CN113458002A - 一种基于hvi平台的棉纤维自动化检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，包括分拣系统、检测系统、回收系统，分拣系统由分拣机械臂和样本盒体组成，检测系统由HVI1000长度/强度模块测试器、HVI1000马克隆模块测试器、HVI1000颜色/杂质模块测试器、第一检测机械臂、第二检测机械臂、第三检测机械臂组成，回收系统由回收机械臂和回收输送传送带组成。所述检测系统围绕HVI平台，在不改变平台检验标准与模式下，通过机构设计、流水线作业设计以及智能控制开发，实现棉纤维自动化检验，该种基于HVI棉纤维检验自动化系统能够将棉纤维检验效率提高100％，大大提高国内棉纤维检验效率，改善棉纤维检验中的人力困局，提高棉纤维检验效益。

Description

一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统
技术领域
本发明涉及棉纤维检测技术领域，具体为一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统。
背景技术
目前，2005年，乌斯特公司研发了一款针对棉纤维的全方位检验开发的一款高端仪器HVI1000棉纤维检验平台，即大容量纤维测试仪，采用先进的模块化设计，共有长度/强度，颜色/杂质，马克隆值/成熟度和棉结仪等4套模块，可在人工辅助下实现棉纤维集成化检验。HVI检验机器检验速度快，能够在40秒内测试一个棉样，而且检验精准，检验数据的一致性高。
与国外相比，国内种植棉纤维中家庭单元占比较高、棉纤维产地气候条件差异较大，且棉纤维质量良莠不齐，使得国内棉纤维生产季节所需检验的棉纤维样本数量多、质量波动大的现状。国内棉纤维独有的特点，造成在使用HVI检验平台时，相较于国外存在如下现状：1)为了应对棉纤维检验需求，国内棉纤维检验人员较多，单个人员工作量更大；2)由于国情区别，国内检验人员多是采用计件报酬，每日工作时间长且工作强度大。HVI1000棉纤维检验平台在针对棉纤维颜色/杂质检验时，需要检测人员手动从检测样本中摘取一部分检测样本放置到HVI1000棉纤维检验平台的棉纤维颜色/杂质检验放置的托盘上，上述现状进一步引起国内棉纤维检验行业如下困境，包括1)工作强度大，操作时间长，工作效率低、2)操作人员易疲劳引起检测误差、3)操作手法和熟练程度不同，导致检验结果差异、4)纤维粉尘引起职业病和5)旺季人员不足和淡季人员空闲的问题，制约着棉纤维检测效率和效益。
所以，如何设计一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，成为我们当前要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，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：一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，包括分拣系统、检测系统、回收系统，所述分拣系统由分拣机械臂和样本盒体组成，所述分拣机械臂位于分拣传送带的后侧，所述样本盒体放置于分拣传送带的上部，所述检测系统由HVI1000长度/强度模块测试器、HVI1000马克隆模块测试器、HVI1000颜色/杂质模块测试器、第一检测机械臂、第二检测机械臂、第三检测机械臂组成，所述HVI1000长度/强度模块测试器位于弧形传送带的左后侧，所述HVI1000马克隆模块测试器和HVI1000颜色/杂质模块测试器位于弧形传送带的右前侧，所述第一检测机械臂、第二检测机械臂、第三检测机械臂位于所述HVI1000长度/强度模块测试器、弧形传送带和所述HVI1000马克隆模块测试器之间的位置，所述第一检测机械臂和第二检测机械臂远离弧形传送带一侧设有工具桌，所述回收系统由回收机械臂和回收输送传送带组成。
进一步的，所述分拣系统左侧设有样本输送传送带，所述样本输送传送带上部排列有待检测棉纤维样本，所述分拣系统中的所述分拣机械臂的机械臂上端部的下部连接伸缩杆，所述伸缩杆下部设有压板，所述压板四角呈中心对称设有吹风口，所述吹风口上部通过机械臂上固定的输风管道连接到风机，所述分拣机械臂前后侧对称设有转动连杆，所述转动连杆左侧端部固定连接收纳上盒体，所述收纳上盒体下部设有分拣下盒体，所述分拣下盒体内部设有5个限位口。
进一步的，所述分拣系统中的样本盒体由底板、第一样品盒、两个第二样品盒、两个成型盒、五个凹槽，所述五个凹槽设置于所述底板上，所述第一样品盒、两个第二样品盒、两个成型盒放置于所述底板上。
