拌料机及自动拌料方法
【专利摘要】一种拌料机，包括拌料机本体、控制器、水分探测仪、轨道机构、步进电机、供水管、用于控制水流的电磁阀、水流量计、供水的水槽、数据录入器、搅拌电机以及支撑架；拌料机本体中设置有拌料槽和搅拌机构；轨道机构、水槽、数据录入器均固定安装于支撑架上，轨道机构上安装有水分探测仪，轨道机构电连接于步进电机，数据录入器、水分探测仪、步进电机、电磁阀、水流量计、搅拌电机均电连接于控制器且受控制器控制，供水管的进水口连接于水槽，供水管的出水口位于拌料机本体的拌料槽的正上方，当供水管中有水流时，供水管的出水口中流出的水落入拌料槽。本发明实施例还提供一种自动拌料方法。
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种拌料机及自动拌料方法。 拌料机及自动拌料方法
【背景技术】
[0002] 杏鲍菇的培植需要使用粉料，可选用玉米芯与水拌料，得到一定含湿度的玉米芯 粉料。通常的制法是，将碾碎的玉米芯和水直接混合搅拌20分钟，这种制法很难保证粉料各 部分水量均匀，由于难以进一步检测和调整湿度，很难实现粉料湿度一致。这样的粉料由于 营养含量不一致，杏鲍菇的生长速度与出菇形态也会有所差异，投入生产后很容易导致杏 鲍菇生长状态不一致，影响生产质量，不能满足大规模农业生产。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，有必要提供一种拌料机及自动拌料方法。
[0004] 本发明实施例提供一种拌料机，包括拌料机本体、控制器、用于测定含水率的水分 探测仪、用于支持所述水分探测仪移动的轨道机构、用于驱动所述水分探测仪移动的步进 电机、供水管、用于控制水流的电磁阀、用于获取水流量值的水流量计、供水的水槽、数据录 入器、用于搅拌粉料的搅拌电机以及支撑架;所述拌料机本体中设置有拌料槽和搅拌机构， 所述搅拌机构电连接于所述搅拌电机;所述轨道机构、所述水槽、所述数据录入器均固定安 装于所述支撑架上，所述轨道机构上设置有所述水分探测仪，所述轨道机构电连接于所述 步进电机，所述数据录入器、所述水分探测仪、所述步进电机、所述电磁阀、所述水流量计、 所述搅拌电机均电连接于所述控制器且受所述控制器控制，所述供水管的进水口连接于所 述水槽，所述供水管的出水口位于所述拌料机本体的所述拌料槽的正上方，当所述供水管 中有水流时，所述供水管的出水口中流出的水落入所述拌料槽。
[0005] 本发明实施例还提供一种自动拌料方法，包括： 拌料机的拌料槽中加入经定量料斗计量的粉料后，通过数据录入器获取目标含水量值 和初次加水量，所述拌料机为前述的拌料机； 所述控制器驱动搅拌电机，使所述搅拌电机搅拌第一时长，初步拌匀所述粉料； 搅拌所述第一时长后，所述控制器驱动步进电机，使水分探测仪离开泊位、依次地在预 设的各个测定位测定所述粉料的初始水分含量值并最终归位； 所述控制器通过所述水分探测仪获取所述初始水分含量值，并计入缓存器； 所述控制器控制电磁阀开放供水管，以向所述拌料槽初次加水，通过水流量计的监测 以使输出的水量等于所述初次加水量； 所述控制器驱动所述搅拌电机搅拌所述粉料与水的初次混合物，并且搅拌第二时长； 搅拌所述第二时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述粉料的初次加水水分含量值并最终归位； 所述控制器通过所述水分探测仪获取所述初次加水水分含量值，并计入缓存器； 所述控制机根据所述初始水分含量值、所述初次加水水分含量值以及目标含水量值计 算出补加水量值； 分三次、以一定的时间间隔向所述初次混合物中加水得到补加水混合物，三次加水总 