CN107510068B - 一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，属于莲子加工设备技术领域。它解决了现有的莲子穿芯设备其用于夹持莲子的部件不具备自动正确摆向的功能。本发明包括机架及设置在机架上的储料装置、进料装置、夹持装置、换位装置、穿芯装置、收集装置和控制台，穿芯装置有两组，一组正向设置能对正向摆放的莲子进行穿芯处理，另一组反向设置能对反向摆放的莲子进行穿芯处理，进料装置的末端还设有一第一视觉检测系统，第一机器视觉系统根据检测到莲子的头尾朝向发送信号给换位装置使其带着莲子移动到正确加工方向上的穿芯装置上进行穿芯处理。与现有技术相比，本发明能根据莲子的正反朝向使其移动到加工工位，加工时不需要人工预摆向处理。

Description

一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机

技术领域

本发明属于莲子加工设备技术领域，涉及一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机。

背景技术

剥壳后的莲子必须进行去芯处理，否则在食用时，莲子芯的苦味会渗入到食物中，影响莲子的风味和口感。但莲子芯具有很高的药用价值，可以作为药材，价格较为昂贵。但现有的莲子取芯技术较为落后，均为手工作业，不仅生产效率低下，费时费力，而且常常造成不必要的浪费，取出的莲子芯经常被破坏，不能够保证其完整性，莲肉也在很大程度上被破坏。现有技术中，也出现了多种用于对莲子进行穿芯处理的莲子穿芯机，但市面上现有的莲子穿芯机大多结构复杂，体积大，价格昂贵，且由于取芯针需要对准莲子的正面头部才能进行穿芯，所以每次加工都需要对莲子进行预摆向处理，以保证莲子朝向正确，十分麻烦。

发明内容

本发明的目的是针对现有的莲子穿芯设备其用于夹持莲子的部件不具备自动正确摆向的功能，而提出的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，包括机架及设置在机架上的储料装置、进料装置、夹持装置、换位装置、穿芯装置、收集装置和用于控制各装置协调完成工作的控制台，莲子储存于储料装置中，经过进料装置引导至换位装置处，再由夹持装置将其定位放置在换位装置上，然后换位装置将其移动到穿芯装置处的工位上进行穿芯处理，处理后的莲子和莲芯在另一个夹持装置的作用下分别引入收集装置的两种收集箱内，其特征在于，所述的穿芯装置有两组，其中一组正向设置能对正向摆放的莲子进行穿芯处理，另一组反向设置能对反向摆放的莲子进行穿芯处理，进料装置的末端还设有一第一视觉检测系统，第一机器视觉系统根据检测到莲子的头尾朝向发送信号给换位装置使其带着莲子移动到正确加工方向上的穿芯装置上进行穿芯处理。

所述的机架上还设有一第二视觉检测系统，第二视觉检测系统设置在换位装置对莲子进行换位工序的路径处，当第二视觉检测系统检测到莲子正反摆放错误后将重新发送信号给换位装置使其重新规划莲子的换位路线，使莲子重新移动到另一组穿芯装置处。

所述的储料装置包括震动盘和用于驱动震动盘进行震动送料的震动驱动装置，震动盘内具有用于储放莲子的容腔，震动盘的上盘面上设有一出料缺口，所述的出料缺口与上述进料装置连接。

所述的进料装置包括进料导轨、放料支架、滑动放料块和用于驱动滑动放料块移动的放料块驱动装置，进料导轨上开设有一用于莲子通过的通道，该通道的截面尺寸只足以一个莲子通过，从头到尾通道距离地面的高度逐渐减少，使莲子在通道内从头到尾一直具有滑动的趋势，所述的滑动放料块滑动设置在放料支架上，滑动放料块上开设有用于放置莲子的槽口，滑动放料块移动到极限位置后槽口与进料导轨的尾端对准。

所述的夹持装置有两组，其中一组设置在进料装置旁用于将进料装置上的莲子移动到换位装置上，另一组设置在收集装置旁用于将换位装置上的莲子移动到收集装置内，它包括第一机械支架、第一机械驱动装置、第二机械支架、第二机械驱动装置和机械手，机械手固设在第二机械支架上，第二机械支架上下滑动设置在第一机械支架上并通过第二机械驱动装置驱动滑动，第一机械支架横向滑动设置在放料支架上并通过第一机械驱动装置驱动滑动，机械手用于夹持莲子。

