CN105170484A - 胶囊分拣机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶囊分拣机，包括机架、电机，机架上安装有拍摄装置，还有图像分析系统对拍摄装置拍到的图像进行分析处理，机架上装有送料系统、端面拍摄系统和圆周面拍摄系统，送料系统包括储料轮，储料轮另一侧还设有端面贴合的第一送料轮和第一吸附轮；第一送料轮的外圆周上设有若干第一弧形凹槽，端面拍摄系统包括第二送料轮，外圆周上设有若干第二弧形凹槽，还包括与图像分析系统相连的端面相机；圆周面拍摄系统包括内筒和外筒，内筒与外筒均可运动，两者具有速度差。本发明通过控制内筒和外筒的转动速度，即可控制两者线速度的速度差，亦即胶囊的滚动长度；外筒的转速仍然可以进一步提高，可以保证机器的处理效率大幅度地提高。

Description

胶囊分拣机

技术领域

本发明属于胶囊机械领域，特别是涉及一种胶囊分拣机。

背景技术

在胶囊生产中不可避免会出现一些残次品，如开裂、毛刺、气泡、斑点等，在出厂之前，这些残次品是需要被分拣出来的。识别残次品的依据主要是其光学特性，这些缺陷均是从外观上均可看出。因此，在早期，是以人工识别的方式来进行分拣的，如中国专利200920299531X公开了一种胶囊的拣选台，他实际上是在光源照射下，人工将不合格品检出。随着图像识别技术的发展，近年来计算机识别分拣已成为主流，如中国专利申请2014101405772公开了一种全自动光学胶囊缺陷分拣机，又如侯海飞的硕士论文《基于机器视觉的胶囊表面缺陷的识别与分拣技术研究》（浙江大学，2013）亦涉及到本领域的研究。这些技术方案均是通过摄像机对待检胶囊进行拍照，然后计算机对拍下的照片分析研究，找出有缺陷的胶囊，将之分拣出来。目前高速摄像机技术及图像分析技术已相对成熟，足以应付胶囊的分析；影响拣选效率和可靠性的主要是机械部分，即如何将胶囊送到摄像机处及如何拍摄。

侯海飞的论文中，其机械部分设计了独特的胶囊凹槽,使得胶囊能够随着传送带的传动而翻转,每次翻转约90°,翻转三次,共采集到四幅不同表面的胶囊图像,完全覆盖了胶囊一周,达到完全检测的效果。这种方案能够保证拍摄速度和拍摄角度的全覆盖，但胶囊凹槽的夹紧力难以控制，容易夹伤胶囊；同时胶囊翻转的速度很难大幅度提高，从而影响了拣选的效率。

而在2014101405772中，其机械方式是有一分拣盘，分拣盘开设有圆周排列的孔洞；分拣盘设置在透光的基座上并进行转动，当分拣盘转动时，推动其孔洞内的待检胶囊在基座上滚动，此时摄像机对胶囊进行多帧拍摄。这种方式是目前最主流的分拣方式，也是本发明最接近的现有技术。实践中发现，这种技术方案还存在一些问题，一方面是差错率不能达到要求，存在漏检的残次品；另一方面是效率难以进一步提高，目前可做到每小时处理7~8万粒胶囊，很难再提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种更高效可靠的胶囊分拣机。

本发明采用的技术方案是这样的：胶囊分拣机，包括机架、电机，机架上安装有拍摄装置，还有图像分析系统对拍摄装置拍到的图像进行分析处理，其特征在于：机架上装有送料系统、端面拍摄系统和圆周面拍摄系统，送料系统包括储料轮，储料轮为开口筒状，中间设有圆柱形凹槽，轴向截面呈“凹”字形，圆柱形凹槽的槽口与送料口相接；储料轮另一侧还设有端面贴合的第一送料轮和第一吸附轮，储料轮、第一送料轮和第一吸附轮依次固定在同一轴上；第一送料轮的外圆周上设有若干第一弧形凹槽，用于容置待检胶囊；第一吸附轮与第一送料轮相贴的端面以及圆周上设有风口，风口与第一弧形凹槽位置相配合；第一送料轮与第一吸附轮的圆周面外侧套有管状结构的护料轮；所述护料轮外设有第一风管，护料轮圆周面内侧设有通风槽，第一风管穿过护料轮外壁与通风槽相连通；所述第一风管连接抽真空装置，为第一弧形凹槽处提供负压；

