CN113370304A - 脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了脱细胞骨再生修复材料锯‑冲一体化制备装置与方法，包括气动快换夹持装置、两轴联动工作台、锯骨机、中间运输装置、冲压机和骨粒筛选装置；气动快换夹持装置适应不同形状和大小动物大骨夹持，两轴联动工作台驱动气动快换夹持装置二维平移；锯骨机将动物大骨锯切成动物骨片，并可调整骨片厚度；中间运输装置输送动物骨片至冲压机冲压，并具有筛选合格动物骨片的功能；冲压机将动物骨片冲压成骨粒输送至骨粒筛选装置；骨粒筛选装置筛选合格骨粒。本发明实现了两轴联动工作、锯切动物大骨、中间运输、多模冲孔和筛选收集于一体的自动化控制，实现了将动物大骨加工成成品骨粒的物流全过程，大大提高了动物大骨骨粒的加工效率。

Description

脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置与方法
技术领域
本发明涉及骨科医学用骨片材料制备，具体涉及一种脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置与方法。
背景技术
脱细胞骨粒具有良好的骨诱导性，在一些骨科手术中，脱细胞骨粒作为移植对象可以高效、安全的移植在人体当中，是人体碎骨康复时有效的连接件。但是目前国内对于优质脱细胞骨粒的中间产物-动物大骨(猪或牛)骨粒加工制造仍然缺乏相应的高效、少损耗的制备装置与加工方法。所以脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置与方法的设计研究迫在眉睫。
发明内容
本发明针对目前动物大骨骨粒生产过程存在依赖人工操作，加工质量和效率较低等问题，提供一种脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置与方法。本发明具有适应不同形状和大小动物大骨的气动快换夹持装置，具有XY轴伺服驱动和单轴自锁机构的两轴联动工作台，具有大骨横截面定厚锯骨机，具有骨片筛选及骨片传送的骨片中间运输装置，具有多孔模具设计的动物大骨骨片冲孔装置，具有小骨粒振动排列、视觉筛选、成品收集的骨粒筛选装置；是一种集成制备参数可调整，复杂工件夹紧，精密工件定位驱动，高效锯切，冲模精确定位，多模冲孔，中间运输和筛选收集于一体的自动化控制装置；涉及一种形状尺寸不规则的动物(猪或牛)大骨的简单可靠夹持方法；涉及一种从大骨上进行定厚锯切获得横截面骨片的制备方法；涉及一种动物骨片(粒)鉴定、筛选的机器视觉检测方法；涉及一种从横截面骨片上进行冲孔获得动物大骨骨粒的方法；涉及一种动物大骨骨粒振动排列、视觉筛选、收集的方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，包括气动快换夹持装置、两轴联动工作台、锯骨机、中间运输装置、冲压机和骨粒筛选装置；锯骨机的锯骨机座体固定在平台上，机架固定在锯骨机的锯骨机座体上；挡板驱动气缸的缸体固定在机架上，挡板固定在挡板驱动气缸的活塞杆上，且挡板与挡板驱动气缸的活塞杆之间设有压力传感器；所述压力传感器的信号输出端接控制器；所述的挡板平行于锯骨机锯带；中间运输装置的进料端位于挡板下方，冲压机位于中间运输装置的出料端，骨粒筛选装置位于冲压机的出料端。
所述的气动快换夹持装置包括载物台、气缸组件和夹持组件；所述的载物台由两轴联动工作台驱动；所述的气缸组件由下固定块和夹持气缸组成；下固定块固定于载物台上；夹持气缸的缸体与下固定块固定；所述的夹持组件由刚性固定架、刚性三角块和柔性紧固块组成；刚性固定架顶部和底部均固定有间距设置的两块刚性三角块，且每块顶部刚性三角块的斜面与一块底部刚性三角块的斜面正对；柔性紧固块固定在夹持气缸的活塞杆上，并与刚性固定架正对；刚性三角块的斜面上开设有并排布置且深度不完全相同的若干三角形凹槽，柔性紧固块的外侧弧面上沿弧面开设有深度不完全相同的若干三角形凹槽。
