CN113319952B - 原竹切割系统以及原竹切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了原竹切割系统，包括：切割单元，所述切割单元为至少两个；所述切割单元具有对原竹进行切割的锯片以及控制锯片转动的转动机构；摄像单元，所述摄像单元对原竹和切割单元进行拍摄并输出图像和/或影像；处理单元，所述处理单元对图像和/或影像进行处理并输出各个切割单元的待移动位移；第一控制单元，所述第一控制单元根据处理单元的处理结果控制切割单元的移动直至使切割单元的锯片与竹节两端的待切割处配合；导向单元，所述第一控制单元控制切割单元在导向单元上移动。本发明的切割单元能够自动移动至待切割处，多个切割单元能够同时对整根原竹进行切割，不仅一次性完成切割，而且能够使竹节和竹中分离。
Description
技术领域
本发明涉及原竹切割的技术领域，具体而言，涉及原竹切割系统以及原竹切割方法。
背景技术
竹属于禾本科竹亚科植物，是世界上生长最快的植物之一。竹本身具有诸多优点，如对生长环境要求不高，3～5年即可成材、不与粮争地、竹材机械性能优良等。将竹材经物理和化学作用制成的竹纤维，可以做成毛巾和衣物等。将竹材通过焙烧可以制成竹炭，被用在很多场合，比如去除室内环境气味，以及特殊风味食品。
在竹制品的生产过程中，首先需要将整根原竹按所需长度截断，再进行后续的造浆、剖条、开片等加工。现有的原竹截断机械自动化程度不高，通常是由人机合作共同完成，即原竹由操作工人拿起，让原竹的一端抵在切割机的托竹座上，同时双手按住原竹，启动切割机，横向移动原竹，直至原竹被切断，操作者才能松开托住原竹的手，继续送进原竹重复之前的操作。
现有的切割方式存在以下缺点：(1)一般需要至少2个工人分工完成放置及锯断原竹的工作，切割效率低，操作工人劳动强度大，重复性动作多，人工成本高；(2)在切割时，原竹容易易位，影响分割效果，同时可能会飞溅伤人；(3)竹节部位石细胞较多，纤维素含量低，药液渗透困难，不易煮透，并且竹节部分灰分含量较高，影响竹制品，比如竹浆纸的产品质量；但是一般直接将原竹等长切割，并未将竹节和竹中分割开。
发明内容
本发明的主要目的在于提供原竹切割系统以及原竹切割方法，以解决现有技术中切割效率低下、原竹易位以及竹节和竹中不被分割开的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了原竹切割系统。技术方案如下：
原竹切割系统，其特征在于：包括：
切割单元，所述切割单元为至少两个；所述切割单元具有对原竹进行切割的锯片以及控制锯片转动的转动机构；
摄像单元，所述摄像单元对原竹和切割单元进行拍摄并输出图像和/或影像；
处理单元，所述处理单元对图像和/或影像进行处理并输出各个切割单元的待移动位移；
第一控制单元，所述第一控制单元根据处理单元的处理结果控制切割单元的移动直至使切割单元的锯片与竹节两端的待切割处配合；
导向单元，所述第一控制单元控制切割单元在导向单元上移动。
进一步地是，切割单元为两组且交错分布于原竹的轴向两侧，所述导向单元为两个且分别分布于原竹的轴向两侧。
进一步地是，摄像单元具有间隔分布的摄像装置。
进一步地是，摄像装置与切割单元间隔分布。
进一步地是，切割单元还具有：夹具，用于固定原竹；开合机构，用于控制夹具的开合；升降机构，用于控制夹具的升降。
进一步地是，切割系统还包括控制开合机构起停的第二控制单元；并且/或者，所述开合机构包括控制夹具开合的第一气缸。
进一步地是，切割系统还包括控制升降机构起停的第三控制单元；并且/或者，所述升降机构包括控制夹具升降的第二气缸。
进一步地是，切割系统还包括控制转动机构起停的第四控制单元；并且/或者，所述转动机构具有控制锯片转动的第一电机和传动组件。
进一步地是，所述导向单元包括：导轨，所述导轨沿原竹的轴向分布；滑块，所述滑块与导轨配合并且可以沿导轨滑动，所述滑块设于切割单元上；齿条，所述齿条沿原竹的轴向分布；齿轮，所述齿轮与齿条啮合，所述齿轮设于切割单元上，所述第一控制单元具有控制齿轮转动的第二电机。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了原竹切割方法。该原竹切割方法采用上述的原竹切割系统。
本发明的原竹切割系统以及原竹切割方法中，切割单元能够自动移动至待切割处，多个切割单元能够同时对整根原竹进行切割，不仅一次性完成切割，而且能够使竹节和竹中分离；同时，由于一次性全部切割，因此不存在原竹易位的问题；由此可见，本发明的原竹切割系统以及原竹切割方法的结构简单，易操作，切割效率高，设备成本低，能够显著节约成本，具有很强的实用性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的原竹切割设备的一种具体实施方式的结构示意图。
图2为图1所示原竹切割设备中切割单元的立体图。
图3为图1所示原竹切割设备中切割单元的剖视图。