量为所述补加水量值； 搅拌所述补加水混合物，并且搅拌第三时长； 搅拌所述第三时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述补加水混合物的第一水分含量值并最终归位； 再次搅拌所述补加水混合物，并且搅拌第四时长； 搅拌所述第四时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述补加水混合物的第二水分含量值并最终归位； 计算出所述第一水分含量值与所述第二水分含量值的匀度值偏差； 若所述匀度值偏差不高于标准值，则所述补加水混合物已经搅拌均匀为均匀拌料，从 出料口输出所述均匀拌料； 若所述匀度值偏差高于标准值，则继续搅拌所述补加水混合物，直至所述补加水混合 物已经搅拌均匀为所述均匀拌料。
[0006] 本发明实施例提供的拌料机，在拌料过程中多次、多点测定物料湿度，并适应地调 整加水量和搅拌次数，以达到物料含水量均匀一致，以便于大量投入生产时，作物能够保持 生长状态一致，提高生产质量。
【附图说明】
[0007] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。
[0008] 附图1是一较佳实施方式的拌料机的结构示意图。
[0009] 附图2是一较佳实施方式的轨道机构的结构示意图。
[0010] 附图3是一较佳实施方式的测定点选取示意图。
[0011] 附图4是一较佳实施方式的拌料机的原理图。
[0012] 附图5是一较佳实施方式的水分含量测量工作流程示意图。
[0013] 图中：拌料机本体1、水分探测仪2、轨道机构3、步进电机4、供水管5、电磁阀6、水流 量计7、水槽8、数据录入器9、搅拌电机10、环形钢架31、链轮32、传送链条33、驱动链轮34、支 臂35。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0015]请参照图1-图5,本发明实施例提供一种拌料机，其可包括拌料机本体1、控制器、 用于测定含水率的水分探测仪2、用于支持水分探测仪移动的轨道机构3、用于驱动水分探 测仪2移动的步进电机4、供水管5、用于控制水流的电磁阀6、用于获取水流量值的水流量计 7、供水的水槽8、数据录入器9、用于搅拌粉料的搅拌电机10以及支撑架（图中未画出）；其 中，拌料机本体1中设置有拌料槽和搅拌机构，还包括与拌料槽相连接的出料口，拌料机本 体1的搅拌机构电连接于搅拌电机10;轨道机构3、水槽8、数据录入器9均固定安装于支撑架 上，轨道机构3上设置有水分探测仪2,轨道机构3电连接于步进电机4,数据录入器9、水分探 测仪2、步进电机4、电磁阀6、水流量计7、搅拌电机10均电连接于控制器且受控制器控制，即 分别连接于控制器中处理器的各个串口；供水管5的进水口连接于水槽8,供水管5的出水口 位于拌料机本体1的拌料槽的正上方，当供水管5中有水流时，供水管5的出水口中流出的水 落入拌料槽。
[0016] 本发明实施例中，控制器可通过232串口 1及线缆与水分探测仪2连接，以采集物料 水分含量;控制器通过232串口 2与累积式的水流量计7连接，采集水量;控制器通过232串口 3与搅拌电机10的固态继电器连接，再由固态继电器连接到搅拌电机10,实现控制器对搅拌 电机10的开停控制;控制器通过232串口 4与步进电机4的驱动器连接，再由驱动器连接到步 进电机4，实现控制器对步进电机4的走、停控制。
[0017] 进一步地，本发明实施例中，轨道机构3包括环形钢架31、安装在环形钢架31上的 链轮32、以及与链轮32啮合的环形的传送链条33,传送链条33由链轮32支撑呈张紧状态，水 分探测仪2固定连接于传送链条33上，链轮32带动传送链条33环线移动时，水分探测仪2跟 随传送链条33移动。
