CN114769135A - 一种吸盘式塑料零件分拣机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸盘式塑料零件分拣机，包括分拣机构、传送机构、检测机构、控制单元和空气压缩泵，所述分拣机构通过一支撑架安装在传送机构的正上方，所述检测机构安装在传送机构的一侧端部，所述控制单元分别与检测机构和分拣机构信号连接，所述分拣机构包括安装架、盖板、负压式吸盘和驱动机构，所述安装架固定在支撑架的顶部，所述盖板固定在安装架上侧，所述驱动机构的顶部设置在盖板的下表面，所述负压式吸盘设置在驱动机构的顶端，所述负压式吸盘通过气管与空气压缩泵相连接，结构简单、工作效率高、造价低、出错率低。且工作稳定性好、分拣准确、不对塑料零件产生损害、使用方便。解决在快速的生产线上对塑料零件的分拣问题。
Description
技术领域
本发明涉及塑料零件生成技术领域，具体指一种吸盘式塑料零件分拣机。
背景技术
零件分拣是工业生产中不可或缺的重要环节，而分拣设备是自动控制的分拣装置，可以根据零件的种类以及将零件自动分配到不同的存储箱中，但是对于分拣众多零件中的有缺陷零件，国内大部分工厂仍然采用人工分拣，工作人员劳动力强度高，且分拣的效率低，出错率高，随着生产速度的加快，已无法满足实际的生产需求。
现在使用的零件分拣设备在使用过程中，对生产中有缺陷的零件的分拣是一个较大难题，在同一条传送系统上，当出现混在众多合格产品中的劣质产品，不符合要求的产品，对其使用机器进行自动分拣，将不合格的产品进行剔除，是当今分拣机中有待改进的问题。
发明内容
本发明根据现有技术的不足，提出一种吸盘式塑料零件分拣机系统，该机械系统分拣装置结构简单、工作效率高、造价低、出错率低。且工作稳定性好、分拣准确、不对塑料零件产生损害、使用方便。解决在快速的生产线上对塑料零件的分拣问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种吸盘式塑料零件分拣机，包括分拣机构、传送机构、检测机构、控制单元和空气压缩泵，所述分拣机构通过一支撑架安装在传送机构的正上方，所述检测机构安装在传送机构的一侧端部，所述控制单元分别与检测机构和分拣机构信号连接，所述分拣机构包括安装架、盖板、负压式吸盘和驱动机构，所述安装架固定在支撑架的顶部，所述盖板固定在安装架上侧，所述驱动机构的顶部设置在盖板的下表面，所述负压式吸盘设置在驱动机构的顶端，所述负压式吸盘通过气管与空气压缩泵相连接。
作为优选，所述驱动机构包括三组驱动单元，所述驱动单元包括驱动电机、旋转驱动板、横向铰轴、铰接杆和并联臂，所述驱动电机通过电机固定架安装在盖板的下表面，所述驱动电机的动力输出端与旋转驱动板的一端固定连接，所述并联臂的两端分别设置横向铰轴，所述并联臂顶部的横向铰轴的中间处通过旋转轴承与驱动板的另一端相连接，所述并联臂底部的横向铰轴的中间处通过旋转轴承与铰接杆的一端相连接，所述铰接杆的另一端固定连接至负压式吸盘。
作为优选，所述并联臂包括两根平行设置的驱动杆，两根所述驱动杆的端部分别与横向铰轴的两端可转动连接。
作为优选，所述盖板上对应旋转驱动板设有活动缺口。
作为优选，三个同侧的横向铰轴的中心点之间的距离相同。
作为优选，所述驱动电机上设置有温度传感器，所述温度传感器的检测数据传送至控制单元。
作为优选，所述传送机构包括步进电机、底架、传送带和旋转辊轴，所述旋转辊轴的两侧设置有可转动连接的辊轴安装座，两根所述旋转辊轴通过辊轴安装座呈对称结构平行设置在底架上，所述传送带绕接在两根旋转辊轴上，其中一根所述旋转辊轴的两端固定连接有驱动轮，另一根所述旋转辊轴的两端固定连接有从动轮，位于所述传送带同一侧的驱动轮和从动轮通过驱动带相连接，所述步进电机固定在底架上，所述步进电机的动力输出端动力输出至其中一根旋转辊轴。
作为优选，所述步进电机与其中一根旋转辊轴之间设置有减速机，所述步进电机的动力输出端与减速机的连接轴承相连接，所述减速机的驱动轴承与其中一根旋转辊轴的端部固定连接。
