CN103418555B - 三盘式镜片分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三盘式镜片分拣系统，属于机电一体化技术领域。本发明采用由顶盘部件、主盘部件、控制盘部件以及辅助运输装置组成的三盘式分拣机构，采用工业PC机作为图像处理中心及三盘式分拣机构的控制中心，由CCD摄像头等作为图像获取装置。本发明具有人机交互性强、系统稳定，控制简单的特点，整个系统连续性强，可同步实现一个镜片的图像获取，前一个镜片的分拣，后一个镜片的装夹；该系统的镜片转移机械手，可灵活调节机械手的加紧力和手指的行程，其双V形块的手指结构可装夹各种规格的镜片。该系统由自动送拣器可逐个将镜片送入位于镜片装夹区，可一次向自动送拣器放入多个镜片，并可向控制中心反馈镜片短缺的提醒信号。

Description

三盘式镜片分拣系统

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种利用计算机图像技术对镜片实现分拣的系统。

背景技术

近年来，随着社会的进步，教育的普及，我国公民文化素质得到普遍地提升，但是公民近视率也随之提升，我国公民对眼镜的需求也不断增加，即社会对高质量的镜片的需求越来越高。

就镜片生产而言，在镜片合成制造的过程中可能会出现如气孔、凹陷、表面划痕、灰尘附着等诸多瑕疵。因此，为了生产出高质量的镜片，在镜片出厂前，镜片制造商必须检查镜片的各种疵病，并按等级分类。目前镜片制造商对镜片分级主要是依靠人工来实现，此方式工作量大，误拣率高，工人主观性影响大，自动化程度低。大批量的镜片生产方式越来越需要一种自动化分拣装备来取代人工分拣。而如今日趋成熟的图像处理技术、性能优异运动控制卡、成熟的计算机软件、硬件技术为这一问题的解决提供了技术基础。

随着计算机软件、硬件技术的日新月异的发展和普及，人类已经进入一个高速发展的信息化时代，人类大概有80%的信息来自图像，科学研究、技术应用中图像处理技术越来越成为不可缺少的手段。图像处理所涉及的领域有军事应用、医学诊断、工业监控、物体的自动分检识别系统等等，这些系统无不需要计算机提供实时动态、效果逼真的图像。　　

计算机图像处理系统从系统层次上可分为高、中、低档三个层次。目前一般比较普及的是低档次的系统，该系统由CCD（摄像头）、图像采集卡、计算机三个部分组成，其结构简单，应用方便，可得到的图像较清晰。

在控制技术领域中，运动控制卡的出现使得人机交换得到进一步的发展。运动控制卡是一种基于PC机及工业PC机、 用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC 机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（ 例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。 

运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术中镜片分拣技术的不足，提供一种基于计算机图像处理技术、机电一体化、自动控制、计算机软硬件技术、可实现流水线分拣的三盘式镜片自动分拣系统。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的：三盘式镜片分拣系统，包括控制中心、图像获取装置、三盘式分拣机构，其中：

三盘式分拣机构包括顶盘部件、主盘部件、控制盘部件、转轴、步进电机、自动送拣器和末端运料装置，三盘式分拣机构上形成三个区：镜片装夹区、图像获取区、镜片分拣区，在镜片分拣区根据分拣的要求设置有多个分拣工位；顶盘部件、主盘部件、控制盘部件从上到下沿转轴同轴分布，其中，所述顶盘部件在镜片装夹区设有进料口；所述主盘部件包括母盘，母盘与转轴相连，母盘上嵌有若干个镜片转移机械手用于在镜片装夹区夹持镜片以及在镜片分拣区与镜片相分离；所述控制盘部件包括控制盘座、凸轮、短行程气缸、落料孔，凸轮安装于控制盘座的镜片装夹区、用于与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手夹持镜片，短行程气缸和落料孔的数量与分拣工位的数量相一致，各个短行程气缸、落料孔均设置在控制盘座的镜片分拣区并与各分拣工位的位置相对应，短行程气缸用于与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手与镜片相分离，与镜片转移机械手相分离后的镜片通过落料孔落入末端运料装置；所述自动送拣器与顶盘部件的进料口相接；所述步进电机与转轴相接；

