CN107963246A - 一种基于ccd的高速视觉计数机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于物料计数包装领域，具体涉及一种基于CCD的高速视觉计数机，包括送料单元、识别单元、出料处理单元以及数据处理及控制单元，所述送料单元包括入料斗、振动输送装置以及导料槽，所述振动输送装置位于入料斗出口处用于将入料斗中的物料输送至导料槽内，所述出料处理单元位于导料槽下方用于接收从导料槽中落下的物料，所述识别单元包括光源以及与所述光源配合的CCD图像传感器，所述光源位于导料槽上方，所述CCD图像传感器位于导料槽下方使得物料从导料槽落入出料处理单元中能被CCD图像传感器识别，所述数据处理及控制单元通过电路与识别单元相连并对识别单元的识别数据进行采集和处理，完成物料的计数。
Description
技术领域
本发明属于物料计数包装领域，具体涉及一种基于CCD的高速视觉计数机。
背景技术
现在很多产品如：种子、注塑件等都是按数量进行包装，包装数量过多，会造成企业较大的成本损失；而包装数量的不足会导致客户的投诉，影响企业形象，所以就要求对产品进行精确计数包装。现在市场上的计数包装设备主要有称重式和光电式两种。对于物料重量有差异、单包数量多的产品称重式包装设备则无法准确的进行计数包装；而光电式计数包装设备则对重叠产品无法准确计数且计数效率低，计数成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种一种基于CCD的高速视觉计数机，这种计数机可以实现对重量、外形尺寸及体积差别大的产品进行快速、精准的计数。
本发明提供了如下的技术方案：
一种基于CCD的高速视觉计数机，包括送料单元、识别单元、出料处理单元以及数据处理及控制单元，所述送料单元包括入料斗、振动输送装置以及导料槽，所述振动输送装置位于入料斗出口处用于将入料斗中的物料输送至导料槽内，所述出料处理单元位于导料槽下方用于接收从导料槽中落下的物料，所述识别单元包括光源以及与所述光源配合的CCD图像传感器，所述光源位于导料槽上方，所述CCD图像传感器位于导料槽下方使得物料从导料槽落入出料处理单元中能被CCD图像传感器识别，所述数据处理及控制单元通过电路与识别单元相连并对识别单元的识别数据进行采集和处理，完成物料的计数。
优选的，所述振动输送装置包括A、B两组并排且贴靠设置的振动单元，所述A组振动单元包括A2振动器以及位于A2振动器下方的A1振动器，所述B组振动单元包括B2振动器以及位于B2振动器下方的B1振动器，所述A2振动器、B2振动器并排且贴靠设置在入料斗出口处，所述A1振动器、B1振动器并排且贴靠设置在导料槽上方。
优选的，所述B2振动器靠近A2振动器一侧底部设有用于接收从A2振动器、B2振动器两者接缝处掉落物料并将该物料输送至A1振动器的防漏料槽，所述A1振动器靠近B1振动器一侧设有防止物料掉落的台阶结构。
优选的，所述B1振动器靠近导料槽的一端设有V型槽，所述B1振动器远离导料槽的一端设有用于控制物料通过情况的挡料门。
优选的，所述出料处理单元包括物料缓存区A以及物料缓存区B，所述物料缓存区A底部设有A区挡板并通过该A区挡板的开合实现物料缓存区A、物料缓存区B的通断，所述物料缓存区B底部设有B区挡板，所述导料槽上设有分隔板，该分隔板将导料槽分隔成用于引导A1振动器中物料掉落至物料缓存区A的通道A以及用于引导B1振动器中物料掉落至物料缓存区B的通道B，所述物料缓存区A的进口位于通道A的下方，所述物料缓存区B的进口位于通道B的下方。
优选的，所述入料斗内设有防止物料直接积压在振动输送装置的减压板。
优选的，所述入料斗出口处设有可根据物料的品类对入料斗出口大小进行调节的入料斗闸门。
优选的，所述入料斗上设有监测入料斗料位的光电开关，该光电开关与数据处理及控制单元电连接。
优选的，所述计数机还包括回料单元，所述回料单元包括设置在B区挡板下方的回料门，所述回料门两侧设有实现回料门开关动作的伸缩气缸。
优选的，所述计数机还包括显示及设置单元，所述显示及设置单元与数据处理及控制单元电连接。
本发明的有益效果是：
1、该高速视觉计数机基于CCD成像原理，可以实现对单个产品体积、重量差别大、易损坏的产品进行快速、精准的计数(直径6mm物料速度可达8000粒/分钟，误差千分之一之内)。
2、本发明数据处理及控制单元具备产品参数自动识别及存储功能，通过前期对产品的模拟计数，可以自动实现对产品形态参数的识别和存储，便于今后直接调用；