作为优选，所述传送带的两侧设有侧挡板，所述侧挡板固定安装在底架上。
作为优选，所述检测机构包括摄像机、倒U型支架和摄像机护板，所述倒U型支架固定在底架上，所述摄像机固定安装在倒U型支架上，所述摄像机位于传送带的正上方，所述摄像机护板围绕摄像机固定在倒U型支架上，所述摄像机获取的图像数据传输至控制单元。
本发明具有以下的特点和有益效果：
采用上述技术方案，解决了在流水线上生产出来的塑料零件有缺损的状态下流入到组装车间，通过检测机构与智能视觉系统和并联臂负压吸盘相配合，识别到有缺陷的零件之后，针对片状塑料零件不容易拿取的缺点设计了吸盘的拿取方式，解决了人工分拣的费时费力的问题，解决了由于传统分拣片状塑料零件缺乏完整的检测机构和分拣机构，其需要大量借助人工操作，存在较大的错判、漏拣的情况，进而再通过并联臂负压吸盘进行自动化分拣，能够保证基本没有形状缺陷的塑料零件混进正确的塑料零件堆里面，还能保质保量地完成对零件的分拣工作，可以大大降低人工成本，增加企业生产效率和生产质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明吸盘式塑料零件分拣机立体结构示意图。
图2为图1中分拣机构的结构示意图。
图3为图1中传送机构的结构示意图。
图4为图1中检测结构的结构示意图。
图中：1-分拣机构、101-驱动电机、102-横向铰轴、103-温度传感器、104-并联臂、105-电机固定架、106-气管、107-铰接杆、108-负压式吸盘、109-盖板、110-活动缺口、111-旋转驱动板、112-安装架、
2-传送机构、201-步进电机、202-减速机、203-侧挡板、204-传送带、205-从动轮、206-底架、207-驱动带、208-辊轴安装座、209-旋转辊轴、210-驱动轮、
3-检测机构、301-摄像机、302-倒U型支架、303-摄像机护板、
4-控制单元、5-空气压缩泵、6-支撑架。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种吸盘式塑料零件分拣机，如图1和图2所示，包括分拣机构1、传送机构2、检测机构3、控制单元4和空气压缩泵5，所述分拣机构1通过一支撑架6安装在传送机构2的正上方，所述检测机构3安装在传送机构2的一侧端部，所述控制单元4分别与检测机构3和分拣机构2信号连接，所述分拣机构1包括安装架112、盖板109、负压式吸盘108和驱动机构，所述安装架112固定在支撑架6的顶部，所述盖板109固定在安装架112上侧，所述驱动机构的顶部设置在盖板109的下表面，所述负压式吸盘108设置在驱动机构的顶端，所述负压式吸盘108通过气管106与空气压缩泵5相连接。
上述技术方案中，通过检测机构3对传送机构2上有缺损的塑料物料进行识别，并将识别结果发送至控制单元4，进而控制单元4输出控制信号至分拣机构1，通过分拣机构1完成负压式吸盘108上下左右前后的位置变换，从而吸附在有缺损的塑料物件上表面，同时控制单元4输出控制信号至空气压缩泵5运行，使得负压式吸盘108与有缺损的物料之间产生负压，进而分拣出有缺损的物料，进而通过分拣机构1将分拣出的物料运送至其他位置。
从而解决了在流水线上生产出来的塑料零件有缺损的状态下流入到组装车间，通过检测机构3、分拣机构1和负压式吸盘108相配合，识别到有缺陷的零件之后，针对片状塑料零件不容易拿取的缺点设计了吸盘的拿取方式，解决了人工分拣的费时费力的问题，解决了由于传统分拣片状塑料零件缺乏完整的检测机构和分拣机构，其需要大量借助人工操作，存在较大的错判、漏拣的情况，进而再通过并联臂负压吸盘进行自动化分拣，能够保证基本没有形状缺陷的塑料零件混进正确的塑料零件堆里面，还能保质保量地完成对零件的分拣工作，可以大大降低人工成本，增加企业生产效率和生产质量。
可以理解的，传送机构2上可设置多个分拣机构1从而提高工作效率。