控制中心包括图像采集单元和运动控制单元，所述图像采集单元用于采集图像获取装置获取的图像，所述运动控制单元用于驱动三盘式分拣机构的步进电机和短行程气缸；

图像获取装置安装在顶盘部件的图像获取区，用于获取镜片的图像信息。

本发明的进一步特征在于：所述末端运料装置包括多个传送带、直流电机、分隔栏，直流电机带动传送带运动，分隔栏设置在各传送带之间。

本发明的进一步特征在于：所述自动送拣器包括传送带、对射式光电开关和带有编码器的直流电机，直流电机带动传送带运动，对射式光电开关用于检测有无镜片送入，编码器用于监测电机的运转状态，对射式光电开关的检测信号和编码器的测量信号输入到运动控制单元。

本发明的进一步特征在于：所述镜片转移机械手包括活动V形块、固定V形块、外边框、拉杆、滚子座、滚子、导柱、弹簧、第一弹簧作用板、弹簧预紧螺栓、第二弹簧作用板，其中滚子座与滚子相连，固定V形块与外边框、导柱固接在一起形成一个不动杆件，拉杆、活动V形块、第一弹簧作用板、滚子座固接在一起形成一个活动杆件，两V形块之间用于夹持镜片，弹簧安装在第二弹簧作用板与第一弹簧作用板之间用于提供加紧力，弹簧预紧螺栓穿过外边框与第二弹簧作用板相作用用于调节加紧力。

本发明的进一步特征在于：所述母盘和转轴的连接为花键连接，所述步进电机采用联轴器实现转轴和步进电机输出轴的连接。

本发明的进一步特征在于：所述图像获取装置由光源、光栅、高分辨率摄像机组成。

本发明的进一步特征在于：所述分拣工位的数量为3个。

本发明的进一步特征在于：所述凸轮的安装位置能沿控制盘座径向作调节。

本发明的进一步特征在于：系统设有急停按钮用于紧急停机。

本发明的进一步特征在于：系统具备送料短缺提示功能。

本发明的有益效果如下：本发明的顶盘部件、主盘部件、控制盘部件从上到下同轴分布，整个系统结构紧凑；镜片分拣区域的工位可拓展性强，系统运行时，在三盘式分拣机构上形成三个固定的区域：镜片装夹区、图像获取区、镜片分拣区，三个固定区外可设置备用工位应对镜片的等级进一步细分的分拣要求；整个系统连续性强，步进电机每动作一次，主盘部件按逆时针方向转动一个工位，可同步实现一个镜片的图像获取，前一个镜片的分拣，后一个镜片的装夹，可以用作连续运作流水线上的分拣系统；自动送拣器上的带有编码器的直流电机能反馈给控制中心镜片短缺的信号，从而进行送料的提示；控制中心采用PC机，人机交互性强，工作人员可灵活的设置镜片分拣的信息；自动送拣器既可逐个将镜片送入位于镜片装夹区的进料口，也可一次向自动送拣器放入多个镜片，工作方式灵活；系统具备急停功能，工作人员有误操作时，可通过急停功能及时停车；镜片转移机械手上设有弹簧预紧调整螺栓，控制盘座上设有可沿母盘径向调整的凸轮和短行程气缸，在试车时根据需要灵活调整，保证系统的正常运行；镜片转移机械手动作灵敏，装夹可靠，控制简单，采用双V形块的手指结构可装夹各种规格的镜片。总而言之，本发明功能完善、结构可靠、成本低，容易推广。

附图说明

图1 为本发明提供的一种三盘式镜片分拣系统整体结构的示意图。

图2 为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的部件装配关系图 。

图3 为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的顶盘部件A的示意图。

图4为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的主盘部件B的示意图。

图5 为本发明提供的三盘式镜片分拣机构主盘部件B中核心部件——镜片转移机械手部件B2示意图。

图6为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的控制盘部件C正面的示意图。

图7为本发明提供的三盘式镜片分拣机构控制盘部件C中核心部件之一——凸轮C3示意图。

图8为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的控制盘部件C背面的示意图。

图9为本发明提供的三盘式镜片分拣机构镜片转移机械手B2处于装夹区或凸轮C1可沿径向调整的示意图。

图10为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的末端运料部件F的示意图。

图11为本发明提供的三盘式镜片分拣机构的自动送拣器G的示意图。

图12为本发明提供的三盘式镜片分拣机构轴联系图。

图13为本发明提供的三盘式镜片分拣系统控制流程图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

目前镜片制造商对镜片分级主要是依靠人工来实现，此方式工作量大，误拣率高，工人主观性影响大，自动化程度低。目前已有对枣类产品分拣的系统，但对于镜片这种易碎、表面易留划痕的产品不适用。

