CN102507604B - 液体可见异物自动检测机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体可见异物自动检测机，采用与回转工作台同步的摄相跟踪部件，利用位置传感器敏感回转工作台的转动，使相机和光源与被检测瓶同步运动，并在运动过程中完成摄相，然后快速返回原位后再与下一个被检测瓶同步运动并摄相。根据被检测瓶大小和质量的不同检测速度范围可达每分钟60至200瓶。本发明解决了现有液体可见异物自动检测机的检测质量低、速度慢的技术问题，本发明具有检测速度快、检测质量高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可对瓶装液体中可见异物进行全自动检测的检测机构。
背景技术
目前的透明或半透明口服液、安瓿瓶大量使用的是玻璃瓶，为了检测生产过程中液态药剂中是否混入玻璃颗粒、铝屑、橡皮屑、毛发、纤维或其它固体杂质，需要对生产线上的每一安瓿瓶进行杂质检测。发明专利“一种安瓿瓶药剂检测系统”(专利号：200820222192.0，公开号201277954，公开日：2009-07-22)公开了一种安瓿瓶药剂检测系统种，包括控制装置、机架平台、进瓶机构、出瓶机构、设置在进瓶机和机架平台之间的进瓶拨轮、设置在机架平台与出瓶机构之间的出瓶拨轮、设置在进瓶拨轮和出瓶拨轮之间的回转工作台、设置在出瓶拨轮中部的控制装置，回转工作台设置在机架平台上；回转工作台包括传动装置、瓶体传输装置、多个瓶体转停装置以及与瓶体转停装置配套的跟踪相机平台；瓶体传输装置包括通过多根立柱与回转工作台固连的夹持机构安装轮、均匀设置在夹持机构安装轮上的多个夹持机构。
另外，由于电机驱动的滞后性，现有的跟踪相机平台与回转盘无法做到精确同步，导致跟踪精度不高，进而导致检测精度低。
还有，该检测系统的跟踪相机平台的光源设置不合理，影响摄相质量，最终影响检测质量。
发明内容
为了解决现有液体可见异物自动检测机的检测质量低的技术问题，本发明提供了一种液体可见异物自动检测机。
本发明的技术解决方案是：
液体可见异物自动检测机，包括控制装置16、机架平台22、进瓶机构1、设置在机架平台22上的回转工作台6、设置在进瓶机构1和回转工作台6之间的进瓶拨轮2、出瓶机构10、设置在回转工作台6与出瓶机构10之间的出瓶拨轮9，所述回转工作台6包括驱动装置、瓶体传输装置、位置传感器19、至少一个瓶体转停装置、跟踪相机平台；所述瓶体传输装置包括被驱动装置同步驱动的夹持回转架27和支撑回转架25；所述夹持回转架27用于设置偶数个夹持机构3，所述支撑回转架25用于设置与夹持机构数量一致且一一对应的托瓶机构；所述跟踪相机平台包括伺服电机32、与伺服电机32输出端连接的同步跟踪轴39、分别固定在同步跟踪轴上的相机支撑架17和光源盘36、设置在相机支撑架17上的至少一个悬浮物相机71、设置在光源盘上且正对托瓶板26底部的至少一个激光发生器37、固定在机架平台22上且位于回转工作台6外侧的至少一个暗箱5，所述悬浮物相机71位于被测瓶体一侧面；所述暗箱5位于被测瓶体另一侧面；所述伺服电机32用于驱动悬浮物相机71和激光发生器37同步往返转动，所述瓶体转停装置、悬浮物相机、激光发生器、暗箱一一对应且数量均相等；其特殊之处在于：所述跟踪相机平台还包括瓶底相机机构，所述回转工作台还包括与瓶底相机机构相对应的另一个瓶体转停装置；所述瓶底相机机构包括设置在机架平台上的光源、固定在同步跟踪轴上的支架315、至少一个正对瓶底的瓶底相机73；所述瓶底相机固定在支架315上；所述瓶底相机的数量与悬浮物相机的数量一致；所述光源包括设置在机架平台上的光源罩、位于光源罩内的周向光源，所述周向光源包括一个半包围在被测瓶体外侧的光源座、多个均匀固定在光源座内侧的LED点光源；所述多个LED点光源朝向被测瓶体侧面。