所述的冲压机包括连接柱、上安装板、下安装板、冲压气缸、冲头模具和落料收集装置；所述的下安装板固定在平台上；上安装板与下安装板通过连接柱固定；冲压气缸的缸体固定在上安装板的顶面；冲压气缸的活塞杆穿过上安装板，并与连接柱顶端固定；所述的冲头模具包括冲头、冲头安装座、连接板、模具底板、圆柱导向柱、弹簧导向柱、弹簧、光电传感器、下固定模具和上固定模具；所述的连接板与连接柱底端固定；所述的光电传感器固定在连接板开设的传感器安置孔内；光电传感器的信号输出端与控制器连接；模具底板固定在下安装板顶面，模具底板上固定有阵列排布的a*b个冲头，a在6～10中取值，b在6～9中取值；冲头安装座与模具底板固定；冲头穿过冲头安装座；连接板开设的n个导向孔与固定在模具底板上的n根圆柱导向柱分别构成滑动副，n在2～4中取值；上固定模具固定于连接板下方；上固定模具开设有阵列排布且与冲头数量相等的通孔一，下固定模具开设有阵列排布且与冲头数量相等的通孔二，通孔一、通孔二与冲头一一对齐；所述的冲头安装座上固定有k根弹簧导向柱，k根弹簧导向柱与下固定模具开设的k个导向孔一一对齐，k在2～4中取值；所述的弹簧导向柱上套置有弹簧，弹簧两端分别与冲头安装座顶面和下固定模具底面接触；中间运输装置和落料收集装置位于冲头模具的不同侧；所述的落料收集装置包括固定架、前推气缸、下移气缸、收集板和骨粒落料盒；所述的收集板固定在前推气缸的活塞杆上，前推气缸的缸体固定在下移气缸的活塞杆上，下移气缸的缸体固定于固定架上；固定架固定在下安装板顶面；骨粒落料盒置于下安装板顶面，并位于前推气缸下方；落料盒底板一侧与骨粒落料盒底部铰接，且铰接轴上套置有扭簧。
所述的骨粒筛选装置包括骨粒运输模块和骨粒筛选模块。所述的骨粒运输模块包括运输气缸支撑柱、物料盒安装板和运输气缸；所述的运输气缸支撑柱固定在装配箱上，运输气缸的缸体固定在运输气缸支撑柱上；物料盒安装板固定在运输气缸的活塞杆上，并与冲压机的骨粒落料盒固定。所述的骨粒筛选模块包括喷气设备、限高板、相机安装座、工业相机、骨粒运输轨道、骨粒筛选轨道和振动盘；所述的骨粒运输轨道固定在振动盘上，骨粒运输轨道的进料口与振动盘的出料口连通；骨粒运输轨道的进料口位置处固定有限高板；限高板的底面与骨粒运输轨道的轨道面之间设有间距；所述的骨粒筛选轨道与骨粒运输轨道固定，且骨粒筛选轨道的进料口与骨粒运输轨道的出料口连通；喷气设备和相机安装座均固定在骨粒运输轨道的出料口上方；工业相机固定在相机安装座上；工业相机的镜头朝下正对骨粒筛选轨道；工业相机的信号输出端与控制器连接；所述骨粒筛选轨道的进料口处开设有同轴设置的安装孔和出料孔；喷气设备的喷头嵌入安装孔内，并正对骨粒筛选轨道的出料孔。
优选地，所述的挡板朝向气动快换夹持装置的侧面上设有防黏附微结构；所述的防黏附微结构为与挡板一体成型且并排布置的若干长条凸块。
优选地，所述的下固定块上固定有上盖板，上盖板压紧夹持气缸的缸体。
优选地，所述的两轴联动工作台包括X方向运动滑台和Y方向运动滑台。所述的X方向运动滑台包括第一滑架、第一丝杠、第一滑块、第一电机、第一传感器和第二传感器；所述的第一丝杠与第一滑架构成转动副；第一电机的底座与第一滑架固定；第一电机的输出轴与第一丝杠的一端固定；第一滑块与第一滑架构成滑动副，且与第一丝杠构成螺旋副；第一传感器和第二传感器固定在第一滑架两端，且信号输出端均接控制器；第一电机由控制器控制。所述的Y方向运动滑台包括第二滑架、第二丝杠、第二滑块、第二电机、第三传感器和第四传感器；所述的第二滑架固定在平台上；所述的第二丝杠与第二滑架构成转动副；第二电机的底座与第二滑架固定；第二电机的输出轴与第二丝杠的一端固定；所述的第二滑块与第二滑架构成滑动副，且与第二丝杠构成螺旋副；第三传感器和第四传感器固定在第二滑架两端，且信号输出端均接控制器；第二电机由控制器控制；第二丝杠与第一丝杠垂直，第二滑块与第一滑架固定，气动快换夹持装置的载物台与第一滑块固定。
优选地，所述的筛料收集盒与筛料气缸正对置于平台上，且筛料收集盒和筛料气缸位于运输气缸两侧。
优选地，所述的骨粒筛选装置还包括导向块；导向块固定在平台上，并与冲压机的下安装板贴合；导向块位于振动盘的进料口上方。
优选地，所述的中间运输装置包括骨料导向槽、运输气缸、摄像机、筛料气缸、推料气缸、运料板、筛料板和推料板；运输气缸、筛料气缸和推料气缸均通过由控制器控制的换向阀与气泵连接；骨料导向槽与锯骨机座体固定，并位于挡板正下方；运输气缸的座体固定在平台上，运输气缸的气缸运输滑台与运料板固定；运输气缸的一端位于骨料导向槽的出料口下方；摄像机位于运输气缸靠近骨料导向槽的一端上方，并与平台固定；摄像机的摄像头朝下正对运输气缸，摄像机的信号输出端接控制器；所述的筛料气缸位于摄像机下方；筛料气缸的活塞杆与筛料板固定；推料气缸比筛料气缸远离骨料导向槽，且推料气缸与冲压机的上固定模具正对；推料气缸的活塞杆与推料板固定；筛料气缸和推料气缸的缸体均与平台固定。
该脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置制备动物大骨骨粒的方法，具体如下：
