CN109596236B - 体温计自动标刻分拣装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种体温计自动标刻分拣装置包括体温计识别机构、喷印机构，还包括工作台、取料盘及分拣机构；所述取料盘的两侧周向边缘均匀设有若干用于固定体温计的U型卡槽；所述体温计识别机构包括第一支架及图像采集器；所述喷印机构包括第二支架、滑动平台及喷印头；所述工作台下方设有导料槽；所述分拣机构包括携料盒、信息存储单元、传送机构以及卸料机构。本发明还提供一种基于上述装置的体温计自动标刻分拣方法。本发明有效降低了劳动强度，且相比人工根据跑距进行分类操作，其精确度更高，同时由喷印机喷出的标刻线比人工划出的标刻线直且更细，降低了烧印工序的误判率。

Description

体温计自动标刻分拣装置及方法

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，特别是一种体温计自动标刻分拣装置及方法。

背景技术

当前，体温计生产厂家对无汞体温计刻度进行测量和标注的方式是靠人工对升到特定温度后的液体金属柱进行测量和标识，由于玻璃管内的液体金属柱需要从特定的角度进行观测才能获得较高的测量精度，靠人眼进行观测，在体温计数量较少的情况下一般能够获得较好的测量效果，而在数量较多的情况下，由于人眼疲劳、环境光线、噪声等因素影响，且这些因素使人本身的情绪、状态也会产生不好的变化，这就往往使得检测效果严重下降。另外，根据人工判断进行标刻的效果一方面受检测效果的影响，另一方面也受体温计表面结构的影响，经常会出现标刻线扭曲变形，倾斜错位等情况。

此外，体温计的生产过程包括拉纤、整形、灌液、标刻、分拣、烧印等多道工序，纤管灌液后，37摄氏度到41摄氏度温度变化影响液柱长度变化的距离称为跑距，由于每根体温计的纤管粗细并不均匀，导致跑距差异较大，厂家依据国家相关标准，把合格的跑距范围确定为22mm到35mm，不在这个范围内的视为不合格产品，在这个范围内的，需要进一步对其进行分类，分类标准有三种：四分类、三分类和二分类。以四分类为例简要介绍如下：依据22mm为基准，每升高0.25mm设一个类，至35mm共有53类。

其他分类法与此类似，分类的目的之一是为了保证产品质量，另外一个目的是为了在烧印时减少网板(烧印时使用的模板)制作的盲目性和大量浪费。

由于厂家在烧印前准备网板时需要确定37℃和41℃时的基准线，并要确定该根体温计属于哪一类，如果靠人工完成这项工作，不仅人员工作量非常大，产量也受到严重制约。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种体温计自动标刻分拣装置及方法，节约人力、提高效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明首先提供一种体温计自动标刻分拣装置，包括体温计识别机构、喷印机构，还包括工作台、取料盘及分拣机构；所述工作台上设有透孔；所述取料盘与工作台下方的第一驱动机构相连，取料盘的轴向截面为工字型且取料盘的顶面穿过所述透孔后凸出工作台的台面，所述取料盘的两侧周向边缘均匀设有若干用于固定体温计的U型卡槽；所述体温计识别机构包括设置在工作台上的第一支架及设置在此第一支架上的图像采集器，此图像采集器的光心线穿过所述取料盘的圆心；所述喷印机构包括第二支架、滑动平台及喷印头，所述滑动平台固定在第二支架上，所述喷印头在第二驱动机构的驱动下可在滑动平台上左右平移滑动；所述工作台下方设有导料槽，此导料槽上设有用于将体温计从U型卡槽取下的挡针；所述分拣机构包括与导料槽的出料口相对应的携料盒，用于对携料盒内体温计的分类信息进行存储的信息存储单元，用于把携料盒移动到相应分类存储仓位置的传送机构，以及用于把携料盒内的体温计卸出到相应分类存储仓的卸料机构。

作为进一步的优选实施方案，还包括中央控制器，所述第一驱动机构、图像采集器、喷印头、第二驱动机构分别与所述中央控制器相连。

作为进一步的优选实施方案，所述第一支架上还设有补光灯。

作为进一步的优选实施方案，所述第二驱动机构包括伺服电机及与之相连的丝杆，此丝杆上设有滑块，所述喷印头固定在所述滑块上。

作为进一步的优选实施方案，所述取料盘的侧面圆周向均匀设有若干感应桩，所述感应桩的位置处于相邻U型卡槽中间，所述工作台下方取料盘的侧面在沿取料盘的转动方向上依次设有三个可以对感应桩进行感应的接近开关，分别为第一接近开关、第二接近开关和第三接近开关，各接近开关分别与中央控制器相连。

