一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备及其生产方法

1.本发明涉及鱼露一罐法发酵生产装置技术领域，特别涉及一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备及其生产方法。


背景技术：

2.对于自动布料系统我国白酒上甑主要专利有《一种酒类酿造机器人自动上甄设备及方法》申请公布号cn 105505659 a，公开一种酒类酿造机器人自动上甄设备，是直接使用机器人手臂拉动酒甑可伸缩进料管运动实现自动布料，超声波传感器检测布料的平整度，如果有凹点可以自动定位填补。
3.《一种智能连续自动上甄装置及其工作方法》申请公布号cn 107858235 a，公开一种智能连续自动上甄装置，是以立柱旋转机构连接旋转立柱；旋转立柱上方设置旋转进料机构，实现酒醅铺洒在甄锅内任意位置。利用红外热像仪系统检测甄锅内温度，当甄锅内温度达到一定值时，机器人再上甄一层的方式进行甄自动化操作。
4.明显的自动上甄机构控制机构复杂及其核心软件还是使用国外机器人控制软件系统。目前国内白酒厂使用白酒上甑机器人是国外的机器人，成本相对较高。
5.我国的鱼露生产还是以手工操作为主，员工的劳动强度较大。在另行专利申请中的一罐法鱼露发酵生产的进料过程是在配料车间将杂鱼和盐混合后由气力输送输送到大型发酵罐的顶部，鱼料进料结束将10％的盐输送到发酵罐，对需要腌制鱼料的上层进行盐覆盖，最后用压盖板压实腌渍的鱼料。与白酒上甑严格要求平整不同，白酒蒸馏过程若上甄不均匀，表面平整度不高，酒蒸汽损耗，将严重影响出酒效率。一罐法鱼露生产的发酵罐进料在气力输送方式，鱼的大小不一，最后还要压盖板压实的生产特点，进入发酵罐鱼料没有实现像白酒上甑这样严格要求平整，只需要相对平整。因此需要一种结构简单，又便于自控编程的鱼露发酵罐进料系统。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备及其生产方法，减少操作人力成本、提高劳动生产率，适合鱼露规模化大生产；解决了目前我国传统行业自动化水平低，劳动强度大，设备用进口机械手，投资成本高，而且在罐平台没有安装用于大直径发酵罐布料机器手臂空间的问题。
7.本发明的技术方案如下：一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，该生产设备包括导向杆万向关节机构、出料管万向关节机构、无线通讯天线、不锈钢支架、折返式电动气缸、直线模组、发酵罐罐壁、保温层、发酵罐平台、罐支撑钢架和现场控制单元；
8.所述发酵罐罐壁的外部安装有保温层，在保温层外安装根罐支撑钢架，托起发酵罐平台；不锈钢支架安置在发酵罐平台上，在不锈钢支架上部安装有无线通讯天线，不锈钢支架底部安装有现场控制单元，所述直线模组安装在不锈钢支架底部框架上，直线模组安装有折返式电动气缸，带动折返式电动气缸直线运动；所述折返式电动气缸连接导向杆万
向关节机构，所述出料管万向关节机构与导向杆万向关节机构连接；
9.所述导向杆万向关节机构包括：不锈钢导向杆、导向杆引导头内衬、第一转向关节、第一轴承、中心螺栓、转向座和折返式电动气缸活动杆；所述折返式电动气缸活动杆顶部安装有第一轴承，所述转向座固定在第一轴承上，转向座在第一轴承上水平旋转；转向座中部安装中心螺栓用于支撑第一转向关节，第一转向关节上部有一穿孔，孔内安装导向杆引导头内衬，所述不锈钢导向杆穿过导向杆引导头内衬中心，通过直线模组和折返式电动气缸带动不锈钢导向杆；
10.出料管万向关节机构包括：第二转向关节、第二轴承、喷射管卡箍和喷射出料管；所述第二转向关节固定在第二轴承上，第二转向关节上固定喷射管卡箍，所述喷射管卡箍卡接喷射出料管，带动喷射出料管在水平面旋转，所述喷射出料管连接不锈钢导向杆，通过直线模组和折返式电动气缸的运动调整喷射出料管的运动；具体为：直线模组水平方向运动引导不锈钢导向杆水平方向角度变化，带动实现喷射出料管在水平面的喷射角度变化；通过折返式电动气缸活动杆上下移动引导不锈钢导向杆垂直方向角度变化，带动实现喷射出料管在垂直面的喷射角度变化。
11.所述现场控制单元与无线通讯天线、折返式电动气缸、直线模组、导向杆万向关节机构和出料管万向关节机构连接，无线通讯天线获取发酵罐内鱼料高度数据发送给现场控制单元，现场控制单元控制折返式电动气缸、直线模组、导向杆万向关节机构和出料管万向关节机构，进而控制出料角度。
12.进一步地，所述现场控制单元安装在控制箱内，在控制箱的板面安装有现场触摸屏，现场控制单元内部安装有plc、dcs控制器。
13.进一步地，所述无线通讯天线实现现场控制单元通过无线网络获取鱼料在发酵罐的高度数据δm，即喷射补料一层后的鱼料厚度参数，该参数用于在每一层布料时喷射出料管的角度计算和旋转速度计算。
14.进一步地，现场控制单元计算喷射出料管的角度和旋转速度，通过奇数圈布料和偶数圈循环连续布料方式使得补料均匀，奇数圈和偶数圈的各圈半径不同，同时奇数圈时喷射出料管布料旋转方向为顺时针旋转，偶数圈时喷射出料管布料旋转方向为逆时针旋转；奇数圈循环连续布料一层鱼料以后，偶数圈循环连续布料一层鱼料，循环往复直至发酵罐布料达到容量要求。
