CN109997700A - 一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，包括底盘，所述底盘上活动连接有转盘，所述安装槽内活动设置有对接块，所述对接块中开设有支撑槽，所述间隔板上方固定设置有计算机和PLC控制器，所述双目摄像机和PLC控制器电性连接于计算机上，所述PLC控制器电性连接有柔性机械臂；所述柔性机械臂两侧分别设置有挤奶装置和清洗装置。本发明的转盘式挤奶机通过双目摄像机的使用，可以精准的对奶牛乳头进行定位，从而可以很好的对挤奶套杯或清洗套杯进行定位和限位，避免了对奶牛冲撞对周围设备造成损坏的情况，使得转盘式挤奶机在排水、电路以及通风的功能上均得到了很大的提升，实用性很强，非常值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及转盘式挤奶机技术领域，具体为一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机。
背景技术
现有技术中，申请号为“201820931448.9”的一种智能控制进出牛的转盘式挤奶机，包括底座、电机以及若干挤奶机，所述间隔杆上设置有单片机，所述单片机电性连接有水流传感器上；所述挤奶机设置于转盘上且位于间隔杆之间，所述水流传感器设置于套杯与存奶罐之间的出奶管上；所述复位开关活动连接有电动推杆，所述电动推杆固定于竖杆上，所述竖杆固定于间隔杆上，且电动推杆电性连接于单片机上。通过单片机的设置，从而实现智能控制转盘停止的目的，当挤奶量达标后，不再需要对挤奶机的套杯进行观察，更加方便，而是直接通过电动推杆的伸缩运动，控制转盘停止转动，从而将奶牛移出转盘，极大程度上节约了挤奶空间和时间，大大提升了挤奶效率。
但是，现有的转盘式挤奶机，在使用过程中，仍然存在以下较为明显的缺陷：1、无法更好、更精确的对奶牛乳头进行定位，也就不能更快的将挤奶套杯套设在奶牛乳头上进行挤奶，非常浪费时间，大大降低了工作效率；2、在挤奶套杯和清洗套杯的使用过程中，无法对套杯进行很好的定位和限位，也无法很好的对工作完成后的套杯进行回收采集和保护；3、在奶牛进入挤奶区之后，不能够对奶牛的牛腿进行限制，使得奶牛在受惊扰后，腿部发力仍然会对周围设备造成撞伤损坏；4、没有对挤奶机的排水、电路以及通风的结构进行设置，使得挤奶机的使用不能更好的得到利用和便利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，包括底盘，所述底盘上活动连接有转盘，所述转盘圆心处设置有步进电机，所述步进电机上固定有转轴，所述转轴上固定连接有连杆板，所述连杆板远离转轴一端固定于转盘上，所述转盘上固定有内围栏，所述底盘外边缘固定有外围栏，所述内围栏和外围栏之间设置有若干组对称设置的间隔板，每组对称设置的间隔板之间形成挤奶区；
所述挤奶区两侧的间隔板侧壁上均开设有安装槽，所述安装槽内活动设置有对接块，所述对接块中开设有支撑槽，所述支撑槽中固定设置有顶板，所述顶板上固定连接有支撑推杆，所述支撑推杆远离顶板一端固定连接于安装槽内侧壁上，所述对接块靠近间隔板一侧开设有若干主套杯槽；
所述对接块两侧对称开设有内腔，所述内腔中活动设置有延伸块，所述延伸块中开设有伸长槽，所述伸长槽中设置有伸长推杆，所述伸长推杆靠近支撑槽一侧固定连接于内腔侧壁上，所述延伸块靠近主套杯槽一侧开设有若干副套杯槽；
所述对接块上表面固定连接有安装块，所述安装块上嵌设有双目摄像机，所述间隔板上方固定设置有计算机和PLC控制器，所述双目摄像机和PLC控制器电性连接于计算机上，所述PLC控制器电性连接有柔性机械臂；