作为进一步的优选实施方案，所述传送机构为传送带，传送带的侧面固定有若干所述携料盒，所述信息识别单元包括与相应携料盒相对应的分类信息存储卡，此分类信息存储卡与写卡器和中央控制器相连。

作为进一步的优选实施方案，所述卸料结构包括携料盒底部可打开的翻板、与翻板相固联的扭杆以及驱动扭杆转动的第三驱动机构。

本发明还提供一种基于上述装置的体温计自动标刻分拣方法，包括如下步骤：

S1.将体温计水平嵌入到取料盘的U型卡槽内，并调整体温计的观测面使其与相应U型卡槽所在位置的切线平行；

S2.当体温计的观测面与图形采集器的光心线垂直相交时，通过图形采集器获得当前体温计的液态金属柱的液位检测图像；

S3.对获得的液位检测图像进行处理以获得金属柱的长度像素尺寸，根据此像素尺寸计算喷印头所需移动的距离并根据此距离调整喷印头的位置，当相应体温计的观测面与喷印头的喷射线垂直相交时对初始标刻线进行喷印；

S4.取下经过初始标刻后的体温计并将其送入预热槽进行升温，然后重复步骤S1～S3，以对体温计进行二次标刻；

S5.将二次标刻后的体温计经导料槽取出至携料盒中，并获取携料盒中体温计的分类信息，根据此分类信息将携料盒移动到相应分类存储仓的位置，然后通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中。

作为进一步的优选实施方案，还包括对每个感应桩进行标识，当相应感应桩触发第一接近开关时，启动图像采集器以对相应的U型卡槽中的体温计进行液位检测图像的获取；当此感应桩移动至第二接近开关处并触发第二接近开关时，调整喷印头至相应位置；当此感应桩移动至第三接近开关处并触发第三接近开关时，启动喷印头进行喷印操作。

作为进一步的优选实施方案，步骤S5具体为：根据二次标刻时获得的图像数据计算当前体温计的跑距，根据相应分类标准对当前体温计进行分类并将分类信息通过写卡器写入到当前携料盒对应的信息存储卡中，当携料盒运动到分类存储仓的位置时，读取信息存储卡中的分类信息并将之与当前分类存储仓对应的分类信息进行对比，若信息一致则通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中，若信息不一致则携料盒继续向前运动至下一个分类存储仓的位置。

本发明的积极效果：本发明有效降低了劳动强度，且相比人工根据跑距进行分类操作，其精确度更高，同时由喷印机喷出的标刻线比人工划出的标刻线直且更细，降低了烧印工序的误判率。

附图说明

图1是实施例中所述体温计自动标刻分拣装置的结构示意图；

图2是实施例中所述取料盘的局部放大结构示意图；

图3是实施例中所述体温计自动标刻分拣装置的主视结构示意图；

图4是实施例中所述体温计自动标刻分拣装置的侧视结构示意图；

图5是实施例中所述N时刻取料盘上相应感应桩的位置示意图；

图6是实施例中所述N+1时刻取料盘上相应感应桩的位置示意图；

图7是实施例中所述N+3时刻取料盘上相应感应桩的位置示意图；

图8是实施例中所述分拣机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1至图8，本发明优选实施例提供一种体温计自动标刻分拣装置，包括体温计识别机构、喷印机构，还包括工作台1、取料盘2及分拣机构；所述工作台上设有透孔17；所述取料盘2与工作台1下方的第一驱动机构相连(如图3所示，此第一驱动机构包括第一驱动轴15及第一驱动电机16)，取料盘2的轴向截面为工字型且取料盘的顶面穿过所述透孔17后凸出工作台1的台面，所述取料盘的两侧周向边缘均匀设有若干用于固定体温计的U型卡槽13(如图2所示)；所述体温计识别机构包括设置在工作台1上的第一支架3及设置在此第一支架3上的图像采集器4，此图像采集器4的光心线穿过所述取料盘5的圆心；所述喷印机构包括第二支架11、滑动平台10及喷印头6，所述滑动平台10固定在第二支架11上，所述喷印头6在第二驱动机构的驱动下可在滑动平台10上左右平移滑动；所述工作台下方设有导料槽12，此导料槽12上设有用于将体温计从U型卡槽13取下的挡针18(如图4所示)；如图8所示，所述分拣机构包括与导料槽的出料口相对应的携料盒18，用于对携料盒内体温计的分类信息进行存储的信息存储单元，用于把携料盒移动到相应分类存储仓位置的传送机构，以及用于把携料盒内的体温计卸出到相应分类存储仓的卸料机构。