上述光源座为V型结构，所述光源座两侧边之间的夹角范围为90°＜θ＜160°，侧边边长范围为15mm＜L＜50mm。
上述光源座为U型结构，所述光源座底边为直边，其两侧边为对称的圆弧型，所述光源座底边长度范围为30mm-200mm，所述光源座底边内侧面与被测瓶体回转中心之间的距离范围为5mm-15mm，所述U型光源座两端面之间的夹角范围为90°＜θ1＜160°，所述圆弧型侧边的圆弧内径范围为10mm＜R1＜50mm。
上述光源座为圆弧型结构，其两端面之间的夹角范围为110°＜θ2＜160°，所述圆弧型光源座内侧面的内径范围为4mm＜R2＜48mm。
上述瓶底相机机构还包括设置在支架315上的电磁铁312，所述电磁铁312正对支撑回转架25的外边缘。
上述悬浮物相机的数量为两个，其中一个悬浮物相机与奇数位被测瓶体对应，另一个悬浮物相机与偶数位被测瓶体对应；所述瓶底相机的数量为两个，其中一个瓶底相机与奇数位被测瓶体对应，另一个瓶底相机与偶数位被测瓶体对应。
上述夹持机构包括夹持开合控制组件、夹持组件以及用于制动夹持组件的制动组件，
所述夹持开合控制组件包括固定在夹持回转架27上的导向套47、设置在导向套47内部的上压簧410和下压簧413、设置在上压簧和下压簧之间并可上下运动的滑动套47、设置在上压簧410上端的上压杆411、固定在滑动套47下方的下滑动杆46、设置在上压杆的上端的上压球412；
所述夹持组件包括旋转筒40以及设置在旋转筒下端的夹持头，所述旋转筒和导向套47通过轴承48连接，所述下滑动杆46的自由端伸入至旋转筒40内。
上述夹持头包括O型圈133以及至少三个T型夹紧爪134，所述T型夹紧爪134的头部外端面圆周方向设置有凹槽137，所述旋转筒侧壁上相应均布有与T型夹紧爪134的下部相适配的至少三个通孔136，所述T型夹紧爪134的下部分别由外到内穿过各自相应的通孔136，所述O型圈133套于所述T型夹持头134的凹槽137内；所述T型夹紧爪134的下部的截面为矩形，所述通孔136为矩形孔。
上述出瓶机构10包括与出瓶拨轮连接的单头螺旋分瓶机11、与单头螺旋分瓶机11连接的转换平台16、与转换平台16连接的合格品仓14和不合格品仓15；所述转换平台16可沿垂直于单头螺旋分瓶机11轴线方向的导轨平移。
本发明的优点是：
1、检测速度快。本发明采用与回转工作台同步的摄相跟踪部件，利用位置传感器敏感回转工作台的转动，使相机和光源与被检测瓶同步运动，并在运动过程中完成摄相，然后快速返回原位后再与下一个被检测瓶同步运动并摄相。根据被检测瓶大小和质量的不同检测速度范围可达每分钟60至200瓶。
2、检测质量高。本发明光源适应的瓶体直径为Ф8～Ф22，针对不同直径的被测瓶体，采用不同的光源布局，保证了检测精度。根据不同的被照物的光场，采用不同几何外形的光源而产生不同的光场来完成，检测精度可达0.03mm。
3、本发明通过电磁铁吸附回转工作台，照相机与电磁铁同步，解决了同步跟踪过程中由于晃动造成的精度问题，保证了同步及摄相过程中相机和被测瓶体相对静止。本发明跟踪机构采用电磁铁，具有响应快、价格低廉的优点。
4、本发明的光源布局合理，被检测瓶体采光均匀。其中，悬浮物相机用于检测瓶中液体的悬浮物，瓶底相机用于检测瓶中的玻璃屑等异物。
5、本发明可增配多个相机，用来同时检测。
6、本发明采用自动转换平台，可以剔除任何位置的不合格品。
附图说明
图1是本发明液体可见异物自动检测机的俯视图；
图2是本发明瓶跟踪相机平台位置关系示意图；
图3是本发明夹持机构工作过程示意图；
图4是本发明跟踪相机平台的结构示意图；