[0018]本发明实施例中，传送链条33为一个无端的多环扣连接的链条，与链轮形成一个 张紧的、回转的封闭链路，传送链条33拖动水分探测仪2运动，传送链条33运动轨迹中，可设 有10个测点位置和1个水分探测仪2的停泊位，其中，停泊位用于将水分探测仪2移放于拌料 机本体1的操作空间之外，便于生产操作，避开操作干涉及损害。
[0019] 进一步地，本发明实施例中，轨道机构3中所示链轮32的数目不少于与环形钢架31 中拐点的数目；轨道机构3中可包括至少两个链轮32,例如，如图2所示，环形钢架31上有6个 拐点时，环形钢架31上可固定安装有6个链轮32，6个链轮32分别分布于6个拐点;或者，环形 钢架31有6个拐点，环形钢架31上固定安装有8个链轮32，8个链轮32中的其中6个链轮32分 布于6个拐点，另外两个链轮32作支撑作用。
[0020] 进一步地，本发明实施例中，轨道机构3的至少两个链轮32中应包括一个驱动链轮 34,该驱动链轮34连接于步进电机4、且与步进电机4中的减速器同轴，步进电机4驱动该驱 动链轮34后，驱动链轮34转动可带动传送链条33移动，从而进一步带动所有的链轮34转动， 使水分探测仪2能够在环形的轨道机构3中运动。另外，水分探测仪2跟随传送链条33移动的 过程中，水分探测仪2的探头始终位于拌料槽所在区域上方。
[0021] 进一步地，本发明实施例中，轨道机构3还可以包括与环形钢架31相连接的、用于 支撑轨道机构3的支臂35,支臂35置放于支撑架上;或者，轨道机构3还包括与环形钢架31相 连接的、用于支撑轨道机构3的吊架，吊架可固定安装于支撑架。
[0022] 进一步地，本发明实施例中，若水槽8为高位水槽，则可直接投入使用;若水槽8为 低位水槽，则应在供水管5上安装水栗，以确保供水顺畅。
[0023]进一步地，本发明实施例中，数据录入器9可以为一种触摸屏，也可以是包括显示 屏幕和按键的输入装置，本发明实施例对于数据录入器9的种类不做限制，能够供用户输入 命令即可。
[0024] 进一步地，本发明实施例的水分探测仪2可以采用HYD-8B水分测定仪，HYD-8B水分 测定仪的灵敏度高，测量精度几乎不受物体颜色，密度，颗粒的影响，可较好地适用于拌料 所涉及的物品种类，根据物品种类来测定物品含水量。水分探测仪2的具体工作方案是，预 先设置如图3所示的10个测定位以及停泊位，控制器发出驱动指令后，经由步进电机驱动器 驱动步进电机驱动，驱动指令为脉冲串，脉冲个数与步进电机运行步数或距离成正比，依据 测点布局位置，分别设置10测点间距，加上1个停泊位，形成12个脉冲串Pn。在得到测量指令 后，12个脉冲串依次发出，除了第11个不进行测量，直接回位，其他每发出一个脉冲串，HYD-8B水分传感器被移动一个探测位，探测一个水分含量值存入缓存。
[0025] 控制器控制水分探测仪的工作流程可一并参照图5,向驱动端口发出脉冲后，水分 探测仪跟随传送链条移动到1#位，控制器延时5秒以等待水分探测仪测定物料湿度，控制器 读取数值之后通过判断器判断工作次数以后，进行下一测定位的测定，直至水分探测仪移 动11次后归位到停泊位。
[0026] 进一步地，轨道机构3上可设有在水分探测仪2处于轨道起点时导通的起点接触开 关，该起点接触开关设置在轨道机构的轨道起点，用于判断水分探测仪2是否处于轨道起 点；轨道机构3上可设有在水分探测仪2处于轨道终点时导通的终点接触开关，该起点接触 开关设置在轨道机构的轨道终点，用于判断水分探测仪2是否处于轨道终点；由于轨道机构 3是环形装置，故轨道起点和轨道终点可以是轨道上的同一点，起点接触开关和终点接触开 关可背对设置，以便于水分探测仪2环形往复运动过程中测定运动位置，环形往复运动即指 水分探测仪2的运动方向第1圈为逆时针时，下一圈必须为顺时针。
