CN116296152A - 一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于尺寸检测技术领域，涉及一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置及控制方法。旋转平行气爪驱动两个旋转夹爪夹紧罐头瓶瓶体；升降气缸驱动检测组件向下平移，第一锥面和瓶盖外圆周面相切，第二锥面靠下的一侧靠紧瓶盖顶面，内圈组件被瓶盖的顶面和侧面定位；边位移传感器和中位移传感器采集数据；伺服电机驱动罐头瓶旋转；如果所有凹陷尺寸不小于2毫米并且瓶盖顶面的所有高度尺寸不大于126毫米则判定为该罐头瓶的密封性能合格；本发明能在不破坏罐头瓶密封装置的前提下检测密封性能，避免破坏检测造成的损失；自动检测，智能化水平较高，检测效率较高，节省人工，降低劳动强度，节省用工成本；检测标准客观统一，检测结果不受主观性影响。

Description

一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置及控制方法

技术领域

本发明属于尺寸检测技术领域，涉及一种鸡枞菌罐头瓶盖封装状况的检测技术，具体涉及一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置及控制方法。

背景技术

鸡枞菌用罐头瓶包括瓶体、瓶盖和密封垫，瓶体内容纳加工后的鸡枞菌食品，瓶盖由钢板制造，瓶盖有平的顶面和侧圆柱面，瓶盖侧圆柱面的下边缘上设置四处朝向轴心线的舌形翻边，瓶体上部设置瓶口，瓶口的外圆柱面均布设置四条短螺纹；在120℃的水蒸气环境下，瓶体内几乎所有的微生物都被高温杀死，把瓶体内的空气全部赶出，充满了高温水蒸气，使用旋盖机把瓶盖旋在瓶口上，四个舌形翻边分别钩挂住四条短螺纹，形成鸡枞菌用罐头瓶的整体；经常使用的容量为500毫升的罐头瓶，高度是125毫米，瓶盖直径是80毫米。为了提高密封性能，还往往在瓶盖与瓶口的接触部位设置硅橡胶的密封垫。封装完成后，罐头瓶放置在室温下冷却不少于10小时，罐头瓶及内部食品完全冷却后，内部的大部分水蒸气冷凝成体积很小的液态水，只有少量水蒸气存在，水蒸气的蒸气压变得非常小，罐头瓶内形成真空环境，蒸气压远远小于大气压，外界空气压紧瓶盖，瓶盖的中心部位往往向里凹陷2至3毫米，罐头瓶内外环境能长期处于隔离状态，内部没有微生物，里面的食品能长期保存不变质。

封装的大部分罐头瓶是合格的，但是偶尔也会有不合格的。舌形翻边的翻转角度应该是90度，但是钢板经过翻转后会有回弹现象，回弹角度大小在一定范围内有一定的不确定性，即翻转角度有偏差。如果同一个瓶盖的四个舌形翻边偏差大小差异较大，那么会导致它们产生不同的密封效果；翻转角度较大的舌形翻边，在旋紧后使得该部位对密封垫的压紧力较大，密封性较好；翻转角度较小的舌形翻边，在旋紧后使得该部位对密封垫的压紧力较小，密封性较差；特别地，翻转角度小到超过一定的限度，即角度不足的翻边，密封垫没有受到足够大的压紧力，密封性不够，外界的空气能逐渐流入到罐头瓶内空间，里面的负压不够，或者产生不了负压，进入的空气可能会夹带有细菌，粘染到食品上导致食品变质，还不到保质期就已经无法食用。外部表现为，瓶盖上部高度太大，当超过126毫米时，里面的食品会提前变质的可能性是非常大的，在质检时，高度超过126毫米的就记为不合格品挑选出来，避免流入市场。没有产生负压的罐头瓶，从外部看出其瓶盖的中心部位向里凹陷的尺寸不足2毫米，这样的也记为不合格品，挑选出来，避免流入市场。在不破坏罐头瓶密封性能的前提下，除了量取外形尺寸，很少有人能想出更好的密封性检测方法。

