CN115157363A - 一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备,主要包括框架外壳、中药传送机构、中药切片机构、视觉识别抓取机构，传送机构设置由摄像头进行检测识别将要切片的物体，识别非药材物体时停止切片工作，提高机构的安全性，切片机构与传送机构相互切合完成切片工作，且能够设置固定的进给达到控制切片的厚度，传送机构前设有堆放药材的桌面，桌面与传送机构中间设置视觉识别抓取机构，视觉识别抓取机构主要由摄像头识别药材类别，并建立坐标精确定位，通过控制系统转化信号，由机械臂分类抓取，整齐的放置在传送机构上完成切片流程。本发明能够智能的识别抓取中药材进行切片，减少了人力成本，提高了工作效率。

Description

一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备
技术领域
本发明涉及中药材生产加工领域，具体为一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备。
背景技术
制药机械是现代医药行业的重要组成部分也是现代医药行业高速发展的动机。制药机械的发展带动了医药行业现代化的发展，也带动了我国综合国力的增强。与制药机械发达国家相比，国内的企业在部分技术指标、研发创新能力和生产管理模式等方面仍需向其借鉴和学习。
中药材切片设备是中药生产制造重要组成部分，智能化中药材切片设备具有智能自动控制、数字化等特点，是实现高效率高质量进行中药切片加工的必要条件。因中药的特性要求，加工设备首先对药材进行分类，并一次性完成中药切片的各个加工程序，保证中药的质量。高效、安全的完成中药切片的生产过程，并满足环境的要求是当前中药材切片设备研发的重点。为此，研发一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，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：本发明公开了一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备,属于中药材加工领域。本发明主要包括框架外壳、中药传送机构、中药切片机构、视觉识别抓取机构。
优选的，所述整体框架外壳采用钢板钢材搭建而成，选材承重能力强，具有较高的强度，价格实惠和方便加工焊接等优势。结合市场流通的中药材切片机，设计整体框架的尺寸。根据设计方案，绘制合适的框架外壳形状，满足通用切片机功能需求的同时，预留合适的安装孔位，方便安装其他辅助机构。整体框架外部再用不锈钢铁皮进行焊接包裹，使全部机构被铁皮保护在外壳内部，减小安全隐患的同时也保证了机构运作不受外界影响。
优选的，所述中药传送机构主要分为传送带传送机构和传送带固定机构；
优选的，所述传送带传传动机构主要由伺服电机做驱动原件，伺服电机驱动输出通过链轮链条结构带动减速器运转，在由减速器通过链轮链条输出到传送带的动力轴上从而带动传送带运作。传送带上方靠近刀片处设置有辅助传送的压轮机构，由传送带的动力轴通过链轮链条带动其辅助传送，辅助传送机构由传动轮和两个从动轮组成通过齿轮传动，由两个从动轮辅助压住要切片的药材，两个从动轮之间设置由视觉识别摄像头识别将要切片的物体，若识别出非药材的物体就停止传送带传送防止异物进入切片从而损坏刀片，降低安全隐患。靠近切片的从动轮由上方的重物负责压紧切片的药材。
优选的，所述传送带固定机构主要由框架与轴承座搭配使用，通过框架和轴承座的固定限位使传送带按预期形式工作。传送带的动力轴由轴承座直接固定在框架上，在传送带另一端的传动也有轴承座固定，轴承座一端由连接件固定连接一个丝杠，丝杠另一端连接至框架外壳，由螺母拧紧使得传送带拉紧。在传送带中间部位设置有限位挡板，传送带左右两端由限位挡板限制传送带左右滑动，挡板下方也有丝杠连接到框架上，通过螺母拧紧使得挡板向上顶紧，从而使传送带不受重力影响下陷。辅助传送的传动轮由轴承座固定在框架上，从动轮采用滑块与轴承结合的形式使得从动轮可以上下滑动使得从动轮能够根据药材的形状大小自动调节辅助传送高度。
优选的，所述切片机构主要由三相异步电动机作为驱动原件，电机驱动通过带轮传动带动大带轮运动，大带轮带动驱动轴上的曲柄运动，曲柄通过滑块能调节曲柄的长度，曲柄与摇杆通过球轴承连接，摇杆带动摇杆轴运动，摇杆轴带动刀片固定板上的摇杆运作，使用轴承限位刀片挡板的运作轨迹，实现刀片的左右摆动，达到切片的效果，减少了常规切片机刀片上下运动因为惯性导致的震动，降低了安全隐患，提高了工作效率。