所述的夹持装置上还设有若干用于防止第一机械支架过度滑动而脱落的第一限位挡头，第一限位挡头至少有两组，分别挡设在第一机械支架滑动路径的两侧，第一限位档头与放料支架可调节连接，调节后使处于两侧第一限位挡头之间的第一机械支架滑动范围缩小或扩大，第一机械支架上还设有若干用于防止第二机械支架过度滑动而脱落的第二限位挡头，第二限位挡头至少有两组，分别挡设在第二机械支架滑动路径的上下两侧，第二限位挡头与第一限位支架可调节连接，调节后使处于上下两侧第二限位挡头之间的第二机械支架滑动范围缩小或扩大。

所述的换位装置包括换位转盘和用于驱动换位转盘环绕其中心进行转动的转盘驱动装置，换位转盘的盘面外周圈上设有若干夹持部件，夹持部件上开设有用于放置莲子的半椭圆形槽孔，莲子从进料装置的尾部经过夹持装置的作用被放置在该半椭圆形槽孔内，半椭圆形槽孔底部的夹持部件及其下方的换位转盘上贯通开设有足够莲子芯掉落的莲芯漏孔。

所述的穿芯装置包括穿芯支架、穿芯块、穿芯驱动机构、穿芯针和吸气装置，所述的穿芯块上下滑动设置在穿芯支架上并通过穿芯驱动机构驱动滑动，穿芯针固设在穿芯块的下方，穿芯针中心开设有吸孔，吸气装置与穿芯针的吸孔连通。

所述的收集装置包括莲子收集箱、莲子引入导管、莲芯收集箱和莲芯引入导管，上述夹持装置将去芯后的莲子移放到莲子引入导管后并掉落到莲子收集箱中，莲芯引入导管的管口位于上述穿芯装置的下方，莲子经过穿芯装置的穿芯作用后其莲芯会直接掉落到莲芯引入导管内并引入莲芯收集箱中。

所述的两组夹持装置和两组穿芯装置分别处在正“十”字的四个角处，换位转盘的转动中心处于该正“十”字的中心，转盘驱动装置每启动一次可使换位转盘正向或反向转动90°。

与现有技术相比，本发明能根据莲子的正反朝向自动将其运输到正确加工的加工工位处，使得莲子穿芯不需要人工手动预摆向处理，十分方便；二来明整台设备的机构量较少，成本低，而且各个机构的规划形式合理，占用面积小；三是本发明中穿芯针内设有能够吸气的吸孔，在穿芯的过程中能够将莲芯牢牢吸住再穿出，极大地提高了穿芯成功率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明隐藏部分框架后的结构示意图。

图3是各装置连接关系的结构示意图。

图4是夹持装置和换位装置连接关系的结构示意图。

图5是穿芯装置的结构示意图。

图中，1、机架；2、储料装置；3、进料装置；4、夹持装置；5、换位装置；6、穿芯装置；7、收集装置；8、控制台；9、第一视觉检测系统；10、第二视觉检测系统；11、震动盘；12、进料导轨；13、放料支架；14、滑动放料块；15、放料块驱动装置；16、槽口；17、第一机械支架；18、第二机械支架；19、机械手；20、第一限位挡头；21、第二限位挡头；22、换位转盘；23、夹持部件；24、半椭圆形槽孔；25、穿芯支架；26、穿芯块；27、穿芯驱动机构；28、穿芯针；29、莲子收集箱；30、莲子引入导管；31、莲芯收集箱；32、莲芯引入导管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机包括机架1及设置在机架1上的储料装置2、进料装置3、夹持装置4、换位装置5、穿芯装置6、收集装置7和用于控制各装置协调完成工作的控制台8，莲子储存于储料装置2中，经过进料装置3引导至换位装置5处，再由夹持装置4将其定位放置在换位装置5上，然后换位装置5将其移动到穿芯装置6处的工位上进行穿芯处理，处理后的莲子和莲芯在另一个夹持装置4的作用下分别引入收集装置7的两种收集箱内。