步骤一、将动物大骨夹紧在气动快换夹持装置上，具体为：将动物大骨置于两对刚性三角块之间，然后夹持气缸驱动柔性紧固块靠近两对刚性三角块，使得柔性紧固块和两对刚性三角块夹紧动物大骨；其中，刚性三角块斜面上深度不一的三角形凹槽和柔性紧固块外侧弧面上深度不一的三角形凹槽使得柔性紧固块和两对刚性三角块对动物大骨的夹紧牢靠。
步骤二、锯骨机上的挡板驱动气缸驱动挡板，调节挡板与锯骨机的锯骨机锯带之间的间距；然后，设定锯骨机转速，启动锯骨机；
步骤三、驱动两轴联动工作台，通过气动快换夹持装置带动动物大骨进行对刀，当挡板上的压力传感器检测到压力信号时完成对刀。
步骤四、驱动两轴联动工作台，通过气动快换夹持装置带动动物大骨进行二维运动向锯骨机的锯骨机锯带给料，锯骨机锯切下来的动物骨片经中间运输装置的骨料导向槽掉落到运料板上，运输气缸将动物骨片运输到摄像机下进行筛选，筛料气缸将不合格动物骨片推出后复位，合格动物骨片被运输到推料气缸所在位置，推料气缸将合格动物骨片推入冲头模具的下固定模具后复位，然后运输气缸复位到骨料导向槽下方。
步骤五、光电传感器检测到动物骨片时，冲压气缸驱动连接柱、连接板和上固定模具下降，上固定模具作用于下固定模具，使上固定模具和下固定模具夹紧动物骨片，并带动动物骨片下降，冲头安装座上的各冲头穿过下固定模具对应的通孔二，对动物骨片进行冲孔，冲出的动物骨粒穿过上固定模具对应的通孔一，且冲压气缸保持动物骨粒的底面与上固定模具的顶面平齐；其中，连接板沿着圆柱导向柱平移，下固定模具沿着弹簧导向柱平移，保证冲出的动物骨粒形状一致，且满足尺寸精度要求。
步骤六、落料收集装置工作，前推气缸驱动收集板推出，然后下移气缸驱动前推气缸和收集板下移；接着，前推气缸驱动收集板缩回，将位于上固定模具上的动物骨粒收集在骨粒落料盒中；最后，下移气缸驱动前推气缸和收集板上移复位，冲压气缸驱动连接柱、连接板和上固定模具上移复位，下固定模具在弹簧回复力作用下复位。
步骤七、运输气缸驱动物料盒安装板和骨粒落料盒向振动盘上方运动，骨粒落料盒底部的落料盒底板悬空后失去约束力在扭簧作用下下摆，骨粒落料盒中的动物骨粒落入振动盘中，然后运输气缸驱动物料盒安装板和骨粒落料盒复位，落料盒底板重新封住骨粒落料盒底部；动物骨粒在振动盘的振动下向骨粒运输轨道运动，直立的动物骨粒受限高板阻挡后变为平躺状态进入骨粒运输轨道或重新落到振动盘内，进入骨粒运输轨道的动物骨粒被输送至骨粒筛选轨道，骨粒筛选轨道进料口处的工业相机对动物骨粒进行筛选，不合格的动物骨粒被喷气设备从骨粒筛选轨道的出料孔处吹走，合格动物骨粒继续顺着骨粒筛选轨道落入骨粒筛选轨道出料端下方的骨粒收集盒内。
优选地，合格动物骨片的筛选标准为面积S≥200mm2。
优选地，合格动物骨粒的筛选标准为直径误差|d|≤0.05mm；直径误差定义为动物骨粒最小向径与最大向径的差值。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明在加工过程中实现了两轴联动工作、锯切动物大骨、中间运输、多模冲孔和筛选收集于一体的自动化控制，实现了将动物大骨加工成成品骨粒的物流全过程，减少了生产过程中的人工操作，大大提高了动物大骨骨粒的加工效率。
2、本发明通过对气动快换夹持装置的凹槽创新设计，能够准确固定不同形状和大小的动物骨头，提高了动物大骨夹持与加工的稳定性。
3、本发明通过对冲头模具的圆柱导向柱定位设计，使得动物骨片基料能够精确地进行冲压加工，实现了精密工件定位，提高了加工的精度；交错阵列式冲头同时冲压加工，提高了加工效率；上固定模具先压紧固定住动物骨片基料，然后多冲头才进行冲压，进一步提高了加工精度。
4、本发明通过应用机器视觉，进行骨片(粒)鉴定筛选，将不合格(尺寸残缺)的骨片(粒)精准收集，以便材料回收利用，实现了动物大骨骨粒制备的中间产物、余料全回收，提高了骨料利用率，减少了原料成本。
5、本发明在加工过程中可以根据不同产品加工要求，通过对气动快换夹持装置力度、锯骨机锯切速度、伺服驱动滑台进给速度等的修改，以及挡板位置的调整，实现一体化设备的可参数化调整。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图。
图2为本发明中气动快换夹持装置的结构立体图。
图3为本发明中两轴联动工作台的结构立体图。
图4为本发明中锯骨机的结构立体图。
图5为本发明中中间运输装置的结构立体图。
图6为本发明中冲压机的结构立体图。
图7-1为本发明中冲头模具的一个侧视立体图。
图7-2为本发明中冲头模具的另一个侧视立体图。
图8为本发明中骨粒筛选装置的结构立体图。