所述柔性机械臂设置于转盘靠近转轴一侧，柔性机械臂包括底座、大手臂、连杆以及安装支座，所述底座固定于转盘上，所述底座上活动设置有旋转支架，所述旋转支架连接有底座旋转伺服电机，所述大手臂连接于旋转支架上，所述大手臂连接有大手臂摆动伺服电机，所述连杆通过连杆传动轴连接于旋转支架上，所述连杆传动轴连接有连杆伺服电机，所述大手臂和连杆远离旋转支架一端连接有安装支座，所述安装支座上连接有气压缸，所述气压缸远离安装支座一端连接有手腕，所述手腕连接有手腕摆动伺服电机，所述气压缸连接有气压缸旋转伺服电机，所述手腕上连接有前端手爪，所述前端手爪上安装有机械手；
所述柔性机械臂两侧分别设置有挤奶装置和清洗装置。
优选的，所述挤奶装置包括存奶箱、挤奶套杯以及真空泵，所述存奶箱通过奶管连接于挤奶套杯下端，所述挤奶套杯内侧壁设置有硅胶内衬，所述真空泵通过气管连接于挤奶套杯侧壁上，所述挤奶套杯外侧壁活动连接有夹持装置。
优选的，所述清洗装置包括废水箱、清洗套杯、水泵以及清水箱，所述废水箱通过出水管连接于清洗套杯下端，所述清洗套杯内侧壁开设有水腔，所述水腔内侧壁开设有清洗孔，所述水泵通过进水管连接于挤奶套杯侧壁上，且水泵还通过抽水管连接于清水箱上，所述清洗套杯外侧壁活动连接有夹持装置。
优选的，所述夹持装置包括支撑柱、横杆和支撑套环，所述支撑柱固定于转盘上，所述横杆固定连接于支撑柱上，所述横杆远离支撑柱一端固定连接有支撑套环，所述支撑套环活动套接于挤奶套杯或清洗套杯上。
优选的，所述机械手上设置有均电性连接于PLC控制器上的位置传感器、转角传感器以及速度传感器。
优选的，所述挤奶区之间的转盘上固定设置有电源箱，所述外围栏设置有开口且开口处设置有进牛台，所述进牛台与转盘活动连接。
优选的，所述转盘位于对称设置的间隔板处开设有排水孔。
优选的，对称设置的所述间隔板之间固定连接有安装支架，所述安装支架靠近转盘一侧连接有通风扇。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过双目摄像机的使用，可以精准的对奶牛乳头进行定位，并且通过PLC控制器带动六自由度的柔性机械臂进行工作，使得机械手带动着挤奶套杯或清洗套杯运动至奶牛乳头处进行使用，完成挤奶或者清洗，定位效率更好更快，大大提升了工作效率；
2、本发明在柔性机械臂带动挤奶套杯或清洗套杯运动至乳头下方时，首先对应的插设在主套杯槽或副套杯槽中，并且使得挤奶套杯或清洗套杯与牛乳头完成吸附，实现挤奶或清洗，从而可以很好的对挤奶套杯或清洗套杯进行定位和限位，而且在挤奶或清洗完成后，吸附作用失效后，可以通过主套杯槽或副套杯槽对套杯进行保护以及便于回收；
3、本发明在奶牛进行挤奶区后，通过支撑推杆的作用，带动挤奶区内的两块对接板进行对接，随后使得延伸块从内腔中伸出，对奶牛的四条牛腿进行限制，可以使得在奶牛受惊扰后腿部无法很好的发力，避免了对奶牛冲撞对周围设备造成损坏的情况；
4本发明通过对转盘的结构设计，使得转盘式挤奶机在排水、电路以及通风的功能上均得到了很大的提升，非常有效。
本发明的转盘式挤奶机通过双目摄像机的使用，可以精准的对奶牛乳头进行定位，从而可以很好的对挤奶套杯或清洗套杯进行定位和限位，可以通过主套杯槽或副套杯槽对套杯进行保护以及便于回收，可以使得在奶牛受惊扰后腿部无法很好的发力，避免了对奶牛冲撞对周围设备造成损坏的情况，使得转盘式挤奶机在排水、电路以及通风的功能上均得到了很大的提升，实用性很强，非常值得推广。
附图说明
图1为本发明的转盘挤奶机整体结构示意图；
图2为本发明的柔性机械臂结构示意图；
图3为本发明的挤奶装置结构示意图；
图4为本发明的清洗装置结构示意图；
图5为本发明的机械手与挤奶装置连接结构示意图；
图6为本发明的挤奶套杯内部结构示意图；
图7为本发明的清洗套杯内部结构示意图；
图8为本发明的A区结构放大示意图；
图9为本发明的B区结构放大示意图；