15.进一步地，由于喷射出料管的长度和直径限制，在偶数循环旋转第0圈时，当圆心角在α＝153
°
和α＝207
°
之间时，喷射管已经靠到罐壁，发酵罐进料管道处开有豁口，使得喷射的物料从豁口处自然滑入发酵罐，防止有鱼料喷射出罐外。
16.本发明还提供了一种基于鱼露一罐法发酵罐布料生产设备的生产方法，包括以下步骤：
17.(1)确定控制折返式电动气缸活动杆和直线模组的同步运动过程中涉及到的固定值，包括：用于喷射出料管喷射角度和速度计算的参数为固定值：出料管万向关节机构与发酵罐罐内壁距离j为固定值；罐底到喷射出料管中心的距离h为固定值；发酵罐半径为固定值；
18.在垂直角度β计算时，出料管万向关节机构与喷射出料管的管道中心之间的高度差hx为固定值。喷射出料管转动中心与折返式电动气缸水平距离l为固定值。
19.直线模组水平运动和折返式电动气缸垂直运动线速度计算时，设直径不同的任意一圈的旋转线速度的设定为每秒固定多少毫米弧长旋转；折返式电动气缸与罐外壁距离h5为固定值。
20.(2)确定控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组的同步运动过程中涉及到的参数变量，包括：
21.奇数圈循环旋转直径：rz＝225－0.25*n，奇数圈n＝0～8；
22.偶数圈循环旋转直径：rx＝2375－2.5*m，偶数圈m＝0～9；
23.奇数圈时，第n圈外径与喷射出料管万向关节机构中心距离：jz＝250(1+n)+23；
24.偶数圈时，第m圈外径与喷射出料管万向关节机构中心距离：jx＝125+250*m+23；
25.喷射补料一层后的鱼料厚度δm，为来自厚度参数由现场控制单元通过无线通讯天线获取发酵罐内雷达液位计的参数。
26.(3)确定控制折返式电动气缸活动杆和直线模组的同步运动过程中涉及到的计算过程变量，包括：
27.需要喷射的某一圈内以α1、α2和一个90度角组成一个直角三角形，其中，在该圈内α1角的对角线长度，以偶数圈为例半径rx的计算公式为：x1＝2rx*sinα1；α2角的临边长度为：x2＝x1*cos(90－α1)；该直角三角形的高为x＝(2rx-x2)tan(α1)。
28.需要喷射的某一圈直径减去x2的长度：x3＝(2rx－x2)；
29.需要喷射的某一圈的圈外径与喷射出料管万向关节机构中心距离加上x3的长度：x4＝x3+jz；
30.喷射补料后的鱼料表面与喷射出料管的管道中心之间的实际高度：h1＝h－δm+hx；
31.折返式电动气缸下降距离：hy＝h5*tanβ；
32.直线模组水平距离：lx＝138*tanα3，α3为不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度；
33.(4)确定控制折返式电动气缸活动杆和直线模组的同步运动过程中涉及到的计算目标控制参数，包括：
34.喷射出料管水平方向偏离的喷射角度，即不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度α3；α3＝arctan(x/x4)；
35.喷射出料管垂直射角的角度，即不锈钢导向杆实际需要垂直方向偏离的角度β；β＝arctan(x4/h1)；
36.直线模组水平移动速度vx；
37.奇数循环旋转时：
38.vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rz)))－(138*tan(α3))}/1s
39.偶数圈旋转时：
40.vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rx)))－(138*tan(α3))}/1s
41.折返式电动气缸运动速度vy:
42.vy＝[(h5*tanβ)－(h5*tanβ1)]/1s
[0043]
其中，β1＝arctan(x41/h1)，x41＝x31+jz，x31为下一秒的x3值，x4为下一秒的x4值。
[0044]
(5)根据步骤(1)～(4)计算得到的参数，控制折返式电动气缸活动杆和直线模组的同步运动，使从喷射出料管喷射出的物料在发酵罐水平面呈圆形喷射布料，使得喷射出料管出口中心点呈椭圆型运动。
[0045]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0046]
本发明的实现鱼露一罐法发酵罐自动鱼料排布生产方式，布料生产设备结构简单，便于算法简单，方便计算机编程并实现自动化控制，适合鱼露企业的规模化生产。注重适合中国传统发酵产品特点，将传统方法与现在机械化操作相结合，减少生产工人的劳动强度，以减少操作人力成本和生产成本，劳动生产率得到有效提高，可以彻底改变目前在鱼露生产的生产过程中以手工操作为主的局面。
附图说明
[0047]
图1为进料管道射角为罐中心参照角度45度位置俯视图；
[0048]
图2为料管道射角为最大角度位置俯视图；
[0049]
图3为导向杆万向关节机构主视图；
[0050]
图4为导向杆万向关节机构侧视图；
[0051]
图5为进料管道水平状态且中心角处于0度位置侧视图；
[0052]
图6为进料管道水平状态且中心角处于0度位置机架示意图；
[0053]
图7为进料管道水平状态且中心角处于45度位置机架示意图；