图5是本发明夹持机构的结构示意图；
图6是本发明跟踪相机平台的结构示意图；
图7是本发明光源的第一种结构示意图；
图8是本发明光源的第二种结构示意图；
图9是本发明光源的第三种结构示意图；
图10是本发明转换平台转换到不合格品仓的位置示意图；
图11是本发明夹持机构的夹持头的剖视图；
其中：1-进瓶机构，2-进瓶拨轮，3-夹持机构，4-瓶体转停装置，5-暗箱，6-回转工作台，7-跟踪相机平台，8-出瓶上凸轮，9-出瓶拨轮，10-出瓶机构，11-单头螺旋分瓶机，12-被检测瓶，13-转换平台，14-合格品仓，15-不合格品仓，16-导轨，17-相机支撑架，18-光源罩，19-位置传感器，20-控制装置，21-机架，22-机架平台，23-下凸轮轨道，24-升降杆，25-支撑回转架，26-托瓶板，27-夹持回转架，28-出瓶上凸轮，29-出瓶下凸轮，30-滚轮，31-电机支柱，32-伺服电机，36-光源盘，37-激光发生器，39-同步跟踪轴，40-旋转筒，41-连接轴承，46-下滑动杆，47-导向套，48-轴承，49-滑动套，51-光源座，52-LED点光源，53-被测瓶体回转中心，71-悬浮物相机，73-瓶底相机，133-O型圈，134-夹紧爪，136-通孔，137-凹槽，312-电磁铁，315-支架，410-上压簧，411-上压杆，412-上压球，413-下压簧。
具体实施方式
液体可见异物自动检测机，包括控制装置16、机架平台22、进瓶机构1、设置在机架平台22上的回转工作台6、设置在进瓶机构1和回转工作台6之间的进瓶拨轮2、出瓶机构10、设置在回转工作台6与出瓶机构10之间的出瓶拨轮9。回转工作台6包括驱动装置、瓶体传输装置、位置传感器19、三个瓶体转停装置、跟踪相机平台；
跟踪相机平台包括伺服电机32、与伺服电机32输出端连接的同步跟踪轴39、分别固定在同步跟踪轴上的相机支撑架17、支架315和光源盘36、设置在相机支撑架17上的两个悬浮物相机71、设置在光源盘上且正对托瓶板26底部的两个激光发生器37、固定在机架平台22上且位于回转工作台6外侧的两个暗箱5以及瓶底相机机构，瓶底相机机构包括设置在机架平台上的光源、两个固定在支架315上且正对瓶底的瓶底相机、设置在支架315上的电磁铁312；其中一个瓶底相机与奇数位被测瓶体对应，另一个瓶底相机与偶数位被测瓶体对应；电磁铁312正对支撑回转架25的外边缘。光源包括设置在机架平台上的光源罩、位于光源罩内的周向光源，周向光源包括一个半包围在被测瓶体外侧的光源座、多个均匀固定在光源座内侧的LED点光源；多个LED点光源朝向被测瓶体侧面。
两个悬浮物相机71位于被测瓶体一侧面；其中一个悬浮物相机与奇数位被测瓶体对应，另一个悬浮物相机与偶数位被测瓶体对应；两个暗箱5位于被测瓶体另一侧面；伺服电机32用于驱动悬浮物相机71和激光发生器37同步往返转动，三个瓶体转停装置分别与两个悬浮物相机及瓶底相机机构一一对应。
控制装置用于控制伺服电机来驱动悬浮物相机71和激光发生器37同步往返转动以及控制悬浮物相机和瓶底相机摄相等。
根据瓶身直径的不同，光源座的结构有以下三种选择：
图7光源座为V型结构，光源座两侧边之间的夹角范围为90°＜θ＜160°，侧边边长范围为15mm＜L＜50mm。
图8光源座为U型结构，光源座底边为直边，其两侧边为对称的圆弧型，光源座底边长度范围为30mm-200mm，光源座底边内侧面与被测瓶体回转中心之间的距离范围为5mm-15mm，U型光源座两端面之间的夹角范围为90°＜θ1＜160°，圆弧型侧边的圆弧内径范围为10mm＜R1＜50mm。
图9光源座为圆弧型结构，其两端面之间的夹角范围为110°＜θ2＜160°，圆弧型光源座内侧面的内径范围为4mm＜R2＜48mm。
