CN112108408A - 异物剔除装置以及视觉分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种异物剔除装置以及视觉分拣装置。异物剔除装置用于将异物从物料中剔除，包括吸附机构以及接料机构，吸附机构包括吸嘴以及第一抽气装置，吸嘴连接于第一抽气装置，吸嘴的尺寸设置成经由第一抽气装置的抽吸使得异物吸附于吸嘴；接料机构包括接料斗以及第二抽气装置，第二抽气装置包括抽气管，抽气管连通于接料斗，接料斗用于接收从吸附机构的吸嘴上释放的异物，第二抽气装置用于经由抽气管将接料斗接收的异物抽走。吸附机构和接料机构类似人采用双手的手检，一只手检起，另一只手收集捡起的异物，由此分拣异物的操作灵活、可控且精确。
Description
技术领域
本发明涉及剔除技术，尤其涉及异物剔除装置以及视觉分拣装置。
背景技术
在色选领域中，需要对物料输送机构输送的物料进行异物去除操作。由于异物的形状各异，对于体积较小、重量较轻的诸如飞絮、头发丝等之类的异物，使用常规的吹的剔除方法无法实现精确去除的目的。另外，当采用诸如一体的吸尘器之类的装置时，由于异物的吸附和抽走均由同一装置的同一抽吸口操作，异物的分拣操作不灵活、不可控且不精确。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种异物剔除装置以及一种视觉分拣装置，其能使分拣异物的操作灵活、可控且精确。
为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种异物剔除装置，用于将异物从物料中剔除，包括吸附机构以及接料机构，吸附机构包括吸嘴以及第一抽气装置，吸嘴连接于第一抽气装置，吸嘴的尺寸设置成经由第一抽气装置的抽吸使得异物吸附于吸嘴；接料机构包括接料斗以及第二抽气装置，第二抽气装置包括抽气管，抽气管连通于接料斗，接料斗用于接收从吸附机构的吸嘴上释放的异物，第二抽气装置用于经由抽气管将接料斗接收的异物抽走。
在一实施例中，吸附机构的吸嘴包括本体部以及隔板，本体部具有端面，本体部内设置有第一腔和第二腔，第一腔的外端连通于第一抽气装置，第二腔在端面具有开口；隔板设置在第一腔和第二腔的连接位置以将第一腔和第二腔隔开，隔板设置有贯通孔，贯通孔将第一腔和第二腔连通，贯通孔的尺寸设置成阻止异物通过。
在一实施例中，本体部包括第一中空正截锥体以及第二中空倒截锥体，第一中空正截锥体和第二中空倒截锥体连接在一起并形成第二腔，第二中空倒截锥体形成开口，第一中空正截锥体和第二中空倒截锥体连接在一起的位置形成连接孔。
在一实施例中，吸嘴的本体部为软质本体部。
在一实施例中，吸附机构还包括感应器，感应器设置在吸嘴内并感应空气压力的变化。
在一实施例中，第一腔的直径小于第二腔的直径。
在一实施例中，异物剔除装置还包括第一驱动机构，第一驱动机构包括连接架，吸附机构的吸嘴安装在连接架上；吸附机构还包括第一管、第二管以及弹簧；第一管固定于连接架，第一管的一端连接于第一抽气装置，第一管的另一端套设于第二管的一端，第二管的另一端连接于吸嘴，弹簧设置在第一管和第二管的套设部分的内部，以使第二管能够相对第一管伸缩。
在一实施例中，接料斗具有收容槽，收容槽与抽气管连接并连通。
在一实施例中，异物剔除装置还包括吹气机构以及切换阀，吹气机构连通于切换阀；吸嘴和第一抽气装置连通于切换阀；切换阀对吸嘴与第一抽气装置的连通和吸嘴与吹气机构的连通进行切换。
为了实现上述目的，在第二方面，本发明提供了一种视觉分拣装置，其包括物料输送机构以及识别机构，物料输送机构用于输送物料，识别机构与物料输送机构相对并识别物料中的异物，视觉分拣装置还包括根据本发明第一方面所述的异物剔除装置，异物剔除装置与识别物料通信连接并将异物从物料中剔除。
本发明的有益效果如下：异物剔除装置的吸附机构和接料机构类似人采用双手的手检，一只手检起，另一只手收集捡起的异物，无论是与背景技术中的吹气方式相比还是与背景技术中的诸如一体的吸尘器之类的装置相比，异物剔除装置的分拣异物的操作灵活、可控且精确。
附图说明
图1是根据本发明的视觉分拣装置的示意图，其中视觉分拣装置的异物剔除装置处于一操作状态且异物剔除装置的部分部件以虚线示意示出。
图2是图1的视觉分拣装置的另一示意图，其中异物剔除装置处于另一状态且图1的虚线示出的部件移除。