从图1和图2可看出，穿芯装置6有两组，其中一组正向设置能对正向摆放的莲子进行穿芯处理，另一组反向设置能对反向摆放的莲子进行穿芯处理，进料装置3的末端还设有一第一视觉检测系统9，第一机器视觉系统根据检测到莲子的头尾朝向发送信号给换位装置5使其带着莲子移动到正确加工方向上的穿芯装置6上进行穿芯处理。莲子在进入换位装置5进行换位之前，会首先经过第一第一视觉检测系统9对其检测(从图3可以看出，其实该第一视觉检测系统9设置在后面的提到的进料导轨12的末端，对掉入槽口16内的莲子进行检测，如果检测到该处为黑色证明莲子正向摆向，而检测到该处为白色[莲子头为黑色，莲子尾为白色。]证明莲子是反向摆向的。)，然后根据莲子的正反方向位置摆设对换位装置5发送命令，使其将莲子移动到能对其正确加工的穿芯装置6处。

如图3和图4所示，机架1上还设有一第二视觉检测系统10，第二视觉检测系统10设置在换位装置5对莲子进行换位工序的路径处，当第二视觉检测系统10检测到莲子正反摆放错误后将重新发送信号给换位装置5使其重新规划莲子的换位路线，使莲子重新移动到另一组穿芯装置6处。由于第一视觉检测系统9并不能100％保证检测出的莲子摆放方向与其换工位方向是正确的，为了保险起见，我们在换位装置5的换位转盘22及上夹持部件23(后面提到)所经过的路径处(该处位于穿芯装置6之前，及莲子还未被送达穿芯装置6之前。)，设置了第二视觉检测系统10，当检测出莲子摆向与其预先规划好的穿芯装置6关系错误时，会重新发送命令给换位装置5，使其重新规划路径将莲子送达另一个正确加工工位的穿芯装置6处。

如图3所示，储料装置2包括震动盘11和用于驱动震动盘11进行震动送料的震动驱动装置，震动盘11内具有用于储放莲子的容腔，震动盘11的上盘面上设有一出料缺口，出料缺口与进料装置3连接。

如图3和图4所示，进料装置3包括进料导轨12、放料支架13、滑动放料块14和用于驱动滑动放料块14移动的放料块驱动装置15，进料导轨12上开设有一用于莲子通过的通道，该通道的截面尺寸只足以一个莲子通过，从头到尾通道距离地面的高度逐渐减少，使莲子在通道内从头到尾一直具有滑动的趋势，所述的滑动放料块14滑动设置在放料支架13上，滑动放料块14上开设有用于放置莲子的槽口16，滑动放料块14移动到极限位置后槽口16与进料导轨12的尾端对准。

如图4所示，夹持装置4有两组，其中一组设置在进料装置3旁用于将进料装置3上的莲子移动到换位装置5上，另一组设置在收集装置7旁用于将换位装置5上的莲子移动到收集装置7内，它包括第一机械支架17、第一机械驱动装置、第二机械支架18、第二机械驱动装置和机械手19，机械手19固设在第二机械支架18上，第二机械支架18上下滑动设置在第一机械支架17上并通过第二机械驱动装置驱动滑动，第一机械支架17横向滑动设置在放料支架13上并通过第一机械驱动装置驱动滑动，机械手19用于夹持莲子。本发明中，莲子从进料导轨12的通道先掉落在滑动放料块14的槽口16内，为了方便取出，放料块驱动装置15先将滑动放料块14移动到另一边，然后机械手19将其上的莲子夹持后并放入后续的换位装置5上。

如图4所示，夹持装置4上还设有若干用于防止第一机械支架17过度滑动而脱落的第一限位挡头20，第一限位挡头20至少有两组，分别挡设在第一机械支架17滑动路径的两侧，第一限位档头与放料支架13可调节连接，调节后使处于两侧第一限位挡头20之间的第一机械支架17滑动范围缩小或扩大，第一机械支架17上还设有若干用于防止第二机械支架18过度滑动而脱落的第二限位挡头21，第二限位挡头21至少有两组，分别挡设在第二机械支架18滑动路径的上下两侧，第二限位挡头21与第一限位支架可调节连接，调节后使处于上下两侧第二限位挡头21之间的第二机械支架18滑动范围缩小或扩大。

