引言
養殖業是農業的重要支撐，是人類獲得動物性食物的主要出口，在國民經濟發展中占有重要的地位。養殖業生產的機械化及自動化不僅能減輕飼養人員勞動強度、提高勞動生產率、提高產品的數量和質量，而且能實現養殖業的規?；a，是養殖產業化的必由之路和現代化的基礎及保障。
在傳統的養殖業中，以養雞為例，其作業內容主要有: 一是飼料和水的供給; 二是雞蛋的收集; 三是糞便的處理; 四是病蟲害的防治。本設計僅解決雞蛋的自動收集問題。
目前，不管是工廠化養雞，還是農戶成一定規模的養雞，都是籠養方式。這就要求自動集蛋裝置與雞籠的布置相適應。筆者在分析雞舍布局、雞籠布置的基礎上，利用數控工作臺，控制雞蛋落入指定位置; 利用二級液壓缸，實現不同高度雞蛋的收集; 通過89C51單片機實現自動控制，使自動集蛋裝置結構簡單、操作方便。
1 自動集蛋裝置機械系統設計
1． 1 自動集蛋裝置機械系統總體結構
自動雞蛋裝置機械系統\\( 如圖 1 所示\\) 主要由安裝底座、傳動裝置、工作臺及蛋盤托板等組成，可根據功能劃分為兩個子系統: 一是實現工作臺 X、Y 方向運動的結構，其用兩臺混合式步進電機提供動力，通過膜片彈性聯軸器與滾珠絲杠聯接，控制工作臺按照預定的軌跡完成 X、Y 方向的移動; 二是用于控制 Z 方向運動的結構，由二級液壓缸實現，以收集不同高度的雞蛋?！緢D1】
為了提高集蛋裝置的剛性和運動的穩定性，系統在液壓缸底座和托盤之間設置了導向結構，即導柱副。
1． 2 自動集蛋裝置在雞舍中的工作位置
目前，不管是工廠化養雞，還是農戶成一定規模養雞，大都是籠養方式; 而籠養方式就存在雞籠的布置問題。為了提高養殖效率且便于進行養殖作業的相關操作，雞籠在高度方向上常布置 3 層，在前后方向上也相互錯開。研究自動集蛋裝置在雞舍中的工作位置，是為了解決運動干涉問題，防止裝置在工作時與雞籠碰撞; 同時，也是為了確定集蛋裝置的初始工作位置，保證雞蛋能按照預定的軌跡落入蛋盤的確定位置。自動集蛋裝置在雞舍中的工作位置如圖 2所示?！緢D2】
2 自動集蛋裝置控制系統設計
2． 1 工作臺控制系統
工作臺控制系統采用行程開關及光電開關采集輸入信號，經過 89C51 單片機的控制將輸出信號通過8713 脈沖分配器、7406 功率放大電路傳給步進電機。
本設計采用兩個 89C51 單片機控制工作臺 X、Y 兩個方向的運動，具有上限工作頻率高的優點。
1\\) 89C51 單片機輸入信號接口電路如圖 3 所示。將信號輸入 89C51 單片機的 10、11 號引腳。
2\\) 89C51 單片機接口電路如圖 4 所示。其中，10號、11 號引腳接收光電開關發出的開關信號，單片機根據信號在程序控制下向脈沖分配器發射控制信號，從而控制步進電機執行相應的動作。
3\\) 步進電機接線圖如圖 5 所示?！緢D3-5】
在圖 3 中，SW 是手動開關，SQ 是行程開關，SP 是光電開關。其控制過程如下: 按下開關 SW，雞蛋輸送裝置運行，行程開關 SQ1 工作，產生脈沖后向單片機發射控制脈沖，工作臺按數控程序控制的軌跡逐步運行，直至雞蛋裝滿蛋盤。此時，托盤\\( 圖 1 中 16\\) 碰到行程開關 SQ2\\( 見圖 8\\) ，雞蛋輸送裝置停止運行，同時工作臺返回起始點\\( 程序控制\\) ，SQ1 使 SW 斷開; 將裝滿雞蛋的蛋盤取下來，重新裝上空蛋盤; 依次循環，實現雞蛋的自動收集。
2． 2 液壓系統設計
為了解決不同高度雞籠上雞蛋的收集問題，集蛋裝置采用了以二級液壓缸為輸出工作機構的液壓系統。根據二級液壓缸的工作特點，設計了使活塞能根據需要在某高度位置停留一段時間、以完成不同高度雞蛋收集的液壓控制系統。液壓系統組成如圖 6 所示，液壓系統控制電路如圖 7 所示。液壓系統主要由液壓泵、M 型中位機能的三位四通電磁閥、二級液壓缸及溢流閥等組成?！緢D6-7】
液壓系統的控制過程如下: ①一級活塞保持。按下開關 QS 泵工作，按下 SB1\\( K 斷開\\) ，液壓缸進油;當一級活塞完全伸出時，光電開關 SP2 動作，電磁閥進入中位機能，液壓泵卸荷，系統進入保壓狀態，一級活塞保持。②二級活塞保持。閉合 K，按下 SB1，液壓缸進油; 二級活塞完全伸出時，光電開關 SP3 動作，電磁閥進入中位機能，進入保壓狀態，二級活塞保持。③回程。按下 SB2，KM2 得電，活塞依次縮回; SB1、SB2 聯鎖，使 KM1、KM2 不能同時工作。
采用液壓控制，具有噪聲小，便于調節等優點。
2． 3 主控制電路設計
主控制電路的功能是控制雞蛋傳送裝置、步進電機以及二級液壓缸協調動作。由于不同高度雞蛋傳送的控制電路相同，這里僅以某一層為例說明。
雞蛋傳送裝置的作用就是將雞籠上的雞蛋輸送到裝盤位置。雞蛋是否輸送到裝盤位置，由光電開關識別檢測。每當有一個雞蛋送來，光電開關的開關狀態改變一次，并將信號傳給控制器，控制器向控制工作臺的步進電機發出指令，工作臺便按照預先設定的軌跡運行，使雞蛋一一裝到盤中。主控制電路如圖 8所示?！緢D8】
主控制電路的工作過程如下: ①按下 SB1 后，KM32 啟動，延時一定時間 T1 后，KM31 啟動。延時的目的是防止雞蛋在輸送帶上堆積。②按下 SB2 后，KM31 停止，延時一段時間 T2 后，KM32 停止。延時的目的是保證停轉后輸送帶上不滯留雞蛋。③SQ2用于切斷主電路。此時蛋盤裝滿返回到起始位置。其它高度雞蛋的收集應用相同的電路，不再贅述。
3 結論
隨著社會的進步和人民生活水平的不斷提高，社會對禽蛋的質量和數量都有更高的需求。實現禽蛋的自動收集，能減輕養殖業工人的勞動強度，提高生產效率和成品質量。自動集蛋裝置具有以下特點:
1\\) 占地面積小、靈活，不受雞舍布置方式及養殖規模的限制。
2\\) 由于實現了禽蛋的自動收集，大大降低了操作工人勞動強度，提高了雞蛋收集效率。
3\\) 采用光機電一體化數字程序控制集蛋裝置的位置，定位準確，有效降低雞蛋的破損率。
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