进一步的，所述第一检测机械臂臂端固定连接抓手转接头，所述抓手转接头下部设有棱形板，所述棱形板中部左右对称设有转动齿轮，所述转动齿轮远离齿轮一侧设有吊臂，所述吊臂下部设有机械抓手，所述机械抓手左右对称设置有两个，所述棱形板底部设有吹风口，所述吹风口与风机相连接。
进一步的，所述机械抓手呈圆弧形状，左右对称的机械抓手关闭时下部相互闭合。
进一步的，所述棱形板前后对称设有加强板，所述加强板远离所述棱形板一侧固定连接吊盘，所述吊盘呈长方形片状。
进一步的，所述第二检测机械臂与所述第一检测机械臂的工作原理相同，不同的是所述第二检测机械臂的吊臂下部连接转移抓手，所述转移抓手内侧壁设有弹性海绵层。
进一步的，所述第三检测机械臂下部连接机爪机构，所述机爪机构由第一机爪和第二机爪组成。
进一步的，所述回收机械臂臂端固定连接棉纤维收纳推进一体机，所述棉纤维收纳推进一体机上部连接到双向风机。
进一步的，所述工具桌上部左侧设有棉纤维收纳机构和电子秤，所述工具桌上部右侧设有定质量棉纤维精确提取机构，所述工具桌下部固定安装吸气机，所述棉纤维收纳机构通过管道与所述吸气机固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统围绕HVI平台，在不改变平台检验标准与模式下，通过机构设计、流水线作业设计以及智能控制开发，实现棉纤维自动化检验，可在40-120秒内完成单个棉纤维样品的长度/强度、颜色/杂质和马克隆值的检验，所研发的基于HVI棉纤维检验自动化系统有望成为国内首套棉纤维检验设备，可大量应用在国内棉纤维检验系统；相对比现有人工操作HVI的检验方式，存在的高强度作业下检验人员疲劳引起棉纤维检验误差、棉纤维粉尘引起职业病和旺季人员不足和淡季人员空闲的缺点，该种基于HVI棉纤维检验自动化系统能够将棉纤维检验效率提高100％，大大提高国内棉纤维检验效率，改善棉纤维检验中的人力困局，提高棉纤维检验效益。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的分拣机械臂结构示意图；
图3是本发明的分拣下盒体结构示意图；
图4是本发明的第一检测机械臂的抓手结构示意图；
图5是本发明的第二检测机械臂的抓手结构示意图；
图6是本发明的第三检测机械臂的机爪结构示意图；
图7是本发明的回收机械臂结构示意图；
图8是本发明的样本盒体结构示意图；
图9是本发明的底板结构示意图；
图10是本发明的工具桌总体示意图。
图中：1-分拣系统；2-检测系统；3-回收系统；4-回收输送传送带；5-样本输送传送带；6-分拣机械臂；601-伸缩杆；602-风机；603-转动连杆；604-分拣下盒体；605-收纳上盒体；606-吹风口；607-压板；608-限位口；7-第一检测机械臂；701-抓手转接头；702-棱形板；703-转动齿轮；704-吊臂；705-机械抓手；706-吊盘；707-；708-吹风口；8-第二检测机械臂；801-转移抓手；802-弹性海绵层；9-第三检测机械臂；901-机爪机构；902-第一机爪；903-第二机爪；10-回收机械臂；1001-双向风机；1002-棉纤维收纳推进一体机；11-HVI1000长度/强度模块测试器；12-HVI1000马克隆模块测试器；13-HVI1000颜色/杂质模块测试器；14-样本盒体；1401-底板；1402-第一样品盒；1403-第二样品盒；1404-成型盒；1405-凹槽；15-工具桌；1501-棉纤维收纳机构；1502-电子秤；1503-定质量棉纤维精确提取机构；1504-吸气机。
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1-3和图8，本发明提供一种技术方案：一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，包括分拣系统1、检测系统2、回收系统3，所述分拣系统1由分拣机械臂6和样本盒体14组成，所述分拣机械臂6位于分拣传送带的后侧，所述样本盒体14放置于分拣传送带的上部，所述检测系统2由HVI1000长度/强度模块测试器11、HVI1000马克隆模块测试器12、HVI1000颜色/杂质模块测试器13、第一检测机械臂7、第二检测机械臂8、第三检测机械臂9组成，所述HVI1000长度/强度模块测试器11位于弧形传送带的左后侧，所述HVI1000马克隆模块测试器12和HVI1000颜色/杂质模块测试器13位于弧形传送带的右前侧，所述第一检测机械臂7、第二检测机械臂8、第三检测机械臂9位于所述HVI1000长度/强度模块测试器11、弧形传送带和所述HVI1000马克隆模块测试器12之间的位置，所述第一检测机械臂7和第二检测机械臂8远离弧形传送带一侧设有工具桌15，所述回收系统3由回收机械臂10和回收输送传送带4组成，通过机械臂的正运动学与逆运动学仿真，确定分拣机械臂6、第一检测机械臂7、第二检测机械臂8、第三检测机械臂9、回收机械臂10的工作空间，并结合实际检验任务规划机械臂工作范围，基于快速探索随机树(RRT)方法，以实现机械臂在工作过程中的路径规划。