如图4所示，换位装置5包括换位转盘22和用于驱动换位转盘22环绕其中心进行转动的转盘驱动装置，换位转盘22的盘面外周圈上设有若干夹持部件23，夹持部件23上开设有用于放置莲子的半椭圆形槽孔24，莲子从进料装置3的尾部经过夹持装置4的作用被放置在该半椭圆形槽孔24内，半椭圆形槽孔24底部的夹持部件23及其下方的换位转盘22上贯通开设有足够莲子芯掉落的莲芯漏孔。其实第二视觉检测系统10便是通过该莲芯漏孔来对莲子的进行检测的。

如图5所示，穿芯装置6包括穿芯支架25、穿芯块26、穿芯驱动机构27、穿芯针28和吸气装置，所述的穿芯块26上下滑动设置在穿芯支架25上并通过穿芯驱动机构27驱动滑动，穿芯针28固设在穿芯块26的下方，穿芯针28中心开设有吸孔，吸气装置与穿芯针28的吸孔连通。本发明中穿芯针28相比现有技术，其上还开设有一吸孔，在穿芯针28接触到莲芯后吸气装置运作，吸孔将莲芯牢牢吸住，然后再将莲子从尾部穿出，此时吸住装置停止，吸孔将莲芯放开，莲芯便从下方的莲芯漏孔出掉落而出。

如图2所示，收集装置7包括莲子收集箱29、莲子引入导管30、莲芯收集箱31和莲芯引入导管32，上述夹持装置4将去芯后的莲子移放到莲子引入导管30后并掉落到莲子收集箱29中，莲芯引入导管32的管口位于上述穿芯装置6的下方，莲子经过穿芯装置6的穿芯作用后其莲芯会直接掉落到莲芯引入导管32内并引入莲芯收集箱31中。

从图1～5可看出，两组夹持装置4和两组穿芯装置6分别处在正“十”字的四个角处，换位转盘22的转动中心处于该正“十”字的中心，转盘驱动装置每启动一次可使换位转盘22正向或反向转动90°。每次转动90°是为了节省转盘驱动装置的成本(如果每次转动都为任意值则转盘驱动装置的数控成本将会提高很多，所以我们采用了这种每次发送命令便转动一固定值的设备。)，而四个装置排布在正“十”字的四角可以使机器的空间规划更合理，适应了该“90°”转动的设计，而且转盘驱动装置的电机选择也多种多样，可以采用单转电机，也可以采用正反转电机。如果采用单转电机，两组夹持装置4最好处于0°和270°(假设莲子在刚进入换位转盘22的位置为0°。)的位置上，而两组穿芯装置6要处于90°和180°的位置上，这样第二检测装置只需要一个设置在0°～90°之间便可完成检测，检测错误后只需要保证换位转盘22多转或少转90°即可；本发明的图中采用的是正反转电机，两组夹持装置4处于0°和180°的位置上，而两组穿芯装置6处于90°和-90°(270°)的位置上，当然这样设置所需要的第二检测装置要有两个，分别设置在0°～90°之间和0°～-90°之间，检测错误后需要换位转盘22多转180°。