由于鸡枞菌罐头的数量比较多，让工人拿着量具挨个量尺寸会费较长时间，一般要抽检，每万个鸡枞菌罐头里面挑选出一百个进行检测，外形尺寸是其中一项重要指标，和其它检测指标一起，综合评价，如果全部合格，则认为这一万个鸡枞菌罐头的合格率是百分之百。

然而，不合格品有随机性，很容易漏过不合格品，流入到市场中，在保质期内变质，给公司带来较大的负面影响。

工人检测的效率比较低，如果让工人全部检测一遍，则需要大量的检测工人，用工成本大幅提高，影响公司利润收入。如果只是让工人目测速度比较快，但是准确性较差，尺寸细微的差别人的眼睛不容易观察出来，具有主观性，不同工人会有不同的评判结果，评判标准不客观。

也有人使用破坏性的检测方法，在瓶盖顶端开一个口，通过开口检测内部真空度，这样不仅操作比较麻烦，而且经检测过的罐头不能再出售，给公司造成损失，只能抽检，不能全检。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置及控制方法，本发明能在不破坏罐头瓶密封装置的前提下检测密封性能，避免破坏检测造成的损失；自动检测，检测效率较高，节省人工，降低劳动强度，节省用工成本；检测标准客观统一，检测结果不受主观性影响。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，包括检测组件；所述检测组件包括内圈组件；所述内圈组件包括内圈、四个槽形滚轮和中位移传感器；所述内圈的轴心线竖直设置，所述内圈的轴心线位置设置有中传感器孔，所述中位移传感器固定安装在中传感器孔内；所述槽形滚轮包括以转动副相联的槽轮体和槽轮轴，所述槽轮体的圆柱形轮缘上设置V型的滚槽，组成所述滚槽的是两个锥形曲面，分别是第一锥面和第二锥面；所述内圈上设置四个槽轮安装孔，所述槽轮轴固定安装在槽轮安装孔内，所述槽轮轴与水平面成四十五度夹角，所述槽轮轴靠上的一端离中传感器孔的轴心线近，所述槽轮轴靠下的一端离中传感器孔的轴心线远，所述槽轮轴的轴心线和中传感器孔的轴心线在同一个平面上，四个所述槽形滚轮环绕在中传感器孔轴心线周围均匀圆周阵列；所述第二锥面靠下的一侧靠紧瓶盖的顶面边缘并且两者相切，所述第一锥面靠近中传感器孔轴心线的一侧靠紧瓶盖的侧圆柱面并且两者相切；中位移传感器的触头垂直抵触在瓶盖顶面中心的位置，检测瓶盖顶面中心位置的凹陷尺寸。

所述检测组件还包括中圈组件、外圈组件和平衡弹簧；所述中圈组件包括中圈、内圈销轴和外圈销轴；两个所述内圈销轴和两个所述外圈销轴分别固定安装在中圈上，两个所述内圈销轴的轴心线重合，两个所述外圈销轴的轴心线重合，所述内圈销轴的轴心线和所述外圈销轴的轴心线垂直交叉；所述内圈上设置有两个轴心线重合的内圈安装孔，内圈安装孔的轴心线和中传感器孔的轴心线垂直交叉；两个所述内圈销轴分别与两个内圈安装孔组合成铰链；外圈组件包括外圈，所述外圈上设置有两个外圈安装孔，两个外圈安装孔分别和两个外圈销轴组合成铰链；内圈上设置四个朝上的平衡簧耳板，外圈上设置四个朝下的弹簧盲孔，四个参数相同的平衡弹簧分别安装在四个弹簧盲孔内，平衡弹簧的上端压紧弹簧盲孔的底，平衡弹簧的下端压紧平衡簧耳板，四个平衡弹簧环绕在中传感器孔轴心线周围，均匀圆周阵列；内圈在外力作用下相对于竖直方向能摆向任意方向，失去外力时在四个平衡弹簧的共同作用下能恢复到中传感器孔轴心线竖直的状态。内圈、中圈和外圈实际上组成了万向联轴器，万向联轴器的输入端和输出端允许在环绕轴心线的某一方向存在角度偏差而不影响动力传动。