所述图像采集器4为摄像机。

具体的，还包括中央控制器，所述第一驱动机构(第一驱动电机16)、图像采集器4、喷印头6、第二驱动机构分别与所述中央控制器相连。

所述第一支架3上还设有用于补光的补光灯5。

所述第二驱动机构包括伺服电机9及与之相连的丝杆8，此丝杆8上设有滑块7，所述喷印头6安装在所述滑块7上。在伺服电机9带动丝杆8转动下，可带动滑块7在滑动平台10上左右平移。与此同时，滑动平台10的倾斜角度即滑动平台10与第二支架12间的夹角为可调节型，以方便在实际测量中随时调整喷印头6的喷射方向与取料盘的圆心共线；此外，喷印头6也可在滑块7上进行上下移动，进而调整喷印头的喷印端距离取料盘上体温计的距离，具体的，可在滑块7上设置进给量限位结构(限位块等形式)，以使得喷印头6与体温计外层玻璃管的间距在1～2cm范围内自由调节，这既能保证标刻线质量(如果间距超出2cm则标刻线将变的比较粗糙)，又能防止外径较粗的体温计与喷印头间发生卡死现象。

如图2所示，所述取料盘2的侧面圆周向均匀设有若干感应桩14，所述感应桩14的位置处于相邻U型卡槽13中间，所述工作台1下方取料盘2的侧面在沿取料盘的转动方向上依次设有三个可以对感应桩进行感应的接近开关，分别为第一接近开关、第二接近开关和第三接近开关，各接近开关分别与中央控制器相连。

如图8所示，所述传送机构为传送带17，传送带17的侧面固定有若干所述携料盒18，所述信息存储单元包括写卡器及与相应携料盒18相对应的分类信息存储卡19，此分类信息存储卡19与写卡器和中央控制器相连。

所述卸料结构包括携料盒18底部可翻转打开的翻板、与翻板相固联的扭杆20以及驱动扭杆转动的第三驱动机构21。所述第三驱动机构21包括顶杆及驱动顶杆上下运动的电磁铁。

本实施例还提供一种基于上述装置的体温计自动标刻分拣方法，包括如下步骤：

S1.将体温计水平嵌入到取料盘的U型卡槽内，并调整体温计的观测面使其与相应U型卡槽所在位置的切线平行；

S2.当体温计的观测面与图形采集器的光心线垂直相交时，通过图形采集器获得当前体温计的液态金属柱的液位检测图像；

S3.对获得的液位检测图像进行处理以获得金属柱的长度像素尺寸，根据此像素尺寸计算喷印头所需移动的距离并根据此距离调整喷印头的位置(假设经过处理获得图像中金属柱的像素尺寸为L，另一方面通过测算可以得到伺服电机运动单位像素距离的脉冲数P，这样就可以计算出驱动伺服电机从原点出发运行距离L时所需的脉冲数)，当相应体温计的观测面与喷印头的喷射线垂直相交时对初始标刻线进行喷印；

S4.取下经过初始标刻后的体温计并将其送入预热槽进行升温，然后重复步骤S1～S3，以对体温计进行二次标刻；

S5.将二次标刻后的体温计经导料槽取出至携料盒中，并获取携料盒中体温计的分类信息，根据此分类信息将携料盒移动到相应分类存储仓的位置，然后通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中。

其中，所述步骤包括对每个感应桩按顺序进行标识，如图5所示，当相应感应桩(2#感应桩)触发第一接近开关时，启动图像采集器以对相应的U型卡槽(2#感应桩左侧的U型卡槽)中的体温计进行液位检测图像的获取；如图7所示，当此感应桩(2#感应桩)移动至第二接近开关处并触发第二接近开关时，移动喷印头至相应位置；当此感应桩(2#感应桩)移动至第三接近开关处并触发第三接近开关时，启动喷印头进行喷印操作。