本发明的原理是这样的：三盘式镜片分拣系统，包括图像获取以及图像处理中心，三盘式分拣机构及其控制中心。其中图像的获取由高分辨率摄像机完成，本发明的图像处理中心以及三盘式分拣机构的控制中心为工业PC机。运动控制卡作为工业PC和分拣机构的执行元件的纽带，图像采集卡作为高分辨率摄像机和工业PC机的纽带。运动控制卡插入工业PC机的PCI插槽，其数字量输出端分别和三盘式分拣机构中的步进电机、短行程气缸相连，其数字量输入端分别和三盘式分拣机构中的自动送拣器的光电开关的输出端、编码器输出端相连。

本发明三盘式分拣机构包括顶盘部件、主盘部件、控制盘部件、转轴、步进电机、以及辅助运输装置。其中辅助运输装置由自动送拣器和末端运料装置两个部分组成。该系统运行时，在三盘式分拣机构上形成三个区：镜片装夹区、图像获取区、镜片分拣区。为满足分拣的要求在镜片分拣区可设置多个分拣工位，以下实施例只针对镜片的疵病特征，只设置三个分拣工位，分别表示：a无疵、b有疵（表面凹陷、突起或划痕）、c内部气孔。

自动送拣器由传送带、对射式光电开关、带有编码器的直流电机组成。该装置能将镜片逐个送入顶盘部件上位于镜片装夹区的进料口，并能通过编码器将镜片短缺的信号反馈给控制中心。编码器用来监测电机的运转状态，测算电机角位移。设传送带轮直径为d，传送带两带轮中心距L，则当直流电机转过L/πd转且无光电开关边沿信号时，控制中心将发出诸如“请在自动送拣器上放入镜片”的提示音指令提示操作人员上料。

顶盘部件在镜片装夹区设有进料口，在图像获取区设有透光孔。顶盘部件的中央设置轴承孔放置轴承，轴承与转轴相连。

主盘部件由母盘、和若干个镜片转移机械手组成，母盘与转轴相连，镜片转移机械手按圆周等距嵌入母盘中。当步进电机接到运动控制卡发出的驱动指令时，将驱动转轴转动，此时母盘由转轴带动着转动、并将镜片转移机械手逆时针方向转到下一个工位。母盘和转轴之间采用花键连接。转轴和步进电机的输出轴之间采用联轴器连接。

当自动送拣器向进料口送入一个镜片后，步进电机转动，带动母盘转到下一个工位，转动过程中镜片转移机械手完成镜片的夹紧和镜片的转移动作。

镜片转移机械手可由一对V形块、外框、拉杆、滚轮、弹簧、导柱、调整螺栓构成。同拉杆相连的V形块称为活动V形块。调整螺栓用于调整弹簧的压缩量使镜片转移机械手对镜片有适当的加紧力。

控制盘部件由控制盘座、水平托台、凸轮、短行程气缸组成，凸轮和短行程气缸固定于控制盘座上，并能沿径向作位置调节。控制原理为：凸轮布置于控制盘座的镜片装夹区，并能与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手夹紧镜片；即当某个镜片转移机械手从进入到退出镜片装夹区的过程中，凸轮将与该镜片转移机械手的滚轮相互作用并带动该镜片机械手的拉杆沿母盘径向移动。当镜片转移机械手处在装夹位置时，镜片转移机械手的拉杆径向位移最大、两V形块间的空间最大，便于镜片装入；当镜片转移机械手离开装夹位置时，拉杆的径向位移量减小从而夹紧镜片。短行程气缸布置于镜片分拣区，并能与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手与镜片相分离；即各短行程气缸得到运动控制卡发出的执行指令后，能够沿径向推动对应镜片转移机械手的拉杆，使得镜片转移机械手的两V形块相互分离，实现该工位的镜片同镜片转移机械手分离。此时镜片将往下掉落，掉在末端运料装置的传送带上。步进电机安装在步进电机座中，采用螺纹连接件将控制盘座和步进电机座相连。