外圈组件还包括边位移传感器，边位移传感器的壳体与外圈固定联接，边位移传感器的触头竖直朝下抵触在瓶盖顶面的边缘位置并测量其高度尺寸，所述边缘位置一般是指瓶口壁的正上方，本发明瓶口壁中面半径是39毫米，边位移传感器的轴心线距离中位移传感器是39毫米。

外圈上还设置两个竖直方向的外圈导杆，外圈导杆的底端固定在外圈上表面上，外圈导杆的顶端设置杆端挡肩；本发明还包括升降气缸、压紧弹簧和压紧套筒；所述升降气缸包括气缸体和气缸活塞杆，所述升降气缸是带导杆型气缸，气缸活塞杆竖直朝下伸出；两个所述压紧套筒分别和气缸活塞杆固定联接；两个所述压紧套筒分别和两个外圈导杆滑动配合，两个压紧弹簧分别套设在两个外圈导杆上，压紧弹簧的下端压紧外圈上表面，压紧弹簧的上端压紧压紧套筒的下端面；所述气缸体和机架固定联接。

本发明还包括夹持旋转组件；所述夹持旋转组件包括旋转平行气爪和两个旋转夹爪；所述旋转平行气爪是SMC（中国）有限公司生产的MHL2-40D型宽型平行气爪，包括旋转气爪缸体和两个旋转气爪爪体，两个旋转气爪爪体同步反向平移；所述旋转夹爪上设置有旋转V型槽，旋转V型槽的延伸方向是竖直方向，旋转V型槽的下部还设置有水平朝上的夹爪底托面；两个旋转夹爪分别和两个旋转气爪爪体固定联接，两个旋转夹爪的两个夹爪底托面在同一个水平面上，两个旋转V型槽的开口相对。

本发明还包括伺服电机和自动对中联轴器；所述自动对中联轴器包括联轴器上段、联轴器中段、联轴器下段和弹性套；所述联轴器上段的下端与联轴器中段的上端以移动副相联，所述联轴器中段的下端与联轴器下段的上端以移动副相联，两个移动副的移动方向都是水平方向且相互垂直；所述联轴器上段、联轴器中段、联轴器下段的外圆柱面直径相等，所述弹性套是由有弹性的材料做成的圆筒，所述弹性套套设在联轴器上段、联轴器中段、联轴器下段的外圆柱面外围；伺服电机的外壳与机架固定联接，伺服电机的输出轴竖直朝上，伺服电机的输出轴与联轴器下段固定联接，旋转气爪缸体和联轴器上段固定联接；在水平外力作用下，联轴器上段克服弹性套的弹性力相对于联轴器下段在水平面内任何方向上都可以偏移，在失去外力后，弹性套靠弹性力使三段的轴心线重新重合。检测组件在两个旋转V型槽区域的正上方。两个旋转V型槽夹紧中间的罐头瓶瓶体，罐头瓶在竖直方向和水平方向被定位，这样罐头瓶的瓶体轴心线和中传感器孔的轴心线正好重合。

本发明还包括搬运机器人和机械手；所述机械手包括搬运平行气爪和搬运夹爪；所述搬运平行气爪是SMC（中国）有限公司生产的MHL2-40D型宽型平行气爪，包括搬运气爪缸体和两个搬运气爪爪体；两个搬运夹爪分别和两个搬运气爪爪体固定联接，搬运夹爪上设置搬运V型槽，两个搬运夹爪上的两个搬运V型槽相对，搬运平行气爪驱动两个搬运夹爪同步相向平移，两个搬运V型槽夹紧位于中间的罐头瓶瓶体；搬运气爪缸体和搬运机器人的机械臂末端固定联接，搬运机器人驱动机械手和罐头瓶瓶体的组合移动。