端面拍摄系统包括第二送料轮，所述第二送料轮为开口筒状，外圆周上设有若干第二弧形凹槽，用于容置待检胶囊；所述第二送料轮内部还设有第二吸附轮，第二吸附轮连接抽真空装置，为第二弧形凹槽处提供负压；还包括与图像分析系统相连的端面相机，端面相机设有两个，分别置于第二送料轮两侧；

圆周面拍摄系统包括内筒和外筒，内筒和外筒均为滚筒状，同轴设置，外筒设在内筒外侧；外筒上设有若干孔洞，待检胶囊容置在孔洞中，外筒推动待检胶囊在内筒上滚动；圆周面相机对待检胶囊拍摄多帧图像，通过分析所拍摄的图像来判别并分拣残次胶囊；内筒与外筒均可运动，两者具有速度差；

电机通过传动机构驱动各转动部件工作。

进一步地，所述送料系统的第一弧形凹槽的前端设有喇叭形的导向口，第一弧形凹槽末端设有槽深大于第一弧形凹槽中间部分的吸附口；所述吸附口下端与第一吸附轮端面上的风口相通；所述第一弧形凹槽的中间部分、吸附口以及第一吸附轮端面上风口的中心位置不在同一高度；所述第一吸附轮端面上的风口与圆周上的风口位置相对应，内部通过直角风道相连；所述圆周上的风口与第一风管相连通；所述储料轮内壁上设有一圈齿状结构；圆柱形凹槽的侧壁设有开口，凹槽底部设有轴孔；所述护料轮下方设有出料口，出料口与第一弧形凹槽位置相配合。

进一步地，所述端面拍摄系统的第二送料轮与第二吸附轮同轴设置，间隙配合，第二送料轮固定在传动轴上，第二吸附轮与传动轴以轴承相隔；所述第二吸附轮端面上设有第二风管，第二风管连接抽真空装置；所述第二吸附轮的圆周上设有一道与第二风管相通的弧形通风口，所述弧形通风口起始于第二吸附轮与护料轮的相切点，终止于第二吸附轮与外筒的相切点；第二弧形凹槽内设有吸风孔，吸风孔与弧形通风口相连通。

本发明工作时，待检胶囊从送料口进入，经圆柱形凹槽侧壁的开口进入储料轮内部，利用储料轮的转动和储料轮内壁上齿状结构的波动，使得待检胶囊在储料轮内产生移动和跳动；抽真空装置通过第一风管以及第一吸附轮内的直角风道在第一弧形凹槽内产生负压，将待检胶囊从储料轮内部被吸附到第一弧形凹槽内；吸附口的槽深大于第一弧形凹槽中间部分，且吸附口下方与直角风道相连，使得待检胶囊与第一吸附轮端面上的风口不在同一直线上，待检胶囊不会堵塞风口；第一风管通过通风槽作用于第一吸附轮圆周上的风口，通风槽所在位置与第一吸附轮旋转方向的中上方相对，即第一风管的作用范围为第一吸附轮旋转方向的中上方；当待检胶囊脱离了第一风管的作用范围，护料轮的内壁可使得待检胶囊不脱离第一弧形凹槽，随着第一送料轮转动，待检胶囊从护料轮下方的出料口落入端面拍摄系统的第二弧形凹槽内，进行检测。