进一步的，所述分拣系统1左侧设有样本输送传送带5，所述样本输送传送带5上部排列有待检测棉纤维样本，所述分拣系统1中的所述分拣机械臂6的机械臂上端部的下部连接伸缩杆601，所述伸缩杆601下部设有压板607，所述压板607四角呈中心对称设有吹风口606，所述吹风口606上部通过机械臂上固定的输风管道连接到风机602，所述分拣机械臂6前后侧对称设有转动连杆603，所述转动连杆603左侧端部固定连接收纳上盒体605，所述收纳上盒体605下部设有分拣下盒体604，所述分拣下盒体604内部设有5个限位口608，通过预先设计制作5个限位口608的大小，实现对样本盒体14中5份样本质量的调控，再通过压板607四角呈中心对称设有的吹风口606，将待检测棉纤维样本吹入到样本盒体14中，将样本盒体14中的第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404分别装入一定质量范围的待检测棉纤维样本。
进一步的，如图8-9所示，所述分拣系统1中的样本盒体14包括底板1401、第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404、五个凹槽1405，所述五个凹槽1405设置于所述底板1401上，所述第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404放置于所述底板1401上，通过五个凹槽1405的设置，使得所述第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404可以稳定的放置在所述底板1401上，且第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404之间的位置相固定，便于机械臂进行精确的定位抓取待检测的棉纤维样本。
进一步的，如图1、图4所示，所述第一检测机械臂7臂端固定连接抓手转接头701，所述抓手转接头701下部设有棱形板702，所述棱形板702中部左右对称设有转动齿轮703，所述转动齿轮703远离齿轮一侧设有吊臂704，所述吊臂704下部设有机械抓手705，所述机械抓手705左右对称设置有两个，所述棱形板702底部设有吹风口708，所述吹风口708与风机相连接，机械抓手705张开时，通过吹风口708与风机的设置，使得待检测的棉纤维样本可以完全被吹入到指定的位置，避免待检测的棉纤维样本残留在机械抓手705中。
进一步的，所述机械抓手705呈圆弧形状，左右对称的机械抓手705关闭时下部相互闭合，通过机械抓手705圆弧形状的设置，使得待检测的棉纤维样本可以完全抓入到两个机械抓手705形成的内腔中。
进一步的，所述棱形板702前后对称设有加强板707，所述加强板707远离所述棱形板702一侧固定连接吊盘706，所述吊盘706呈长方形片状，通过长方形片状吊盘706的设置，使得棉纤维检测样本能稳定的放置在两个机械抓手705形成的内腔中，避免机械臂因为运送过程中的抖动使得棉纤维样本从机械抓手705的两侧掉落。
进一步的，如图1、图5所示，所述第二检测机械臂8与所述第一检测机械臂7的工作原理相同，不同的是所述第二检测机械臂8的吊臂下部连接转移抓手801，所述转移抓手801内侧壁设有弹性海绵层802，移抓手801内侧壁的弹性海绵层802使得抓取套筒的工作更加的稳定。
进一步的，如图1、图6所示，所述第三检测机械臂9下部连接机爪机构901，所述机爪机构901由第一机爪902和第二机爪903组成，通过第一机爪902和第二机爪903两个机爪的设置，使得HVI1000颜色/杂质的棉纤维检测样本的抓取速度提升2倍。
进一步的，如图1、图7所示，所述回收机械臂10臂端固定连接棉纤维收纳推进一体机1002，所述棉纤维收纳推进一体机1002上部连接到双向风机1001，通过棉纤维收纳推进一体机1002实现棉纤维检验样本的收纳、运送与推进工作一体化。