需要说明的是，控制单元包括主控制系统和图像识别系统，其中主控制系统包括单片机、继电器、指示灯、按压开关和散热风扇，通过单片机对分拣机构1和传送机构2进行控制，通过继电器对电路进行继电保护，通过指示灯进行情况警报，通过按压开关进行设备的启闭，通过散热风扇进行散热。可以理解的，通过单片机对分拣机构1和传送机构2进行控制为常规技术手段，本实施例中不进行具体的说明。
另外，图像识别系统为嵌入式系统，采用基于卷积神经网络的分类模型，改变其网络结构参数，构建基于弱监督深度学习的工件图像分类CNN类型；建立工件数据集，在工作站上对CNN模型训练，将训练好的CNN零件分类模型放到嵌入式系统中，对摄像头采集到的零件图像进行识别、分类，当零件传送过程中出现我们要分拣的塑料零件，将控制信号传递给并联臂负压吸盘，执行对塑料零件的分拣操作。可以理解的，CNN模型为常规模型，其通过对获取塑料零件的历史数据，并通过深度学习从而对塑料零件进行精准的识别，同时将识别信号发送至主控制系统，主控制系统则发出控制信号驱动分拣机构1运行。因此，本实施例中不进行具体的说明。
本发明的进一步设置，如图2所示，所述驱动机构包括三组驱动单元，所述驱动单元包括驱动电机101、旋转驱动板111、横向铰轴102、铰接杆107和并联臂104，所述驱动电机101通过电机固定架105安装在盖板109的下表面，所述驱动电机101的动力输出端与旋转驱动板111的一端固定连接，所述并联臂104的两端分别设置横向铰轴102，所述并联臂104顶部的横向铰轴102的中间处通过旋转轴承与驱动板111的另一端相连接，所述并联臂104底部的横向铰轴102的中间处通过旋转轴承与铰接杆107的一端相连接，所述铰接杆107的另一端固定连接至负压式吸盘108。
可以想到的，通过控制其中一个驱动电机101带动旋转驱动板111向上转动，另外两个驱动电机101带动旋转驱动板111向下转动，即可实现负压式吸盘108前后左右移动，通过控制3个驱动电机101带动旋转驱动板111同步旋转，即可实现负压式吸盘108的上下运动。
执行分拣操作时，位置信息通过数据传输给控制单元，空气压缩泵开始通电工作，在负压式吸盘108到达所要分拣的零件时，使负压式吸盘108牢牢地吸在片状光滑地塑料零件上，然后通过并联臂将其转移到传送带侧边储存槽中。
上述技术方案，结构简单，控制原理简单，技术合理，能够实现负压式吸盘108任意方向的移动，从而可以全自动化完成分拣左右，能够保证基本没有形状缺陷的塑料零件混进正确的塑料零件堆里面，还能保质保量地完成对零件的分拣工作，可以大大降低人工成本，增加企业生产效率和生产质量。
另外，上述技术方案中，通过设置3个驱动单元，从而提高了负压式吸盘108移动的稳定性，避免出现抖动的现象，确保保质保量的完成分拣作业。
进一步的，所述并联臂104包括两根平行设置的驱动杆，两根所述驱动杆的端部分别与横向铰轴102的两端可转动连接。
上述技术方案中，通过设置两根所述驱动杆，结构更加稳定。
可以理解的，所述盖板109上对应旋转驱动板111设有活动缺口110。通过设置活动缺口110从而为旋转驱动板的转动提供空间。
可以理解的，三个同侧的横向铰轴102的中心点之间的距离相同，进一步的确保结构的稳定性。
本发明的进一步设置，所述驱动电机101上设置有温度传感器103，所述温度传感器103的检测数据传送至控制单元4。
上述技术方案中，通过温度传感器103对驱动电机进行实时监测，当其中一个驱动电机运行异常时，通过控制单元即使停止分拣作业，避免其中一个驱动电机运行异常，从而无法完成分拣作业，不仅延长了驱动电机的使用寿命，并且确保分拣作业的能够顺利完成。
本发明的进一步设置，如图3所示，所述传送机构2包括步进电机201、底架206、传送带204和旋转辊轴209，所述旋转辊轴209的两侧设置有可转动连接的辊轴安装座208，两根所述旋转辊轴209通过辊轴安装座208呈对称结构平行设置在底架206上，所述传送带204绕接在两根旋转辊轴209上，其中一根所述旋转辊轴209的两端固定连接有驱动轮210，另一根所述旋转辊轴209的两端固定连接有从动轮205，位于所述传送带204同一侧的驱动轮210和从动轮205通过驱动带207相连接，所述步进电机201固定在底架206上，所述步进电机201的动力输出端动力输出至其中一根旋转辊轴209。