优选的，所述视觉抓取机构主要由机械臂与视觉识别相机构成，视觉识别相机由固定架固定在框架上并对准药材对方的桌面进行检测，设别药材形状及大小，筛选出损坏的药材，通过信息处理控制使机械臂抓取药材并送至传送带上摆放整齐。机械臂由底座、大臂、小臂和夹爪构成，底座固定在框架上并能够实现360°转动，大臂加装在底座上，并连接小臂，小臂连接夹爪，通过控制系统处理视觉识别的信息，使几个部分联动操作完成药材的抓取和放置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于视觉识别的中药材切片分拣装备的切片机构的设计更加的人性化，减小了刀片惯性的震动，提高了切片机稳定性和切片效率。视觉识别切片的物体，并且能够控制传送带的输送，进一步提高了切片机的安全性，有效防止安全事故的发生。检测物体传送也进一步提高了机构的稳定性，减少了异物对刀片的磨损。基于视觉识别的抓取机构，更加的智能化，减小了人为因素的影响，降低了人力成本，提高了工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明整体框架三维图。
图3为本发明传送带固定三维图。
图4为本发明传送带传送三维图。
图5为本发明切片机构三维图。
图6为本发明视觉抓取三维图。
图中：1整体框架外壳、2中药传送机构、3切片机构、4视觉抓取机构、5 中药堆放桌面、6机械臂、11不锈钢外壳、12切片机构挡板、13辅助支架、14 万向轮、15支撑钢材、21减速器、22主动轮链轮链条传送、23辅助压轮链轮链条传送、24传送带主动轮、25压轮齿轮传送、26辅助压轮、27传送带、28 传送带从动轮、29伺服驱动电机、210电机链轮链条传送、31传送带支持架、 32传送带限位挡板、33压轮调节旋钮、34压轮挡板、35辅助重物、36滑块轴承支架、37辅助压轮滑块轴承支架、38轴承座、39轴承架锁紧丝杠、41摇杆、 42皮带传送、43曲柄、44皮带大轮、45固定轴承、46刀片摇臂、47切药刀片、 48摇杆摆动机构、49固定轴承架、410转动主杆、411驱动电机、51机械臂固定架、52转动底盘、53机械臂大臂、54机械臂小臂、55机械臂转动关节、56 视觉识别相机支架、57视觉识别相机、58机械软爪转轴关节、59机械软爪。
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，本发明提供一种技术方案：一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，本发明主要包括框架外壳1、中药传送机构2、中药切片机构3、视觉识别抓取机构4。
实施例1：外壳框架1整体采用不锈钢外壳11和支撑钢材15搭建而成，选材承重能力强，具有较高的强度，价格实惠和方便加工焊接等优势。结合市场流通的中药材切片机，设计整体框架1的尺寸。根据设计方案，绘制合适的框架外壳形状，满足通用切片机功能需求的同时，预留合适的安装位置，方便安装其他辅助机构。整体框架外部再用不锈钢铁皮进行焊接包裹，使全部机构被铁皮保护在外壳内部，减小安全隐患的同时也保证了内部机构运作不受外界影响。并在切片机构刀片工作部分设置切片机构保护外壳12，以保护切片工作时候不被外部因素的影响，也进一步提高了机构的稳定性和安全性。在外壳底部设置有万向轮14和辅助支架13，万向轮14方便整体设备的移动搬运，通过万向轮14将设备移动到固定位置，结合辅助支架13旋转旋钮使支架抬高设备高度，将万向轮14架空，使设备稳定的固定在指定位置。
实施例2：中药传送机构2主要分为传送带传送机构和传送带固定机构。传送带传传动机构主要由伺服驱动电机29做驱动原件，伺服驱动电机29驱动输出通过链轮链条结构210带动减速器21运转，在由减速器21通过主动轮链轮链条传送22输出到传送带的传送带主动轮上从而带动传送带27运作。传送带 27上方靠近切药刀片47处设置有辅助传送压轮26，由传送带主动轮24通过链轮链条传送23带动其辅助传送，辅助传送压轮26由传动轴和两个从动轮组成，通过压轮齿轮传送25带动其运动。由两个从动轮辅助压住需要切片的药材，两个从动轮之间设置由视觉识别摄像头识别将要切片的物体，若识别出非药材的物体就停止传送带传送防止异物进入切片从而损坏刀片，降低安全隐患。靠近切片的从动轮由上方的重物负责压紧切片的药材。
