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[摘 要]烹飪調料自動配出機是相對重要的設備，要求按照烹飪工藝將相應調料按量配出，并將其投入鍋中，節(jié)約烹飪時間，保證烹飪處于標準狀態(tài)。下面，本文從以下幾點闡述烹飪調料自動配出機的機電一體化設計方案。

[關鍵詞]烹飪調料 自動配出機 機電一體化 設計

中圖分類號：S512 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0345-01

將機電一體化用于烹飪中，烹飪操作的實現(xiàn)過程中能保證菜肴的標準化、多樣化，是機電一體化系統(tǒng)的另一領域。自動配出機作為機器人的主要設施，能根據(jù)菜單需求、菜肴的烹飪流程，和操作人員共同配合，按照一定的劑量將鹽水、料酒、食用油等放入菜肴中，滿足菜肴的自動化烹飪需求，節(jié)省大量的物力、財力、人力，保證菜肴口感。并且，通過機電一體化系統(tǒng)的應用，能自動分析烹飪過程、設計機電一體化，制造樣機，根據(jù)最終結果調整機電一體化的設計方案。

1、機電一體化的設計概念

所謂的機電一體化設計是指在綜合分析設計需求的情況下，根據(jù)機電一體化的整理目標，優(yōu)化、評估機電一體化的設計功能、方案。機電一體化的概念設計功能是滿足設計需求，并不涉及機電一體化具體尺寸的設計[1]。從自動配出機概念設計模型上來講，其設計過程包括在這樣幾個步驟：①市場需求。保證烹飪過程處于自動化狀態(tài)；②總體功能。根據(jù)烹飪工藝需求按量投入、配出調料。該過程分為這樣幾部分：第一部分，功能單元1。取調料，間歇升降；第二部分，功能單元2，分度配出，間歇旋轉；第三部分，功能單元3，控制功能，運動控制；第四部分，功能單元4，檢測功能，傳感檢測；第五部分，功能單元5，HMI功能，人機交互；③評價、優(yōu)化、審定功能模塊。

2、機電一體化詳細設計

2.1 分度配出系統(tǒng)設計

所謂的分度配出系統(tǒng)設計最為主要的功能是按照烹飪需求選擇相對合適的調料，科學、合理的控制調料的配出量。設計方案：在分度盤上方均勻的安裝調料容器，在分度盤徑鉆程度不同的深孔，共7個，其中，6個深孔和儲料筒相互連接作為吸取口，另外1個則作為出口[2]。減速步進電機驅動小型的齒輪，從而驅動大型的尺寸、注射筒，若烹飪期間需要某種調料，應對齊注射筒、儲料筒，待活塞向上移動且吸取一定量的調料后，對齊注射筒、調料配出口，向下移動活塞將調料推出。一般來講，分度盤是該系統(tǒng)相對主要的零件，共7個分度盤，6個放置調料吸取孔的圓周上，另外1個放置在調料孔中間。

2.2 控制系統(tǒng)的設計

控制系統(tǒng)可借助編程控制器，將開關量輸入端用于控制面板信號上，以機器人的使用信號、急停信號為主；控制系統(tǒng)中的開關量輸出端則用于相應信號的輸出中，以完成調料的配置工作。脈沖量輸出脈沖、方向信號，控制步進機的轉速、轉角等工作；將觸摸屏作為操作界面，設置不同參數(shù)，監(jiān)視自動配出機的運動情況。

2.3 人機界面設計

烹飪調料自動配出機屬于周邊設施，對于程度不同的菜式來講，應在觸摸屏上設置不同的工藝、調料參數(shù)，主要包括調料的選擇類型、調料總量、調料的配出時間等，該時間在確定菜式、向自動配出機中發(fā)送信號后再計算。另外，烹飪調料自動配出機還具備調制酒水、飲料的功能。