本发明还包括PLC可编程逻辑控制器，所述中位移传感器、边位移传感器、升降气缸、旋转平行气爪、伺服电机、搬运平行气爪和搬运机器人分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

本发明还包括校正器，所述校正器的高度、下半截直径、上部圆柱面直径分别与罐头瓶相等，校正器的高度和上部直径执行严格的公差要求，可以用来校正中位移传感器和边位移传感器。

本发明还包括待检测平台、合格品平台和不合格品平台，分别用来盛放待检测、合格和不合格罐头瓶。

本发明的工作过程是这样的。

1.罐头瓶封装完成后，放置在室温下保持不少于10小时，等待罐头瓶及内部食品完全冷却。

2.搬运机器人驱动机械手从待检测平台上抓取罐头瓶，搬运平行气爪驱动两个搬运夹爪同步相向平移，两个搬运V型槽夹紧位于中间的罐头瓶瓶体，搬运机器人驱动机械手和罐头瓶瓶体的组合移动，使罐头瓶放置到两个夹爪底托面共同区域的中间位置。

搬运平行气爪驱动两个搬运夹爪同步相背平移，罐头瓶松脱，搬运机器人驱动机械手离开。

3.旋转平行气爪驱动两个旋转夹爪相向平移，两个旋转V型槽夹紧罐头瓶瓶体的下部。罐头瓶在竖直方向和水平方向被定位，罐头瓶的瓶体轴心线沿着竖直方向布置。

4.升降气缸驱动检测组件向下平移，所述槽轮体的圆柱形轮缘靠下的一端具有导向作用，使第一锥面环绕在瓶盖周围，第一锥面和瓶盖外圆周面相切，或者存在一点间隙。

如果瓶盖和瓶体的轴心线之前有夹角，则在四个第一锥面的导向作用下，内圈组件克服平衡弹簧的弹性力发生摆动，然后四个第二锥面靠下的一侧靠紧瓶盖的顶面，内圈组件被瓶盖的顶面和侧面定位。

所述的夹角不会太大，一般在0至1.5度范围内。

升降气缸驱动检测组件克服压紧弹簧的弹性力继续向下平移，第二锥面靠下的一侧充分靠紧瓶盖的顶面。

中位移传感器的触头垂直抵触在瓶盖顶面中心的位置。

5.边位移传感器和中位移传感器开始采集数据；伺服电机驱动罐头瓶旋转，如果短螺纹的旋向是右旋，则伺服电机从上向下观察是顺时针方向旋转；如果短螺纹的旋向是左旋，则伺服电机从上向下观察是逆时针方向旋转；这样在碾压过程中瓶盖越来越紧，防止瓶盖松脱。

瓶盖随着伺服电机旋转，而外圈组件的位置不变，边位移传感器的触头竖直朝下始终抵触在瓶盖顶面的边缘位置，随着瓶盖旋转，触头与瓶盖顶面的接触位置不停变换，每变换到新的位置都要检测瓶盖顶面新位置的高度尺寸S；中位移传感器的触头始终检测瓶盖顶面中心位置的凹陷尺寸M，直到旋转三百六十度后停止，边位移传感器和中位移传感器停止采集数据。

在旋转期间，槽形滚轮沿着瓶盖顶面和侧面被动地滚动，内圈组件的方位随着不停变换，中传感器孔的轴心线始终保持与瓶盖的轴心线重合。靠四个槽形滚轮定位瓶盖的位置，使中位移传感器和边位移传感器检测到瓶盖预期的正确部位。

在旋转期间，可能需要罐头瓶的瓶体在水平面内小幅度移动，而自动对中联轴器不会阻止移动，联轴器上段克服弹性套的弹性力相对于联轴器下段在水平面内任何方向上都可以偏移，防止挤破罐头瓶，联轴器上段和联轴器下段在弹性套的弹性力作用下还能自动对齐轴心线。