图10为本发明的对接块对接状态结构示意图；
图11为本发明的间隔板侧壁结构示意图；
图12为本发明的对接块处于安装槽内部时结构示意图；
图13为本发明的对接块伸出安装槽时结构示意图；
图14为本发明的延伸块伸出内腔时结构示意图；
图15为本发明的对接块与牛腿配合结构示意图；
图16为本发明的C区结构放大示意图；
图17为本发明的D区结构放大示意图。
图中：1底盘、2转盘、3步进电机、4转轴、5连杆板、6内围栏、7外围栏、8间隔板、80挤奶区、81安装槽、82对接块、83支撑槽、84顶板、85支撑推杆、86主套杯槽、87内腔、88延伸块、89伸长槽、810伸长推杆、811副套杯槽、812安装块、813双目摄像机、814计算机、815PLC控制器、9电源箱、10进牛台、11排水孔、12安装支架、13通风扇、100柔性机械臂、101底座、102旋转支架、103底座旋转伺服电机、104大手臂、105大手臂摆动伺服电机、106连杆、107连杆传动轴、108连杆伺服电机、109安装支座、1010气压缸、1011手腕、1012前端手爪、1013手腕摆动伺服电机、1014气压缸旋转伺服电机、1015机械手、1016位置传感器、1017转角传感器、1018速度传感器、200挤奶装置、201存奶箱、202奶管、203挤奶套杯、2031硅胶内衬、204真空泵、205气管、300清洗装置、301废水箱、302出水管、303清洗套杯、3031水腔、3032清洗孔、304水泵、305进水管、306抽水管、307清水箱、400支撑柱、401横杆、402支撑套环、500牛腿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-17，本发明提供一种技术方案：
一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，包括底盘1，底盘1作为挤奶机的基板，底盘1上活动连接有转盘2，转盘2可以在底盘1上进行转动，转盘2圆心处设置有步进电机3，步进电机3上固定有转轴4，转轴4上固定连接有连杆板5，连杆板5远离转轴4一端固定于转盘2上，步进电机3选用选用常州惠勒电机有限公司的21000系列SIZE8旋转电机，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过步进电机3的带动，可以通过连杆板5的动力传递，带动转盘2实现想要速率的转动。
转盘2上固定有内围栏6，底盘1外边缘固定有外围栏7，内围栏6和外围栏7之间设置有若干组对称设置的间隔板8，外围栏7设置有开口且开口处设置有进牛台10，进牛台10与转盘2活动连接，通过内围栏6和外围栏7对进入转盘2上的奶牛进行前后两头的保护，每组对称设置的间隔板8之间形成挤奶区80，奶牛进入挤奶区80后对其进行装挤奶套杯挤奶的操作，挤奶区80之间的转盘2上固定设置有电源箱9，电源箱9可以对每个挤奶区80内的电学装置进行供电，转盘2位于对称设置的间隔板8处开设有排水孔11，排水孔11可以对奶牛小便以及其他情况的渗漏水进行排水处理，非常方便，不会再形成积水，对称设置的间隔板8之间固定连接有安装支架12，安装支架12靠近转盘2一侧连接有通风扇13，通风扇13设置于奶牛的正上方，可以对奶牛进行吹风，更可以驱赶蚊虫等昆虫，对奶牛形成保护。
挤奶区80两侧的间隔板8侧壁上均开设有安装槽81，安装槽81对称开设在间隔板8相互靠近的一侧侧壁上，安装槽81内活动设置有对接块82，两侧的对接块82从安装槽81移动出来后可以形成对接，对接块82中开设有支撑槽83，支撑槽83中固定设置有顶板84，顶板84上固定连接有支撑推杆85，支撑推杆85远离顶板84一端固定连接于安装槽81内侧壁上，使得支撑推杆85在使用时不会占用空间，内插式的推杆的设计，可以在不需要很大空间的情况下，还可以使得对接块82很好的插进安装槽81内，便于对接块82的回缩，对接块82靠近间隔板8一侧开设有若干主套杯槽86，主套杯槽86的开设，就是便于挤奶套杯或清洗套杯在对奶牛进行挤奶时，对套杯进行放置和保护，套杯上方大下方小的结构，也会使得套杯能够很好的插设在主套杯槽86中。