[0054]
图8为进料管道水平状态且中心角处于135度位置机架示意图；
[0055]
图9为进料管道水平状态，折返式电动气缸处于最远端机架示意图；
[0056]
图10为第一循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图；
[0057]
图11为第一循环最底部第0圈进料时管道射角45度角度主视图；
[0058]
图12为第一循环结束后，物料套高δμ后第二循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图；
[0059]
图13为第k次循环后到达最高部第0圈进料时管道射角角度主视图；
[0060]
图14为进料管道处发酵罐开豁口俯视图；
[0061]
图15为进料管道处发酵罐开豁口正视图；
[0062]
图16为进料管道处发酵罐开豁口剖面图；
[0063]
图17为进料管道垂直射角计算用侧视图；
[0064]
图18为进料管道水平射角计算用俯视视图；
[0065]
图19为奇数圈循环旋转轨迹示意图
[0066]
图20为偶数圈循环旋转轨迹示意图
[0067]
图中编号对应元件如下：
[0068]
导向杆万向关节机构1包括：不锈钢导向杆101；导向杆引导头内衬102；第一转向关节103；第一轴承104；中心螺栓105；转向座106；折返式电动气缸活动杆107；
[0069]
喷射出料管万向关节机构2包括：第二转向关节201；第二轴承202；喷射管卡箍203；喷射出料管204；
[0070]
无线通讯天线3；不锈钢支架4；折返式电动气缸5；直线模组6；发酵罐罐壁7；保温层8；发酵罐平台9；罐支撑钢架10；现场控制单元11
[0071]
罐圆心角α；喷射出料管水平运动角度α1；喷射出料管水平运动角度β。
具体实施方式
[0072]
以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
[0073]
本发明提供了一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，请参见图5为进料管道水平状态且中心角处于0度位置侧视图、图6为进料管道水平状态且中心角处于0度位置机架示意图和图10为第一循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图，该生产设备包括导向杆万向关节机构1、出料管万向关节机构2、无线通讯天线3、不锈钢支架4、折返式电动气缸5、直线模组6、发酵罐罐壁7、保温层8、发酵罐平台9、罐支撑钢架10和现场控制单元11；
[0074]
所述发酵罐罐壁7的外部安装有保温层8，在保温层8外安装4根罐支撑钢架10，托起发酵罐平台9；不锈钢支架(4)安置在发酵罐平台(9)上，在不锈钢支架4上部安装有无线通讯天线3，不锈钢支架4底部安装有现场控制单元11，所述直线模组6安装在不锈钢支架4底部框架上，直线模组6安装有折返式电动气缸5，带动折返式电动气缸5直线运动；所述折返式电动气缸5连接导向杆万向关节机构1，所述出料管万向关节机构2与导向杆万向关节机构1连接；布料生产设备结构简单，便于控制系统编程。
[0075]
参见图3导向杆万向关节机构主视图和图4导向杆万向关节机构侧视图，所述导向杆万向关节机构1包括：不锈钢导向杆101、导向杆引导头内衬102、第一转向关节103、第一轴承104、中心螺栓105、转向座106和折返式电动气缸活动杆107；所述折返式电动气缸活动杆107顶部安装有第一轴承104，所述转向座106固定在第一轴承104上，转向座106在第一轴承104上水平旋转；转向座106中部安装中心螺栓105用于支撑第一转向关节103，第一转向关节103上部有一穿孔，孔内安装导向杆引导头内衬102，所述不锈钢导向杆101穿过导向杆引导头内衬102中心，通过直线模组6和折返式电动气缸5带动不锈钢导向杆101；
[0076]
图5进料管道水平状态且中心角处于0度位置侧视图所示，出料管万向关节机构2包括：第二转向关节201、第二轴承202、喷射管卡箍203和喷射出料管204；所述第二转向关节201固定在第二轴承202上，第二转向关节201上固定喷射管卡箍203，所述喷射管卡箍203卡接喷射出料管204，由于轴承202可以水平面360度旋转，故出料管万向关节机构2也可以水平面旋转，带动喷射出料管204在水平面旋转，所述喷射出料管204连接不锈钢导向杆101，通过直线模组6和折返式电动气缸5的运动调整喷射出料管204的运动；具体为：直线模组6水平方向运动引导不锈钢导向杆101水平方向角度变化，带动实现喷射出料管204在水平面的喷射角度变化；通过折返式电动气缸活动杆107上下移动引导不锈钢导向杆101垂直方向角度变化，带动实现喷射出料管204在垂直面的喷射角度变化。
[0077]
所述现场控制单元11与无线通讯天线3、折返式电动气缸5、直线模组6、导向杆万向关节机构1和出料管万向关节机构2连接，无线通讯天线3获取发酵罐内鱼料高度数据发送给现场控制单元11，现场控制单元11控制折返式电动气缸5、直线模组6、导向杆万向关节机构1和出料管万向关节机构2，进而控制出料角度。
[0078]