6.数据分析。如果所有凹陷尺寸M不小于2毫米并且瓶盖顶面的所有高度尺寸S不大于126毫米则判定为该罐头瓶的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶的密封性能不合格。

7.升降气缸驱动检测组件向上平移，槽形滚轮、中位移传感器和边位移传感器都离开罐头瓶。

8.搬运机器人驱动机械手夹持罐头瓶。

9.旋转平行气爪驱动两个旋转夹爪相背平移，两个旋转V型槽同时离开罐头瓶瓶体。

10.根据第6步的评判结果，搬运机器人通过机械手夹持罐头瓶；如果罐头瓶是合格的，则放在合格品平台上；如果罐头瓶是不合格的，则放在不合格品平台上。

11.伺服电机驱动旋转平行气爪逆时针旋转回到初始角度位置。

以上步骤1至步骤11不停地重复执行，就能把待检测平台上的罐头瓶逐个检测，并按检测结果分别放置到合格品平台和不合格品平台上，从而达到挑选出不合格品的目的。

在做以上测试之前，还需要先使用校正器校准中位移传感器和边位移传感器的刻度，其步骤是：把校正器放置到两个夹爪底托面共同区域的中间位置，旋转平行气爪驱动两个旋转夹爪相向平移夹紧罐头瓶瓶体的下部，升降气缸驱动检测组件向下平移，使第一锥面环绕在校正器上部圆柱面周围，第一锥面和瓶盖外圆周面相切，第二锥面靠下的一侧靠紧校正器的顶面，边位移传感器和中位移传感器开始采集数据，边位移传感器的读数定义为126毫米，中位移传感器的读数定义为0毫米；实际检测过程中两者的读数分别与预设定的[S]=126毫米和[M]=2毫米相对比，如果边位移传感器的所有读数不大于[S]，并且中位移传感器的读数不小于[M]，则判定为该罐头瓶的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶的密封性能不合格。

一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置的控制方法，包括如下步骤：

S1.搬运机器人驱动机械手从待检测平台上抓取罐头瓶，放置到两个夹爪底托面共同区域的中间位置，机械手松脱，搬运机器人驱动机械手离开；

S2.旋转平行气爪驱动两个旋转夹爪相向平移；

S3.升降气缸驱动检测组件向下平移；

S4.边位移传感器和中位移传感器开始采集数据；伺服电机驱动罐头瓶顺时针旋转三百六十度后停止；

S5.边位移传感器和中位移传感器停止采集数据；

S6.如果凹陷尺寸M不小于2毫米并且瓶盖顶面的所有高度尺寸S不大于126毫米则判定为该罐头瓶的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶的密封性能不合格；

S7.升降气缸驱动检测组件向上平移；

S8.搬运机器人驱动机械手夹持罐头瓶离开；

S9.如果罐头瓶是合格的，则放在合格品平台上；如果罐头瓶是不合格的，则放在不合格品平台上；

S10.伺服电机驱动旋转平行气爪逆时针旋转回到初始角度位置；

以上步骤S1至S10不停地重复执行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能在不破坏罐头瓶密封装置的前提下检测密封性能，避免破坏检测造成的损失；自动检测，智能化水平较高，检测效率较高，节省人工，降低劳动强度，节省用工成本；检测标准客观统一，检测结果不受主观性影响。

