一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置

技术领域

本发明属于秸秆制板技术领域，具体涉及一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置。

背景技术

由于森林砍伐的迅速，森林原材料短缺，环境污染加剧，因此急需一种新材料代替木材，而农作物废弃物秸秆成为一种可行的制浆替代方法。全球每年约有20亿吨的副产品，如玉米、小麦、水稻、大豆、高粱和甘蔗，每收获1公斤粮食，同时还能生产出1-1.5公斤的秸秆，但大量秸秆被废弃甚至焚烧，没有被有效利用，严重污染环境。为促进农业秸秆的综合利用，中国农业部推广了五种农业秸秆综合利用方法，其中肥料化、饲料化、燃料化利用率相对较高，而原料化利用率仅为1.0％，因此需要探索一条新的秸秆利用途径，提高秸秆原料化的利用率。目前常见的化学、机械法制浆能耗高，并且污染环境，而BMP法制浆(Biologica-Mechanical-Pulping)，使用机械结合生物工艺降解木质素，是一种高效且环保的方法，且所得纸板可降解。

针对机械法制浆，国内外学者研究设计的制浆机均存在制浆机效率低、能耗高、性能差等问题，主要集中在磨浆机、挤浆机等方向，而对双螺杆挤浆机的整体结构研究居多，但是对双螺杆挤浆机的具体参数研究较少。针对生物法制浆，国内外学者均处于实验阶段，未能找到合适的菌种，投入生产实际，目前已知的白腐菌为唯一可以将木质素彻底降解的菌种，对其他菌种研究较少。针对秸秆制板，国内外学者未能实现半干式环保作业，并且污染环境，功耗较高。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置，能够实现多工序作业，高效环保。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置，包括机架、卧式双螺杆制浆装置、入料装置、药液喂入装置、调速定量给料装置、图像处理装置、辊压精加工装置、可拆卸式热压成型装置、废料回收装置、次品分拣装置、电子计数装置、视觉识别装置、电磁报警装置、U型传送带。所述卧式双螺杆制浆装置、入料装置和药液喂入装置固定连接于机架上，所述卧式双螺杆制浆装置的出料口一与调速定量给料装置的入料口三连接。所述调速定量给料装置的固定架一与可拆卸式热压成型装置的下顶缸相连，所述可拆卸式热压成型装置前侧与辊压精加工装置对接，外侧与废料回收装置连接。所述辊压精加工装置上侧设置图像处理装置，前侧与U型传送带连接。所述U型传送带上方连接次品分拣装置和电子计数装置，两侧连接视觉识别装置和电磁报警装置。

所述卧式双螺杆制浆装置包括驱动电机一、减速箱、双螺杆机构、螺杆壳体、入料口一,出料口一；所述驱动电机一固定于机架上，经减速箱带动双螺杆机构相向转动，所述双螺杆机构设置于螺杆壳体内，入料口一固定连接于螺杆壳体上侧。所述入料装置包括驱动电机二、输料管道、输送螺杆、入料口二、出料口二。所述驱动电机二带动输送螺杆旋转，输送螺杆设置在输料管道内，输料管道上开一豁口，设为入料口二。所述出料口二与卧式双螺杆制浆装置的入料口一连接。

所述药液喂入装置包括给料泵、药液储存罐、输药液管道；所述输药液管道与卧式双螺杆制浆装置的药液喂入口连接，所述药液储存罐与输药液管道相连；所述调速定量给料装置包括驱动电机三、固定架一、测速滚筒、皮带、支撑托辊、入料口三、出料口三。所述入料口三与卧式双螺杆制浆装置的出料口一相连，所述驱动电机三固定在固定架一的外侧，带动皮带运动；所述测速滚筒位于固定架一的侧面，与支撑托辊连接。