图3是根据本发明的异物剔除装置的吸附机构的吸嘴的剖开图。
其中，附图标记说明如下：
F异物 2接料机构
M物料 21接料斗
M1物料输送机构 211收容槽
M2识别机构 22第二抽气装置
M3机械分离机构 221抽气管
M4异物剔除装置 222真空发生器
1吸附机构 23收容箱
11吸嘴 3第一驱动机构
111本体部 31滑轨
111a端面 311燕尾槽
P开口 32滑块
111b第一腔 321突起
111c第二腔 33第一动力装置
111d第一中空正截锥体 34连接架
111e第二中空倒截锥体 341板部
H连接孔 342叉部
112隔板 4第二驱动机构
112a贯通孔 41滑板
113固定座 42导轨
113a内腔体 43第二动力装置
12第一抽气装置 44连接板
13第一管 5吹气机构
14第二管 51压缩气体瓶
15第一螺母 52压力控制阀
151第一凸缘 6切换阀
16第二螺母 7第三驱动机构
161第二凸缘 8控制机构
具体实施方式
附图示出本发明的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本发明。
此外，诸如上、下、左、右、前和后等用于说明实施例中的各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的，且尽管各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的，但是当这些位置改变时，这些方向应有不同的解释，以对应所述改变。
图1是根据本发明的视觉分拣装置的示意图，其中视觉分拣装置的异物剔除装置M4处于一操作状态且异物剔除装置M4的部分部件以虚线示意示出。图2是图1的视觉分拣装置的另一示意图，其中异物剔除装置M4处于另一状态且图1的虚线示出的部件移除。图3是根据本发明的异物剔除装置M4的吸附机构1的吸嘴11的剖开图。
如图1所示，视觉分拣装置包括物料输送机构M1、识别机构M2以及异物剔除装置M4。依据实际情况，视觉分拣装置还可包括机械分离机构M3。
物料输送机构M1用于输送物料M。在一实施例中，物料输送机构M1为皮带机。皮带机的皮带水平地输送物料M。
识别机构M2与物料输送机构M1相对并识别物料M中的异物F。具体地，识别机构M2除了具有从物料M中识别出异物F的功能外，还可具有确定异物F与其周围的物料M之间的间隔的功能。针对这些功能，识别机构M2可例如采用具有市购的或公知的图像处理的摄像机来实现。
机械分离机构M3将异物F与异物F周围的物料M分开到所需间隔，以便异物剔除装置M4在操作时仅将异物F吸附走而不会吸附上异物F周围的物料M。机械分离机构M3的操作通常依据与识别机构M2的通信来确定是否需要启动。机械分离机构M3可以为机器人、三维运动机械手、毛刷等。
异物剔除装置M4与识别机构M2通信连接并将异物F从物料M中剔除。
异物剔除装置M4包括吸附机构1以及接料机构2。依据实际操作需要，异物剔除装置M4还可包括第一驱动机构3。依据实际操作需要，异物剔除装置M4还包括第二驱动机构4。依据实际操作需要，异物剔除装置M4还可包括吹气机构5以及切换阀6。依据实际操作需要，异物剔除装置M4还可包括第三驱动机构7。依据实际操作需要，异物剔除装置M4还可包括控制机构8。
吸附机构1包括吸嘴11以及第一抽气装置12。依据实际情况，吸附机构1还可包括第一管13、第二管14以及弹簧(未示出)。吸附机构1还可包括第一螺母15和第二螺母16。吸附机构1可还包括感应器(未示出)，感应器设置在吸嘴11内并感应空气压力的变化，以判断异物F是否被吸附上以及异物F是否释放成功。
吸嘴11连接于第一抽气装置12。吸嘴11的尺寸设置成使得经由第一抽气装置12的抽吸使得异物F吸附于吸嘴11(但不吸入吸嘴11与第一抽气装置12之间的管路以及第一抽气装置12)。针对头发丝类细长形的异物，其直径远小于长度，故吸嘴11的外径小于这类异物的长度但大于这里异物的直径；针对蜿蜒延伸类型的异物，这类异物在平面投影上具有二维尺寸，吸嘴11的外径小于二维尺寸中的一个但吸嘴11的外径大于二维尺寸中的另一个。同样地，对于飞絮类异物，这类异物在平面投影上具有二维尺寸，只要吸嘴11的外径小于二维尺寸中的一个但吸嘴11的外径大于二维尺寸中的另一个。在这些情况下，经由第一抽气装置12的抽吸，使得异物F吸附于并架于吸嘴11上，且由于吸嘴11的外径大于异物F的对应一个尺寸，所以第一抽气装置12通过保持抽气作用来保持异物F吸附于并架于吸嘴11上的状态。当然，在配合后面的隔板的贯通孔112a的作用，吸嘴11的尺寸设置成允许使得异物F进入吸嘴11但不使异物F进入吸嘴11与第一抽气装置12之间的管路以及第一抽气装置12即可，这种情况依然视为异物F吸附于吸嘴11。