夹持机构包括夹持开合控制组件、夹持组件以及用于制动夹持组件的制动组件，夹持开合控制组件包括固定在夹持回转架27上的导向套47、设置在导向套47内部的上压簧410和下压簧413、设置在上压簧和下压簧之间并可上下运动的滑动套47、设置在上压簧410上端的上压杆411、固定在滑动套47下方的下滑动杆46、设置在上压杆的上端的上压球412；
夹持组件包括旋转筒40以及设置在旋转筒下端的夹持头，旋转筒和导向套47通过轴承48连接，所述下滑动杆46的自由端伸入至旋转筒40内。
夹持头包括O型圈133以及至少三个T型夹紧爪134，所述T型夹紧爪134的头部外端面圆周方向设置有凹槽137，所述旋转筒侧壁上相应均布有与T型夹紧爪134的下部相适配的至少三个通孔136，所述T型夹紧爪134的下部分别由外到内穿过各自相应的通孔136，所述O型圈133套于所述T型夹持头134的凹槽137内；所述T型夹紧爪134的下部的截面为矩形，所述通孔136为矩形孔。
出瓶机构10包括与出瓶拨轮连接的单头螺旋分瓶机11、与单头螺旋分瓶机11连接的转换平台16、与转换平台16连接的合格品仓14和不合格品仓15；所述转换平台16可沿垂直于单头螺旋分瓶机11轴线方向的导轨平移。
瓶体传输装置包括被驱动装置同步驱动的夹持回转架27、支撑回转架25、固定在机架平台上的环形下凸轮轨道以及出瓶下凸轮、固定在机架平台上且位于夹持回转架上方的出瓶上凸轮、设置在支撑回转架上的多个圆周均布的托瓶机构、夹持回转架27用于设置偶数个圆周均布的夹持机构3，支撑回转架25用于设置与夹持机构数量一致且一一对应的托瓶机构；
下凸轮轨道的高度在进瓶拨轮出口与第一个瓶体转停装置入口之间逐渐增加，在出瓶上凸轮入口与出瓶拨轮出口之间逐渐降低；
托瓶机构包括支撑回转架25、位于支撑回转架上方的托瓶板26以及穿过支撑回转架且与托瓶板固定连接的升降杆24、设置在升降杆下方的滚轮30；
跟踪相机平台带着相机往返运动用于跟踪依次通过的夹持机构下方的瓶体，光源和暗箱用于向相机提供合适的光线环境，位置传感器用于敏感夹持机构安装轮(旋转筒)的位置。
瓶体转停装置包括设置在机架平台上的搓瓶机，搓瓶机可对依次通过的夹持机构进行摩擦加速，夹持机构的制动组件设置在搓瓶机后方，其可对旋转中的夹持机构进行紧急制动。
本发明工作过程：
生产线上的安瓿瓶通过进瓶机、进瓶输送带、分瓶机，被拉开距离，依次进入进瓶拨轮，进瓶拨轮的转动线速度和齿孔距离与回转工作台的相应，则每一个进瓶拨瓶轮的齿孔中的安瓿瓶转动到固定在支撑回转架上的托瓶机构，托瓶机构的升降杆沿着进瓶拨轮出口与瓶体转停装置入口之间逐渐增加的下凸轮轨道将分配到托瓶板上的安瓿瓶逐渐升高送入夹持机构，安瓿瓶被夹持机构的夹持头夹紧，沿夹持回转架移动，当安瓿瓶转至搓瓶机位置时，摩擦皮带通过持续加大压力的摩擦方式使夹持机构和安瓿瓶加速旋转，接着夹持机构和安瓿瓶被制动组件在很短时间内紧急制动，此时安瓿瓶内的液体还在高速旋转而瓶体不动，这就为后续的摄相提供了可能；安瓿瓶接着转到跟踪相机平台位置，位置传感器敏感到该夹持机构的到来，控制装置控制跟踪相机平台带动相机与夹持机构同步运动，此时相机相对瓶体是静止的，相机连续多次拍摄，获得瓶中液体的不同转动位置的图像，送入计算机进行判别，如果判别有杂质，则向控制装置发出一个剔除信号；悬浮物相机摄相完毕，安瓿瓶还进入一次瓶底摄相检测过程，以扩大检测位置并提高判别精度；最后，安瓿瓶旋转至出瓶上凸轮时，出瓶上凸轮摁住夹持机构的上压头，推动上压杆和下滑动杆，迫使夹持头打开，松开安瓿瓶，安瓿瓶回到托瓶机构上，托瓶机构沿着出瓶上凸轮入口与出瓶拨轮出口之间逐渐降低的下凸轮轨道将已经检测的安瓿瓶分到出瓶拨轮的齿孔中，然后进入出瓶机构，由单头螺旋分瓶机拉开距离，控制装置根据剔除信号判断出哪个安瓿瓶是不合格产品，然后发出剔除指令，转换平台相应在导轨上平移，将该瓶体送入不合格品仓，剩下的合格产品进入出瓶机构的合格品仓，完成检测。
