连；把手支架安装在小车底盘前部，t形把手的下端转动安装在把手支架上，控制盒安装在t形把手上，t形把手两侧的把手部位安装刹车柄；转向横杆垂直于t形把手的竖直端固连在其下端部的横向孔中，前侧的两个车轮支架的内侧均水平固连有对应的转向臂，转向拉杆的两端分别铰接在与对应的转向臂和转向横杆的端部上；升降机构安装在小车底盘上方。12、优选地，所述升降机构包括液压剪叉机构和u形烟夹支撑框架，所述液压剪叉机构的下端安装在小车底盘上，u形烟夹支撑框架安装在液压剪叉机构上端；u形烟夹支撑框架的开口朝上，两侧用于支撑烟夹。13、优选地，所述吸引机构包括吸引支架、电动推杆、摇臂、波纹管、电磁铁，吸引支架固定安装在所述u形烟夹支撑框架上部两侧，电动推杆的尾端铰接在吸引支架的上端，电动推杆的头部的活塞杆向下铰接在摇臂中间，摇臂的下端转动连接在吸引支架的下端，摇臂活动设置的上端固连波纹管的一端，波纹管的另一端安装有电磁铁，电磁铁与所述可动式烟夹支撑机构中的可动式烟夹支撑板磁吸配合。14、优选地，所述光电传感器反光片等距安装在所述导轨上。15、进一步的，本发明还提出了上述密集烤房烟夹自动装卸系统的控制方法，该方法具体包括以下内容：16、立柱、横梁和纵梁将整个烤房框架划分为多个网格，其中 i表示网格所在的列， j表示网格所在的行， k表示网格所在的层； s( i, j, k)表示第 i列、第 j行、第 k层网格中烟夹的状态， s( i, j, k)=1表示该网格已上装烟夹， s( i, j, k)=0表示无烟夹； l( m, n)表示行走装置处于第 m列、第 n行； cs表示行走位置光电接近开关的计数值； cy表示上装或下卸烟夹的次数；则自动装烟夹时的控制流程具体包括以下步骤： 17、1-1）行走装置运行至第第1列、第1行的位置后，将通过控制器执行 “自动上烟”操作，初始状态设置为： s( i, j, k)=0，其中 i， j， k取值为 i=1..2， j=1..5， k=1..3； l( m, n)=(1,1)， cs=1， cy=0， i=1， j=5， k=3； 18、1-2）升降机构上升到第 k层时，行走装置前行，当对应的行走位置光电接近开关有信号时， cs= cs+1；当 cs= j时，行走装置停止，此时行走装置刚好处于烤房第 i列第 j行的位置， cy= cy+1， l( m, n)=( i, j)， s( i, j, k)=1， j= j-1；升降机构下降，下降到位后行走装置开始返回； 19、1-3）当 cs计数值为2× j+1时，此时行走装置刚好返回至烤房第 i列第1行的位置，即烤房门口位置，行走装置停止，令 cs=1， l( m, n)= ( i,1)； 20、1-4）如果 j>1，再次利用控制器控制行走机构返回至步骤1-2）继续循环；如果 j=1，说明第 k层非门口位置的烟夹已全部上装到位，开始装烤房门口位置的烟夹； 21、1-5）升降机构上升到第 k层时， cy= cy+1， s( i, j, k)=1，吸引机构伸出，升降机构下降、吸引机构缩回，对应的烟夹支撑到位接近开关有信号时，升降机构继续下降，当下降到位后， k= k-1， j=5；如果 k>1，转入步骤1-2），开始对第 i列第 k层进行装烟，此时 k=2；如果 k=1且 cy<20，说明第 i列第2层已经装烟完毕，令 i=2， k=3，转入步骤1-2），如果 k=1且 cy=20，则烤房烟夹全部上装完毕，结束装烟作业。 22、执行自动卸烟夹操作的控制流程为：23、2-1）将行走装置运行至第1列、第1行的位置，利用控制器执行“自动下烟”操作，初始状态： s( i, j, k)=1，其中 i，j，k取值为 i=1..2， j=1..5， k=2..3； s( i, j, k)=0，其中 i，j，k取值为 i=1..2， j=1..5， k=1； l( m, n)=(1,1)， cs=1， cy=20， i=1， j=1， k=2； 24、2-2）升降机构上升到第 k层时，将烟夹抬起，可动烟夹支撑机构中的可动式烟夹支撑板在弹簧作用下竖起， cy= cy-1， s( i, j, k)=0，升降机构开始下降，下降到位后， j= j+1，第 i列、第 k层靠近门口位置的烟夹被卸下； 25、2-3）行走装置前行，当对应的行走位置光电接近开关有信号时， cs= cs+1；如果 cs= j，行走装置停止，升降机构上升，到第 k层时， cy= cy-1， s( i, j, k)=0，行走装置后退，当 cs计数值为2× j-1时，行走装置停止，升降机构下降，下降到位后， j= j+1， cs=1； 26、2-4）如果 j<6，返回到步骤2-3）继续循环；如果 j=6且 k=2，说明第 i列第2层的烟夹已经全部卸下，开始卸第 i列第3层烟夹，令 j=1， k=3，返回步骤2-2）步，开始卸第3层；如果 j=6、 k=3、 cy>0，说明第 i列第3层的烟夹已经全部卸下，开始卸下一列的烟夹，令 i=2， j=1， k=2，返回步骤2-2）继续循环；如果 j=6、 k=3、 cy=0，说明所有烟夹均被卸下，结束卸烟作业。 27、本发明具有的有益效果为：28、本发明提出的密集烤房烟夹自动装卸系统可以通过提升、前行、下放、回退等动作每次将一托鲜叶烟夹运送至烤烟房指定层、指定位置，也可以通过前行、提升、回退、下放等动作每次将指定层、指定位置的一托烤制烟叶烟夹卸下并运送至烤房门口位置。该密集烤房烟夹自动装卸系统可以代替烟叶烤制时人工装卸烟夹的工作，大幅降低人工装卸时的高空作业风险、减轻烤烟工人的劳动强度、提高烤烟房烟夹装卸效率。