对接块82两侧对称开设有内腔87，内腔87中活动设置有延伸块88，延伸块88中开设有伸长槽89，伸长槽89中设置有伸长推杆810，伸长推杆810靠近支撑槽83一侧固定连接于内腔87侧壁上，延伸块88靠近主套杯槽86一侧开设有若干副套杯槽811，副套杯槽811与主套杯槽86功能一致，如说明书附图15所示，当奶牛的牛腿500之间的距离对接块82的长度无法填满支撑时，就通过延伸块88从内腔87中延伸出来，对奶牛牛腿500进行限位支撑，防止奶牛牛腿500发力对周围设备进行损坏，支撑推杆85和伸长推杆810均选用无锡市宏霸机电设备有限公司生产的HB-DJ806型推杆，均可以通过外部员工的手持开关进行推杆的伸缩操作，非常方便使用。
对接块82上表面固定连接有安装块812，安装块812上嵌设有双目摄像机813，间隔板8上方固定设置有计算机814和PLC控制器815，双目摄像机813和PLC控制器815电性连接于计算机814上，计算机814选用市面上常用的CPU即可，通过双目摄像机813的使用，对奶牛的乳头部位进行拍照，从而传输至计算机814中进行分析，随后计算机814对PLC控制815发出指令，PLC控制器815电性连接有柔性机械臂100，使得PLC控制815控制柔性机械臂100进行工作，带动套杯移动至需要操作的奶牛乳头处，双目摄像机813选用海康威视的DS-2CD6822V型摄像机，PLC控制器815选用西门子公司的S7-200型编程控制器，每个PLC控制器815控制一个挤奶区80的工作，输出端少，便于使用。
柔性机械臂100设置于转盘2靠近转轴4一侧，柔性机械臂100包括底座101、大手臂104、连杆106以及安装支座109，底座101固定于转盘2上，底座101上活动设置有旋转支架102，旋转支架102连接有底座旋转伺服电机103，大手臂104连接于旋转支架102上，大手臂104连接有大手臂摆动伺服电机105，连杆106通过连杆传动轴107连接于旋转支架102上，连杆传动轴107连接有连杆伺服电机108，大手臂104和连杆106远离旋转支架102一端连接有安装支座109，安装支座109上连接有气压缸1010，气压缸1010远离安装支座109一端连接有手腕1011，手腕1011连接有手腕摆动伺服电机1013，气压缸1010连接有气压缸旋转伺服电机1014，手腕1011上连接有前端手爪1012，前端手爪1012上安装有机械手1015，机械手1015上设置有均电性连接于PLC控制器815上的位置传感器1016、转角传感器1017以及速度传感器1018，传感器的设置，可以对机械手1015的运动参数进行监测，如果发生机器故障可以及时检测出来，上述结构组成六自由度的机械结构，更加便于对奶牛乳头进行无死角的位置到达，而且便于操控，柔性机械臂100所用电机均选择浙江向阳齿轮机电有限公司的直流有刷电机XYD-15A型转动电机，方便进行控制，气压缸选用尺寸合适的气缸即可，由于套杯本身质量不大，所以市面上的气压缸和电机均可以进行承重，便于选择制造。
柔性机械臂100两侧分别设置有挤奶装置200和清洗装置300，柔性机械臂100即是对挤奶装置200和清洗装置300进行对应控制，带动挤奶装置200和清洗装置300的套杯运动至对应的牛乳头处。