应该理解，在本发明的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，包括机架(1)及设置在机架(1)上的储料装置(2)、进料装置(3)、夹持装置(4)、换位装置(5)、穿芯装置(6)、收集装置(7)和用于控制各装置协调完成工作的控制台(8)，莲子储存于储料装置(2)中，经过进料装置(3)引导至换位装置(5)处，再由夹持装置(4)将其定位放置在换位装置(5)上，然后换位装置(5)将其移动到穿芯装置(6)处的工位上进行穿芯处理，处理后的莲子和莲芯在另一个夹持装置(4)的作用下分别引入收集装置(7)的两种收集箱内，其特征在于，所述的穿芯装置(6)有两组，其中一组正向设置能对正向摆放的莲子进行穿芯处理，另一组反向设置能对反向摆放的莲子进行穿芯处理，进料装置(3)的末端还设有一第一视觉检测系统(9)，第一机器视觉系统根据检测到莲子的头尾朝向发送信号给换位装置(5)使其带着莲子移动到正确加工方向上的穿芯装置(6)上进行穿芯处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的机架(1)上还设有一第二视觉检测系统(10)，第二视觉检测系统(10)设置在换位装置(5)对莲子进行换位工序的路径处，当第二视觉检测系统(10)检测到莲子正反摆放错误后将重新发送信号给换位装置(5)使其重新规划莲子的换位路线，使莲子重新移动到另一组穿芯装置(6)处。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的储料装置(2)包括震动盘(11)和用于驱动震动盘(11)进行震动送料的震动驱动装置，震动盘(11)内具有用于储放莲子的容腔，震动盘(11)的上盘面上设有一出料缺口，所述的出料缺口与上述进料装置(3)连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的进料装置(3)包括进料导轨(12)、放料支架(13)、滑动放料块(14)和用于驱动滑动放料块(14)移动的放料块驱动装置(15)，进料导轨(12)上开设有一用于莲子通过的通道，该通道的截面尺寸只足以一个莲子通过，从头到尾通道距离地面的高度逐渐减少，使莲子在通道内从头到尾一直具有滑动的趋势，所述的滑动放料块(14)滑动设置在放料支架(13)上，滑动放料块(14)上开设有用于放置莲子的槽口(16)，滑动放料块(14)移动到极限位置后槽口(16)与进料导轨(12)的尾端对准。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的夹持装置(4)有两组，其中一组设置在进料装置(3)旁用于将进料装置(3)上的莲子移动到换位装置(5)上，另一组设置在收集装置(7)旁用于将换位装置(5)上的莲子移动到收集装置(7)内，它包括第一机械支架(17)、第一机械驱动装置、第二机械支架(18)、第二机械驱动装置和机械手(19)，机械手(19)固设在第二机械支架(18)上，第二机械支架(18)上下滑动设置在第一机械支架(17)上并通过第二机械驱动装置驱动滑动，第一机械支架(17)横向滑动设置在放料支架(13)上并通过第一机械驱动装置驱动滑动，机械手(19)用于夹持莲子。

6.根据权利要求5所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的夹持装置(4)上还设有若干用于防止第一机械支架(17)过度滑动而脱落的第一限位挡头(20)，第一限位挡头(20)至少有两组，分别挡设在第一机械支架(17)滑动路径的两侧，第一限位档头与放料支架(13)可调节连接，调节后使处于两侧第一限位挡头(20)之间的第一机械支架(17)滑动范围缩小或扩大，第一机械支架(17)上还设有若干用于防止第二机械支架(18)过度滑动而脱落的第二限位挡头(21)，第二限位挡头(21)至少有两组，分别挡设在第二机械支架(18)滑动路径的上下两侧，第二限位挡头(21)与第一限位支架可调节连接，调节后使处于上下两侧第二限位挡头(21)之间的第二机械支架(18)滑动范围缩小或扩大。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的换位装置(5)包括换位转盘(22)和用于驱动换位转盘(22)环绕其中心进行转动的转盘驱动装置，换位转盘(22)的盘面外周圈上设有若干夹持部件(23)，夹持部件(23)上开设有用于放置莲子的半椭圆形槽孔(24)，莲子从进料装置(3)的尾部经过夹持装置(4)的作用被放置在该半椭圆形槽孔(24)内，半椭圆形槽孔(24)底部的夹持部件(23)及其下方的换位转盘(22)上贯通开设有足够莲子芯掉落的莲芯漏孔。

8.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的穿芯装置(6)包括穿芯支架(25)、穿芯块(26)、穿芯驱动机构(27)、穿芯针(28)和吸气装置，所述的穿芯块(26)上下滑动设置在穿芯支架(25)上并通过穿芯驱动机构(27)驱动滑动，穿芯针(28)固设在穿芯块(26)的下方，穿芯针(28)中心开设有吸孔，吸气装置与穿芯针(28)的吸孔连通。

9.根据权利要求1或2所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的收集装置(7)包括莲子收集箱(29)、莲子引入导管(30)、莲芯收集箱(31)和莲芯引入导管(32)，上述夹持装置(4)将去芯后的莲子移放到莲子引入导管(30)后并掉落到莲子收集箱(29)中，莲芯引入导管(32)的管口位于上述穿芯装置(6)的下方，莲子经过穿芯装置(6)的穿芯作用后其莲芯会直接掉落到莲芯引入导管(32)内并引入莲芯收集箱(31)中。

10.根据权利要求7所述的一种基于机械视觉的鲜莲子自动穿芯机，其特征在于，所述的两组夹持装置(4)和两组穿芯装置(6)分别处在正“十”字的四个角处，换位转盘(22)的转动中心处于该正“十”字的中心，转盘驱动装置每启动一次可使换位转盘(22)正向或反向转动90°。

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