本发明不仅适用于鸡枞菌用罐头瓶，也适用于其它内部是真空的罐头瓶的密封性能检测。

附图说明

图1是本发明实施例1的三维结构示意图；

图2是检测组件的正视图；

图3是图2中沿A-A线的剖视图；

图4是图3中沿B-B线的剖视图；

图5是图2中沿C-C线的剖视图；

图6是图5中沿D-D线的剖视图，顺时针旋转45度的状况；

图7是内圈组件的三维结构示意图；

图8是槽形滚轮的三维结构示意图；

图9是内圈的三维结构示意图；

图10是中圈组件的三维结构示意图；

图11是外圈组件的三维结构局部剖视示意图；

图12是夹持旋转组件的三维结构示意图；

图13是自动对中联轴器的三维结构局部剖视示意图；

图14是机械手的三维结构示意图；

图15是检测组件的全剖视图，其中一个舌形翻边是角度不足翻边的状况；

图16是罐头瓶的全剖视图，其中一个舌形翻边是角度不足翻边的状况；

图17是校正器的正视图。

图中：

1、罐头瓶；11、瓶口；12、瓶口螺纹；13、舌形翻边；14、角度不足翻边；15、瓶盖；16、密封垫；17、瓶盖凹陷部；2、检测组件；21、内圈组件；211、内圈；2111、槽轮安装孔；2112、中传感器孔；2113、内圈安装孔；2114、平衡簧耳板；212、槽形滚轮；2121、滚槽；2122、第二锥面；2123、第一锥面；2124、槽轮轴；2125、槽轮体；213、中位移传感器；22、中圈组件；221、中圈；222、内圈销轴；223、外圈销轴；23、外圈组件；231、外圈；232、边位移传感器；233、弹簧盲孔；234、外圈导杆；235、杆端挡肩；236、外圈安装孔；24、平衡弹簧；25、压紧弹簧；26、压紧套筒；27、升降气缸；271、气缸体；272、气缸活塞杆；3、夹持旋转组件；31、伺服电机；32、自动对中联轴器；321、联轴器上段；322、联轴器中段；323、联轴器下段；324、弹性套；33、旋转平行气爪；331、旋转气爪缸体；332、旋转气爪爪体；34、旋转夹爪；341、旋转V型槽；342、夹爪底托面；4、搬运机器人；5、机械手；51、搬运平行气爪；511、搬运气爪缸体；512、搬运气爪爪体；52、搬运夹爪；521、搬运V型槽；6、待检测平台；7、合格品平台；8、不合格品平台；9、机架；10、校正器。

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。

实施例1，请参阅图1-图17，一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，包括检测组件2；所述检测组件2包括内圈组件21；所述内圈组件21包括内圈211、四个槽形滚轮212和中位移传感器213；所述内圈211的轴心线竖直设置，所述内圈211的轴心线位置设置有中传感器孔2112，所述中位移传感器213固定安装在中传感器孔2112内；所述槽形滚轮212包括以转动副相联的槽轮体2125和槽轮轴2124，所述槽轮体2125的圆柱形轮缘上设置V型的滚槽2121，组成所述滚槽2121的是两个锥形曲面，分别是第一锥面2123和第二锥面2122；所述内圈211上设置四个槽轮安装孔2111，所述槽轮轴2124固定安装在槽轮安装孔2111内，所述槽轮轴2124与水平面成四十五度夹角，所述槽轮轴2124靠上的一端离中传感器孔2112的轴心线近，所述槽轮轴2124靠下的一端离中传感器孔2112的轴心线远，所述槽轮轴2124的轴心线和中传感器孔2112的轴心线在同一个平面上，四个所述槽形滚轮212环绕在中传感器孔2112轴心线周围均匀圆周阵列；所述第二锥面2122靠下的一侧靠紧瓶盖15的顶面边缘并且两者相切，所述第一锥面2123靠近中传感器孔2112轴心线的一侧靠紧瓶盖15的侧圆柱面并且两者相切；中位移传感器213的触头垂直抵触在瓶盖15顶面中心的位置，检测瓶盖15顶面中心位置的凹陷尺寸。