所述可拆卸式热压成型装置包括驱动电机四、下顶缸、活塞杆、液压油管、油泵、电磁阀、油箱、可拆卸滑块、上模具、下模具。所述驱动电机四与油泵连接带动活塞杆伸缩，可拆卸滑块位于活塞杆上，下模具通过电磁阀调节与油泵连接；所述活塞杆伸出带动可拆卸滑块及下模具向上运动至上模具，上模具内设置高温模块，驱动电机四反转带动油泵将液压油管中介质通过电磁阀泵入油箱，活塞杆收回带动可拆卸滑块及下模具向下运动至下顶缸。

所述废料回收装置设在可拆卸式热压成型装置的外侧，包括驱动电机六、粉碎机构、固定架四、往复连杆机构，所述往复连杆机构包括托板、支撑杆、曲柄摇杆机构、平行四杆机构和底板。所述驱动电机六带动粉碎机构运动，粉碎机构固定连接于固定架四上，托板通过曲柄摇杆机构与平行四杆机构连接，最下边设置底板。

所述辊压精加工装置包括驱动电机五、轴承基座、导向滑杆、竖直导轨、限位块、对辊装置、固定架三、传送带；所述固定架三上设置传送带和竖直导轨，中间设置轴承基座，嵌在竖直导轨内，左右两个轴承基座连接对辊装置，驱动电机五转动带动导向滑杆上的限位块沿竖直导轨运动，从而带动对辊装置运动。

所述图像处理装置包括滚动传送装置、驱动电机九、置板凹槽、支撑柱、电路板、传输装置、外观设计装置、传动机构、程序控制装置、滚动旋转底盘；所述图像处理装置位于辊压精加工装置上方，驱动电机九带动滚动传送装置转动，电路板和传输装置通过支撑柱设于滚动旋转底盘上方，外观设计装置通过传动机构与程序控制装置连接，中间设置置板凹槽，四个支撑柱顶端固定连接一圆形板，上端设置电路板和传输装置。

所述U型传送带一端与辊压精加工装置连接，另一端与直线传送带连接。直线传送带上方设置视觉识别装置。所述视觉识别装置包括障碍清除机械手、扫描装置、万向连接器、凸轮机构、平行连杆机构、驱动电机八、固定板。所述驱动电机八设置在固定板上，固定板连接平行连杆机构，平行连杆机构连接凸轮机构。所述凸轮机构通过平行连杆机构与扫描装置连接，扫描装置位于障碍清除机械手上，障碍清除手与万向连接器连接。

所述次品分拣装置包括固定架二、智能检测器、主动齿轮、伸缩机构、定滑轮、开合齿轮、水平导轨、分拣夹爪、收集装置、驱动电机七；所述固定架二顶部固定连接一水平导轨，水平导轨上设置驱动电机七、主动齿轮、伸缩机构和定滑轮，所述收集装置设置在固定架二内部，智能检测器嵌套于固定架二上，所述驱动电机七带动主动齿轮转动，定滑轮通过伸缩机构与水平导轨连接，分拣夹爪与定滑轮连接，开合齿轮位于分拣夹爪上。

所述电子计数装置固定于次品分拣装置的固定架二一侧，包括电子显示屏、模块处理器、红外线传感器、数据接口装置，电子显示屏位于模块处理器外部，红外线传感器与数据接口装置连接；所述电磁报警装置设置在直线传送带的外侧，包括感应器壳体、电磁线圈、扬声器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明涉及一种BMP法多工序半干式秸秆基可降解纸板自动成型装置，采用BMP法对秸秆进行半干式制浆制板作业，所用物料秸秆为清洁可降解材料，产品废弃后不产生污染，实现多工序一体化制浆制板外观设计，全过程实现机械化、自动化、信息化、智能化生产；其中卧式双螺杆装置的反压螺旋套开多头反压螺旋槽，使秸秆挤压、剪切至浆料形态，加强秸秆所受挤压力、剪切力，加快秸秆木质素降解，提高制浆效果；其中可拆卸式热压成型装置的模具为可拆卸式，可更换不同模具形状，实现一机多用功能；其中废料回收装置设计平行四杆机构，实现托板上下移动保持平稳水平状态，结合曲柄摇杆机构组合设计为往复运动机构，实现托板保持水平状态自由地进行往复运动；其中图像处理装置设置滚动旋转底盘，实现不同方位外观设计作业，利用程序控制装置对产品进行外观设计，可制定不同程序设计不同的外观，实现产品多样化；其中视觉识别装置利用扫描装置进行次品质量检测，降低产品不合格率，实现高效高质生产；其中次品分拣装置利用分拣夹爪将次品筛选出来，使次品不流入市场，实现全过程自动循环回收利用废料，减少原料的浪费。