3、现有技术中，通常是将将相机设计在输送装置的正上方，这样极易由于输送装置上的杂质、污点等造成相机对物料无法识别或识别不准确；本发明将CCD图像传感器的设置在导料槽下方，光源位于导料槽上方，物料从导料槽落入物料缓存区A或物料缓存区B，在空中对下落的物料进行识别，有效的避免了该问题。
3、现有技术中，采用圆盘振动器进行补料，补料效率低且对物料的通用性差，本发明采用A、B两组并排且贴靠设置的振动单元，A组振动单元包括A1、A2振动器，B组振动单元包括B1、B2振动器,经过A1、A2振动器滑落计数的物料先落入物料缓存区A，当计数值接近设置的目标值时(例如目标值是1000，计数值达到950)，A1振动器、A2振动器均开始逐渐减速，并在A1、A2振动器上还留有少量物料的情况下停止运动，此时A区挡板打开，待已经计数的物料落入物料缓存区B后，A区挡板关闭，B1、B2振动器开始工作，物料落入物料缓存区B，计数机将从物料缓存区A下落至物料缓存区B的物料个数加上直接从B1振动器落入物料缓存区B的物料个数，直到两者之和达到设置的目标值(或设置的误差范围内)时，B1振动器、B2振动器停止运动，B区挡板打开，完成计数的物料进入下一道工序，在B1、B2振动器开始工作的同时，A1振动器、A2振动器重新同时开始工作，重新对下落到物料缓存区A中的物料开始计数，如此循环往复，大大提高了补料的效率。
4、在A2振动器和B2振动器接缝处设有防漏料槽，有效避免了物料在输送过程中飞溅的现象。
5、在入料斗内部设计有减压板，解决了当入料斗内物料重量变化较大时对输送单元输送物料性能的影响。
6、出料斗内部设计有两个物料缓存区，该设计可以保证两组振动输送单元之间独立工作，提高了计数效率。
7、在出料斗下方设计有回料单元，可以对计数超过误差容许值的物料重新输送至入料斗，重新计数，有效的保证了不同包物料计数的一致性。
附图说明
图1是本发明计数机的立体结构图；
图2是本发明计数机的剖视图；
图3是本发明计数机的侧视图；
图4是本发明振动输送装置的立体机构图；
图5A是本发明B1振动器的挡料门打开时的结构图；
图5B是本发明B1振动器的挡料门闭合时的结构图；
图6是本发明B2振动器的结构示意图；
图7是本发明导料槽的结构示意图。
附图中标记的含义如下：
10-送料单元 11-入料斗 111-减压板 112-入料斗闸门 113-光电开关 12-振动输送装置 121-A组振动单元 1211-A1振动器 1212-A2振动器 1213-台阶结构 122-B组振动单元 1221-B1振动器 1222-B2振动器 1223-防漏料槽 1224-V型槽 1225-挡料门 13-导料槽 131-分隔板132-通道A 133-通道B
20-识别单元 21-光源 22-CCD图像传感器
30-出料处理单元 31-物料缓存区A 311-A区挡板 32-物料缓存区B321-B区挡板
40-数据处理及控制单元
50-回料单元 51-回料门 52-伸缩气缸
60-显示及设置单元
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
如图1-3所示，一种基于CCD的高速视觉计数机，包括送料单元10、识别单元20、出料处理单元30以及数据处理及控制单元40，送料单元10包括入料斗11、振动输送装置12以及导料槽13，振动输送装置12位于入料斗11出口处用于将入料斗11中的物料输送至导料槽13内，出料处理单元30位于导料槽13下方用于接收从导料槽13中落下的物料，识别单元20包括光源21以及与光源21配合的CCD图像传感器22，光源21位于导料槽上方，CCD图像传感器22位于导料槽13下方使得物料从导料槽13落入出料处理单元30中能被CCD图像传感器22识别，数据处理及控制单元40通过电路与识别单元30相连并对识别单元30的识别数据进行采集和处理，完成物料的计数。
进一步优化上述实施例，光源21位于导料槽斜上方，CCD图像传感器22位于导料槽13斜下方使得物料从导料槽13落入出料处理单元30中能被CCD图像传感器22识别。
进一步优化上述实施例，如图4-6所示，振动输送装置12包括A、B两组并排且贴靠设置的振动单元，A组振动单元121包括A2振动器1212以及位于A2振动器1212下方的A1振动器1211，B组振动单元122包括B2振动器1222以及位于B2振动器1222下方的B1振动器1221，A2振动器1212、B2振动器1222并排且贴靠设置在入料斗11出口处，A1振动器1211、B1振动器1221并排且贴靠设置在导料槽13上方；B2振动器1222靠近A2振动器1212一侧底部设有用于接收从A2振动器1212、B2振动器1222两者接缝处掉落物料并将该物料输送至A1振动器1211的防漏料槽1223，A1振动器1211靠近B1振动器1221一侧设有防止物料掉落的台阶结构1213；B1振动器1221靠近导料槽13的一端设有V型槽1224，B1振动器1221远离导料槽13的一端设有用于控制物料通过情况的挡料门1225。