所述现场控制单元11安装在控制箱内，在控制箱的板面安装有现场触摸屏，现场控制单元11内部安装有plc、dcs控制器。
[0079]
所述无线通讯天线3实现现场控制单元11通过无线网络获取鱼料在发酵罐的雷达料位信息的料位高度数据δm，即喷射补料一层后的鱼料厚度参数，该参数用于在每一层布
料时喷射出料管204的角度计算和旋转速度计算。现场控制单元11的算法只是三角函数公式，编程相对简单。
[0080]
现场控制单元11计算喷射出料管204的角度和旋转速度，通过奇数圈布料和偶数圈循环连续布料方式使得补料均匀，奇数圈和偶数圈的各圈半径不同，同时奇数圈时喷射出料管204布料旋转方向为顺时针旋转，偶数圈时喷射出料管204布料旋转方向为逆时针旋转；奇数圈循环连续布料一层鱼料以后，偶数圈循环连续布料一层鱼料，循环往复直至发酵罐布料达到容量要求。
[0081]
生产设备由折返式电动气缸活动杆108和直线模组6的同步运动，使得喷射出料管出口中心点呈椭圆型运动，从喷射出料管喷射出的物料在发酵罐水平面呈圆形喷射布料。完成一层发酵罐平面的补料分为奇数层和偶数层，使得铺设的鱼层相对平整。
[0082]
由于喷射出料管204的长度和直径限制，在偶数循环旋转第0圈时，当圆心角在α＝153
°
和α＝207
°
之间时，喷射管已经靠到罐壁，发酵罐进料管道处开有豁口12，使得喷射的物料从豁口12处自然滑入发酵罐，防止有鱼料喷射出罐外。
[0083]
本发明还提供了基于鱼露一罐法发酵罐布料生产设备的生产方法，包括以下步骤：
[0084]
(1)确定控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组6的同步运动过程中涉及到的固定值，包括：用于喷射出料管204喷射角度和速度计算的参数为固定值：出料管万向关节机构2与发酵罐罐内壁距离j为固定值；罐底到喷射出料管204中心的距离h为固定值；发酵罐半径为固定值；
[0085]
在垂直角度β计算时，出料管万向关节机构2与喷射出料管204的管道中心之间的高度差hx为固定值。喷射出料管204转动中心与折返式电动气缸5水平距离l为固定值。
[0086]
直线模组6水平运动和折返式电动气缸5垂直运动线速度计算时，设直径不同的任意一圈的旋转线速度的设定为每秒固定多少毫米弧长旋转；折返式电动气缸与罐外壁距离h5为固定值。
[0087]
(2)确定控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组6的同步运动过程中涉及到的参数变量，包括：
[0088]
奇数圈循环旋转直径：rz＝225－0.25*n，奇数圈n＝0～8；
[0089]
偶数圈循环旋转直径：rx＝2375－2.5*m，偶数圈m＝0～9；
[0090]
奇数圈时，第n圈外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离：jz＝250(1+n)+23；
[0091]
偶数圈时，第m圈外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离：jx＝125+250*m+23；
[0092]
喷射补料一层后的鱼料厚度δm，为来自厚度参数由现场控制单元11通过无线通讯天线3获取发酵罐内雷达液位计的参数。
[0093]
(3)确定控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组6的同步运动过程中涉及到的计算过程变量，包括：
[0094]
需要喷射的某一圈内以α1、α2和一个90度角组成一个直角三角形，其中，在该圈内α1角的对角线长度，以偶数圈为例半径rx的计算公式为：x1＝2rx*sinα1；α2角的临边长度为：x2＝x1*cos(90－α1)；该直角三角形的高为x＝(2rx-x2)tan(α1)。
[0095]
需要喷射的某一圈直径减去x2的长度：x3＝(2rx－x2)；
[0096]
需要喷射的某一圈的圈外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离加上x3的长
度：x4＝x3+jz；
[0097]
喷射补料后的鱼料表面与喷射出料管204的管道中心之间的实际高度：h1＝h－δm+hx；
[0098]
折返式电动气缸下降距离：hy＝h5*tanβ；
[0099]
直线模组水平距离：lx＝138*tanα3，α3为不锈钢导向杆101实际需要水平方向偏离的角度；
[0100]
(4)确定控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组6的同步运动过程中涉及到的计算目标控制参数，包括：
[0101]
喷射出料管204水平方向偏离的喷射角度，即不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度α3；α3＝arctan(x/x4)；
[0102]
喷射出料管204垂直射角的角度，即不锈钢导向杆实际需要垂直方向偏离的角度β；β＝arctan(x4/h1)；
[0103]
直线模组水平移动速度vx；
[0104]
奇数循环旋转时：
[0105]
vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rz)))－(138*tan(α3))}/1s
[0106]
偶数圈旋转时：
[0107]
vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rx)))－(138*tan(α3))}/1s
[0108]
折返式电动气缸运动速度vy:
[0109]
vy＝[(h5*tanβ)－(h5*tanβ1)]/1s
[0110]
其中，β1＝arctan(x41/h1)，x41＝x31+jz，x31为下一秒的x3值，x4为下一秒的x4值。
[0111]
(5)根据步骤(1)～(4)计算得到的参数，控制折返式电动气缸活动杆107和直线模组6的同步运动，使从喷射出料管204喷射出的物料在发酵罐水平面呈圆形喷射布料，使得喷射出料管出口中心点呈椭圆型运动。
[0112]
下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
[0113]
以下实施例仅以鱼露生产为例，对本发明的一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备及其生产方法进行详细说明。
[0114]
鱼料的输送过程是由刮板机输送到管道中，刮板机、压缩空气顶料球阀和刮板机出料气动刀闸阀三者联动实现鱼料从地面气力输送到鱼露一罐法发酵罐顶部，刮板机、压缩空气顶料球阀和刮板机出料气动刀闸阀三者联动的频率可以调整，在较高频率下可以认定在喷射出料管204喷射出的鱼料为连续布料。由于从杂鱼接收间到发酵罐顶管路非常长，过小口径会影响输送，阻力过大，也无形中加大直线模组尺寸，影响设备在罐区平台的安装，以较大口径为宜，假设喷射出料管204外径360mm。
[0115]
喷射出料管204安装位置是设置在发酵罐罐壁位置，要使从喷射出料管204喷射出的物料在发酵罐水平面呈圆形喷射布料，是需要由折返式电动气缸活动杆108和直线模组6的同步运动，使得喷射出料管出口中心点呈椭圆型运动，主要通过每一点的位置的α3为计算后不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度和β进料管道垂直射角的角度计算，以及折返式电动气缸活动杆108和直线模组6的运动速率的计算，控制折返式电动气缸活动杆108和直线模组6的同步运动。
[0116]
以喷射出料管204已经转到α＝45
°
时，直线模组和折返式电动气缸下一步的运动速度的详细计算如下：
[0117]
第一步：布料轨迹的设定，完成一层发酵罐平面的补料分为奇数圈和偶数圈补料，请参看图19奇数圈循环旋转轨迹示意图和图20偶数圈循环旋转轨迹示意图。发酵罐直径5米，图19奇数圈循环旋转轨迹示意图可见，在奇数圈循环旋转时，旋转9圈完成一次补料，每一圈之间间距250mm。在奇数圈循环旋转补料完成后，需要对奇数圈循环旋转补料每圈之间的低洼地带补料，图20偶数层循环旋转轨迹示意图可见，在偶数圈循环旋转时，旋转10圈完成一次补料，在第0圈补料时，轨迹与罐壁距离125mm，第1圈与第9圈之间，每一圈之间间距250mm，在第9圈补料时，轨迹与罐中心距为125mm。
[0118]
因此，可以获得规矩圈的直径公式：
[0119]
奇数循环旋转直径：rz＝2250－0.25*n，圈n＝0～8
[0120]
偶数循环旋转直径：rx＝2375－2.5*m。圈m＝0～9
[0121]
从公式可以计算获得奇数圈的半径rz：
[0122]
rz1＝2250mm；rz2＝2000mm；rz3＝1750mm；rz4＝1500mm；rz5＝1250mm；rz6＝1000mm；rz7＝750mm；rz8＝500mm；rz9＝250mm；
[0123]
从公式可以计算获得偶数圈的半径rx：
[0124]
rx1＝2375mm；rx2＝2125mm；rx3＝1875mm；rx4＝1625mm；rx5＝1375mm；rx6＝1125mm；rx7＝875mm；rx8＝625mm；rx9＝375mm；rx10＝125mm；
[0125]
第二步：计算用角度定义：罐圆心角α；α1需要喷射的圈内边角，α1等于0.5α；α2需要喷射的圈内的另一个边角，α3为计算后不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度。喷射出料管垂直运动角度β。
[0126]
喷射园外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离为j，出料管万向关节机构2与发酵罐罐内壁距离为23mm固定值。
[0127]
奇数圈时，第n圈外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离：jz＝250(1+n)+23＝273；
[0128]
偶数循环时，第m圈外径与喷射出料管万向关节机构2中心距离jx＝125+250*m+23；
[0129]
罐底到喷射出料管204中心的距离h＝7500mm。
[0130]
第三步：边长与角度计算：如图1进料管道射角为罐中心参照角度45度位置俯视图所示，x1＝2rx*sinα1；x2＝x1*cos(90-α1)；x3＝(2rx－x2)；x4＝x3+jz；x＝(2rx-x2)tanα1。