附图说明

图1是本发明一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置总体结构图

图2是本发明卧式双螺杆制浆装置结构图

图3是本发明双螺杆结构图

图4是本发明入料装置结构图

图5是本发明药液喂入装置结构图

图6是本发明调速定量给料装置结构图

图7是本发明可拆卸式热压成型装置结构图

图8是本发明辊压精加工装置结构图

图9是本发明废料回收装置结构图

图10是本发明往复连杆机构结构图

图11是本发明图像处理装置结构图

图12是本发明电磁报警装置结构图

图13是本发明视觉识别装置结构图

图14是本发明次品分拣装置结构图

图15是本发明电子计数装置结构图

图16是本发明一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置工艺流程图

图17是本发明电路控制原理图

其中：1、机架；2、卧式双螺杆制浆装置；3、入料装置；4、药液喂入装置；5、调速定量给料装置；6、次品分拣装置；7、电子计数装置；8、视觉识别装置；9、电磁报警装置；10、U型传送带；11、图像处理装置；12、辊压精加工装置；13、可拆卸式热压成型装置；14、废料回收装置；21、驱动电机一；22、减速箱；23、入料口一；24、双螺杆机构；25、药液喂入口；26、螺杆壳体；27、出料口一；32、驱动电机二；33、入料口二；34、输送螺杆；35、输料管道；36、出料口二；41、药液存储罐；42、给料泵；43、输药液管道；51、入料口三；52、测速滚筒；53、驱动电机三；54、固定架一；55、皮带；56、支撑托辊；57、出料口三；60、收集装置；61、固定架二；62、智能检测器；63、主动齿轮；64、驱动电机七；65、伸缩机构；66、定滑轮；67、开合齿轮；68、水平导轨；69、分拣夹爪；71、电子显示屏；72、模块处理器；73、红外线传感器；74、数据接口装置；81、障碍清除机械手；82、扫描装置；83、万向连接器；84、凸轮机构；85、平行连杆机构；86、驱动电机8；87、固定板；91、感应器壳体；92、电磁线圈；93、扬声器；111、滚动传送装置；112、驱动电机九；；113、置板凹槽；114、支撑柱；115、电路板；116、传输装置；117、外观设计装置；118、传动机构；119、程序控制装置；110、滚动旋转底盘；121、驱动电机五；122、轴承基座；123、竖直导轨；124、导向滑杆；125、限位块；126、对辊装置；127、传送带；128、固定架三；130、油箱131、下顶缸；132、可拆卸滑块；133、下模具；134、活塞杆；135、上模具；136、液压油管；137、驱动电机4；138、油泵；139、电磁阀；141、固定架4；142、驱动电机六；143、粉碎机构；144、固定架5；145、往复连杆机构；146、回收装置箱体；251、正压螺旋套；252、反压螺旋套；253、输送螺旋套；1451、托板；1452、支撑杆；1453、曲柄摇杆机构；1454、平行四杆机构；1455、底板。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种BMP法半干式秸秆基可降解纸板智能成型装置，如图1-图17，包括机架1、卧式双螺杆制浆装置2、入料装置3、药液喂入装置4、调速定量给料装置5、图像处理装置11、辊压精加工装置12、可拆卸式热压成型装置13、废料回收装置14、次品分拣装置6、电子计数装置7、视觉识别装置8、电磁报警装置9、U型传送带10。卧式双螺杆制浆装置2、入料装置3和药液喂入装置4固定连接于机架1上，卧式双螺杆制浆装置2的出料口一27与调速定量给料装置5的入料口三51连接。调速定量给料装置5的固定架一54与可拆卸式热压成型装置13的下顶缸131相连，可拆卸式热压成型装置13前侧与辊压精加工装置12对接，外侧与废料回收装置14连接。辊压精加工装置12上侧设置图像处理装置11，前侧与U型传送带10连接。U型传送带10上方连接次品分拣装置6和电子计数装置7，两侧连接视觉识别装置8和电磁报警装置9。