进一步优化上述实施例，如图1、2、7所示，出料处理单元30包括物料缓存区A 31以及物料缓存区B 32，所述物料缓存区A 31底部设有A区挡板311并通过该A区挡板311的开合实现物料缓存区A 31、物料缓存区B 32的通断，物料缓存区B 32底部设有B区挡板321，导料槽13上设有分隔板131，该分隔板131将导料槽13分隔成用于引导A1振动器1211中物料掉落至物料缓存区A 31的通道A 132以及用于引导B1振动器1221中物料掉落至物料缓存区B 32的通道B 133，物料缓存区A 31的进口位于通道A 132的下方，物料缓存区B 32的进口位于通道B 133的下方。
进一步优化上述实施例，入料斗11内设有防止物料直接积压在振动输送装置12的减压板111。
进一步优化上述实施例，入料斗11出口处设有可根据物料的品类对入料斗11出口大小进行调节的入料斗闸门112。
进一步优化上述实施例，入料斗11上设有监测入料斗料位的光电开关113，该光电开关113与数据处理及控制单元40电连接，优选为对射式光电开关。
进一步优化上述实施例，计数机还包括回料单元50，回料单元50包括设置在B区挡板321下方的回料门51，回料门51两侧设有实现回料门51开关动作的伸缩气缸52。
进一步优化上述实施例，计数机还包括显示及设置单元60，显示及设置单元60与数据处理及控制单元40电连接
本发明的工作过程如下：
本发明工作时，对于初次计数的物料，需先进行物料参数自动识别工序：将物料上入入料斗11后，点击显示及设置单元60的参数识别按钮，系统开启模拟计数功能，自动实现对产品形态参数的识别，到一定数量(例如≥5000)后，点击结束按钮，系统将自动存储识别出的物料参数信息，此时输入物料名称后保存，完成物料参数自动识别工序，今后可直接调用。
对于已经完成物料参数识别工序的物料计数时，首先在显示及设置单元60选择需要计数物料种类，设置单包物料计数数目，开始计数后数据处理及控制单元60检测对射式光电开关113是否有上料信号，若有上料信号则控制提升机自动上料，若无上料信号则提升机处于休闲状态；通过A、B两组振动单元将入料斗11中的物料输送至导料槽13上方，工作时，A2振动器1212与B2振动器1222接缝处散落的物料由防漏料槽1223输送至A1振动器1211，设计在B1振动器1221上的挡料门1225可以保证物料单排连续的通过其V型槽1224，A1振动器1211靠近B1振动器1221设计的台阶结构1213可以防止物料的溅漏；从导料槽13上滑落的物料经过识别区(CCD图像传感器22与光源21两者中心之间的连线)后，CCD图像传感器捕着到物料的特性参数，数据处理及控制单元40对CCD图像传感器捕着到物料的特性参数进行采集和处理，完成物料的计数，并上传至显示及设置单元60；经过A1振动器1211滑落计数的物料先是落入物料缓存区A31，当计数值接近设置的目标值时(例如目标值是1000，计数值达到950)，A1振动器1211、A2振动器1212均开始逐渐减速，并在A1、A2振动器上还留有少量物料的情况下停止运动，此时A区挡板311打开，待已经计数的物料落入物料缓存区B32后，A区挡板311关闭，B1、B2振动器开始工作，物料落入物料缓存区B 321，计数机将从物料缓存区A 31下落至物料缓存区B 32的物料个数加上直接从B1振动器1221落入物料缓存区B 32的物料个数，直到两者之和达到设置的目标值(或设置的误差范围内)时，B1振动器1221、B2振动器1222停止运动，B区挡板321打开，完成计数的物料进入下一道工序，若由于B1振动器1221的过冲导致两者之和达超过设置目标误差计数值时，B1振动器1221、B2振动器1222也停止运动，此时，先打开回料门51后，再打开B区挡板321，将计数超标物料通过回料门51返回到提升机，在B1、B2振动器开始工作的同时，A1振动器1211、A2振动器1212重新同时开始工作，进行下一包物料的计数，重新对下落到物料缓存区A 31中的物料开始计数，如此循环往复。