如图2至图6、图10和图11所示，所述检测组件2还包括中圈组件22、外圈组件23和平衡弹簧24；所述中圈组件22包括中圈221、内圈销轴222和外圈销轴223；两个所述内圈销轴222和两个所述外圈销轴223分别固定安装在中圈221上，两个所述内圈销轴222的轴心线重合，两个所述外圈销轴223的轴心线重合，所述内圈销轴222的轴心线和所述外圈销轴223的轴心线垂直交叉；所述内圈211上设置有两个轴心线重合的内圈安装孔2113，内圈安装孔2113的轴心线和中传感器孔2112的轴心线垂直交叉；两个所述内圈销轴222分别与两个内圈安装孔2113组合成铰链；外圈组件23包括外圈231，所述外圈231上设置有两个外圈安装孔236，两个外圈安装孔236分别和两个外圈销轴223组合成铰链；内圈211上设置四个朝上的平衡簧耳板2114，外圈231上设置四个朝下的弹簧盲孔233，四个参数相同的平衡弹簧24分别安装在四个弹簧盲孔233内，平衡弹簧24的上端压紧弹簧盲孔233的底，平衡弹簧24的下端压紧平衡簧耳板2114，四个平衡弹簧24环绕在中传感器孔2112轴心线周围，均匀圆周阵列；内圈211在外力作用下相对于竖直方向能摆向任意方向，失去外力时在四个平衡弹簧24的共同作用下能恢复到中传感器孔2112轴心线竖直的状态。内圈211、中圈221和外圈231实际上组成了万向联轴器，万向联轴器的输入端和输出端允许在环绕轴心线的某一方向存在角度偏差而不影响动力传动。

如图3和图11所示，外圈组件23还包括边位移传感器232，边位移传感器232的壳体与外圈231固定联接，边位移传感器232的触头竖直朝下抵触在瓶盖15顶面的边缘位置并测量其高度尺寸，所述边缘位置一般是指瓶口11壁的正上方，本实施例瓶口11壁中面半径是39毫米，边位移传感器232的轴心线距离中位移传感器213是39毫米。

如图2至图6、图11所示，外圈231上还设置两个竖直方向的外圈导杆234，外圈导杆234的底端固定在外圈231上表面上，外圈导杆234的顶端设置杆端挡肩235；本实施例还包括升降气缸27、压紧弹簧25和压紧套筒26；所述升降气缸27包括气缸体271和气缸活塞杆272，所述升降气缸27是带导杆型气缸，气缸活塞杆272竖直朝下伸出；两个所述压紧套筒26分别和气缸活塞杆272固定联接；两个所述压紧套筒26分别和两个外圈导杆234滑动配合，两个压紧弹簧25分别套设在两个外圈导杆234上，压紧弹簧25的下端压紧外圈231上表面，压紧弹簧25的上端压紧压紧套筒26的下端面；所述气缸体271和机架9固定联接。

如图12所示，本实施例还包括夹持旋转组件3；所述夹持旋转组件3包括旋转平行气爪33和两个旋转夹爪34；所述旋转平行气爪33是SMC（中国）有限公司生产的MHL2-40D型宽型平行气爪，包括旋转气爪缸体331和两个旋转气爪爪体332，两个旋转气爪爪体332同步反向平移；所述旋转夹爪34上设置有旋转V型槽341，旋转V型槽341的延伸方向是竖直方向，旋转V型槽341的下部还设置有水平朝上的夹爪底托面342；两个旋转夹爪34分别和两个旋转气爪爪体332固定联接，两个旋转夹爪34的两个夹爪底托面342在同一个水平面上，两个旋转V型槽341的开口相对。