上述技术方案，结构简单，能够顺利完成塑料零件的传送作业。
进一步的，所述步进电机201与其中一根旋转辊轴209之间设置有减速机202，所述步进电机201的动力输出端与减速机202的连接轴承相连接，所述减速机202的驱动轴承与其中一根旋转辊轴209的端部固定连接。
上述技术方案中，通过增设减速机202，从而增加了步进电机输出力矩。
其中，减速机202包括连接轴承、减速器外壳、减速器固定架、驱动轴承、六角螺母、固定盘、凸型垫片、转矩支架、四角垫片、八角固定片。可以理解的，减速机202与步进电机201的配合为常规技术手段，本实施例中不对其进行具体的描述。
进一步的，所述传送带204的两侧设有侧挡板203，所述侧挡板203固定安装在底架206上。通过设置侧挡板203，从而避免塑料零件从传送带204的侧边掉落。
本发明的进一步设置，所述检测机构3包括摄像机301、倒U型支架302和摄像机护板303，所述倒U型支架302固定在底架206上，所述摄像机301固定安装在倒U型支架302上，所述摄像机301位于传送带204的正上方，所述摄像机护板303围绕摄像机301固定在倒U型支架302上，所述摄像机301获取的图像数据传输至控制单元4。
上述技术方案中，摄像机11通电，对通过传送带的片状塑料零件进行外观进行完整性进行检测；将检测到的信息数据通过传输数据线传输至控制单元进分析处理；将分析处理所得的数据传输至分拣机构1执行分拣操作。
可以理解的，可以设置多个检测机构3，进而确保图像识别更加精准。
综上，本发明提供的分拣机构1、传送机构2、检测机构3和控制单元4。其中，传送机构2通过相应的步进电机进行驱动，通过直角减速器来带动主动轮运动，带动传送带、从动轮运动，能够将片状的塑料零件均匀、定量地平铺在传送带上，能够保证固定距离的传送带上的塑料零件数量保持一致，且绝对不会出现局部大量堆积现象。检测机构3通过机器机器视觉摄像机对传送带上片状的塑料零件进行检测，将检测数据传输至控制单元4，控制单元4将检测数据进行处理，通过传输数据线传输至分拣机构1，实现了对于片状的塑料零件的精准图像信息采集、识别、传输、分拣，保证了图像识别的精确性，进一步为之后的吸取提供了保证。控制单元4将输送来的图像信息传输至分拣机构1，分拣机构1根据传输信息控制并联臂负压吸盘吸取相应有外观缺陷的塑料零件，放置到分拣仓，从而保证了在输送塑料零件的时候对有缺陷的零件的分拣操作，保证了生产效率和生产质量。该设计解决了在流水线上生产出来的塑料零件有缺损的状态下流入到组装车间，创新的使用了智能视觉系统、分拣机构1相配合，识别到有缺陷的零件之后，针对片状塑料零件不容易拿取的缺点设计了吸盘的拿取方式，解决了人工分拣的费时费力的问题，解决了由于传统分拣片状塑料零件缺乏完整的检测机构和分拣机构，其需要大量借助人工操作，存在较大的错判、漏拣的情况，创新地使用了一款机器视觉平台进行数据处理再传送到工业机器人，工业机器人再通过并联臂负压吸盘进行自动化分拣，能够保证基本没有形状缺陷的塑料零件混进正确的塑料零件堆里面，还能保质保量地完成对零件的分拣工作，可以大大降低人工成本，增加企业生产效率和生产质量。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，包括分拣机构(1)、传送机构(2)、检测机构(3)、控制单元(4)和空气压缩泵(5)，所述分拣机构(1)通过一支撑架(6)安装在传送机构(2)的正上方，所述检测机构(3)安装在传送机构(2)的一侧端部，所述控制单元(4)分别与检测机构(3)和分拣机构(2)信号连接，所述分拣机构(1)包括安装架(112)、盖板(109)、负压式吸盘(108)和驱动机构，所述安装架(112)固定在支撑架(6)的顶部，所述盖板(109)固定在安装架(112)上侧，所述驱动机构的顶部设置在盖板(109)的下表面，所述负压式吸盘(108)设置在驱动机构的顶端，所述负压式吸盘(108)通过气管(106