末端运料装置由传送带、直流电机、分隔栏组成。该装置用于运送分拣后的各类镜片，完成最后一道工序。

图像获取装置由光源、光栅、高分辨率摄像机组成，可实现图像的获取。光栅安装在顶盘部件的透光孔。高分辨率摄像机可采用CCD摄像机。

以下根据附图，对本发明的实施例做具体说明。

如图1所示，该实施例包括图像处理同三盘式分拣机构共用的控制中心1（工业PC机）、图像获取装置2、三盘式分拣机构3。图像采集卡和运动控制卡分别插入控制中心1的PCI插槽。运动控制卡的数字量输出端与三盘式分拣机构3中的步进电机的驱动器、短行程气缸的电磁换向阀相连，其数字量输入端与三盘式分拣机构3中的自动送拣器G的光电开关G6、编码器G1相连。运动控制卡作为控制中心1（工业PC机）和分拣机构3的执行元件的纽带，图像采集卡作为图像获取装置2和控制中心1的纽带。图像获取装置2由光源、光栅、CCD摄像机组成，可实现图像的获取。

该系统运行时，在三盘式分拣机构3上形成三个区（见图1）：镜片装夹区Ⅰ、图像获取区Ⅱ、镜片分拣区Ⅲ。为满足分拣的要求在镜片分拣区Ⅲ可设置多个分拣工位，本实施例只针对镜片的疵病特征，只设置三个工位，分别表示：a无疵、b有疵（表面凹陷、突起或划痕）、c内部气孔。整个系统连续性强，步进电机E每动作一次，主盘部件B按逆时针方向转动一个工位，可同步实现一个镜片的图像获取，前一个镜片的分拣，后一个镜片的装夹，动作连续，可以用作流水线上的分拣系统。

如图2所示，本实施例的三盘式分拣机构3由以下部件组成，分别为：顶盘部件A、主盘部件B、控制盘部件C、步进电机座D、步进电机E、自动送拣器G、末端运料部件F、转轴H。以下按部件介绍三盘式分拣机构3。

如图3所示，顶盘A1是顶盘部件A的主体，在顶盘A1的中央设有轴承孔A2，轴承孔A2用于安装轴承与转轴H相连。顶盘A1上设有进料口A7、摄像头座A5、顶盘透光孔A4。CCD摄像机安装在摄像头座A5上，并与顶盘透光孔A4相对，光栅安装在顶盘透光孔A4。顶盘透光孔A4与控制盘透光孔C4相对正，这对孔处于图像获取区Ⅱ，光源从控制盘透光孔C4下面射入，穿过处于图像获取区Ⅱ的镜片后，从顶盘透光孔A4射出，由CCD摄像机采集处于图像获取区Ⅱ的镜片的图像。此外，顶盘A1还设有两个定位孔（A3a、A3b）与两个螺栓孔（A6a、A6b），用于定位与安装。

如图4所示，母盘B1是主盘部件B的主体，在母盘B1中按圆周等距嵌入镜片转移机械手部件B2，在母盘B1中央设置花键槽B3。母盘花键槽B3用于和转轴H上的花键H4相配合。当步进电机E每接到一个指令时，母盘B1将由转轴H带动着进行转动、并带动镜片转移机械手B2逆时针方向转到下一个工位。

如图5所示，镜片转移机械手B2由活动V形块B2-7a、固定V形块B2-7b、外边框B2-8、拉杆B2-3、滚子座B2-1、滚子B2-2、导柱B2-4、弹簧B2-5、第一弹簧作用板B2-6、弹簧预紧螺栓B2-9、第二弹簧作用板B2-10组成。滚子座B2-1与滚子B2-2相连。将固定V形块B2-7b、外边框B2-8、导柱B2-4固接在一起形成一个不动杆件，将拉杆B2-3、活动V形块B2-7a、第一弹簧作用板B2-6、滚子座B2-1固接在一起形成一个活动杆件，保证滚子B2-2的轴线垂直于水平面。在外边框B2-8打两个通孔并攻螺纹同弹簧预紧螺栓B2-9相配，弹簧预紧螺栓B2-9与第二弹簧作用板B2-10相作用，弹簧B2-5安装在第二弹簧作用板B2-10与第一弹簧作用板B2-6之间，拧动弹簧预紧螺栓B2-9可调节弹簧B2-5的压缩量，从而调节加紧力。使用时，拉动拉杆B2-3，使活动V形块B2-7a远离固定V形块B2-7b，再将镜片水平置于两V形块之间，最后放松拉杆B2-3，镜片被夹持。