吸附机构1的吸嘴11包括本体部111以及隔板112。依据实际连接需要，吸嘴11还包括固定座113。
本体部111具有端面111a，本体部111内设置有第一腔111b和第二腔111c，第一腔111b的外端连通于第一抽气装置12，第二腔111c在端面111a具有开口P。第一腔111b的直径小于第二腔111c的直径，由此利于吹气机构5吹出的气体从第一腔111b到第二腔111c进行体积扩张，从而降低吹气的速度和压力，在释放吸嘴11上吸附的异物F的同时，能可靠地被接料斗21接收。本体部111包括第一中空正截锥体111d以及第二中空倒截锥体111e，第一中空正截锥体111d和第二中空倒截锥体111e连接在一起并形成第二腔111c。第二中空倒截锥体111e形成开口P，第一中空正截锥体111d和第二中空倒截锥体111e连接在一起的位置形成连接孔H。开口P和连接孔H会形成异物F架在吸嘴11上的位置，增强吸嘴11吸附异物F的可靠性。此外，吹气机构5吹出的气体会在第一中空正截锥体111d中朝向连接孔H体积收缩并从连接孔H开始在第二中空倒截锥体111e中体积扩张，这种体积收缩到体积扩张的变化会降低吹气的速度和压力同时会形成一种突然地喷出力，从而进一步利于柔和但有力度地释放吸嘴11上吸附的异物F。本体部111为软质本体部，例如橡胶。采用软质本体部，在第一抽气装置12的抽吸时，被抽吸的空气会使软质本体部(具体地为第二中空倒截锥体111e的内表面)变形，增加异物F的吸附面积，进而使得使异物F吸附在吸嘴11上的保持更稳定。
隔板112设置在第一腔111b和第二腔111c的连接位置以将第一腔111b和第二腔111c隔开，隔板112设置有贯通孔112a。贯通孔112a将第一腔111b和第二腔111c连通。贯通孔112a的尺寸设置成阻止异物F通过。贯通孔112a的设置防止异物F尺寸过小时穿过吸嘴11，进而防止堵塞切换阀6以及吸入第一抽气装置12，从而确保切换阀6和第一抽气装置12的使用性能不受异物F影响。贯通孔112a的分布可以依据第一腔111b和第二腔111c中的最小直径以及异物F的尺寸来确定。
固定座113包括内腔体113a，内腔体113a将第一腔111b和第一抽气装置12连通，固定座113将本体部111和第一抽气装置12连接。固定座113的设置可以使得吸嘴11与第一抽气装置12的连接更灵活多样。
第一抽气装置12可以采用任何公知的结构。例如抽真空装置也能适用。
第一管13固定于第一驱动机构3(具体为后述的连接架34)，第一管13的一端连接于第一抽气装置12，第一管13的另一端套设于第二管14的一端，第二管14的另一端连接于吸嘴11，前述弹簧设置在第一管13和第二管14的套设部分的内部，以使第二管14能够相对第一管13伸缩。第二管14能够相对第一管13伸缩，能够避免吸附机构1在第一驱动机构3的带动下向于输送物料M的物料输送机构M1运动时产生硬撞击，从而保护吸附机构1和物料输送机构M1。
第一螺母15固定在第一管13上，第一螺母15具有径向向外突出的第一凸缘151，第二螺母16固定在第一管13上，第二螺母16具有径向向外突出的第二凸缘161，第一凸缘151和第二凸缘161彼此相对且间隔开。
接料机构2包括接料斗21以及第二抽气装置22。依据实际情况，接料机构2还可包括收容箱23。
接料斗21用于接收从吸附机构1的吸嘴11上释放的异物F。接料斗21具有收容槽211，收容槽211收容吸附机构1从吸嘴11上释放的异物F，在吸附机构1从吸嘴11上释放异物F后，吸附机构1即可进行下一次吸附，而无需考虑释放的异物F是否被接料机构2抽走，由此提高了异物剔除装置M4的工作效率。收容槽211与第二抽气装置22(具体为抽气管221)连接并连通，以便收容于收容槽211的异物F经由第二抽气装置22(具体为抽气管221)被抽走。