[0131]
则：α1＝0.5*α；
[0132]
计算角度举例，方便说明计算原理起见，设以奇数rx＝rz1＝2250mm，喷射角度的圆心角为α＝45
°
；
[0133]
α1＝0.5*α＝22.5
°
；
[0134]
x1＝2rx*sinα1＝2*2250*sin22.5
°
＝4500*0.3827＝1722.15；
[0135]
x2＝x1cos(90-α1)＝1722.15*0.3827＝659.0668；
[0136]
x3＝2rx－x2＝2rx－2rx*sinα1*cos(90-α1)＝4500*(1－0.3827*0.3827)＝3840.9332；
[0137]
x4＝x3+jz＝(2rx-x2)+(250(1+n)+23)＝x3+273＝3840.9332+273＝4113.9332
[0138]
x＝(2rx-x2)tanα1
[0139]
＝3840.9332*0.4142＝1590.9145α3为计算后不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度。
[0140]
α3＝arctan(x/x4)＝arctan(1590.9145/4113.9332)＝21.1422
°
[0141]
图6-图9所示，示意了进料管道水平状态是不同角度的设备位置状态。
[0142]
第四步：计算用角度定义：喷射出料管垂直运动角度β。出料管万向关节机构2与发酵罐罐内壁距离13.5mm，罐底到喷射出料管204中心的距离h＝7500mm。δm为喷射补料一层后的鱼料厚度。
[0143]
参见图10第一循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图、图11第一循环最底部第0圈进料时管道射角45度角度主视图、图12第一循环结束后，物料套高δμ后第二循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图和图13第k次循环后到达最高部第0圈进料时管道射角角度主视图，示意从空罐到满罐的过程。
[0144]
出料管万向关节机构2与喷射出料管204的管道中心之间的高度差hx设为62mm。
[0145]
则：
[0146]
h1＝h－δm+hx＝7500mm－δm+hx＝7500+62＝7562mm
[0147]
β角计算，当最开始喷射时，δm＝0，随着每层的增加而增加。
[0148]
β＝arctan(x4/h1)＝arctan(3854.4332/7562)＝arctan0.509710817＝27.0084
°
[0149]
第五步45
°
时直线模组水平距离和折返式电动气缸下降距离；
[0150]
直线模组水平距离：
[0151]
参见图18进料管道水平射角计算用俯视视图。
[0152]
喷射出料管转动中心与折返式电动气缸水平距离为138mm固定值。
[0153]
直线模组水平距离lx＝138*tan(α3)＝138*0.4127＝56.9526mm
[0154]
折返式电动气缸下降距离：
[0155]
参见图17进料管道垂直射角计算用侧视图，折返式电动气缸与罐外壁距离h5等于36mm.
[0156]
折返式电动气缸下降距离hy
[0157]
参见图12第一循环结束后，物料套高δμ后第二循环最底部第0圈进料时管道射角角度主视图，hy＝h5*tanβ＝36*0.6129＝22.0644mm.
[0158]
第六步：直线模组水平运动和折返式电动气缸垂直运动线速度计算
[0159]
直线模组水平方向和折返式电动气缸垂直方向同步运动，实现喷射管对鱼露发酵罐的均匀补料。
[0160]
旋转线速度的设定，设直径不同的任意一圈的线速度设定为50mm/s。每秒50mm弧长旋转，相当于每秒角度的计算：设rx＝2250mm时，每秒移动角度为50*180/(2*π*rx)＝0.6367
°
[0161]
直线模组水平移动速度
[0162]
vx＝{(138*tan(α3+0.6367))－(138*tan(α3))}/1＝{(138*tan(22.4284+0.6367))－(138*tan(22.4284))}/1＝138*[tan(23.0651)－tan(22.4284)]＝138*(0.4258－0.4128)/1＝1.794mm/s
[0163]
折返式电动气缸下降距离：
[0164]
下一秒的β角计算：x41和x31分别为下一秒折返式电动气缸下降距离的计算值：
[0165]
x41＝x31+13.5＝2*rx(1－sin(0.5α+0.6367)*cos[90－(0.5α+0.6367)]+13.5＝
[0166]
2*2250*{(1－sin(22.5+0.6367)*cos[90－(22.5+0.6367)]}+13.5＝2*2250*{1－0.3929*0.3929}+13.5＝2*2250*0.84562959+13.5＝3818.833155
[0167]
β1＝arctan(x41/h1)＝arctan(3818.833155/7562)＝arctan(0.505003062)＝26.7939
°
[0168]
折返式电动气缸下降速度vy：
[0169]