进一步的，如图10所示，所述工具桌15上部左侧设有棉纤维收纳机构1501和电子秤1502，所述工具桌15上部右侧设有定质量棉纤维精确提取机构1503，所述工具桌15下部固定安装吸气机1504，所述棉纤维收纳机构1501通过管道与所述吸气机1504固定连接，通过定质量棉纤维精确提取机构1503得到质量精确为10克，采用气动源驱动和高标准设计方案，具有驱动可靠、工作稳定性好且精度高，并且满足误差在±5％范围的棉纤维样本，满足HVI的马克隆值检验需求，特别实现自动化取样和定量棉纤维生产，在棉纤维行业首次实现了定量棉纤维的生产，应用于棉纤维取样及检验行业中，可大大提高相关产业的自动化程度，提高经济效益。
工作原理：首先，将待检测棉纤维样本放置到分拣系统1左侧的样本输送传送带5上，通过机械臂的正运动学与逆运动学仿真，确定机械臂工作空间，并结合实际检验任务规划机械臂工作范围，基于快速探索随机树(RRT)方法，实现机械臂在工作过程中的路径规划，分拣机械臂6根据预选规划的运动路径将收纳上盒体605运送到分拣系统1的分拣传送带上的样本盒体14正上方，待检测棉纤维样本随着传送带的运动落入到收纳上盒体605中，分拣机械臂6的机械臂上端部的下部连接伸缩杆601，伸缩杆601下部设有压板607，启动伸缩杆601将压板607压入到收纳上盒体605中，收纳上盒体605下部设有分拣下盒体604，压板607下压将待检测棉纤维样本压入到分拣下盒体604中，待检测棉纤维样本进入到分拣下盒体604内部的5个限位口608中，压板607四角呈中心对称设有吹风口606，吹风口606上部通过机械臂上固定的输风管道连接到风机602，风机602吹气通过输风管道从吹风口606处将空气吹入到5个限位口608中，将待检测棉纤维样本吹入到样本盒体14中，将样本盒体14中的第一样品盒1402、两个第二样品盒1403、两个成型盒1404分别装入一定质量范围的待检测棉纤维样本，分拣系统1的传送带将样本盒体14传送到检测系统2的弧形传送带上，第一检测机械臂7按照预先规划的机械臂运动路径，第一检测机械臂7控制两个机械抓手705将样本盒体14中的第一样品盒1402中的待检测的棉纤维样本抓起，第一检测机械臂7再按照预先规划的运动路径，控制机械抓手705将待检测的棉纤维样本送入到工具桌15上部左侧设有棉纤维收纳机构1501中，然后，第一检测机械臂7再按照预先规划的运动路径，控制机械抓手705从样本盒体14中的两个第二样品盒1403分两次分别抓取待检测的棉纤维样本送入到HVI1000长度/强度模块测试器11的检测口中，第一检测机械臂7上连接的风机启动再通过吹风口708将待检测的棉纤维样本吹入到检测口中，与此同时，工具桌15上部左侧设有棉纤维收纳机构1501配合工具桌15下部固定安装吸气机1504将待检测的棉纤维样本吸入到样本套筒中，第二检测机械臂8的吊臂下部连接转移抓手801在抓取样本套筒送入到工具桌15上部右侧设的定质量棉纤维精确提取机构1503进行定质量提取，提取完成后，第二检测机械臂8在将提取后的待检测棉纤维样本送入到HVI1000马克隆模块测试器12进行检测，HVI1000长度/强度和HVI1000马克隆分别检测完成后，机械臂分别再将检测样本取出放置到原样本盒中待回收，第三检测机械臂9下部连接机爪机构901，机爪机构901由第一机爪902和第二机爪903组成，在第一检测机械臂7和第二检测机械臂8操作的同时，第三检测机械臂9按照预先规划的运动路径控制机爪机构901的第一机爪902和第二机爪903同时将样本盒体14的两个成型盒1404抓取，并进行压平，第三检测机械臂9再将压平的待检测的棉纤维样本送入到HVI1000颜色/杂质模块测试器13进行检测，待检测完成后，回收系统3通过回收机械臂10控制棉纤维收纳推进一体机1002将样本盒体14中检测后的样本回收到回收输送传送带4上进行回收，然后，回收机械臂10控制棉纤维收纳推进一体机1002再将HVI1000颜色/杂质的检测后样本回收到回收输送传送带4上进行回收，由此完成了一次完整的检测。
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 (10)