卧式双螺杆制浆装置2包括驱动电机一21、减速箱22、双螺杆机构24、螺杆壳体26、入料口一23,出料口一27、药液喂入口25；驱动电机一21固定于机架1上，经减速箱22带动双螺杆机构24相向转动，双螺杆机构24设置于螺杆壳体26内，入料口一23固定连接于螺杆壳体26上侧。入料装置3包括驱动电机二32、输料管道35、输送螺杆34、入料口二33、出料口二36。所述驱动电机二32带动输送螺杆34旋转，输送螺杆34设置在输料管道35内，输料管道35上开一豁口，设为入料口二33。出料口二36与卧式双螺杆制浆装置2的入料口一23连接。驱动电机1一21经过减速箱22带动双螺杆机构24匀速相向转动，经过揉丝预处理的秸秆物料通过入料口一23进入入料装置3，驱动电机二32转动带动输送螺杆34转动将秸秆物料输送至出料口二32，随即通过入料口一23进入螺杆壳体。

药液喂入装置4包括给料泵42、药液储存罐41、输药液管道43；输药液管道43与卧式双螺杆制浆装置2的药液喂入口25连接，药液储存罐41与输药液管道43相连；调速定量给料装置5包括驱动电机三53、固定架一54、测速滚筒52、皮带55、支撑托辊56、入料口三51、出料口三57。所述入料口三57与卧式双螺杆制浆装置2的出料口一27相连，驱动电机三53固定在固定架一54的外侧，带动皮带55运动；测速滚筒52位于固定架一54的侧面，与支撑托辊56连接。给料泵42将配制好的微生物药液通过输药液管道43进入药液喂入口25进行制浆。制好的浆料通过出料口一27进入到入料口三51，驱动电机三53带动皮带55上的浆料沿固定架一54的方向移动，测速滚筒52实时监视送料速度并反馈、调节驱动电机转速进而控制送料速度。

可拆卸式热压成型装置13包括驱动电机四137、下顶缸131、活塞杆134、液压油管136、油泵138、电磁阀139、油箱130、可拆卸滑块132、上模具135、下模具133。驱动电机四137与油泵138连接带动活塞杆134伸缩，可拆卸滑块132位于活塞杆134上，下模具133通过电磁阀139与油泵138连接。驱动电机四137正转带动油泵将油箱中介质通过电磁阀139及液压油管136泵出，活塞杆134伸出带动可拆卸滑块132及下模具133向上运动至上模具135，上模具135内设置高温模块使浆料热压成型，驱动电机四反转带动油泵将液压油管136中介质通过电磁阀139泵入油箱130，活塞杆134收回带动可拆卸滑块132及下模具133向下运动至下顶缸131。

废料回收装置14设在可拆卸式热压成型装置13的外侧，包括固定架五144、驱动电机六142、粉碎机构143、回收装置箱体146、往复连杆机构145，往复连杆机构包括托板1451、支撑杆1452、曲柄摇杆机构1453、平行四杆机构1454和底板1455。驱动电机六142正转带动平行四杆机构1454向下运动，使托板1451带动不合格板料向下平行运动至下极限位置，曲柄摇杆机构1453带动托板1451及不合格板料逆时针转动至托板1451与水平面呈60°，不合格板脱落至粉碎区。