vy＝[(h5*tanβ)－(h5*tanβ1)]/1＝36*0.6129－36*0.5032＝3.9492mm/s。
[0170]
第七步：罐中心喷射。
[0171]
奇数圈的计算时，计算公式中的半径则为奇数圈的半径rz进行计算。当奇数循环旋转第8圈之后，对准中心停留时间8秒，系统再自动计算偶数圈，进行布料控制。
[0172]
由于喷射出料管204一定的长度和直径的条件限制，在偶数循环旋转第0圈时，当圆形角α＝153
°
和α＝207
°
之间时，喷射管已经靠到罐壁，为了防止有小部分鱼料喷射出罐外，发酵罐进料管道处开有豁口12，可以使得喷射的物料从豁口12处自然滑入发酵罐。图2料管道射角为最大角度位置俯视图、图14进料管道处发酵罐开豁口俯视图、图15进料管道处发酵罐开豁口正视图、图16进料管道处发酵罐开豁口剖面图显示了豁口的架构。
[0173]
本发明的适用于一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备的自动化控制可参考上述过程设计和进行，此处不再详述。
[0174]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，其特征在于，该生产设备包括导向杆万向关节机构(1)、出料管万向关节机构(2)、无线通讯天线(3)、不锈钢支架(4)、折返式电动气缸(5)、直线模组(6)、发酵罐罐壁(7)、保温层(8)、发酵罐平台(9)、罐支撑钢架(10)和现场控制单元(11)；所述发酵罐罐壁(7)的外部安装有保温层(8)，在保温层(8)外安装(4)根罐支撑钢架(10)，托起发酵罐平台(9)；不锈钢支架(4)安置在发酵罐平台(9)上，在不锈钢支架(4)上部安装有无线通讯天线(3)，不锈钢支架(4)底部安装有现场控制单元(11)，所述直线模组(6)安装在不锈钢支架(4)底部框架上，直线模组(6)安装有折返式电动气缸(5)，带动折返式电动气缸(5)直线运动；所述折返式电动气缸(5)连接导向杆万向关节机构(1)，所述出料管万向关节机构(2)与导向杆万向关节机构(1)连接；所述导向杆万向关节机构(1)包括：不锈钢导向杆(101)、导向杆引导头内衬(102)、第一转向关节(103)、第一轴承(104)、中心螺栓(105)、转向座(106)和折返式电动气缸活动杆(107)；所述折返式电动气缸活动杆(107)顶部安装有第一轴承(104)，所述转向座(106)固定在第一轴承(104)上，转向座(106)在第一轴承(104)上水平旋转；转向座(106)中部安装中心螺栓(105)用于支撑第一转向关节(103)，第一转向关节(103)上部有一穿孔，孔内安装导向杆引导头内衬(102)，所述不锈钢导向杆(101)穿过导向杆引导头内衬(102)中心，通过直线模组(6)和折返式电动气缸(5)带动不锈钢导向杆(101)；出料管万向关节机构(2)包括：第二转向关节(201)、第二轴承(202)、喷射管卡箍(203)和喷射出料管(204)；所述第二转向关节(201)固定在第二轴承(202)上，第二转向关节(201)上固定喷射管卡箍(203)，所述喷射管卡箍(203)卡接喷射出料管(204)，带动喷射出料管(204)在水平面旋转，所述喷射出料管(204)连接不锈钢导向杆(101)，通过直线模组(6)和折返式电动气缸(5)的运动调整喷射出料管(204)的运动；具体为：直线模组(6)水平方向运动引导不锈钢导向杆(101)水平方向角度变化，带动实现喷射出料管(204)在水平面的喷射角度变化；通过折返式电动气缸活动杆(107)上下移动引导不锈钢导向杆(101)垂直方向角度变化，带动实现喷射出料管(204)在垂直面的喷射角度变化。所述现场控制单元(11)与无线通讯天线(3)、折返式电动气缸(5)、直线模组(6)、导向杆万向关节机构(1)和出料管万向关节机构(2)连接，无线通讯天线(3)获取发酵罐内鱼料高度数据发送给现场控制单元(11)，现场控制单元(11)控制折返式电动气缸(5)、直线模组(6)、导向杆万向关节机构(1)和出料管万向关节机构(2)，进而控制出料角度。2.根据权利要求1所述的一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，其特征在于，所述现场控制单元(11)安装在控制箱内，在控制箱的板面安装有现场触摸屏，现场控制单元(11)内部安装有plc、dcs控制器。3.根据权利要求(1)所述的一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，其特征在于，所述无线通讯天线(3)实现现场控制单元(11)通过无线网络获取鱼料在发酵罐的高度数据δm，即喷射补料一层后的鱼料厚度参数，该参数用于在每一层布料时喷射出料管(204)的角度计算和旋转速度计算。4.根据权利要求3所述的一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，其特征在于，现场控制单元(11)计算喷射出料管(204)的角度和旋转速度，通过奇数圈布料和偶数圈循环连续布料方式使得补料均匀，奇数圈和偶数圈的各圈半径不同，同时奇数圈时喷射出料管(204)布