第二抽气装置22包括抽气管221。第二抽气装置22用于经由抽气管221将接料斗21接收的异物F抽走。依据实际使用，第二抽气装置22还可包括真空发生器222。抽气管221连通于接料斗21。真空发生器222安装在抽气管221上，由此提高了构件的集成度。
收容箱23连通于抽气管221，收容箱23收容经由抽气管221以及真空发生器222抽入的异物F。
第一驱动机构3连接于吸附机构1。第一驱动机构3带动吸附机构1相对异物F运动。当然，也可以无需第一驱动机构3，直接采用人工手动方式。
第一驱动机构3包括滑轨31、滑块32以及第一动力装置33。依据实际情况，第一驱动机构3还可包括连接架34。
滑轨31具有燕尾槽311。
滑块32滑动地安装在滑轨31上。滑块32使吸附机构1的吸嘴11安装在其上。如图1所示，滑块32具有与燕尾槽311匹配的突起321，滑块32的突起321收容于燕尾槽311并在燕尾槽311内滑动。燕尾槽311与突起321的匹配有利于保持滑块32运动方向的稳定性，进而有利于保证吸嘴11的定位准确性。
第一动力装置33连接于滑块32以带动滑块32沿滑轨31运动。第一动力装置33可以采用气缸、丝杠传动机构等。在图1所示的运动方式下，只要能实现相应方向(例如图中所示的上下方向或竖直)运动即可。
连接架34使吸附机构1的吸嘴11安装在其上，连接架34安装在滑块32上。连接架34包括板部341和叉部342。叉部342置于第一凸缘151和第二凸缘161之间并被第一凸缘151以及第二凸缘161挟持和固定，板部341在一端连接于叉部342而在另一端连接于滑块32。
第二驱动机构4连接于接料机构2，第二驱动机构4带动接料机构2相对吸附机构1的吸嘴11运动。当然，也可以无需第二驱动机构4，直接采用人工手动方式。
第二驱动机构4包括滑板41、导轨42以及第二动力装置43。依据实际使用情况，第二驱动机构4还可包括连接板44。
滑板41穿设导轨42并滑动配合。滑板41使接料机构2的接料斗21和第二抽气装置22安装于其上。
导轨42与滑轨31相交(优选垂直，即滑板41沿水平方向运动)并固定连接在一起。
第二动力装置43连接于滑板41，以带动滑板41沿导轨42运动。
连接板44的一端固定于滑板41，连接板44的另一端套设并固定于抽气管221。
吹气机构5连通于切换阀6。吹气机构5利用吹气将吸附在吸嘴11的异物F可靠地释放。
吹气机构5包括压缩气体瓶51以及压力控制阀52。压缩气体瓶51连通于切换阀6，压缩气体瓶51提供经由一定速度和压力的气体，以利用这种带有速度和压力的气体将吸附在吸嘴11的异物F可靠地释放。压力控制阀52设置在压缩气体瓶51与切换阀6连通的通路上。
切换阀6使吸嘴11和第一抽气装置12与其连通。切换阀6对吸嘴11与第一抽气装置12的连通和吸嘴11与吹气机构5的连通进行切换。切换阀6的采用，有利于简化吸附机构1和吹气机构5的管道，提高异物剔除装置M4的部件集成度。
第三驱动机构7固定连接于滑轨31，以带动滑轨31运动。第三驱动机构7可以为机器人、三维运动机械手等。
控制机构8与第一抽气装置12、第二抽气装置22、第一动力装置33、第二动力装置43、吹气机构5、压力控制阀52、切换阀6、第三驱动机构7通信连接，以控制它们的操作。当然控制机构8还可与物料输送机构M1、识别机构M2、机械分离机构M3通信连接，以实现视觉分拣装置的全自动化。
综上所述，异物剔除装置M4的吸附机构1和接料机构2类似人采用双手的手检，一只手检起，另一只手收集捡起的异物，无论是与背景技术中的吹气方式相比还是与背景技术中的诸如一体的吸尘器之类的装置相比，异物剔除装置M4的分拣异物的操作灵活、可控且精确。
注意的是，在本发明中，前述通信可以采用有线或无线方式。异物剔除装置M4不限于视觉分拣装置，可以适用于任何需要的精确分拣的场合。视觉分拣装置不限于色选领域，也可以适用于任何需要的技术领域。
上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
Claims (10)
1.一种异物剔除装置(M4)，用于将异物(F)从物料(M)中剔除，其特征在于，包括吸附机构(1)以及接料机构(2)，
吸附机构(1)包括吸嘴(11)以及第一抽气装置(12)，吸嘴(11)连接于第一抽气装置(12)，吸嘴(11)的尺寸设置成经由第一抽气装置(12)的抽吸使得异物(F)吸附于吸嘴(11)；