夹持机构的具体工作过程参见图3。
1、托瓶过程：托瓶机构的升降杆沿着进瓶拨轮出口与瓶体转停装置入口之间逐渐增加的下凸轮轨道将分配到托瓶板上的安瓿瓶逐渐升高送入夹持机构，安瓿瓶被夹持机构的夹持头夹紧。
2、夹持过程：此时安瓿瓶的肩部与夹持头的4个T型夹紧爪相接触并产生压力，由于O型圈的作用，同样不会压碎安瓿瓶，O型圈反而向4个T型夹紧爪提供了夹持住安瓿瓶的摩擦力；
3、提升旋转过程：当夹持住安瓿瓶后，下凸轮轨道有一个很小的下降段，使得安瓿瓶的瓶底离开托瓶板一个很小的高度。此后，搓瓶器开始对旋转筒外壁进行摩擦加速，制动组件对旋转筒外壁进行制动、跟踪相机平台开始多次摄相；
4、卸瓶过程：检测完成后，出瓶上凸轮摁住夹持机构的上压头，推动上压杆和下滑动杆向下运动，向安瓿瓶的顶部施加向下的压力，将安瓿瓶肩部从4个T型夹紧爪中脱离，使安瓿瓶的底部与瓶托接触，迫使夹持头打开，松开安瓿瓶，安瓿瓶回到托瓶机构上；
5、推瓶过程：接着，托瓶机构沿着出瓶上凸轮入口与出瓶拨轮出口之间逐渐降低的下凸轮轨道将已经检测的安瓿瓶分到出瓶拨轮的齿孔中，然后进入出瓶机构。
6、出瓶过程：进入出瓶输送带中排队通过控制装置，出瓶输送带上设置有剔除传感器，用于安瓿瓶的计数，使得控制装置能判断出哪个安瓿瓶是不合格产品，然后控制装置发出剔除指令，将该瓶体剔除出瓶输送带，剩下的合格产品进入出瓶机构，完成检测。
Claims (9)
1.液体可见异物自动检测机，包括控制装置(16)、机架平台(22)、进瓶机构(1)、设置在机架平台(22)上的回转工作台(6)、设置在进瓶机构(1)和回转工作台(6)之间的进瓶拨轮(2)、出瓶机构(10)、设置在回转工作台(6)与出瓶机构(10)之间的出瓶拨轮(9)，所述回转工作台(6)包括驱动装置、瓶体传输装置、位置传感器(19)、至少一个瓶体转停装置(4)、跟踪相机平台；所述瓶体传输装置包括被驱动装置同步驱动的夹持回转架(27)和支撑回转架(25)；所述夹持回转架(27)用于设置偶数个夹持机构(3)，所述支撑回转架(25)用于设置与夹持机构数量一致且一一对应的托瓶机构；所述跟踪相机平台包括伺服电机(32)、与伺服电机(32)输出端连接的同步跟踪轴(39)、分别固定在同步跟踪轴上的相机支撑架(17)和光源盘(36)、设置在相机支撑架(17)上的至少一个悬浮物相机(71)、设置在光源盘上且正对托瓶板(26)底部的至少一个激光发生器(37)、固定在机架平台(22)上且位于回转工作台(6)外侧的至少一个暗箱(5)，所述悬浮物相机(71)位于被测瓶体一侧面；所述暗箱(5)位于被测瓶体另一侧面；所述伺服电机(32)用于驱动悬浮物相机(71)和激光发生器(37)同步往返转动，所述瓶体转停装置、悬浮物相机(71)、激光发生器(37)、暗箱(5)一一对应且数量均相等；其特征在于：所述跟踪相机平台还包括瓶底相机机构，所述回转工作台还包括与瓶底相机机构相对应的另一个瓶体转停装置；所述瓶底相机机构包括设置在机架平台上的光源、固定在同步跟踪轴上的支架(315)、至少一个正对瓶底的瓶底相机(73)；所述瓶底相机固定在支架(315)上；所述瓶底相机的数量与悬浮物相机的数量一致；所述光源包括设置在机架平台上的光源罩(18)、位于光源罩内的周向光源，所述周向光源包括一个半包围在被测瓶体外侧的光源座(51)、多个均匀固定在光源座(51)内侧的LED点光源(52)；所述多个LED点光源(52)朝向被测瓶体侧面。