挤奶装置200包括存奶箱201、挤奶套杯203以及真空泵204，存奶箱201通过奶管202连接于挤奶套杯203下端，挤奶套杯203内侧壁设置有硅胶内衬2031，真空泵204通过气管205连接于挤奶套杯203侧壁上，挤奶套杯203外侧壁活动连接有夹持装置，真空泵204选用江苏博禹泵业有限公司的BYWY-550D型真空气泵，当挤奶套杯203套住乳头后，真空泵204通过气管205对硅胶内衬2031来回抽气放气，对奶牛乳头形成一挤一松的操作，实现挤奶，牛奶通过奶管202传输至存奶箱201中。
清洗装置300包括废水箱301、清洗套杯303、水泵304以及清水箱307，废水箱301通过出水管302连接于清洗套杯303下端，清洗套杯303内侧壁开设有水腔3031，水腔3031内侧壁开设有清洗孔3032，水泵304通过进水管305连接于挤奶套杯303侧壁上，且水泵304还通过抽水管306连接于清水箱307上，清洗套杯303外侧壁活动连接有夹持装置，水泵304选用成都气海电机制造有限公司的WPY350型微型水泵，当清洗套杯303套住奶牛乳头时，通过水泵304进行抽水，干净的水通过进水管305进入到水腔3031中，并且经过清洗孔3032喷出，对奶牛乳头进行清洗，随后脏水通过出水管302传输至废水箱301中。
夹持装置包括支撑柱400、横杆401和支撑套环402，支撑柱400固定于转盘2上，横杆401固定连接于支撑柱400上，横杆401远离支撑柱400一端固定连接有支撑套环402，支撑套环402活动套接于挤奶套杯203或清洗套杯303上，当挤奶套杯203和清洗套杯303不工作时，可以很好的放置在支撑套环402中，支撑套环402设计结构大小与副套杯槽811与主套杯槽86相同，便于对套杯进行放置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，包括底盘(1)，所述底盘(1)上活动连接有转盘(2)，所述转盘(2)圆心处设置有步进电机(3)，所述步进电机(3)上固定有转轴(4)，所述转轴(4)上固定连接有连杆板(5)，所述连杆板(5)远离转轴(4)一端固定于转盘(2)上，所述转盘(2)上固定有内围栏(6)，所述底盘(1)外边缘固定有外围栏(7)，所述内围栏(6)和外围栏(7)之间设置有若干组对称设置的间隔板(8)，每组对称设置的间隔板(8)之间形成挤奶区(80)；
其特征在于：所述挤奶区(80)两侧的间隔板(8)侧壁上均开设有安装槽(81)，所述安装槽(81)内活动设置有对接块(82)，所述对接块(82)中开设有支撑槽(83)，所述支撑槽(83)中固定设置有顶板(84)，所述顶板(84)上固定连接有支撑推杆(85)，所述支撑推杆(85)远离顶板(84)一端固定连接于安装槽(81)内侧壁上，所述对接块(82)靠近间隔板(8)一侧开设有若干主套杯槽(86)；
所述对接块(82)两侧对称开设有内腔(87)，所述内腔(87)中活动设置有延伸块(88)，所述延伸块(88)中开设有伸长槽(89)，所述伸长槽(89)中设置有伸长推杆(810)，所述伸长推杆(810)靠近支撑槽(83)一侧固定连接于内腔(87)侧壁上，所述延伸块(88)靠近主套杯槽(86)一侧开设有若干副套杯槽(811)；
所述对接块(82)上表面固定连接有安装块(812)，所述安装块(812)上嵌设有双目摄像机(813)，所述间隔板(8)上方固定设置有计算机(814)和PLC控制器(815)，所述双目摄像机(813)和PLC控制器(815)电性连接于计算机(814)上，所述PLC控制器(815)电性连接有柔性机械臂(100)；