如图6所示，控制盘座C1是控制盘部件C的主体部分，控制盘座C1正面设有水平托台C5、控制盘透光孔C4、凸轮C3及其定位槽C2b、三个落料孔（C7a、C7b、C7c）、两个定位孔（C11a、C11b，分别同顶盘A1的定位孔A3a、A3b相对正）、两个螺栓孔（C8b、C8a，分别同顶盘A1的螺栓孔A6b 、A6a相对正）、三个气缸工作位置孔（C10a、C10b、C10c）。此外，控制盘座C1还设有轴承孔C9。轴承孔C9用于安装轴承与转轴H相连。落料孔（C7a、C7b、C7c）的安装位置分别与镜片分拣区Ⅲ的三个分拣工位相对应。

水平托台C5设置在镜片装夹区Ⅰ，是装夹镜片的一个定位平面。当凸轮C3和母盘B1上的镜片转移机械手B2的滚子B2-2相作用带动镜片转移机械手B2的活动V形块B2-7a远离固定V形块B2-7b时，落入两V形块的镜片未被夹持，此时水平托台C5托住镜片；当镜片转移机械手B2即将走出镜片装夹区Ⅰ时，镜片被夹持住，不再需要水平托台C5托住，进入下个工位。

如图8所示，控制盘座C1的背面设有三个短行程气缸C13a、C13b、C13c。三个短行程气缸C13a、C13b、C13c的安装位置分别与镜片分拣区Ⅲ的三个分拣工位相对应。三个短行程气缸推杆头部分别设有推板C12a、C12b、C12c。推板C12a、C12b、C12c分别从三个气缸工作位置孔（C10a、C10b、C10c）中伸出，并能独立的对所在工位的母盘B1上的镜片转移机械手B2动作。如图12所示，当短行程气缸C13a不动作时，推板C12a与滚子B2-2分离，镜片转移机械手B2处于夹持镜片状态；当镜片转移机械手B2所夹持的镜片所具有的特征和对应的分拣工位设置的特征信息一致时，控制中心发出一个气缸动作的指令，短行程气缸C13a动作，推板C12a推动滚子B2-2，镜片转移机械手B2松开镜片，镜片在落料孔掉下，落在分开的末端运料部件F的传送带上。采用螺纹连接件将控制盘座C1和步进电机座D相连。

如图7、图9所示，凸轮C3置于控制盘座C1镜片装夹区I，其下底面设有定位块C3-2，两侧面为定位面。安装时，凸轮C3的定位块C3-2两侧面同凸轮定位槽C2b两侧面重合，凸轮C3可沿控制盘座C1径向移动，实现径向调整。在凸轮C3上设有沉头孔C3-1，当凸轮C3调整到合适的位置后，采用内六角螺栓、垫片、弹簧垫片、螺母将凸轮C3固定在控制盘座上。每换一批型号的镜片需调整凸轮C3在控制盘座C1上的径向距离，使镜片转移机械手B2的两V形块B2-7a、B2-7b有较好的张开距离，有利于镜片的装入。

如图10所示，末端运料部件F由三条传送带（F1a、F1b、F1c）、直流电机F4、分隔栏F5、滚轴、滚轴轴承、支撑架F3组成，用于运输已按特征分开的镜片。支撑架F3用于支撑三条传送带（F1a、F1b、F1c）、直流电机F4、分隔栏F5、滚轴、滚轴轴承。三条传送带F1a、F1b、F1c由分隔栏F5相互隔离，并由直流电机F4带动。通过支撑架F3上的对接口F2与步进电机座D连接。