2.根据权利要求1所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述光源座(51)为V型结构，所述光源座(51)两侧边之间的夹角范围为90°＜θ＜160°，侧边边长范围为15mm＜L＜50mm。
3.根据权利要求1所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述光源座(51)为U型结构，所述光源座(51)底边为直边，其两侧边为对称的圆弧型，所述光源座底边长度范围为30mm-200mm，所述光源座底边内侧面与被测瓶体回转中心之间的距离范围为5mm-15mm，所述U型光源座两端面之间的夹角范围为90°＜θ1＜160°，所述圆弧型侧边的圆弧内径范围为10mm＜R1＜50mm。
4.根据权利要求1所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述光源座(51)为圆弧型结构，其两端面之间的夹角范围为110°＜θ2＜160°，所述圆弧型光源座内侧面的内径范围为4mm＜R2＜48mm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述瓶底相机机构还包括设置在支架(315)上的电磁铁(312)，所述电磁铁(312)正对支撑回转架(25)的外边缘。
6.根据权利要求5所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述悬浮物相机(71)的数量为两个，其中一个悬浮物相机与奇数位被测瓶体对应，另一个悬浮物相机与偶数位被测瓶体对应；所述瓶底相机的数量为两个，其中一个瓶底相机与奇数位被测瓶体对应，另一个瓶底相机与偶数位被测瓶体对应。
7.根据权利要求6所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述夹持机构包括夹持开合控制组件、夹持组件以及用于制动夹持组件的制动组件，
所述夹持开合控制组件包括固定在夹持回转架(27)上的导向套(47)、设置在导向套(47)内部的上压簧(410)和下压簧(413)、设置在上压簧和下压簧之间并可上下运动的滑动套(47)、设置在上压簧(410)上端的上压杆(411)、固定在滑动套(47)下方的下滑动杆(46)、设置在上压杆的上端的上压球(412)；
所述夹持组件包括旋转筒(40)以及设置在旋转筒下端的夹持头，所述旋转筒和导向套(47)通过轴承(48)连接，所述下滑动杆(46)的自由端伸入至旋转筒(40)内。
8.根据权利要求7所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述夹持头包括O型圈(133)以及至少三个T型夹紧爪(134)，所述T型夹紧爪(134)的头部外端面圆周方向设置有凹槽(137)，所述旋转筒侧壁上相应均布有与T型夹紧爪(134)的下部相适配的至少三个通孔(136)，所述T型夹紧爪(134)的下部分别由外到内穿过各自相应的通孔(136)，所述O型圈(133)套于所述T型夹持头(134)的凹槽(137)内；所述T型夹紧爪(134)的下部的截面为矩形，所述通孔(136)为矩形孔。
9.根据权利要求8所述的液体可见异物自动检测机，其特征在于：所述出瓶机构(10)包括与出瓶拨轮连接的单头螺旋分瓶机(11)、与单头螺旋分瓶机(11)连接的转换平台(16)、与转换平台(16)连接的合格品仓(14)和不合格品仓(15)；所述转换平台(16)可沿垂直于单头螺旋分瓶机(11)轴线方向的导轨平移。
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