[0027] 起点接触开关和终点接触开关的导通信号组合为01或10,0代表低电平或零电平， 1代表高电平，水分探测仪2如处于轨道起点，水分探测仪2与起点接触开关接触，使之导通， 起点接触开关信号输出为高电平，终点接触开关信号输出为低电平;水分探测仪2如处于轨 道终点，水分探测仪2与终点接触开关接触，使之导通，终点接触开关信号输出为高电平，起 点接触开关信号输出为低电平，由此决定了水分探测仪2的运动方向。
[0028] 本发明实施例提供一种利用前述拌料机进行拌料的方法，其可包括： 步骤S1，拌料机的拌料槽中加入经定量料斗计量的粉料后，通过数据录入器获取目标 含水量值1和初次加水量W2;用户输入数据后可点击"确定"按钮。
[0029] 步骤S2,控制器驱动搅拌电机，使搅拌电机搅拌第一时长，初步拌匀粉料；由于未 向粉料中加水，第一时长可以为3分钟。用户可通过按压"拌料"按钮，拌料机开始自动搅拌， 拌料机搅拌第一时长后自动停止搅拌。
[0030] 步骤S3,搅拌第一时长后，控制器驱动步进电机，使水分探测仪离开泊位、依 次地在预设的各个测定位测定粉料的初始水分含量值Xi并最终归位；具体的，水分探 测仪采用近红外光谱法检测10测点水分，采集含湿量数据为xn， X12，X13……xln，n=10。采 用方差描述水分分布均匀度，即搅拌槽内水分含量的波动程度，其中，
，方差s2越小就越均匀。
[0031] 步骤S4，控制器通过水分探测仪获取初始水分含量值心，并计入缓存器； 步骤S5,控制器控制电磁阀开放供水管，以向拌料槽初次加水，通过水流量计的监测以 使输出的水量等于初次加水量W2 ;再关闭电磁阀。
[0032]步骤S6,控制器驱动搅拌电机搅拌粉料与水的初次混合物，并且搅拌第二时长;其 中，第二时长可以为15_20分钟。
[0033]步骤S7,搅拌第二时长后，水分探测仪离开泊位、依次地在预设的各个测定位测定 粉料的初次加水水分含量值并最终归位； 步骤S8，控制器通过水分探测仪获取初次加水水分含量值X2，并计入缓存器； 步骤S9，控制机根据初始水分含量值Xi、初次加水水分含量值X2以及目标含水量值1计 算出补加水量值W3 ;其中，物料的含水量分为湿基含水量为W与干基含水量X两种表达方法， 换算关系为x=w/(l-w)，在拌料过程中，通过1次加水和2次测取物料的含水量，可以求得物 料的绝干料量。具体方案是:料斗料量为Gikg，其中绝干物料量为Gckg，经预拌后的湿基含 水量为I(干基含水量XD，补加水量Wa之后，湿基含水量为％(干基含水量X 2)，通过再补加 水量Wb之后，达到预定的湿基含水量WT(干基含水量XT)。其中I，W 2，WT均为测控装置测量 值，补加水量Wa，Wb为控制值。则G^Wa/UsU，那么，为了达到测控装置的预先输入的湿基 含水量W T，还需补加的水量:Wb=Gc(Xt-X2)，总体补加的水量为:W=W a+Wb，用于杏鲍菇原基的 玉米芯拌湿，初次加水比例Wa/W约在20%-30%之间。含水均匀程度的测取，采用2次10测点水 分含量测量值的方差偏差来衡量，水分传感器完成10测点的行走，在测点上停留时获得测 点水分含量，由控制器计算获得方差，由方差的值表达含水均匀程度。控制器补加水量的测 算采用1次加水和2次测取物料的含水量的办法来实现，即：通过触摸屏设置的预定含水量、 首次加水量(试验值），经由水分传感器探测的原始物料含水量，水分传感器探测的首次加 水后的物料含水量;依据测量值，由控制器计算得到补加水量。