如图11所示，自动送拣器G由传送带G4、两轴线平行的滚轴G2a和G2b、滚轴轴承、支撑架G3、带有编码器的直流电机G1以及对射式光电开关G6组成。直流电机G1机同滚轴G2a相连，滚轴G2a和G2b安装在传送带G4两侧用于带动传送带G4，对射式光电开关G6用于检测有无镜片送入。在自动分拣器头部设有对接口G5同顶盘部件A对接，对接时采用螺纹连接件相连。该装置能将镜片逐个送入镜片装夹区进料口A7，并能通过编码器反馈给控制中心镜片短缺的信号。编码器可用来监测电机的运转状态，测算电机角位移。设传送带G4轮直径为d，滚轴G2a、G2b轴心距为L，当直流电机转过L/πd转且无光电开关边沿信号时，控制中心1将发出“请在自动送拣器上放入镜片”提示音指令。自动送拣器G的送料方向正对进料口A7。

如图12所示，转轴H带有花键H4，花键H4同母盘B1花键槽相配合，装完母盘B1后，将外卡簧H5嵌入。为支撑母盘B1，须装入衬套。转轴H两端同深沟球轴承H2b、H2a配合，深沟球轴承H2b、H2a的外圈分别同顶盘A1的轴承孔A2以及控制盘座C1的轴承孔C9配合。采用联轴器将转轴H末端与步进电机E输出轴相连。采用螺纹连接件（螺栓、螺母、平垫圈、弹簧垫圈）将步进电机E固定于步进电机座D。

本实施例的工作原理为：当自动送拣器G向进料口A7送入一个镜片后，步进电机E带动母盘B1逆时针方向转到图像获取工位，转动过程中镜片转移机械手B2同凸轮C3相互作用，完成镜片的装夹和镜片的转移动作。步进电机E再次带动母盘B1转动一个工位后，上述镜片进入分拣区A工位的同时自动送拣器向进料口送入另外一个镜片。若第一次所提到的镜片的特征和分拣工位a或b或c某工位设定的特征信息一至时，镜片在该工位掉下。即任何一个镜片从装夹工位开始最少经过两个工位在a工位处掉下，最多经过四个工位在c工位掉下。在装夹工位，主盘部件每转动一工位，总有镜片从向进料口A7进入，也即主盘部件B平均每转动一个工位，分拣区Ⅲ有一个镜片分拣出。

镜片的装夹原理为：凸轮C3布置于镜片装夹区Ⅰ，镜片转移机械手B2从进入到退出该区的过程中凸轮C3和滚子B2-2相互作用，拉杆B2-3沿母盘B1径向移动。镜片转移机械手B2处在在装夹工位时拉杆B2-3位移最大，两V形块B2-7a、B2-7b间的空间最大，便于镜片装夹；当镜片转移机械手B2离开装夹工位的过程中，拉杆B2-3的径向位移量减小直到夹紧镜片。

镜片的转移原理为：持有镜片的镜片转移机械手B2嵌在母盘中，主盘部件每转动一个工位，镜片转移机械手也转动一个工位，镜片被转移到下一个工位。

镜片的分拣原理为：三个短行程气缸C13a、C13b、C13c布置于分拣区，各短行程气缸得到执行的指令后沿径向推动对应的拉杆B2-3，两V形块B2-7a、B2-7b相互分离，实现该工位的镜片同镜片转移机械手B2分离，镜片往下掉，掉在末端运料部件F的传送带上。

具体控制方法为：可在VC环境下为运动控制卡编写程序，T、A、B、C定义为字符型变量，M1、M2、M3、M、G定义为整型变量，其中T为计算机图像处理识别的返回值’a’、’b’、’c’，返回值类型为字符型，分别表示镜片具有的各种特征，为书写简洁的原因’a’记作a，数据类型为字符型。程序终止变量值G由急停按钮，或复位按钮输入。分拣控制流程见图13。

以下以一个实例来解释镜片的分拣方法：设自动送拣器G上从靠近进料口A7开始有 c_1，b_2，a_3，a_4，c_5、b_6，b_7，b_8，a_9…镜片序列，a₉ 表示第9个镜片具有a特征，用0来表示工位上无镜片，各特征可在图像获取区被控制中心识别，初试状态为第1个镜片未进入装夹区，装夹工位J=0，图像获取工位T=0，分拣区各工位A=0，B=0，C=0，建立表格如下：