图9为本发明中骨粒筛选模块的结构立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，包括气动快换夹持装置1、两轴联动工作台2、锯骨机3(采用现有成熟技术)、中间运输装置4、冲压机5和骨粒筛选装置6；如图4所示，锯骨机3的锯骨机座体3-1固定在平台7上，机架3-6固定在锯骨机3的锯骨机座体3-1上；挡板驱动气缸3-5的缸体固定在机架3-6上，挡板3-4固定在挡板驱动气缸3-5的活塞杆上，且挡板3-4与挡板驱动气缸3-5的活塞杆之间设有压力传感器3-3；压力传感器的信号输出端接控制器；挡板3-4平行于锯骨机锯带3-2；中间运输装置4的进料端位于挡板下方，冲压机5位于中间运输装置4的出料端，骨粒筛选装置6位于冲压机5的出料端。
如图2所示，气动快换夹持装置1包括载物台1-1、气缸组件和夹持组件；载物台1-1由两轴联动工作台2驱动；气缸组件由下固定块1-4和夹持气缸1-5组成；下固定块1-4固定于载物台1-1上；夹持气缸1-5的缸体与下固定块1-4固定；夹持组件由刚性固定架、刚性三角块1-2和柔性紧固块1-3组成；刚性固定架顶部和底部均固定有间距设置的两块刚性三角块1-2，且每块顶部刚性三角块1-2的斜面与一块底部刚性三角块1-2的斜面正对；柔性紧固块1-3固定在夹持气缸1-5的活塞杆上，并与刚性固定架正对；刚性三角块1-2的斜面上开设有并排布置且深度不完全相同的若干三角形凹槽，柔性紧固块1-3的外侧弧面上沿弧面开设有深度不完全相同的若干三角形凹槽。
如图6和7-1所示，冲压机包括连接柱5-1、上安装板5-2、下安装板5-3、冲压气缸5-4、冲头模具5-5和落料收集装置5-6；下安装板5-3固定在平台7上；上安装板5-2与下安装板5-3通过连接柱5-1固定；冲压气缸5-4的缸体固定在上安装板5-2的顶面；冲压气缸5-4的活塞杆穿过上安装板5-2，并与连接柱5-17顶端固定；冲头模具5-5包括冲头5-7、冲头安装座5-8、连接板5-9、模具底板5-10、圆柱导向柱5-11、弹簧导向柱5-12、弹簧5-13、光电传感器5-14、下固定模具5-15和上固定模具5-16；连接板5-9与连接柱5-17底端固定；光电传感器5-14固定在连接板5-9开设的传感器安置孔内；光电传感器5-14的信号输出端与控制器连接；模具底板5-10固定在下安装板5-3顶面，模具底板5-10上固定有阵列排布的若干冲头5-7；冲头安装座5-8与模具底板5-10固定；冲头5-7穿过冲头安装座5-8；连接板5-9开设的两个导向孔与固定在模具底板5-10上的两根圆柱导向柱5-11分别构成滑动副；上固定模具5-16固定于连接板5-9下方；上固定模具5-16开设有阵列排布且与冲头5-7数量相等的通孔一，下固定模具5-15开设有阵列排布且与冲头5-7数量相等的通孔二，通孔一、通孔二与冲头5-7一一对齐；冲头安装座5-8上固定有四根弹簧导向柱5-12，四根弹簧导向柱5-12与下固定模具5-15开设的四个导向孔一一对齐；弹簧导向柱5-12上套置有弹簧5-13，弹簧5-13两端分别与冲头安装座5-8顶面和下固定模具5-15底面接触；中间运输装置4和落料收集装置5-6位于冲头模具的不同侧；如图7-2所示，落料收集装置5-6包括固定架5-19、前推气缸5-20、下移气缸5-21、收集板5-22和骨粒落料盒5-23；收集板5-22固定在前推气缸5-20的活塞杆上，前推气缸5-21的缸体固定在下移气缸5-21的活塞杆上，下移气缸5-20的缸体固定于固定架5-19上；固定架5-19固定在下安装板5-3顶面；骨粒落料盒5-23置于下安装板5-3顶面，并位于前推气缸5-20下方；落料盒底板一侧与骨粒落料盒5-23底部铰接，且铰接轴上套置有扭簧。
如图8和图9所示，骨粒筛选装置6包括骨粒运输模块和骨粒筛选模块。骨粒运输模块包括运输气缸支撑柱6-3、物料盒安装板6-4和运输气缸6-5；运输气缸支撑柱6-3固定在装配箱6-6上，运输气缸6-5的缸体固定在运输气缸支撑柱6-3上；物料盒安装板6-4固定在运输气缸6-5的活塞杆6-1上，并与冲压机的骨粒落料盒5-23固定。骨粒筛选模块包括喷气设备6-7、限高板6-8、相机安装座6-9、工业相机6-10、骨粒运输轨道、骨粒筛选轨道6-11和振动盘6-12；骨粒运输轨道固定在振动盘6-12上，骨粒运输轨道的进料口与振动盘6-12的出料口连通；骨粒运输轨道的进料口位置处固定有限高板6-8，用于阻挡直立状态的骨粒；限高板6-8的底面与骨粒运输轨道的轨道面之间设有间距，让平躺的骨粒顺利通过；骨粒筛选轨道6-11与骨粒运输轨道固定，且骨粒筛选轨道6-11的进料口与骨粒运输轨道的出料口连通；喷气设备6-7和相机安装座6-9均固定在骨粒运输轨道的出料口上方；工业相机6-10固定在相机安装座6-9上；工业相机6-10的镜头朝下正对骨粒筛选轨道；工业相机6-10的信号输出端与控制器连接；骨粒筛选轨道6-11的进料口处开设有同轴设置的安装孔和出料孔；喷气设备6-7的喷头嵌入安装孔内，并正对骨粒筛选轨道6-11的出料孔。