[0034]步骤S10，分三次、以一定的时间间隔向初次混合物中加水得到补加水混合物，三 次加水总量为补加水量值W3;步骤S10的具体过程可以为:先向初次混合物中加水W3/3的量， 静置5分钟的时间间隔，再加水W3/3的量并静置5分钟，最后再加入剩余的W3/3的水量。
[0035]步骤SI 1，搅拌补加水混合物，并且搅拌第三时长;其中，第三时长可以为20分钟， 应根据搅拌物料的种类具体设定。
[0036] 步骤S12,搅拌第三时长后，水分探测仪离开泊位、依次地在预设的各个测定位测 定补加水混合物的第一水分含量值X3并最终归位； 步骤S13,再次搅拌补加水混合物，并且搅拌第四时长;其中，第四时长可以为15分钟， 应根据搅拌物料的种类以及搅拌次数具体设定。
[0037] 步骤S14,搅拌第四时长后，水分探测仪离开泊位、依次地在预设的各个测定位测 定补加水混合物的第二水分含量值X4并最终归位； 步骤S15,计算出第一水分含量值X3与第二水分含量值X4的匀度值偏差B;根据步骤S3 的计算方式，以及连续测取的含水量值，匀度值偏差B的计算方案为_
[0038]步骤S16,若匀度值偏差不高于标准值，则补加水混合物已经搅拌均匀为均匀拌 料，从出料口输出均匀拌料;若匀度值偏差高于标准值，则重复步骤S14-S15,继续搅拌补加 水混合物，直至补加水混合物已经搅拌均匀为均匀拌料。例如，用于杏鲍菇原基的玉米芯拌 湿属于工程应用，故标准值B可以为5%，即当匀度值偏差B不高于5%时视为达到拌匀的效果。
[0039] 水分探测仪2在轨道机构3上做的是往复运动，即第一次离开泊位是逆时针运动 时，下一次离开泊位时做的是顺时针运动，这样可以避免水分探测仪2所连接的电线损坏。
[0040] 本发明实施例提供的拌料机，在拌料过程中多次、多点测定物料湿度，并适应地调 整加水量和搅拌次数，以达到物料含水量均匀一致，以便于大量投入生产时，作物能够保持 生长状态一致，提高生产质量。
【主权项】
1. 一种拌料机，其特征在于，包括拌料机本体、控制器、用于测定含水率的水分探测仪、 用于支持所述水分探测仪移动的轨道机构、用于驱动所述水分探测仪移动的步进电机、供 水管、用于控制水流的电磁阀、用于获取水流量值的水流量计、供水的水槽、数据录入器、用 于搅拌粉料的搅拌电机以及支撑架;所述拌料机本体中设置有拌料槽和搅拌机构，所述搅 拌机构电连接于所述搅拌电机;所述轨道机构、所述水槽、所述数据录入器均固定安装于所 述支撑架上，所述轨道机构上安装有所述水分探测仪，所述轨道机构电连接于所述步进电 机，所述数据录入器、所述水分探测仪、所述步进电机、所述电磁阀、所述水流量计、所述搅 拌电机均电连接于所述控制器且受所述控制器控制，所述供水管的进水口连接于所述水 槽，所述供水管的出水口位于所述拌料机本体的所述拌料槽的正上方，当所述供水管中有 水流时，所述供水管的出水口中流出的水落入所述拌料槽。2. 如权利要求1所述的拌料机，其特征在于，所述轨道机构包括环形钢架、安装在所述 环形钢架上的链轮、以及与所述链轮啮合的环形的传送链条，所述传送链条由所述链轮支 撑呈张紧状态，所述水分探测仪固定连接于所述传送链条上，所述链轮带动所述传送链条 环线移动时，所述水分探测仪跟随所述传送链条移动。3. 如权利要求2所述的拌料机，其特征在于，所述轨道机构中所示链轮的数目不少于与 所述环形钢架中拐点的数目；所述轨道机构中包括至少两个链轮;所述至少两个链轮中包 括一个驱动链轮，所述驱动链轮连接于所述步进电机、且与所述步进电机中的减速器同轴。4. 