注意镜片特征入栈的先后顺序，变量单元放在表格右侧，所以镜片序列应从右往左排开；主盘部件每转过一个工位，镜片特征序列向右移动一格。当变量单元A的值为a时，1号短行程气缸（C13a）动作，并将该镜片所在的特征序列位置为0并进入下个循环；当变量单元B的值为b时，2号短行程气缸（C13b）动作，并将该镜片所在的特征序列位置为0并进入下个循环；当变量单元C的值为c时，3号短行程气缸（C13c）动作，并将该镜片所在的特征序列位置为0并进入下个循环。例如转过工位数为5时，A=a，B=b，C=c，则各短行程气缸动作，镜片掉下，并在镜片特征序列相应位置零，变成如下：

5’

a

b

B

b

c

a

0

0

0

主盘部件再次转动一个工位时变成：

6

a

B

b

b

c

A

0

0

因此整个系统连续性强，步进电机每动作一次，主盘部件按逆时针方向转动一个工位，可同步实现一个镜片的图像获取，前一个镜片的分拣，后一个镜片的装夹，可以用作连续运作流水线上的分拣系统。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1. 三盘式镜片分拣系统，其特征在于，包括控制中心、图像获取装置、三盘式分拣机构，其中：

三盘式分拣机构包括顶盘部件、主盘部件、控制盘部件、转轴、步进电机、自动送拣器和末端运料装置，三盘式分拣机构上形成三个区：镜片装夹区、图像获取区、镜片分拣区，在镜片分拣区根据分拣的要求设置有多个分拣工位；顶盘部件、主盘部件、控制盘部件从上到下沿转轴同轴分布，其中，所述顶盘部件在镜片装夹区设有进料口；所述主盘部件包括母盘，母盘与转轴相连，母盘上嵌有若干个镜片转移机械手用于在镜片装夹区夹持镜片以及在镜片分拣区与镜片相分离；所述控制盘部件包括控制盘座、凸轮、短行程气缸、落料孔，凸轮安装于控制盘座的镜片装夹区、用于与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手夹持镜片，短行程气缸和落料孔的数量与分拣工位的数量相一致，各个短行程气缸、落料孔均设置在控制盘座的镜片分拣区并与各分拣工位的位置相对应，短行程气缸用于与母盘上的镜片转移机械手相作用使得镜片转移机械手与镜片相分离，与镜片转移机械手相分离后的镜片通过落料孔落入末端运料装置；所述自动送拣器与顶盘部件的进料口相接；所述步进电机与转轴相接；

控制中心包括图像采集单元和运动控制单元，所述图像采集单元用于采集图像获取装置获取的图像，所述运动控制单元用于驱动三盘式分拣机构的步进电机和短行程气缸；

图像获取装置安装在顶盘部件的图像获取区，用于获取镜片的图像信息。

2. 根据权利要求1所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述末端运料装置包括多个传送带、直流电机、分隔栏，直流电机带动传送带运动，分隔栏设置在各传送带之间。

3. 根据权利要求1或2所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述自动送拣器包括传送带、对射式光电开关和带有编码器的直流电机，直流电机带动传送带运动，对射式光电开关用于检测有无镜片送入，编码器用于监测电机的运转状态，对射式光电开关的检测信号和编码器的测量信号输入到运动控制单元。

4. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述镜片转移机械手包括活动V形块、固定V形块、外边框、拉杆、滚子座、滚子、导柱、弹簧、第一弹簧作用板、弹簧预紧螺栓、第二弹簧作用板，其中滚子座与滚子相连，固定V形块与外边框、导柱固接在一起形成一个不动杆件，拉杆、活动V形块、第一弹簧作用板、滚子座固接在一起形成一个活动杆件，两V形块之间用于夹持镜片，弹簧安装在第二弹簧作用板与第一弹簧作用板之间用于提供加紧力，弹簧预紧螺栓穿过外边框与第二弹簧作用板相作用用于调节加紧力。

5. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述母盘和转轴的连接为花键连接，所述步进电机采用联轴器实现转轴和步进电机输出轴的连接。

6. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述图像获取装置由光源、光栅、高分辨率摄像机组成。

7. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述分拣工位的数量为3个。

8. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：所述凸轮的安装位置能沿控制盘座径向作调节。

9. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：系统设有急停按钮用于紧急停机。

10. 根据权利要求3所述的三盘式镜片分拣系统，其特征在于：系统具备送料短缺提示功能。