图4为图1所示原竹切割设备中切割单元的侧视图。
图5为本发明的原竹切割系统的一种具体实施方式的结构示意图。
图6为图5中A处的局部放大图。
图7为图5所示原竹切割设备中切割单元的立体图。
图8为图5所示原竹切割设备中切割单元的侧视图。
上述附图中的有关标记为：
100-原竹，200-切割单元，300-导向单元，400-摄像单元，210-锯片，220-第一电机，230-传动组件，231-第一皮带轮，232-皮带，233-第二皮带轮，234-转轴，235-轴承，236-摩擦片，237-压圈，241-保护罩，242-引灰槽，251-夹具，252-开合机构，253-升降机构，261-导向杆，262-安装部，310-导轨，320-滑块，330-齿条，340-齿轮，350-第二电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
图1为本发明的原竹切割设备的一种具体实施方式的结构示意图。图2为图1所示原竹切割设备中切割单元200的立体图。图3为图1所示原竹切割设备中切割单元200的剖视图。图4为图1所示原竹切割设备中切割单元200的侧视图。
如图1-4所示，原竹切割设备包括机架、至少两个切割单元200、对切割单元200的移动进行导向的导向单元300以及出料单元；其中，
切割单元200包括锯片210和转动机构；所述锯片210用于切割原竹100，所述锯片210为双锯片；所述转动机构用于控制锯片210转动，所述转动机构具有控制锯片210转动的第一电机220和传动组件230。
导向单元300包括导轨310和滑块320；所述导轨310沿原竹100的轴向分布；所述滑块320与导轨310配合并且可以沿导轨310滑动，所述滑块320设于切割单元200上。
由此，在使用时，由于切割单元200可以在导向单元300上滑动，因此可以根据原竹100上竹节的位置调整切割单元200分布的位置；切割单元200分布到适宜的位置之后，同时启动所有切割单元200的锯片210对原竹100进行切割，即可一次性完成切割并且使竹节和竹中分开。
将锯片210固定，使原竹100朝向锯片210运动直至被切割，可以显著提升安全性；因此，所述传动组件230包括依次与第一电机220的输出端连接的第一皮带232轮231、皮带232、第二皮带232轮、转轴234和轴承235，锯片210安装于轴承235后采用摩擦片236和压圈237固定。具有上述结构的传动组件230，可以减小切割单元200沿原竹100长度方向占用的空间，防止因竹节的尺寸较小而无法在竹节的两端放置切割单元200。
为了便于原竹100的运动，防止原竹100在切割是易位，切割单元200还具有夹具251、开合机构252和升降机构253；所述夹具251用于固定原竹100；所述开合机构252用于控制夹具251的开合，所述开合机构252包括控制夹具251开合的第一气缸；所述升降机构253用于控制夹具251的升降，所述升降机构253包括控制夹具251升降的第二气缸。由此，原竹100在多个夹具251的夹持下平稳地朝向锯片210运动，可以显著提升切割稳定性。
为了使夹具251平稳的升降，切割单元200还具有对夹具251的升降进行导向的导向机构；所述导向机构包括竖向放置的导向杆261以及安装部262，所述安装部262上设有与导向杆261配合的导向孔，所述安装部262与第二气缸的输出端连接，所述夹具251和开合机构252设于安装部262上。
为了提升操作的安全性，切割单元200还具有对锯片210进行防护的保护罩241以及引灰槽242。
切割单元200可以分布于原竹100的一侧，也可以分布于原竹100的两侧；由于原竹100的竹节较小，因此竹节两端的切割单元200的间距很小，因此，当切割单元200为两组且交错分布于原竹100的轴向两侧时，对切割单元200的尺寸要求交小，有助于缩减设备投资成本；此时，所述导向单元300为两个且分别分布于原竹100的轴向两侧。
为了提升导向单元300对切割单元200的导向作用，每个导向单元300中所述导轨310和滑块320为两组且平行设置。
所述出料单元设于夹角的下方，出料单元具有传送带；当切割完成后，开合机构252使夹具251松开，竹节和竹中自动降落在传送带上，然后被传输至机架外。
图5为本发明的原竹切割系统的一种具体实施方式的结构示意图。图6为图5中A处的局部放大图。图7为图5所示原竹切割设备中切割单元200的立体图。图8为图5所示原竹切割设备中切割单元200的侧视图。
如图5-8所示，原竹切割系统包括上述的原竹切割设备以及摄像单元400、处理单元和第一控制单元；其中，
所述摄像单元400对原竹100和切割单元200进行拍摄并输出图像和/或影像；摄像单元400具有间隔分布的摄像装置；摄像装置与切割单元200间隔分布。
所述处理单元具有图像和/或影像识别和处理功能，通过接收以及对图像和/或影像进行处理，判断切割单元200与竹节两端的待切割处之间的间距，输出各个切割单元200的待移动位移。