辊压精加工装置包括驱动电机五121、轴承基座122、导向滑杆124、竖直导轨123、限位块125、对辊装置126、固定架三128、传送带127；固定架三128上设置传送带127和竖直导轨123，中间设置轴承基座122，嵌在竖直导轨123内，左右两个轴承基座122连接对辊装置126，驱动电机五121转动带动导向滑杆124上的限位块125沿竖直导轨123运动，从而带动对辊装置126运动。驱动电机五121转动带动导向滑杆124上的限位块125沿竖直导轨123向下运动，带动对辊装置126向上运动至指定位置，传送带127带动初级成型板直线运动至通过对辊装置126，完成对辊精加工。

图像处理装置11包括滚动传送装置111、驱动电机九112、置板凹槽113、支撑柱114、电路板115、传输装置115、外观设计装置117、传动机构118、程序控制装置119、滚动旋转底盘110；图像处理装置11位于辊压精加工装置12的上方，驱动电机九112带动滚动传送装置111转动，电路板115和传输装置116通过支撑柱设于滚动旋转底盘110上方，外观设计装置通过传动机构118与程序控制装置119连接，驱动电机九112带动滚轮传送装置111相向转动推动成型板向前运动至置板凹槽113，传输装置发出指令至程序控制装置119接受指令并传达给传动机构118，传动机构118根据指令带动外观设计装置117对成型板进行外观设计。

U型传送带10一端与辊压精加工装置12连接，另一端与直线传送带连接。直线传送带上方设置视觉识别装置8。视觉识别装置8包括障碍清除机械手81、扫描装置82、万向连接器83、凸轮机构84、平行连杆机构85、驱动电机八86、固定板87。驱动电机八86设置在固定板87上，固定板87连接平行连杆机构85，平行连杆机构85连接凸轮机构84。驱动电机八86正转带动凸轮机构84顺时针转动，带动平行连杆机构85及扫描装置82向下运动，万向连接器83调节障碍清除机械手81位置对进行印图成型板除障和止停，驱动电机八86反转带动凸轮机构84逆时针转动，带动平行连杆机构85及扫描装置82向上运动，万向连接器82回转，回复初始位置。

次品分拣装置6包括固定架二61、智能检测器62、主动齿轮63、伸缩机构65、定滑轮66、开合齿轮67、水平导轨68、分拣夹爪69、收集装置60、驱动电机七64；所述固定架二61顶部固定连接一水平导轨68，水平导轨上设置驱动电机七64、主动齿轮63、伸缩机构65和定滑轮66，收集装置60设置在固定架二61内部，智能检测器62嵌套于固定架二61上。驱动电机七64正转带动主动齿轮63顺时针旋转，伸缩机构65沿水平导轨向前移动至成型板正上方，定滑轮66逆时针转动使分拣夹爪69向下运动至确认印图成型板位置，开合齿轮67相向向内转动使夹爪呈张开状态，开合齿轮67相向向外转动使夹爪向内闭合至夹紧印图成型板，定滑轮66顺时针转动使分拣夹爪69向上运动至初始位置。

电子计数装置7固定于次品分拣装置6的固定架二61一侧，包括电子显示屏71、模块处理器72、红外线传感器73、数据接口装置74，电子显示屏71位于模块处理器外部，红外线传感器73与数据接口装置74连接；电磁报警装置9设置在直线传送带的外侧，包括感应器壳体、电磁线圈、扬声器。

下面说明本发明的工作原理：

驱动电机一21经过减速箱22带动双螺杆机构24匀速相向转动，经过揉丝预处理的秸秆物料通过入料口一23进入入料装置，驱动电机二32转动带动输送螺杆转动将秸秆物料输送至出料口二32，随即通过入料口一23进入螺杆壳体，开始第一工序——制作浆料。给料泵42将配制好的微生物药液通过输药液管道43进入药液喂入口进行制浆。制好的浆料通过出料口一27进入第二工序——定量送料，驱动电机三53带动皮带上的浆料沿固定架一54的方向移动，测速滚筒实时监视送料速度并反馈、调节驱动电机转速进而控制送料速度。