)与空气压缩泵(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述驱动机构包括三组驱动单元，所述驱动单元包括驱动电机(101)、旋转驱动板(111)、横向铰轴(102)、铰接杆(107)和并联臂(104)，所述驱动电机(101)通过电机固定架(105)安装在盖板(109)的下表面，所述驱动电机(101)的动力输出端与旋转驱动板(111)的一端固定连接，所述并联臂(104)的两端分别设置横向铰轴(102)，所述并联臂(104)顶部的横向铰轴(102)的中间处通过旋转轴承与驱动板(111)的另一端相连接，所述并联臂(104)底部的横向铰轴(102)的中间处通过旋转轴承与铰接杆(107)的一端相连接，所述铰接杆(107)的另一端固定连接至负压式吸盘(108)。
3.根据权利要求2所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述并联臂(104)包括两根平行设置的驱动杆，两根所述驱动杆的端部分别与横向铰轴(102)的两端可转动连接。
4.根据权利要求2所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述盖板(109)上对应旋转驱动板(111)设有活动缺口(110)。
5.根据权利要求2所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，三个同侧的横向铰轴(102)的中心点之间的距离相同。
6.根据权利要求2所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述驱动电机(101)上设置有温度传感器(103)，所述温度传感器(103)的检测数据传送至控制单元(4)。
7.根据权利要求1所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述传送机构(2)包括步进电机(201)、底架(206)、传送带(204)和旋转辊轴(209)，所述旋转辊轴(209)的两侧设置有可转动连接的辊轴安装座(208)，两根所述旋转辊轴(209)通过辊轴安装座(208)呈对称结构平行设置在底架(206)上，所述传送带(204)绕接在两根旋转辊轴(209)上，其中一根所述旋转辊轴(209)的两端固定连接有驱动轮(210)，另一根所述旋转辊轴(209)的两端固定连接有从动轮(205)，位于所述传送带(204)同一侧的驱动轮(210)和从动轮(205)通过驱动带(207)相连接，所述步进电机(201)固定在底架(206)上，所述步进电机(201)的动力输出端动力输出至其中一根旋转辊轴(209)。
8.根据权利要求7所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述步进电机(201)与其中一根旋转辊轴(209)之间设置有减速机(202)，所述步进电机(201)的动力输出端与减速机(202)的连接轴承相连接，所述减速机(202)的驱动轴承与其中一根旋转辊轴(209)的端部固定连接。
9.根据权利要求7所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述传送带(204)的两侧设有侧挡板(203)，所述侧挡板(203)固定安装在底架(206)上。
10.根据权利要求1所述的吸盘式塑料零件分拣机，其特征在于，所述检测机构(3)包括摄像机(301)、倒U型支架(302)和摄像机护板(303)，所述倒U型支架(302)固定在底架(206)上，所述摄像机(301)固定安装在倒U型支架(302)上，所述摄像机(301)位于传送带(204)的正上方，所述摄像机护板(303)围绕摄像机(301)固定在倒U型支架(302)上，所述摄像机(301)获取的图像数据传输至控制单元(4)。
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