接料机构(2)包括接料斗(21)以及第二抽气装置(22)，第二抽气装置(22)包括抽气管(221)，抽气管(221)连通于接料斗(21)，接料斗(21)用于接收从吸附机构(1)的吸嘴(11)上释放的异物(F)，第二抽气装置(22)用于经由抽气管(221)将接料斗(21)接收的异物(F)抽走。
2.根据权利要求1所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，
吸附机构(1)的吸嘴(11)包括本体部(111)以及隔板(112)，本体部(111)具有端面(111a)，本体部(111)内设置有第一腔(111b)和第二腔(111c)，第一腔(111b)的外端连通于第一抽气装置(12)，第二腔(111c)在端面(111a)具有开口(P)；
隔板(112)设置在第一腔(111b)和第二腔(111c)的连接位置以将第一腔(111b)和第二腔(111c)隔开，隔板(112)设置有贯通孔(112a)，贯通孔(112a)将第一腔(111b)和第二腔(111c)连通，贯通孔(112a)的尺寸设置成阻止异物(F)通过。
3.根据权利要求2所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，本体部(111)包括第一中空正截锥体(111d)以及第二中空倒截锥体(111e)，第一中空正截锥体(111d)和第二中空倒截锥体(111e)连接在一起并形成第二腔(111c)，第二中空倒截锥体(111e)形成开口(P)，第一中空正截锥体(111d)和第二中空倒截锥体(111e)连接在一起的位置形成连接孔(H)。
4.根据权利要求2所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，吸嘴(11)的本体部(111)为软质本体部。
5.根据权利要求1所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，吸附机构(1)还包括感应器，感应器设置在吸嘴(11)内并感应空气压力的变化。
6.根据权利要求2所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，第一腔(111b)的直径小于第二腔(111c)的直径。
7.根据权利要求1所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，
异物剔除装置(M4)还包括第一驱动机构(3)，
第一驱动机构(3)包括连接架(34)，吸附机构(1)的吸嘴(11)安装在连接架(34)上；
吸附机构(1)还包括第一管(13)、第二管(14)以及弹簧；
第一管(13)固定于连接架(34)，第一管(13)的一端连接于第一抽气装置(12)，第一管(13)的另一端套设于第二管(14)的一端，第二管(14)的另一端连接于吸嘴(11)，弹簧设置在第一管(13)和第二管(14)的套设部分的内部，以使第二管(14)能够相对第一管(13)伸缩。
8.根据权利要求1所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，
接料斗(21)具有收容槽(211)，收容槽(211)与抽气管(221)连接并连通。
9.根据权利要求1所述的异物剔除装置(M4)，其特征在于，
异物剔除装置(M4)还包括吹气机构(5)以及切换阀(6)，吹气机构(5)连通于切换阀(6)；
吸嘴(11)和第一抽气装置(12)连通于切换阀(6)；
切换阀(6)对吸嘴(11)与第一抽气装置(12)的连通和吸嘴(11)与吹气机构(5)的连通进行切换。
10.一种视觉分拣装置，包括物料输送机构(M1)以及识别机构(M2)，物料输送机构(M1)用于输送物料(M)，识别机构(M2)与物料输送机构(M1)相对并识别物料(M)中的异物(F)，其特征在于，视觉分拣装置还包括根据权利要求1-9中任一项所述的异物剔除装置(M4)，异物剔除装置(M4)与识别机构(M2)通信连接并将异物(F)从物料(M)中剔除。
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