1.一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，包括分拣系统(1)、检测系统(2)、回收系统(3)，其特征在于：所述分拣系统(1)由分拣机械臂(6)和样本盒体(14)组成，所述分拣机械臂(6)位于分拣传送带的后侧，所述样本盒体(14)放置于分拣传送带的上部，所述检测系统(2)由HVI1000长度/强度模块测试器(11)、HVI1000马克隆模块测试器(12)、HVI1000颜色/杂质模块测试器(13)、第一检测机械臂(7)、第二检测机械臂(8)、第三检测机械臂(9)组成，所述HVI1000长度/强度模块测试器(11)位于弧形传送带的左后侧，所述HVI1000马克隆模块测试器(12)和HVI1000颜色/杂质模块测试器(13)位于弧形传送带的右前侧，所述第一检测机械臂(7)、第二检测机械臂(8)、第三检测机械臂(9)位于所述HVI1000长度/强度模块测试器(11)、弧形传送带和所述HVI1000马克隆模块测试器(12)之间的位置，所述第一检测机械臂(7)和第二检测机械臂(8)远离弧形传送带一侧设有工具桌(15)，所述回收系统(3)由回收机械臂(10)和回收输送传送带(4)组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述分拣系统(1)左侧设有样本输送传送带(5)，所述样本输送传送带(5)上部排列有待检测棉纤维样本，所述分拣系统(1)中的所述分拣机械臂(6)的机械臂上端部的下部连接伸缩杆(601)，所述伸缩杆(601)下部设有压板(607)，所述压板(607)四角呈中心对称设有吹风口(606)，所述吹风口(606)上部通过机械臂上固定的输风管道连接到风机(602)，所述分拣机械臂(6)前后侧对称设有转动连杆(603)，所述转动连杆(603)左侧端部固定连接收纳上盒体(605)，所述收纳上盒体(605)下部设有分拣下盒体(604)，所述分拣下盒体(604)内部设有5个限位口(608)。
3.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述分拣系统(1)中的样本盒体(14)由底板(1401)、第一样品盒(1402)、两个第二样品盒(1403)、两个成型盒(1404)、五个凹槽(1405)，所述五个凹槽(1405)设置于所述底板(1401)上，所述第一样品盒(1402)、两个第二样品盒(1403)、两个成型盒(1404)放置于所述底板(1401)上。
4.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述第一检测机械臂(7)臂端固定连接抓手转接头(701)，所述抓手转接头(701)下部设有棱形板(702)，所述棱形板(702)中部左右对称设有转动齿轮(703)，所述转动齿轮(703)远离齿轮一侧设有吊臂(704)，所述吊臂(704)下部设有机械抓手(705)，所述机械抓手(705)左右对称设置有两个，所述棱形板(702)底部设有吹风口(708)，所述吹风口(708)与风机相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述机械抓手(705)呈圆弧形状，左右对称的机械抓手(705)关闭时下部相互闭合。
6.根据权利要求4所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述棱形板(702)前后对称设有加强板(707)，所述加强板(707)远离所述棱形板(702)一侧固定连接吊盘(706)，所述吊盘(706)呈长方形片状。
7.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述第二检测机械臂(8)与所述第一检测机械臂(7)的工作原理相同，不同的是所述第二检测机械臂(8)的吊臂下部连接转移抓手(801)，所述转移抓手(801)内侧壁设有弹性海绵层(802)。
8.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述第三检测机械臂(9)下部连接机爪机构(901)，所述机爪机构(901)由第一机爪(902)和第二机爪(903)组成。
9.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述回收机械臂(10)臂端固定连接棉纤维收纳推进一体机(1002)，所述棉纤维收纳推进一体机(1002)上部连接到双向风机(1001)。
10.根据权利要求1所述的一种基于HVI平台的棉纤维自动化检测系统，其特征在于：所述工具桌(15)上部左侧设有棉纤维收纳机构(1501)和电子秤(1502)，所述工具桌(15)上部右侧设有定质量棉纤维精确提取机构(1503)，所述工具桌(15)下部固定安装吸气机(1504)，所述棉纤维收纳机构(1501)通过管道与所述吸气机(1504)固定连接。
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