挡板驱动气缸3-5、夹持气缸1-5、冲压气缸5-4、前推气缸5-20、下移气缸5-21、运输气缸6-5均经换向阀与气泵连接；喷气设备6-7经电动阀与气泵连接；两轴联动工作台2、中间运输装置4、电动阀和换向阀均由控制器控制。
作为一个优选实施例，挡板3-4朝向气动快换夹持装置1的侧面上设有防黏附微结构；防黏附微结构为与挡板3-4一体成型且并排布置的若干长条凸块。
作为一个优选实施例，如图2所示，下固定块1-4上固定有上盖板1-6，上盖板1-6压紧夹持气缸1-5的缸体。
作为一个优选实施例，如图3所示，两轴联动工作台包括X方向运动滑台和Y方向运动滑台。X方向运动滑台包括第一滑架2-1、第一丝杠2-2、第一滑块2-3、第一电机2-4、第一传感器2-5和第二传感器2-6；第一丝杠2-2与第一滑架2-1构成转动副；第一电机2-4的底座与第一滑架2-1固定；第一电机2-4的输出轴与第一丝杠2-2的一端固定；第一滑块2-3与第一滑架2-1构成滑动副，且与第一丝杠2-2构成螺旋副；第一传感器2-5和第二传感器2-6固定在第一滑架2-1两端，且信号输出端均接控制器；第一电机2-4由控制器控制。Y方向运动滑台包括第二滑架2-7、第二丝杠2-8、第二滑块2-9、第二电机2-10、第三传感器2-11和第四传感器2-12；第二滑架2-7固定在平台7上；第二丝杠2-8与第二滑架2-7构成转动副；第二电机2-10的底座与第二滑架2-7固定；第二电机2-10的输出轴与第二丝杠2-8的一端固定；第二滑块2-9与第二滑架2-7构成滑动副，且与第二丝杠2-8构成螺旋副；第三传感器2-11和第四传感器2-12固定在第二滑架两端，且信号输出端均接控制器；第二电机2-10由控制器控制；第二丝杠2-8与第一丝杠2-2垂直，第二滑块2-9与第一滑架2-1固定，气动快换夹持装置1的载物台1-1与第一滑块2-3固定。
如图5所示，作为一个优选实施例，中间运输装置4包括骨料导向槽4-1、运输气缸4-2、摄像机4-3、筛料气缸4-4、推料气缸4-5、运料板4-6、筛料板4-7和推料板4-8；运输气缸4-2、筛料气缸4-4和推料气缸4-5均通过由控制器控制的换向阀与气泵连接；骨料导向槽4-1与锯骨机座体3-1固定，并位于挡板3-4正下方；运输气缸4-2的座体固定在平台7上，运输气缸4-2的气缸运输滑台与运料板4-6固定；运输气缸4-2的一端位于骨料导向槽4-1的出料口下方；摄像机4-3位于运输气缸4-2靠近骨料导向槽4-1的一端上方，并与平台7固定；摄像机的摄像头朝下正对运输气缸4-2，摄像机的信号输出端接控制器；筛料气缸4-4位于摄像机4-3下方；筛料气缸4-4的活塞杆与筛料板4-7固定；推料气缸4-5比筛料气缸4-4远离骨料导向槽4-1，且推料气缸4-5与冲压机的上固定模具5-16正对；推料气缸4-5的活塞杆与推料板4-8固定；筛料气缸4-4和推料气缸4-5的缸体均与平台7固定。
作为一个优选实施例，筛料收集盒与筛料气缸4-4正对置于平台7上，且筛料收集盒和筛料气缸4-4位于运输气缸4-2两侧。
作为一个优选实施例，如图1所示，骨粒筛选装置还包括导向块6-2；导向块6-2固定在平台7上，并与冲压机的下安装板5-3贴合；导向块6-2位于振动盘6-12的进料口上方，对骨粒落料盒5-23的落料盒底板起到支撑和导向作用。
作为一个优选实施例，锯骨机3的额定电压为220V，功率为1100W，切割速度为600～800m/min。
该脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置制备动物大骨骨粒的方法，具体如下：
步骤一、将动物大骨夹紧在气动快换夹持装置1上，具体为：将动物大骨置于两对刚性三角块1-2之间，然后夹持气缸1-5驱动柔性紧固块1-3靠近两对刚性三角块1-2，使得柔性紧固块1-3和两对刚性三角块1-2夹紧动物大骨；其中，刚性三角块1-2斜面上深度不一的三角形凹槽和柔性紧固块1-3外侧弧面上深度不一的三角形凹槽使得柔性紧固块1-3和两对刚性三角块1-2对动物大骨的夹紧牢靠，是针对动物大骨的特殊结构设计。