此外，感应桩与三路光电式接近开关相互配合还可为控制器提供相关参考信号，进而使得整个喷印过程没有停顿和间歇。例如N时刻取料盘上相应感应桩的位置如图3所示，此时2#感应桩第一次触发第一接近开关，控制器依据此接近信号确定上一轮视频处理结束，下一轮视频处理开始，此时控制器将启动摄像头，捕获相应图像(2#感应桩左侧的U型卡槽为目标位置)。当随取料盘旋转的下一根感应桩(1#感应桩)又触发第一接近开关时，控制器确定本轮处理结束(捕获2#感应桩左侧的U型卡槽位置图像)，下一轮处理开始(捕获1#感应桩左侧的U型卡槽位置图像)，依次类推。如果过程中得到了有效的目标数据(在图像处理过程中，如果发现液柱图像不完整，有断点，头部信息不平滑等现象将认为该次处理过程中受干扰较大，信息不可靠，为无效数据)，将该有效数据推入FIFO型的缓存队列(图5中所示的取料盘平面展开图也可以看作是控制器缓存队列的内存结构示意图)。图6给出了上一轮数据推入队列及下一轮视频开始处理时刻的静态示意图：

在图6所示的N+1时刻的示意图中，1#感应桩触发第一接近开关，2#感应桩左侧的U型卡槽位置的体温计数据已得到，控制器准备开始下一轮的图像处理任务，同时要把N时刻所需推入缓存队列的数据向缓存队列输出方向右移一个单元，该右移信号是由图6中4#感应桩触发第二接近开关给出的。

随着取料盘的及其携带的感应桩的移动，设在N+3时刻的运动状态如图7所示：

2#感应桩触发第二接近开关，此时将压入缓存队列的数据(N时刻捕获的数据)移出(已到达队列的出口)，控制器将依据此移出的数据驱动喷印头运动到指定位置，但此时并不触发喷印动作，喷印动作要等到2#感应桩触发第三接近开关时才进行，在此时触发喷印动作将能有效保证喷印线整齐的标刻在体温计的外壳上，较好的为烧印工序提供方便。

上述步骤S5具体为：根据二次标刻时获得的图像数据计算当前体温计的跑距，根据相应分类标准对当前体温计进行分类并将分类信息通过写卡器写入到当前携料盒对应的信息存储卡中，当携料盒运动到分类存储仓的位置时，读取信息存储卡中的分类信息并将之与当前分类存储仓对应的分类信息进行对比，若信息一致则通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中，若信息不一致则携料盒继续向前运动至下一个分类存储仓的位置。

具体的，对进行首次标刻(37℃)基线的体温计，在取料盘运转过程中将依次经过图像获取阶段、标刻(喷印)阶段，最后由取料盘带到底部的弧形导料槽，并通过导料槽上的挡针将U型卡槽上携带的体温计取下，落入导料槽内，导料槽的出料端可由挡板分为两个出料通道(两个出料通道分别对应出料仓和携料盒)，由于本批次处理为首次标刻，控制器通过控制挡板的方向将连接出料仓的出料通道打开，由挡针取下的体温计进入出料仓后将由人工装填到预热板上，然后送到预热槽进行相应升温处理。对进行第二次标刻的体温计(体温计外壳上已经有37℃标刻线)，控制器在图像处理阶段除对41℃基线进行识别外，还同时计算跑距，并根据设定的分类情况(四分、三分或二分)对体温计进行分类，分类信息通过与控制器连接的RFID写卡器写入相应的纽扣型RFID信息存储卡上，由挡针取下的体温计则由挡板切换到的分类通道进而落入下方等待的物料携带盒(携料盒)中，携料盒随传送带一起运转，每当运转到一个分类位置时(每个分类位置对应一个分类存储仓，分类存储仓不随传送带运转)，通过读取当前的信息存储卡内的数据，并将该数据与当前位置对应的分类数据比较：如果一致，则驱动电磁铁将顶杆顶起，扭杆带动翻板翻起，盒内携带的体温计(每个携料盒每次只带一根)受重力作用落入下方的分类存储仓内，同时将将该信息存储卡中的数据清零；如果不一致，则传送带带动携料盒继续向前运动至下一个分类位置。