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，包括送料单元(10)、识别单元(20)、出料处理单元(30)以及数据处理及控制单元(40)，所述送料单元(10)包括入料斗(11)、振动输送装置(12)以及导料槽(13)，所述振动输送装置(12)位于入料斗(11)出口处用于将入料斗(11)中的物料输送至导料槽(13)内，所述出料处理单元(30)位于导料槽(13)下方用于接收从导料槽(13)中落下的物料，所述识别单元(20)包括光源(21)以及与所述光源(21)配合的CCD图像传感器(22)，所述光源(21)位于导料槽(13)上方，所述CCD图像传感器(22)位于导料槽(13)下方使得物料从导料槽(13)落入出料处理单元(30)中能被CCD图像传感器(22)识别，所述数据处理及控制单元(40)通过电路与识别单元(20)相连并对识别单元(20)的识别数据进行采集和处理，完成物料的计数。
2.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述振动输送装置(12)包括A、B两组并排且贴靠设置的振动单元，所述A组振动单元(121)包括A2振动器(1212)以及位于A2振动器(1212)下方的A1振动器(1211)，所述B组振动单元(122)包括B2振动器(1222)以及位于B2振动器(1222)下方的B1振动器(1221)，所述A2振动器(1212)、B2振动器(1222)并排且贴靠设置在入料斗(11)出口处，所述A1振动器(1211)、B1振动器(1221)并排且贴靠设置在导料槽(13)上方。
3.根据权利要求2所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述B2振动器(1222)靠近A2振动器(1212)一侧底部设有用于接收从A2振动器(1212)、B2振动器(1222)两者接缝处掉落物料并将该物料输送至A1振动器(1211)的防漏料槽(1223)，所述A1振动器(1211)靠近B1振动器(1221)一侧设有防止物料掉落的台阶结构(1213)。
4.根据权利要求2所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述B1振动器(1221)靠近导料槽(13)的一端设有V型槽(1224)，所述B1振动器(1221)远离导料槽(13)的一端设有用于控制物料通过情况的挡料门(1225)。
5.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述出料处理单元(30)包括物料缓存区A(31)以及物料缓存区B(32)，所述物料缓存区A(31)底部设有A区挡板(311)并通过该A区挡板(311)的开合实现物料缓存区A(31)、物料缓存区B(32)的通断，所述物料缓存区B(32)底部设有B区挡板(321)，所述导料槽(13)上设有分隔板(131)，该分隔板(131)将导料槽(13)分隔成用于引导A1振动器(1211)中物料掉落至物料缓存区A(31)的通道A(132)以及用于引导B1振动器(1221)中物料掉落至物料缓存区B(32)的通道B(133)，所述物料缓存区A(31)的进口位于通道A(132)的下方，所述物料缓存区B(32)的进口位于通道B(133)的下方。
6.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述入料斗(11)内设有防止物料直接积压在振动输送装置的减压板(111)。
7.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述入料斗(11)出口处设有可根据物料的品类对入料斗出口大小进行调节的入料斗闸门(112)。
8.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述入料斗(11)上设有监测入料斗料位的光电开关(113)，该光电开关(113)与数据处理及控制单元(40)电连接。
9.根据权利要求5所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述计数机还包括回料单元(50)，所述回料单元(50)包括设置在B区挡板(321)下方的回料门(51)，所述回料门(51)两侧设有实现回料门(51)开关动作的伸缩气缸(52)。
10.根据权利要求1所述的一种基于CCD的高速视觉计数机，其特征在于，所述计数机还包括显示及设置单元(60)，所述显示及设置单元(60)与数据处理及控制单元(50)电连接。
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