步骤二、锯骨机3上的挡板驱动气缸3-5驱动挡板，调节挡板与锯骨机3的锯骨机锯带3-2之间的间距，以锯切出不同厚度的动物骨片；然后，设定锯骨机3转速，启动锯骨机3；
步骤三、驱动两轴联动工作台2，通过气动快换夹持装置1带动动物大骨进行对刀，当挡板上的压力传感器检测到压力信号时完成对刀。
步骤四、驱动两轴联动工作台2，通过气动快换夹持装置1带动动物大骨进行二维运动向锯骨机3的锯骨机锯带3-2给料，锯骨机3锯切下来的动物骨片经中间运输装置4的骨料导向槽4-1掉落到运料板4-6上，运输气缸4-2将动物骨片运输到摄像机4-3下进行筛选，筛料气缸4-4将不合格动物骨片推出后复位，合格动物骨片被运输到推料气缸4-5所在位置，推料气缸4-5将合格动物骨片5-18推入冲头模具的下固定模具5-15后复位，然后运输气缸复位到骨料导向槽4-1下方。
步骤五、光电传感器5-14检测到动物骨片时，冲压气缸5-4驱动连接柱5-17、连接板5-9和上固定模具5-16下降，上固定模具5-16作用于下固定模具5-15，使上固定模具5-16和下固定模具5-15夹紧动物骨片，并带动动物骨片下降，冲头安装座5-8上的各冲头5-7穿过下固定模具5-15对应的通孔二，对动物骨片进行冲孔，冲出的动物骨粒穿过上固定模具5-16对应的通孔一，且冲压气缸5-4保持动物骨粒的底面与上固定模具5-16的顶面平齐；其中，连接板5-9沿着圆柱导向柱5-11平移，下固定模具5-15沿着弹簧导向柱5-12平移，保证冲出的动物骨粒形状一致，且满足尺寸精度要求；冲头5-7数量可以根据需要设计，冲压效率高。
步骤六、落料收集装置工作，前推气缸5-20驱动收集板5-22推出，然后下移气缸5-21驱动前推气缸5-20和收集板5-22下移；接着，前推气缸5-20驱动收集板5-22缩回，将位于上固定模具5-16上的动物骨粒收集在骨粒落料盒5-23中；最后，下移气缸5-21驱动前推气缸5-20和收集板5-22上移复位，冲压气缸5-4驱动连接柱5-17、连接板5-9和上固定模具5-16上移复位，下固定模具5-15在弹簧5-13回复力作用下复位。
步骤七、运输气缸6-5驱动物料盒安装板6-4和骨粒落料盒5-23向振动盘6-12上方运动，骨粒落料盒5-23底部的落料盒底板悬空后失去约束力在扭簧作用下下摆，骨粒落料盒5-23中的动物骨粒落入振动盘6-12中，然后运输气缸6-4驱动物料盒安装板6-4和骨粒落料盒5-23复位，落料盒底板重新封住骨粒落料盒5-23底部；动物骨粒在振动盘6-12的振动下向骨粒运输轨道运动，直立的动物骨粒受限高板6-8阻挡后变为平躺状态进入骨粒运输轨道或重新落到振动盘6-12内，进入骨粒运输轨道的动物骨粒被输送至骨粒筛选轨道6-11，骨粒筛选轨道6-11进料口处的工业相机6-10对动物骨粒进行筛选，不合格的动物骨粒被喷气设备6-7从骨粒筛选轨道6-11的出料孔处吹走，合格动物骨粒继续顺着骨粒筛选轨道6-11落入骨粒筛选轨道6-11出料端下方的骨粒收集盒内。
作为一个优选实施例，合格动物骨片的筛选标准为面积S≥200mm2。
作为一个优选实施例，合格动物骨粒的筛选标准为直径误差|d|≤0.05mm；直径误差定义为动物骨粒最小向径与最大向径的差值。

Claims (10)

1.脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，包括气动快换夹持装置、两轴联动工作台、锯骨机、中间运输装置、冲压机和骨粒筛选装置，其特征在于：锯骨机的锯骨机座体固定在平台上，机架固定在锯骨机的锯骨机座体上；挡板驱动气缸的缸体固定在机架上，挡板固定在挡板驱动气缸的活塞杆上，且挡板与挡板驱动气缸的活塞杆之间设有压力传感器；所述压力传感器的信号输出端接控制器；所述的挡板平行于锯骨机锯带；中间运输装置的进料端位于挡板下方，冲压机位于中间运输装置的出料端，骨粒筛选装置位于冲压机的出料端；
所述的气动快换夹持装置包括载物台、气缸组件和夹持组件；所述的载物台由两轴联动工作台驱动；所述的气缸组件由下固定块和夹持气缸组成；下固定块固定于载物台上；夹持气缸的缸体与下固定块固定；所述的夹持组件由刚性固定架、刚性三角块和柔性紧固块组成；刚性固定架顶部和底部均固定有间距设置的两块刚性三角块，且每块顶部刚性三角块的斜面与一块底部刚性三角块的斜面正对；柔性紧固块固定在夹持气缸的活塞杆上，并与刚性固定架正对；刚性三角块的斜面上开设有并排布置且深度不完全相同的若干三角形凹槽，柔性紧固块的外侧弧面上沿弧面开设有深度不完全相同的若干三角形凹槽；