本发明在某医用仪表厂经过试用后，到目前为止，实际效果表明生产过程的以下方面较以往有明显改善：

一、比人工根据跑距分类的精确度高。

二、由喷印机喷出的标刻线比人工划出的标刻线直且更细，降低了烧印工序的误判率。

三、降低了劳动强度。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种体温计自动标刻分拣装置，包括体温计识别机构、喷印机构，其特征在于：还包括工作台、取料盘及分拣机构；所述工作台上设有透孔；所述取料盘与工作台下方的第一驱动机构相连，取料盘的轴向截面为工字型且取料盘的顶面穿过所述透孔后凸出工作台的台面，所述取料盘的两侧周向边缘均匀设有若干用于固定体温计的U型卡槽；所述体温计识别机构包括设置在工作台上的第一支架及设置在此第一支架上的图像采集器，此图像采集器的光心线穿过所述取料盘的圆心；所述喷印机构包括第二支架、滑动平台及喷印头，所述滑动平台固定在第二支架上，所述喷印头在第二驱动机构的驱动下可在滑动平台上左右平移滑动；所述工作台下方设有导料槽，此导料槽上设有用于将体温计从U型卡槽取下的挡针；所述分拣机构包括与导料槽的出料口相对应的携料盒，用于对携料盒内体温计的分类信息进行存储的信息存储单元，用于把携料盒移动到相应分类存储仓位置的传送机构，以及用于把携料盒内的体温计卸出到相应分类存储仓的卸料机构；

所述取料盘的侧面圆周向均匀设有若干感应桩，所述感应桩的位置处于相邻U型卡槽中间，所述工作台下方取料盘的侧面在沿取料盘的转动方向上依次设有三个可以对感应桩进行感应的接近开关，分别为第一接近开关、第二接近开关和第三接近开关，各接近开关分别与中央控制器相连；

所述滑动平台与第二支架间的夹角为可调节型；

所述第二驱动机构包括伺服电机及与之相连的丝杆，此丝杆上设有滑块，所述喷印头固定在所述滑块上；

所述滑块上设有用于调整喷印头的喷印端距离取料盘上体温计的距离的进给量限位结构。

2.根据权利要求1所述的一种体温计自动标刻分拣装置，其特征在于：还包括中央控制器，所述第一驱动机构、图像采集器、喷印头、第二驱动机构分别与所述中央控制器相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种体温计自动标刻分拣装置，其特征在于：所述第一支架上还设有补光灯。

4.根据权利要求2所述的一种体温计自动标刻分拣装置，其特征在于：所述传送机构为传送带，传送带的侧面固定有若干所述携料盒，所述信息存储单元包括与相应携料盒相对应的分类信息存储卡，此分类信息存储卡与写卡器和中央控制器相连。

5.根据权利要求1所述的一种体温计自动标刻分拣装置，其特征在于：所述卸料结构包括携料盒底部可打开的翻板、与翻板相固联的扭杆以及驱动扭杆转动的第三驱动机构。

6.一种基于权利要求1所述装置的体温计自动标刻分拣方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将体温计水平嵌入到取料盘的U型卡槽内，并调整体温计的观测面使其与相应U型卡槽所在位置的切线平行；

S2.当体温计的观测面与图形采集器的光心线垂直相交时，通过图形采集器获得当前体温计的液态金属柱的液位检测图像；

S3.对获得的液位检测图像进行处理以获得金属柱的长度像素尺寸，根据此像素尺寸计算喷印头所需移动的距离并根据此距离调整喷印头的位置，当相应体温计的观测面与喷印头的喷射线垂直相交时对初始标刻线进行喷印；

S4.取下经过初始标刻后的体温计并将其送入预热槽进行升温，然后重复步骤S1～S3，以对体温计进行二次标刻；

S5.将二次标刻后的体温计经导料槽取出至携料盒中，并获取携料盒中体温计的分类信息，根据此分类信息将携料盒移动到相应分类存储仓的位置，然后通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中。

7.根据权利要求6所述的一种体温计自动标刻分拣方法，其特征在于：还包括对每个感应桩进行标识，当相应感应桩触发第一接近开关时，启动图像采集器以对相应的U型卡槽中的体温计进行液位检测图像的获取；当此感应桩移动至第二接近开关处并触发第二接近开关时，调整喷印头至相应位置；当此感应桩移动至第三接近开关处并触发第三接近开关时，启动喷印头进行喷印操作。

8.根据权利要求6所述的一种体温计自动标刻分拣方法，其特征在于：步骤S5具体为：根据二次标刻时获得的图像数据计算当前体温计的跑距，根据相应分类标准对当前体温计进行分类并将分类信息通过写卡器写入到当前携料盒对应的信息存储卡中，当携料盒运动到分类存储仓的位置时，读取信息存储卡中的分类信息并将之与当前分类存储仓对应的分类信息进行对比，若信息一致则通过卸料机构将携料盒中的体温计卸出到对应的分类存储仓中，若信息不一致则携料盒继续向前运动至下一个分类存储仓的位置。

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