【摘 要】
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目前,全国棉花主要是覆膜种植,导致在机采过程中易混入大量残留地膜。缠绕式籽棉残膜清理作为残膜清理的第一道工序,辊筒残膜残留较多,难以进行二次清理,且人工参与手工切割的清理效率和自动化程度低。为了使该籽棉残膜清理机能够自动快速清理辊筒残留残膜,提高生产效率,进行技术上的突破,本文进行了装置设计和试验研究等工作:（1）根据籽棉残膜清理机现存难题,结合激光切割技术,确定激光切割残膜的研究目标和研究方案。
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目前,全国棉花主要是覆膜种植,导致在机采过程中易混入大量残留地膜。缠绕式籽棉残膜清理作为残膜清理的第一道工序,辊筒残膜残留较多,难以进行二次清理,且人工参与手工切割的清理效率和自动化程度低。为了使该籽棉残膜清理机能够自动快速清理辊筒残留残膜,提高生产效率,进行技术上的突破,本文进行了装置设计和试验研究等工作:（1）根据籽棉残膜清理机现存难题,结合激光切割技术,确定激光切割残膜的研究目标和研究方案。本文分析籽棉和残膜的物料特性以及CO2激光切割特性,并制定激光切割残膜装置的整体设计方案。（2）根据可行性分析结果和整体设计方案,进行缠绕式籽棉残膜激光切割清理装置关键部件的设计。缠绕式籽棉残膜激光切割清理装置分为三部分:缠绕机构、激光切割机构和双通道切换机构。本文分别对各机构的主要零部件进行选型、设计和计算,并搭建激光切割装置。依据该装置的工作流程,搭建控制系统。选用单片机进行总体运动的控制,利用Keil软件进行控制程序的撰写,应用Proteus进行装置工作电路图的绘制和仿真,修改完善程序后通过STC-ISP软件录入单片机,最后对装置进行系统调试。（3）基于激光切割技术的特点,结合前期的预试验分析,确定激光切割的主要影响因素:激光功率、切割速度和切割距离。建立切割深度数学模型,对切割深度进行预测。选用切割深度和切断50mm残膜所需切割次数作为响应因子,通过Design-Expert设计三因素五水平的正交试验。根据试验结果得到回归模型,通过响应曲面法分析试验因素对响应因子的影响情况,并对试验参数进行优化。研究结果表明,各影响参数对两个响应因子的影响程度均为:激光功率>切割速度>切割距离。参数优化结果为:激光功率为66.4W,切割速度为20.6mm/s,切割距离为95.1mm。（4）对比切割深度的回归模型和预测模型,分析误差产生原因,并对预测模型进行了修正。通过对研究结果的分析可知:在适当的参数条件下,CO2激光对缠绕式籽棉清理机中的残膜具有较好的切割清理效果。
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