浆料通过调速定量给料装置5的出料口三57进入第三工序——挤压制板，驱动电机四137正转带动油泵将油箱中介质通过电磁阀及液压油管泵出，活塞杆伸出带动可拆卸滑块及下模具向上运动至上模具，上模具内设置高温模块使浆料热压成型，驱动电机四反转带动油泵将液压油管136中介质通过电磁阀139泵入油箱，活塞杆134收回带动可拆卸滑块132及下模具133向下运动至下顶缸131。所得初级成型板不合格则进入废料回收装置，开始第四工序——废料粉碎，驱动电机六142正转带动平行四杆机构向下运动，使托板带动不合格板料向下平行运动至下极限位置，曲柄摇杆机构带动托板及不合格板料逆时针转动至托板与水平面呈60°，不合格板脱落至粉碎区，驱动电机六反转带动平行四杆机构1454向上运动，使托板1451向上平行运动至上极限位置，曲柄摇杆机构1453带动托板1451顺时针转动至托板水平；粉碎机构143的粉碎齿轮相向转动粉碎不合格板料至粉碎状，粉碎料的废料再次进入第一工序以回收再利用，重复以上操作。

所得初级成型板合格则进入辊压精加工装置12，开始第五工序——辊压加工，驱动电机五121转动带动导向滑杆124上的限位块125沿竖直导轨123向下运动，带动对辊装置126向上运动至指定位置，传送带127带动初级成型板直线运动至通过对辊装置126，完成对辊精加工。经过精加工的成型板进入图像处理装置11，开始第六工序——外观设计，驱动电机九112带动滚轮传送装置111相向转动推动成型板向前运动至置板凹槽113，传输装置发出指令至程序控制装置119接受指令并传达给传动机构118，传动机构118根据指令带动外观设计装置117对成型板进行外观设计，直至完成命令。

印图成型板经过U型传送带10运送至视觉识别装置，开始第七工序——质量检测，驱动电机八86正转带动凸轮机构84顺时针转动，带动平行连杆机构85及扫描装置82向下运动，万向连接器83调节障碍清除机械手81位置对进行印图成型板除障和止停，驱动电机八86反转带动凸轮机构84逆时针转动，带动平行连杆机构85及扫描装置82向上运动，万向连接器82回转，回复初始位置。印图成型板经过电子计数装置7，红外线感应器73将数据传输至模块处理器72，在电子显示屏71上输出数字，实现计数功能。

印图成型机进入次品分拣装置6开始第八工序——次品分拣，第七工序的质量检测结果传送至智能检测器62，驱动电机七64正转带动主动齿轮63顺时针旋转，伸缩机构65沿水平导轨向前移动至成型板正上方，定滑轮66逆时针转动使分拣夹爪69向下运动至确认印图成型板位置，开合齿轮67相向向内转动使夹爪呈张开状态，开合齿轮67相向向外转动使夹爪向内闭合至夹紧印图成型板，定滑轮66顺时针转动使分拣夹爪69向上运动至初始位置，当检测结果为非次品时，伸缩机构65带动分拣夹爪69运动至收集装置上方，定滑轮66逆时针转动使分拣夹爪69向下运动至收集装置，开合齿轮67相向向内转动使夹爪松开，印图成型板落入收集装置，完成一个产品作业；当检测结果为次品时，伸缩机构65带动分拣夹爪69运动至直线传动带上方，定滑轮66逆时针转动使分拣夹爪69向下运动至直线传送带，开合齿轮67相向向内转动使夹爪松开，印图成型板落至直线传送带上随传送带运动，回收的次品再次进入第一工序，完成一次纸板成型作业，重复以上操作，直至作业完成。作业全程电磁警报装置9实时监控作业环境，保障作业安全。