而后，抽真空装置通过第二风管吸附第二弧形凹槽内空气，将待检胶囊牢牢吸附在第二弧形凹槽内；第二送料轮可随传动轴转动，第二吸附轮与传动轴以第二轴承相隔，则第二送料轮可相对第二吸附轮转动，当第二送料轮上的第二弧形凹槽离开弧形通风口的作用范围时，第二弧形凹槽处的待检胶囊不再受负压影响，脱离第二弧形凹槽，落入圆周面拍摄系统进入下一步检测。

圆周面拍摄系统的内筒与外筒均在转动，待检胶囊进入外筒的孔洞后，同样是被推动而在内筒上滚动；但此时，胶囊相对于内筒的滚动速度，并不是取决于外筒的转动速度，而是取决于外筒和内筒的速度差。本发明中，圆周面相机的拍摄间隔是和外筒的转动相位是一致的，即外筒每转动一个相邻孔洞的距离，摄像机拍摄一次；此时胶囊的滚动长度并非一个相邻孔洞的距离，而是要减去内筒的转动距离。通过控制内筒和外筒的转动速度，即可控制两者线速度的速度差，亦即胶囊的滚动长度。实践中，可将该数值控制在胶囊周长的1/4，即每次拍摄90°，4次拍摄即可完全覆盖整个圆周。如需分拣其他型号的胶囊，则根据待检胶囊的周长，调节内筒的转动速度，仍然可以做到拍摄角度的全覆盖。

而另一方面，机器的处理效率，由于圆周面相机拍摄速度几乎可以无限地提高，因此主要取决于外筒的转动速度，这里是指外筒相对于周围环境的速度。而外筒的转速仍然可以进一步提高，也就是说，虽然胶囊相对于内筒的滚动速度变慢了，但其相对于周围环境的运动速度还是很快的，可以保证机器的处理效率大幅度地提高。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明的结构剖视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明送料系统的结构剖视图；

图4为本发明端面拍摄系统的结构剖视图；

图5为本发明圆周面拍摄系统的结构剖视图；

图6为本发明储料轮的结构示意图；

图7为本发明第一吸附轮的结构示意图；

图8为本发明护料轮的结构示意图；

图9为本发明第二吸附轮的结构示意图；

图10为本发明第二送料轮的结构示意图；

图11为本发明内筒的结构示意图；

图12为本发明筒圈的部分结构示意图。

图中标记为：电机1，第一传动轴11，主动轮12，第一传动轮13，第二传动轮14，第三传动轮15，外轴16，內轴17，第二传动轴18，第三传动轴19，第四传动轴20，主动带轮21，皮带22，从动带轮23；

送料系统3，送料口31，储料轮32，圆柱形凹槽321，开口322，齿状结构323，轴孔324，第一送料轮33，第一吸附轮34，第一弧形凹槽35，导向口351，吸附口352，风口36，直角风道37，护料轮38，出料口381，通风槽382，隔离板383，第一风管39；

端面拍摄系统5，第二吸附轮51，第二风管52，第二送料轮53，第二弧形凹槽54，弧形通风口55，吸风孔56，端面相机57；

圆周面拍摄系统7，内筒71，外筒72，筒体721，筒圈722，孔洞7221；

圆周面相机4，光源6，吹气装置8，第一轴承91，第二轴承92，信号轮10，光电开关101。

具体实施方式

参见附图。本实施例是一个完整的残次胶囊分拣机，包括送料系统3、端面拍摄系统5和圆周面拍摄系统7。附图1的机器包括互相对称的两套，为叙述方便，本实施例仅描述其中一套。