实施例3：传送带固定机构主要由框架1与轴承座38搭配使用，通过框架 1和轴承座38的固定限位使传送带按预期形式工作。传送带的主动轮24由轴承座38直接固定在框架上，在传送带另一端的从动轮28也有轴承座38固定，轴承座38一端由连接件固定连接一个锁紧丝杠39，丝杠39延申至框架外壳1，由螺母拧紧使得传送带27拉紧。在传送带27中间部位设置有限位挡板32，传送带27左右两端由限位挡板32限制传送带左右滑动，挡板下方也有丝杠连接到框架1上，通过抬高传送带支撑架31使得传送带平整，使传送带不受重力影响下陷。辅助传送的压轮26的动力轴由轴承座38固定在框架上，两个压轮26 通过滑块轴承支架36固定，并连接上方辅助重物35提高向下的压力，从而辅助切片。辅助压轮的第一个辅助轮通过辅助压轮滑块轴承支架37固定并通过压轮调节旋钮33调节压轮高度。
实施例4：切片机构3主要由三相异步电动机411作为驱动原件，驱动电机 411驱动通过皮带轮传动42带动大带轮44运动，大带轮44带动驱动轴上的曲柄43运动，曲柄43通过滑块能调节曲柄的长度，曲柄与摇杆41通过球轴承连接，摇杆带动转动主杆410运动，转动主杆410通过固定轴承架49固定在框架1一侧转动主杆410带动刀摇杆摆动机构48运作，使用固定轴承45连接刀片摇臂46限位刀片47的运作轨迹，实现切药刀片47的左右摆动，达到切片的效果，减少了常规切片机刀片上下运动因为惯性导致的震动，降低了安全隐患，提高了工作效率。
实施例5：视觉抓取机构4主要由机械臂6与视觉识别相机57构成，视觉识别相机57由固定架56固定在框架上并对准药材堆放的桌面5进行检测，设别药材类型形状及大小，通过信息处理控制使机械臂6抓取药材并送至传送带上摆放整齐。机械臂6由固定架51、转动底盘52、大臂53、转动关节55、小臂54和软爪关节58及软爪59构成，固定架51固定在框架上并通过转动底盘实现360°转动，大臂53加装在转动底盘52上，并通过转动关节55连接小臂54，小臂54通过软爪关节58连接机械软爪59，通过控制系统处理视觉识别的信息，使几个部分联动操作完成药材的抓取和放置。
本发明未尽事宜为公知技术。
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 (6)

1.一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，包括框架外壳(1)、中药传送机构(2)、中药切片机构(3)、视觉识别抓取机构(4)，其特征在于：所述框架(1)外壳底部设置有固定支架(13)和万向轮(14)，传送带(27)固定在框架外壳(1)上，传送带的主动轮(24)通过传送链条(22)与伺服驱动电机(29)和电机减速器(21)连接，切片机构(3)使用电动机(411)通过皮带(42)以及曲柄摇杆机构(48)带动切药刀片(47)，视觉识别相机(57)设置在堆放药材的桌面(5)上方，机械臂(6)设置在堆放药材桌面(5)的旁边并安装固定在框架外壳(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，其特征在于：所述外壳框架(1)整体采用不锈钢外壳(11)和支撑钢材(15)焊接而成，并在切片机构(3)切药刀片(47)工作部分设置切片机构保护外壳(12)，在外壳(1)底部设置有万向轮(14)和辅助支架(13)。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，其特征在于：所述中药传送机构(2)通过伺服电机(29)连接相应的传动链条(22)带动传送带主动轮(24)，并在传送带(27)上方设置辅助的压轮(26)，其传动通过辅助压轮链轮链条(23)连接传送带的主动轮(24)。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，其特征在于：所述中药传送机构(2)由轴承座(38)和限位挡板(32)固定在框架(1)上，通过轴承座(38)固定主动轮(24)和从动轮(27)，限位挡板(38)设置在传送带(27)下方和左右，辅助的压轮(26)通过滑块轴承支架(37)进行固定。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，其特征在于：所述切片机构(3)由三相异步电动机(411)连接皮带传动(42)，皮带的大轮连接曲柄摇杆机构(48)，切药刀片(47)通过刀片摇臂(46)连接曲柄摇杆机构(48)。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的中草药切片分拣装备，其特征在于：所述视觉抓取机构(4)主要由机械臂(6)与视觉识别相机(57)构成，视觉识别相机(57)设置在堆放药材的桌面(5)的正上方，机械臂(6)设置在堆放药材的桌面(5)旁边，固定在框架(1)上。
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