所述柔性机械臂(100)设置于转盘(2)靠近转轴(4)一侧，柔性机械臂(100)包括底座(101)、大手臂(104)、连杆(106)以及安装支座(109)，所述底座(101)固定于转盘(2)上，所述底座(101)上活动设置有旋转支架(102)，所述旋转支架(102)连接有底座旋转伺服电机(103)，所述大手臂(104)连接于旋转支架(102)上，所述大手臂(104)连接有大手臂摆动伺服电机(105)，所述连杆(106)通过连杆传动轴(107)连接于旋转支架(102)上，所述连杆传动轴(107)连接有连杆伺服电机(108)，所述大手臂(104)和连杆(106)远离旋转支架(102)一端连接有安装支座(109)，所述安装支座(109)上连接有气压缸(1010)，所述气压缸(1010)远离安装支座(109)一端连接有手腕(1011)，所述手腕(1011)连接有手腕摆动伺服电机(1013)，所述气压缸(1010)连接有气压缸旋转伺服电机(1014)，所述手腕(1011)上连接有前端手爪(1012)，所述前端手爪(1012)上安装有机械手(1015)；
所述柔性机械臂(100)两侧分别设置有挤奶装置(200)和清洗装置(300)。
2.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述挤奶装置(200)包括存奶箱(201)、挤奶套杯(203)以及真空泵(204)，所述存奶箱(201)通过奶管(202)连接于挤奶套杯(203)下端，所述挤奶套杯(203)内侧壁设置有硅胶内衬(2031)，所述真空泵(204)通过气管(205)连接于挤奶套杯(203)侧壁上，所述挤奶套杯(203)外侧壁活动连接有夹持装置。
3.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述清洗装置(300)包括废水箱(301)、清洗套杯(303)、水泵(304)以及清水箱(307)，所述废水箱(301)通过出水管(302)连接于清洗套杯(303)下端，所述清洗套杯(303)内侧壁开设有水腔(3031)，所述水腔(3031)内侧壁开设有清洗孔(3032)，所述水泵(304)通过进水管(305)连接于挤奶套杯(303)侧壁上，且水泵(304)还通过抽水管(306)连接于清水箱(307)上，所述清洗套杯(303)外侧壁活动连接有夹持装置。
4.根据权利要求2或3所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述夹持装置包括支撑柱(400)、横杆(401)和支撑套环(402)，所述支撑柱(400)固定于转盘(2)上，所述横杆(401)固定连接于支撑柱(400)上，所述横杆(401)远离支撑柱(400)一端固定连接有支撑套环(402)，所述支撑套环(402)活动套接于挤奶套杯(203)或清洗套杯(303)上。
5.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述机械手(1015)上设置有均电性连接于PLC控制器(815)上的位置传感器(1016)、转角传感器(1017)以及速度传感器(1018)。
6.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述挤奶区(80)之间的转盘(2)上固定设置有电源箱(9)，所述外围栏(7)设置有开口且开口处设置有进牛台(10)，所述进牛台(10)与转盘(2)活动连接。
7.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：所述转盘(2)位于对称设置的间隔板(8)处开设有排水孔(11)。
8.根据权利要求1所述的一种可精准定位牛乳头的转盘式挤奶机，其特征在于：对称设置的所述间隔板(8)之间固定连接有安装支架(12)，所述安装支架(12)靠近转盘(2)一侧连接有通风扇(13)。
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