送料系统3包括送料口31、储料轮32、第一送料轮33、第一吸附轮34以及护料轮38；所述储料轮32的结构为开口筒状，中间设有圆柱形凹槽321，轴向截面呈“凹”字形；圆柱形凹槽321的槽口与送料口31相接，圆柱形凹槽321底部设有轴孔324，凹槽侧壁设有开口322；储料轮32内壁上设有一圈齿状结构323，用于松动堆挤在一起的待检胶囊，便于带动胶囊转动；储料轮32内壁与第一送料轮33的外圆周位置相对；第一送料轮33的外圆周上设有一圈均匀分布的第一弧形凹槽35，第一弧形凹槽35前端设有喇叭形的导向口351，第一弧形凹槽35末端设有槽深大于第一弧形凹槽35中间部分的吸附口352；第一吸附轮34与第一送料轮33相贴的端面以及圆周上设有风口36，端面与圆周上的风口36位置相对应，内部通过直角风道37相连；所述第一吸附轮34端面上的风口与第一送料轮33上的吸附口352对接,同时第一弧形凹槽35、吸附口352与吸附轮34端面上风口36的中心不在同一直线上，即待检胶囊不会堵塞风口；所述第一弧形凹槽35、吸附口352和第一吸附轮34端面上的风口的中心不在同一直线，用于防止待检胶囊堵塞风口；所述储料轮32、第一送料轮33和第一吸附轮34依次固定在第三传动轴19上，第三传动轴19上固定有第三传动轮15；所述护料轮38为管状结构，套在第一送料轮33及第一吸附轮34外围；所述护料轮38外设有第一风管39，护料轮38圆周面内侧设有通风槽382，第一风管39穿过护料轮38外壁与通风槽相382连通；通风槽382与第一吸附轮34圆周上的风口相连通；护料轮38下方设有出料口381，与第一送料轮33圆周上的第一弧形凹槽35位置相对；所述储料轮32与护料轮38之间的间隙下方设有隔离板383，隔离板383固定在护料轮38的端面下方；保证储料轮32内的待检胶囊从上方进入第一送料轮33的第一弧形凹槽35内。

端面拍摄系统5包括第二吸附轮51、第二送料轮53和端面相机57，第二吸附轮51端面上设有第二风管52，第二风管靠近送料装置，第二吸附轮51的圆周上设有一道弧形通风口55；所述第二送料轮53为开口筒状，罩在第二吸附轮51外围并与其间隙配合；所述第二送料轮53圆周上设有一圈均匀分布的第二弧形凹槽54，用于容置待检胶囊；第二弧形凹槽内设有吸风孔56，吸风孔56与第二吸附轮51圆周上的弧形通风口55位置相对；所述弧形通风口55一端位于第二吸附轮51与护料轮38的相切点，另一端位于第二吸附轮51与外筒72的相切点；所述第二送料轮53固定在第二传动轴18上，通过第二传动轴上固定第二传动轮14驱动；所述第二吸附轮51套在第二传动轴18上，与第二传动轴18之间以第二轴承92相隔。端面相机57设有两个，分别置于第二送料轮53的两侧。

圆周面拍摄系统7包括内筒71和外筒72，内筒71即发明内容部分所述的基底部件，外筒72即发明内容部分所述的推动部件，内筒71安装在内轴17上并由内轴驱动转动，外筒72安装在外轴16上并由外轴驱动转动，内轴17由从动带轮23带动，外轴16由第一传动轮13带动，内轴和外轴之间以第一轴承91相隔。内筒71的材质为透明玻璃，筒内侧还装有光源6。外筒72由筒体721和筒圈722组成，筒圈固定在筒体上成为一整体，并在轴向包覆于内筒的外侧；筒圈上具有若干通透的孔洞7221，均匀分布于筒圈的整个圆周面。（图11为筒圈的一段）。