所述第一控制单元根据处理单元的处理结果控制切割单元200的移动直至使切割单元200的锯片210与竹节两端的待切割处配合。
为了控制切割单元200的移动，所述导向单元300还包括齿条330和齿轮340，所述齿条330沿原竹100的轴向分布，所述齿轮340与齿条330啮合，所述齿轮340设于切割单元200的底部，所述第一控制单元具有控制齿轮340转动的第二电机350，所述第二电机350优选为步进电机。由此，第一控制单元通过控制齿轮340的转动量即可控制切割单元200的移动距离。
由此，与上述原竹切割设备中人工控制切割单元200的移动相比，原竹切割系统中切割单元200的移动更加智能化，能够显著节约人力，提升切割效率。
在原竹切割系统的第一种具体实施方式的基础上，原竹切割系统的第一种具体实施方式还包括：控制开合机构252起停的第二控制单元、控制升降机构253起停的第三控制单元以及控制转动机构起停的第四控制单元。
由此，工人只需将原竹100放入夹具251即可，后续原竹100的切割由切割系统自动完成，无需工作人员操作，减少了人工投入，既保证了切割效率，又保证了操作的安全性。
在原竹切割系统的第二种具体实施方式的基础上，原竹切割系统的第三种具体实施方式还包括：控制出料单元运行的第五控制单元。由此，进一步提升效率。
上述的第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、第四控制单元和第五控制单元，可以相互独立且分别与处理单元通信；或者均由一个总控制单元控制；又或者直接采用具有上述五个控制单元的功能的总控制单元；总控制单元接收处理单元的处理结果，然后控制各个控制单元运行的先后顺序。
上述的处理单元和控制单元在实施时需要电子装置和计算机可读存储介质；其中，电子装置包括处理器和存储器，所述存储器用于储存处理器可执行指令，所述处理器被配置为执行上述的处理单元和控制单元的功能；计算机可读存储介质包括储存的程序，所述程序运行时执行上述的处理单元和控制单元的功能。
本发明的原竹切割方法采用上述的原竹切割设备或原竹切割系统，其中优选采用第三具体实施方式的原竹切割系统。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.原竹切割系统，其特征在于：包括：
切割单元(200)，所述切割单元(200)为至少两个；所述切割单元(200)具有对原竹(100)进行切割的锯片(210)以及控制锯片(210)转动的转动机构；
摄像单元(400)，所述摄像单元(400)对原竹(100)和切割单元(200)进行拍摄并输出图像和/或影像；
处理单元，所述处理单元对图像和/或影像进行处理并输出各个切割单元(200)的待移动位移；
第一控制单元，所述第一控制单元根据处理单元的处理结果控制切割单元(200)的移动直至使切割单元(200)的锯片(210)与竹节两端的待切割处配合；
导向单元(300)，所述第一控制单元控制切割单元(200)在导向单元(300)上移动；
切割单元(200)为两组且交错分布于原竹(100)的轴向两侧，所述导向单元(300)为两个且分别分布于原竹(100)的轴向两侧；
切割单元(200)还具有：
夹具(251)，用于固定原竹(100)；
开合机构(252)，用于控制夹具(251)的开合；
升降机构(253)，用于控制夹具(251)的升降。
2.如权利要求1所述的原竹切割系统，其特征在于：摄像单元(400)具有间隔分布的摄像装置。
3.如权利要求2所述的原竹切割系统，其特征在于：摄像装置与切割单元(200)间隔分布。
4.如权利要求1所述的原竹切割系统，其特征在于：切割系统还包括控制开合机构(252)起停的第二控制单元；并且/或者，所述开合机构(252)包括控制夹具(251)开合的第一气缸。
5.如权利要求1所述的原竹切割系统，其特征在于：切割系统还包括控制升降机构(253)起停的第三控制单元；并且/或者，所述升降机构(253)包括控制夹具(251)升降的第二气缸。
6.如权利要求1所述的原竹切割系统，其特征在于：切割系统还包括控制转动机构起停的第四控制单元；并且/或者，所述转动机构具有控制锯片(210)转动的第一电机(220)和传动组件(230)。
7.如权利要求1所述的原竹切割系统，其特征在于：所述导向单元(300)包括：
导轨(310)，所述导轨(310)沿原竹(100)的轴向分布；
滑块(320)，所述滑块(320)与导轨(310)配合并且可以沿导轨(310)滑动，所述滑块(320)设于切割单元(200)上；
齿条(330)，所述齿条(330)沿原竹(100)的轴向分布；
齿轮(340)，所述齿轮(340)与齿条(330)啮合，所述齿轮(340)设于切割单元(200)上，所述第一控制单元具有控制齿轮(340)转动的第二电机(350)。
8.原竹切割方法，其特征在于：采用权利要求1-7之一所述的原竹切割系统。
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