所述的冲压机包括连接柱、上安装板、下安装板、冲压气缸、冲头模具和落料收集装置；所述的下安装板固定在平台上；上安装板与下安装板通过连接柱固定；冲压气缸的缸体固定在上安装板的顶面；冲压气缸的活塞杆穿过上安装板，并与连接柱顶端固定；所述的冲头模具包括冲头、冲头安装座、连接板、模具底板、圆柱导向柱、弹簧导向柱、弹簧、光电传感器、下固定模具和上固定模具；所述的连接板与连接柱底端固定；所述的光电传感器固定在连接板开设的传感器安置孔内；光电传感器的信号输出端与控制器连接；模具底板固定在下安装板顶面，模具底板上固定有阵列排布的a*b个冲头，a在6～10中取值，b在6～9中取值；冲头安装座与模具底板固定；冲头穿过冲头安装座；连接板开设的n个导向孔与固定在模具底板上的n根圆柱导向柱分别构成滑动副，n在2～4中取值；上固定模具固定于连接板下方；上固定模具开设有阵列排布且与冲头数量相等的通孔一，下固定模具开设有阵列排布且与冲头数量相等的通孔二，通孔一、通孔二与冲头一一对齐；所述的冲头安装座上固定有k根弹簧导向柱，k根弹簧导向柱与下固定模具开设的k个导向孔一一对齐，k在2～4中取值；所述的弹簧导向柱上套置有弹簧，弹簧两端分别与冲头安装座顶面和下固定模具底面接触；中间运输装置和落料收集装置位于冲头模具的不同侧；所述的落料收集装置包括固定架、前推气缸、下移气缸、收集板和骨粒落料盒；所述的收集板固定在前推气缸的活塞杆上，前推气缸的缸体固定在下移气缸的活塞杆上，下移气缸的缸体固定于固定架上；固定架固定在下安装板顶面；骨粒落料盒置于下安装板顶面，并位于前推气缸下方；落料盒底板一侧与骨粒落料盒底部铰接，且铰接轴上套置有扭簧；
所述的骨粒筛选装置包括骨粒运输模块和骨粒筛选模块；所述的骨粒运输模块包括运输气缸支撑柱、物料盒安装板和运输气缸；所述的运输气缸支撑柱固定在装配箱上，运输气缸的缸体固定在运输气缸支撑柱上；物料盒安装板固定在运输气缸的活塞杆上，并与冲压机的骨粒落料盒固定；所述的骨粒筛选模块包括喷气设备、限高板、相机安装座、工业相机、骨粒运输轨道、骨粒筛选轨道和振动盘；所述的骨粒运输轨道固定在振动盘上，骨粒运输轨道的进料口与振动盘的出料口连通；骨粒运输轨道的进料口位置处固定有限高板；限高板的底面与骨粒运输轨道的轨道面之间设有间距；所述的骨粒筛选轨道与骨粒运输轨道固定，且骨粒筛选轨道的进料口与骨粒运输轨道的出料口连通；喷气设备和相机安装座均固定在骨粒运输轨道的出料口上方；工业相机固定在相机安装座上；工业相机的镜头朝下正对骨粒筛选轨道；工业相机的信号输出端与控制器连接；所述骨粒筛选轨道的进料口处开设有同轴设置的安装孔和出料孔；喷气设备的喷头嵌入安装孔内，并正对骨粒筛选轨道的出料孔。
2.根据权利要求1所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的挡板朝向气动快换夹持装置的侧面上设有防黏附微结构；所述的防黏附微结构为与挡板一体成型且并排布置的若干长条凸块。
3.根据权利要求1所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的下固定块上固定有上盖板，上盖板压紧夹持气缸的缸体。
4.根据权利要求1所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的两轴联动工作台包括X方向运动滑台和Y方向运动滑台；所述的X方向运动滑台包括第一滑架、第一丝杠、第一滑块、第一电机、第一传感器和第二传感器；所述的第一丝杠与第一滑架构成转动副；第一电机的底座与第一滑架固定；第一电机的输出轴与第一丝杠的一端固定；第一滑块与第一滑架构成滑动副，且与第一丝杠构成螺旋副；第一传感器和第二传感器固定在第一滑架两端，且信号输出端均接控制器；第一电机由控制器控制；所述的Y方向运动滑台包括第二滑架、第二丝杠、第二滑块、第二电机、第三传感器和第四传感器；所述的第二滑架固定在平台上；所述的第二丝杠与第二滑架构成转动副；第二电机的底座与第二滑架固定；第二电机的输出轴与第二丝杠的一端固定；所述的第二滑块与第二滑架构成滑动副，且与第二丝杠构成螺旋副；第三传感器和第四传感器固定在第二滑架两端，且信号输出端均接控制器；第二电机由控制器控制；第二丝杠与第一丝杠垂直，第二滑块与第一滑架固定，气动快换夹持装置的载物台与第一滑块固定。
5.根据权利要求1所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的筛料收集盒与筛料气缸正对置于平台上，且筛料收集盒和筛料气缸位于运输气缸两侧。