如权利要求3所述的拌料机，其特征在于， 所述环形钢架有6个拐点，所述环形钢架上固定安装有6个所述链轮，所述6个所述链轮 分布于所述6个拐点； 或者，所述环形钢架有6个拐点，所述环形钢架上固定安装有8个所述链轮，所述8个所 述链轮中的其中6个所述链轮分布于所述6个拐点。5. 如权利要求2所述的拌料机，其特征在于，所述轨道机构还包括与所述环形钢架相连 接的、用于支撑所述轨道机构的支臂，所述支臂置放于所述支撑架上;或者，所述轨道机构 还包括与所述环形钢架相连接的、用于支撑所述轨道机构的吊架，所述吊架固定安装于所 述支撑架。6. 如权利要求2所述的拌料机，其特征在于，所述水槽为高位水槽;或者，所述水槽为低 位水槽时，所述供水管上安装有水栗;所述数据录入器为触摸屏;或者，所述数据录入器包 括显不屏蒂和按键。7. 如权利要求2所述的拌料机，其特征在于，所述水分探测仪跟随所述传送链条移动的 过程中，所述水分探测仪的探头始终位于所述拌料槽所在区域上方。8. 如权利要求1所述的拌料机，其特征在于，所述拌料机本体还包括与所述拌料槽相连 接的出料口。9. 如权利要求1所述的拌料机，其特征在于，所述轨道机构上设有所述水分探测仪处于 轨道起点时导通的起点接触开关，所述起点接触开关设置在所述轨道机构的轨道起点； 所述轨道机构上设有所述水分探测仪处于轨道终点时导通的终点接触开关，所述终点 接触开关设置在所述轨道机构的轨道终点； 所述起点接触开关和所述终点接触开关的导通信号组合为01或10。10. -种自动拌料方法，其特征在于，包括： 拌料机的拌料槽中加入经定量料斗计量的粉料后，通过数据录入器获取目标含水量值 和初次加水量，所述拌料机为权利要求1-9任一所述的拌料机； 所述控制器驱动搅拌电机，使所述搅拌电机搅拌第一时长，初步拌匀所述粉料； 搅拌所述第一时长后，所述控制器驱动步进电机，使水分探测仪离开泊位、依次地在预 设的各个测定位测定所述粉料的初始水分含量值并最终归位； 所述控制器通过所述水分探测仪获取所述初始水分含量值，并计入缓存器； 所述控制器控制电磁阀开放供水管，以向所述拌料槽初次加水，通过水流量计的监测 以使输出的水量等于所述初次加水量； 所述控制器驱动所述搅拌电机搅拌所述粉料与水的初次混合物，并且搅拌第二时长； 搅拌所述第二时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述粉料的初次加水水分含量值并最终归位； 所述控制器通过所述水分探测仪获取所述初次加水水分含量值，并计入缓存器； 所述控制机根据所述初始水分含量值、所述初次加水水分含量值以及目标含水量值计 算出补加水量值； 分三次、以一定的时间间隔向所述初次混合物中加水得到补加水混合物，三次加水总 量为所述补加水量值； 搅拌所述补加水混合物，并且搅拌第三时长； 搅拌所述第三时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述补加水混合物的第一水分含量值并最终归位； 再次搅拌所述补加水混合物，并且搅拌第四时长； 搅拌所述第四时长后，所述水分探测仪离开泊位、依次地在所述预设的各个测定位测 定所述补加水混合物的第二水分含量值并最终归位； 计算出所述第一水分含量值与所述第二水分含量值的匀度值偏差； 若所述匀度值偏差不高于标准值，则所述补加水混合物已经搅拌均匀为均匀拌料，从 出料口输出所述均匀拌料； 若所述匀度值偏差高于标准值，则继续搅拌所述补加水混合物，直至所述补加水混合 物已经搅拌均匀为所述均匀拌料。
【文档编号】A01G1/04GK105850513SQ201610398186
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】丁文捷, 朱学军, 丁子元, 赖惠鸽, 祁登明, 白楠
【申请人】宁夏大学