圆周面拍摄系统还包括圆周面相机4，置于外筒的孔洞7221上方，并与光源6相对应，以提高拍摄精度。

外筒72外同时设有吹气装置8，以电磁阀控制。

本实施例还包括动力系统，动力系统包括电机1，电机1带动第一传动轴11，第一传动轴11中间固定主动轮12，左端固定第四传动轮24；主动轮与第一传动轮13相啮合，第一传动轮13、第二传动轮14、第三传动轮15三者依次啮合；第四传动轮24与第五传动轮25啮合，第五传动轮25与主动带轮21同轴固定在第四传动轴20上，主动带轮21通过皮带22连接从动带轮23。从动带轮21驱动內轴17，带动内筒71转动；第一传动轮13驱动外轴16，带动外筒72转动；从动带轮21与第一传动轮13的转动方向相同。第二传动轮14驱动第二传动轴18，带动端面拍摄系统5中的第二送料轮53；第三传动轮15驱动第三传动轴19，带动送料系统3中的储料轮32、第一送料轮33以及第一吸附轮34。第三传动轴19上还设有信号轮10，信号轮10上方设有光电开关101，信号轮10圆周上设有感应齿，感应齿的数量与第一送料轮33圆周上的第一弧形凹槽35的数量相一致；光电开关101连接信号处理系统，信号轮10转动时感应齿穿过光电开关101，光电开关101感应1次相当于第一弧形凹槽35转动到下一个位置。

本实施例工作时，待检胶囊从送料口处送入，经过储料轮32中间的圆柱形凹槽321侧壁的开口322进入储料轮内部，储料轮随第三传动轴19转动，利用储料轮32的转动和储料轮32内壁上齿状结构323的波动，使得待检胶囊在储料轮32内产生移动和跳动；第一送料轮33圆周上的第一弧形凹槽35前端的喇叭形导向口351朝向储料轮38内部，第一风管39通过第一吸附轮34上的直角风道37抽取空气，第一弧形凹槽末端的吸附口下方与直角风道37相连，使得待检胶囊被吸附到第一送料轮33的第一弧形凹槽上；第一风管39通过通风槽382作用于第一吸附轮34圆周上的风口，通风槽382所在位置与第一吸附轮34旋转方向的中上方相对，即第一风管39的作用范围为第一吸附轮34旋转方向的中上方；当待检胶囊脱离了第一风管39的作用范围，护料轮38的内壁可使得待检胶囊不脱离第一弧形凹槽35，随着第一送料轮33转动，待检胶囊从护料轮38下方的出料口381落入第二送料轮53的第二弧形凹槽54内。

待检胶囊脱离第一弧形凹槽时，待检胶囊位于第一送料轮33与第二送料轮53相切的位置，待检胶囊正好落入第二送料轮53圆周上的第二弧形凹槽54内；第二风管52通过第二吸附轮51圆周上的弧形通风口55抽取空气，第二弧形凹槽内的吸风孔56将待检胶囊吸附在第二弧形凹槽54内；此时，位于第二送料轮53两侧的端面相机57拍摄待检胶囊的两端面，并将拍摄后的图像传送到图像分析系统；第二送料轮53随着第二传动轴18转动，当第二送料轮53转到下方时，脱离了弧形通风口55的作用范围，待检胶囊失去吸附力，从而脱离第二弧形凹槽54。

待检胶囊脱离第二弧形凹槽54时，待检胶囊位于第二送料轮53与外筒72相切的位置，待检胶囊正好落入外筒筒圈722的孔洞7221内；待检胶囊底面与内筒71相触，内筒71由内轴17驱动转动，外筒72由外轴16驱动转动，内筒71与外筒72同向转动，且内筒转动速度与外筒转动速度不同，使得待检胶囊被外筒带动的同时自转；此时，光源6穿过材质透明的内筒71照射在待检胶囊上，置于外筒孔洞7221上方的圆周面相机4拍摄待检胶囊圆周面，将拍摄的图像传送到图像分析系统。

当图像分析系统发现有如开裂、毛刺、气泡、斑点等瑕疵的胶囊，信号处理系统接收到光电开关101感应的次数，从而判断出残次胶囊位于第几个第一弧形凹槽，因为第一送料轮33上的第一弧形凹槽35与第二送料轮53上的第二弧形凹槽54以及外筒72的孔洞7221均是一一对应的，所以可判断出残次胶囊位于哪个孔洞7221内，并控制电磁阀通断，使得外筒72外的吹气装置8将残次品胶囊吹离孔洞7221。