6.根据权利要求1所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的骨粒筛选装置还包括导向块；导向块固定在平台上，并与冲压机的下安装板贴合；导向块位于振动盘的进料口上方。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置，其特征在于：所述的中间运输装置包括骨料导向槽、运输气缸、摄像机、筛料气缸、推料气缸、运料板、筛料板和推料板；运输气缸、筛料气缸和推料气缸均通过由控制器控制的换向阀与气泵连接；骨料导向槽与锯骨机座体固定，并位于挡板正下方；运输气缸的座体固定在平台上，运输气缸的气缸运输滑台与运料板固定；运输气缸的一端位于骨料导向槽的出料口下方；摄像机位于运输气缸靠近骨料导向槽的一端上方，并与平台固定；摄像机的摄像头朝下正对运输气缸，摄像机的信号输出端接控制器；所述的筛料气缸位于摄像机下方；筛料气缸的活塞杆与筛料板固定；推料气缸比筛料气缸远离骨料导向槽，且推料气缸与冲压机的上固定模具正对；推料气缸的活塞杆与推料板固定；筛料气缸和推料气缸的缸体均与平台固定。
8.根据权利要求7所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置制备动物大骨骨粒的方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、将动物大骨夹紧在气动快换夹持装置上，具体为：将动物大骨置于两对刚性三角块之间，然后夹持气缸驱动柔性紧固块靠近两对刚性三角块，使得柔性紧固块和两对刚性三角块夹紧动物大骨；其中，刚性三角块斜面上深度不一的三角形凹槽和柔性紧固块外侧弧面上深度不一的三角形凹槽使得柔性紧固块和两对刚性三角块对动物大骨的夹紧牢靠；
步骤二、锯骨机上的挡板驱动气缸驱动挡板，调节挡板与锯骨机的锯骨机锯带之间的间距；然后，设定锯骨机转速，启动锯骨机；
步骤三、驱动两轴联动工作台，通过气动快换夹持装置带动动物大骨进行对刀，当挡板上的压力传感器检测到压力信号时完成对刀；
步骤四、驱动两轴联动工作台，通过气动快换夹持装置带动动物大骨进行二维运动向锯骨机的锯骨机锯带给料，锯骨机锯切下来的动物骨片经中间运输装置的骨料导向槽掉落到运料板上，运输气缸将动物骨片运输到摄像机下进行筛选，筛料气缸将不合格动物骨片推出后复位，合格动物骨片被运输到推料气缸所在位置，推料气缸将合格动物骨片推入冲头模具的下固定模具后复位，然后运输气缸复位到骨料导向槽下方；
步骤五、光电传感器检测到动物骨片时，冲压气缸驱动连接柱、连接板和上固定模具下降，上固定模具作用于下固定模具，使上固定模具和下固定模具夹紧动物骨片，并带动动物骨片下降，冲头安装座上的各冲头穿过下固定模具对应的通孔二，对动物骨片进行冲孔，冲出的动物骨粒穿过上固定模具对应的通孔一，且冲压气缸保持动物骨粒的底面与上固定模具的顶面平齐；其中，连接板沿着圆柱导向柱平移，下固定模具沿着弹簧导向柱平移，保证冲出的动物骨粒形状一致，且满足尺寸精度要求；
步骤六、落料收集装置工作，前推气缸驱动收集板推出，然后下移气缸驱动前推气缸和收集板下移；接着，前推气缸驱动收集板缩回，将位于上固定模具上的动物骨粒收集在骨粒落料盒中；最后，下移气缸驱动前推气缸和收集板上移复位，冲压气缸驱动连接柱、连接板和上固定模具上移复位，下固定模具在弹簧回复力作用下复位；
步骤七、运输气缸驱动物料盒安装板和骨粒落料盒向振动盘上方运动，骨粒落料盒底部的落料盒底板悬空后失去约束力在扭簧作用下下摆，骨粒落料盒中的动物骨粒落入振动盘中，然后运输气缸驱动物料盒安装板和骨粒落料盒复位，落料盒底板重新封住骨粒落料盒底部；动物骨粒在振动盘的振动下向骨粒运输轨道运动，直立的动物骨粒受限高板阻挡后变为平躺状态进入骨粒运输轨道或重新落到振动盘内，进入骨粒运输轨道的动物骨粒被输送至骨粒筛选轨道，骨粒筛选轨道进料口处的工业相机对动物骨粒进行筛选，不合格的动物骨粒被喷气设备从骨粒筛选轨道的出料孔处吹走，合格动物骨粒继续顺着骨粒筛选轨道落入骨粒筛选轨道出料端下方的骨粒收集盒内。
9.根据权利要求8所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置制备动物大骨骨粒的方法，其特征在于：合格动物骨片的筛选标准为面积S≥200mm2。
10.根据权利要求8所述的脱细胞骨再生修复材料锯-冲一体化制备装置制备动物大骨骨粒的方法，其特征在于：合格动物骨粒的筛选标准为直径误差|d|≤0.05mm；直径误差定义为动物骨粒最小向径与最大向径的差值。
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