2.4 調料量取系統(tǒng)設計

調料量取系統(tǒng)最為主要的功能是吸取調料定量，選擇合適的時間將其推出，進。設計方案：用減速步進電機驅動小型齒輪，和螺桿連接構成滑動性的螺旋大齒輪，并在推力軸承的約束下，將小型齒輪轉變?yōu)榻z杠轉動，促使其上下移動；將注射筒、活塞、密封圈連接成密封腔，在注射筒下方開出料口、儲料筒的連接孔；若操作期間出現(xiàn)活塞向上移動現(xiàn)象，調料可從通孔處吸入密封腔；若操作期間出現(xiàn)活塞向下移動現(xiàn)象，調料可從通孔處推出，并通過控制步進電機合理控制調料的吸入量。

2.5 傳感檢測系統(tǒng)設計

為更好的確定分度配出系統(tǒng)定位，應在步進電機前實施回零工作，為電機驅動設置開關，具體操作：在大型齒輪邊緣固定磁體，支撐架上方固定開關，當磁體進入開關的檢測范圍時，開通開關[3]；當磁體離開開關的檢測范圍時，斷開開關，選取開關的輸出信號降低、上升，將其作為系統(tǒng)的零點信號，在零點信號基礎上設置角度的移動量，對齊注射筒、調料吸取孔，從根本上實現(xiàn)系統(tǒng)的回零目標。

另外，烹飪調料取量系統(tǒng)中的活塞移動情況，儲料筒中的位置都存在一定的限制，以上、下限為主，分別實現(xiàn)限位檢測目的。

3、烹飪調料自動配出機的測試和調整

調查結果顯示[4]，菜式烹飪期間在注入程度不同調料后，自動配出機可根據(jù)HMI的烹飪工藝需求，按照一定的劑量取出、配出液態(tài)調料，但操作期間易出現(xiàn)卡死、精度不高等情況，影響調料的正常輸送。從電機驅動力矩不足的發(fā)生原因上來講，因分度盤徑尺寸的嚴重限制，無法從根本上選定輸出尺寸，增加摩擦負載力。要想從根本上預防該現(xiàn)象的發(fā)生，可選用減速步進電機，并按照1：30的比例配置，以提高增力效果；適當提高注射筒的加工需求，選擇相對合理的密封圈，減少摩擦阻力。從另一方面來講，分度盤精度低和孔加工深度關系密切，嚴重影響系統(tǒng)的運行效果，解決措施：使用長徑為28的孔，確?？滋幱诠潭ǖ慕嵌确秶鷥龋换亓惴绞缴贤ㄟ^偏置角度、零點信號的方式，簡單來講就是先回零操作，然后再快速回零，待結晶信號后快速減速回零，收到信號后建立零點，然后再繼續(xù)偏轉角度，保證注射筒、分度盤處于孔對齊狀態(tài)。并且，為進一步的提高分度精度，需適當補償深孔角度產(chǎn)生的偏差[5]。

4、小結

綜上所述，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，烹飪調料自動配出機問世，能通過自動化的選擇調料、送出調料滿足需求，開發(fā)出符合實際情況的一體化系統(tǒng)，以在縮短機電一體化開發(fā)周期的同時，提高產(chǎn)品質量，降低機電一體化的開發(fā)成本。

參考文獻：

[1] 胡建國，黎勉.烹飪調料自動配出機的機電一體化設計[J].順德職業(yè)技術學院學報，2014，（1）：10-13.

[2] 張碩.論機電一體化設計-PLC提升機電控技術[J].城市建設理論研究（電子版），2014，（33）：1358-1359.

[3] 韓朝霞.關于機電一體化設計加工中應注意的一些問題[J].科學導報，2016，（10）：341-341.

[4] 陳英俊.“機電一體化設計基礎”課程教學內容創(chuàng)新設計分析[J].中國電力教育，2014，（11）：94-95.

[5] 王連弟.淺述機電一體化設計[J].天津科技，2016，43（5）：10-11.