本实施例工作时，内筒71和外筒72的转速遵循下式：m*ΔV/=L/4。式中：m为相邻两孔洞间的距离，为外筒圆周面的线速度，ΔV为内外筒圆周面的线速度之差，L为待检胶囊的周长。通过这样的速度比设计，可以令外筒72每转动一个相位，即每移动一个孔洞的距离，圆周面相机拍摄一次，正好能拍到胶囊圆周的90度。

可见，本实施例通过加大，可以提高机器的处理效率；根据不同胶囊的周长调整ΔV，可以始终保证每拍摄四次即覆盖整个圆周。能够很好地实现本发明的发明目的。

Claims (3)

1.胶囊分拣机，包括机架、电机，机架上安装有拍摄装置，还有图像分析系统对拍摄装置拍到的图像进行分析处理，其特征在于：机架上装有送料系统、端面拍摄系统和圆周面拍摄系统，送料系统包括储料轮，储料轮为开口筒状，中间设有圆柱形凹槽，轴向截面呈“凹”字形，圆柱形凹槽的槽口与送料口相接；储料轮另一侧还设有端面贴合的第一送料轮和第一吸附轮，储料轮、第一送料轮和第一吸附轮依次固定在同一轴上；第一送料轮的外圆周上设有若干第一弧形凹槽，用于容置待检胶囊；第一吸附轮与第一送料轮相贴的端面以及圆周上设有风口，风口与第一弧形凹槽位置相配合；第一送料轮与第一吸附轮的圆周面外侧套有管状结构的护料轮；所述护料轮外设有第一风管，护料轮圆周面内侧设有通风槽，第一风管穿过护料轮外壁与通风槽相连通；所述第一风管连接抽真空装置，为第一弧形凹槽处提供负压；

端面拍摄系统包括第二送料轮，所述第二送料轮为开口筒状，外圆周上设有若干第二弧形凹槽，用于容置待检胶囊；所述第二送料轮内部还设有第二吸附轮，第二吸附轮连接抽真空装置，为第二弧形凹槽处提供负压；还包括与图像分析系统相连的端面相机，端面相机设有两个，分别置于第二送料轮两侧；

圆周面拍摄系统包括内筒和外筒，内筒和外筒均为滚筒状，同轴设置，外筒设在内筒外侧；外筒上设有若干孔洞，待检胶囊容置在孔洞中，外筒推动待检胶囊在内筒上滚动；圆周面相机对待检胶囊拍摄多帧图像，通过分析所拍摄的图像来判别并分拣残次胶囊；内筒与外筒均可运动，两者具有速度差；

电机通过传动机构驱动各转动部件工作。

2.如权利要求1所述的胶囊分拣机，其特征在于：所述送料系统的第一弧形凹槽的前端设有喇叭形的导向口，第一弧形凹槽末端设有槽深大于第一弧形凹槽中间部分的吸附口；所述吸附口下端与第一吸附轮端面上的风口相通；所述第一弧形凹槽的中间部分、吸附口以及第一吸附轮端面上风口的中心位置不在同一高度；所述第一吸附轮端面上的风口与圆周上的风口位置相对应，内部通过直角风道相连；所述圆周上的风口与第一风管相连通；所述储料轮内壁上设有一圈齿状结构；圆柱形凹槽的侧壁设有开口，凹槽底部设有轴孔；所述护料轮下方设有出料口，出料口与第一弧形凹槽位置相配合。

3.如权利要求1所述的胶囊分拣机，其特征在于：所述端面拍摄系统的第二送料轮与第二吸附轮同轴设置，间隙配合，第二送料轮固定在传动轴上，第二吸附轮与传动轴以轴承相隔；所述第二吸附轮端面上设有第二风管，第二风管连接抽真空装置；所述第二吸附轮的圆周上设有一道与第二风管相通的弧形通风口，所述弧形通风口起始于第二吸附轮与护料轮的相切点，终止于第二吸附轮与外筒的相切点；第二弧形凹槽内设有吸风孔，吸风孔与弧形通风口相连通。