料旋转方向为顺时针旋转，偶数圈时喷射出料管(204)布料旋转方向为逆时针旋转；奇数圈循环连续布料一层鱼料以后，偶数圈循环连续布料一层鱼料，循环往复直至发酵罐布料达到容量要求。5.根据权利要求4所述的一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备，其特征在于，由于喷射出料管(204)的长度和直径限制，在偶数循环旋转第0圈时，当圆心角在α＝153
°
和α＝207
°
之间时，喷射管已经靠到罐壁，发酵罐进料管道处开有豁口(12)，使得喷射的物料从豁口(12)处自然滑入发酵罐，防止有鱼料喷射出罐外。6.一种基于权利要求1所述的鱼露一罐法发酵罐布料生产设备的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定控制折返式电动气缸活动杆(107)和直线模组(6)的同步运动过程中涉及到的固定值，包括：用于喷射出料管(204)喷射角度和速度计算的参数为固定值：出料管万向关节机构(2)与发酵罐罐内壁距离j为固定值；罐底到喷射出料管(204)中心的距离h为固定值；发酵罐半径为固定值；在垂直角度β计算时，出料管万向关节机构(2)与喷射出料管(204)的管道中心之间的高度差hx为固定值。喷射出料管(204)转动中心与折返式电动气缸(5)水平距离l为固定值。直线模组(6)水平运动和折返式电动气缸(5)垂直运动线速度计算时，设直径不同的任意一圈的旋转线速度的设定为每秒固定多少毫米弧长旋转；折返式电动气缸与罐外壁距离h5为固定值。(2)确定控制折返式电动气缸活动杆(107)和直线模组(6)的同步运动过程中涉及到的参数变量，包括：奇数圈循环旋转直径：rz＝225－0.25*n，奇数圈n＝0～8；偶数圈循环旋转直径：rx＝2375－2.5*m，偶数圈m＝0～9；奇数圈时，第n圈外径与喷射出料管万向关节机构(2)中心距离：jz＝250(1+n)+23；偶数圈时，第m圈外径与喷射出料管万向关节机构(2)中心距离：jx＝125+250*m+23；喷射补料一层后的鱼料厚度δm，为来自厚度参数由现场控制单元(11)通过无线通讯天线(3)获取发酵罐内雷达液位计的参数。(3)确定控制折返式电动气缸活动杆(107)和直线模组(6)的同步运动过程中涉及到的计算过程变量，包括：需要喷射的某一圈内以α1、α2和一个90度角组成一个直角三角形，其中，在该圈内α1角的对角线长度，以偶数圈为例半径rx的计算公式为：x1＝2rx*sinα1；α2角的临边长度为：x2＝x1*cos(90－α1)；该直角三角形的高为x＝(2rx-x2)tan(α1)。需要喷射的某一圈直径减去x2的长度：x3＝(2rx－x2)；需要喷射的某一圈的圈外径与喷射出料管万向关节机构(2)中心距离加上x3的长度：x4＝x3+jz；喷射补料后的鱼料表面与喷射出料管(204)的管道中心之间的实际高度：h1＝h－δm+hx；折返式电动气缸下降距离：hy＝h5*tanβ；直线模组水平距离：lx＝138*tanα3，α3为不锈钢导向杆(101)实际需要水平方向偏离的角度；
(4)确定控制折返式电动气缸活动杆(107)和直线模组(6)的同步运动过程中涉及到的计算目标控制参数，包括：喷射出料管(204)水平方向偏离的喷射角度，即不锈钢导向杆实际需要水平方向偏离的角度α3；α3＝arctan(x/x4)；喷射出料管(204)垂直射角的角度，即不锈钢导向杆实际需要垂直方向偏离的角度β；β＝arctan(x4/h1)；直线模组水平移动速度vx；奇数循环旋转时：vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rz)))－(138*tan(α3))}/1s偶数圈旋转时：vx＝{(138*tan(α3+50*180/(2*π*rx)))－(138*tan(α3))}/1s折返式电动气缸运动速度vy:vy＝[(h5*tanβ)－(h5*tanβ1)]/1s其中，β1＝arctan(x41/h1)，x41＝x31+jz，x31为下一秒的x3值，x4为下一秒的x4值。(5)根据步骤(1)～(4)计算得到的参数，控制折返式电动气缸活动杆(107)和直线模组(6)的同步运动，使从喷射出料管(204)喷射出的物料在发酵罐水平面呈圆形喷射布料，使得喷射出料管出口中心点呈椭圆型运动。

技术总结
本发明公开了一种鱼露一罐法发酵罐布料生产设备及其生产方法，发酵罐罐壁的外部安装有保温层，在保温层外安装根罐支撑钢架，托起发酵罐平台；发酵罐安装在发酵罐平台且位于不锈钢支架内部，在不锈钢支架上部安装有无线通讯天线，不锈钢支架底部安装有现场控制单元，直线模组安装在不锈钢支架底部框架上，直线模组安装有折返式电动气缸，带动折返式电动气缸直线运动；折返式电动气缸连接导向杆万向关节机构，出料管万向关节机构与导向杆万向关节机构连接。本发明实现鱼露一罐法发酵罐自动布料，减低鱼露生产的劳动前度，提高劳动生产率以减少操作人力成本和生产成本；本发明方便计算机编程并实现自动化控制，适合企业的规模化生产。生产。生产。


技术研发人员：邱亦亦 叶素丹 陈岭 吴方星
受保护的技术使用者：浙江经贸职业技术学院
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/3/8