如图12和图13所示，本实施例还包括伺服电机31和自动对中联轴器32；所述自动对中联轴器32包括联轴器上段321、联轴器中段322、联轴器下段323和弹性套324；所述联轴器上段321的下端与联轴器中段322的上端以移动副相联，所述联轴器中段322的下端与联轴器下段323的上端以移动副相联，两个移动副的移动方向都是水平方向且相互垂直；所述联轴器上段321、联轴器中段322、联轴器下段323的外圆柱面直径相等，所述弹性套324是由有弹性的材料做成的圆筒，其制造材料可以是橡胶、聚氨酯等，所述弹性套324套设在联轴器上段321、联轴器中段322、联轴器下段323的外圆柱面外围；伺服电机31的外壳与机架9固定联接，伺服电机31的输出轴竖直朝上，伺服电机31的输出轴与联轴器下段323固定联接，旋转气爪缸体331和联轴器上段321固定联接；在水平外力作用下，联轴器上段321克服弹性套324的弹性力相对于联轴器下段323在水平面内任何方向上都可以偏移，在失去外力后，弹性套324靠弹性力使三段的轴心线重新重合。检测组件2在两个旋转V型槽341区域的正上方。两个旋转V型槽341夹紧中间的罐头瓶1瓶体，罐头瓶1在竖直方向和水平方向被定位，这样罐头瓶1的瓶体轴心线和中传感器孔2112的轴心线正好重合。

如图1和图14所示，本实施例还包括搬运机器人4和机械手5；所述机械手5包括搬运平行气爪51和搬运夹爪52；所述搬运平行气爪51是SMC（中国）有限公司生产的MHL2-40D型宽型平行气爪，包括搬运气爪缸体511和两个搬运气爪爪体512；两个搬运夹爪52分别和两个搬运气爪爪体512固定联接，搬运夹爪52上设置搬运V型槽521，两个搬运夹爪52上的两个搬运V型槽521开口相对，搬运平行气爪51驱动两个搬运夹爪52同步相向平移，两个搬运V型槽521夹紧位于中间的罐头瓶1瓶体；搬运气爪缸体511和搬运机器人4的机械臂末端固定联接，搬运机器人4驱动机械手5和罐头瓶1瓶体的组合移动。

本实施例还包括PLC可编程逻辑控制器，所述中位移传感器213、边位移传感器232、升降气缸27、旋转平行气爪33、伺服电机31、搬运平行气爪51和搬运机器人4分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

如图17所示，本实施例还包括校正器10，所述校正器10的高度、下半截直径、上部圆柱面直径分别与罐头瓶1相等，校正器10的高度和上部直径执行严格的公差要求，可以用来校正中位移传感器213和边位移传感器232。

如图1所示，本实施例还包括待检测平台6、合格品平台7和不合格品平台8，分别用来盛放待检测、合格和不合格罐头瓶。

本实施例的工作过程是这样的。

1.罐头瓶1封装完成后，放置在室温下保持不少于10小时，等待罐头瓶及内部食品完全冷却。

2.搬运机器人4驱动机械手5从待检测平台6上抓取罐头瓶1，搬运平行气爪51驱动两个搬运夹爪52同步相向平移，两个搬运V型槽521夹紧位于中间的罐头瓶1瓶体，搬运机器人4驱动机械手5和罐头瓶1瓶体的组合移动，使罐头瓶1放置到两个夹爪底托面342共同区域的中间位置。

搬运平行气爪51驱动两个搬运夹爪52同步相背平移，罐头瓶1松脱，搬运机器人4驱动机械手5离开。

3.旋转平行气爪33驱动两个旋转夹爪34相向平移，两个旋转V型槽341夹紧罐头瓶1瓶体的下部。罐头瓶1在竖直方向和水平方向被定位，罐头瓶1的瓶体轴心线沿着竖直方向布置。

4.升降气缸27驱动检测组件2向下平移，所述槽轮体2125的圆柱形轮缘靠下的一端具有导向作用，使第一锥面2123环绕在瓶盖15周围，第一锥面2123和瓶盖15外圆周面相切，或者存在一点间隙。

如果瓶盖15和瓶体的轴心线之前有夹角，如图16所示，右侧的角度不足翻边14，在竖直方向距离瓶盖15顶部尺寸较大，使得对应部位密封垫16没有被充分压实，密封垫16的厚度明显大于另一侧被舌形翻边13正常压实的厚度，瓶盖15右侧高于左侧，瓶盖15和瓶体的轴心线之前有大约1度的夹角；在四个第一锥面2123的导向作用下，内圈组件21克服平衡弹簧24的弹性力发生摆动，然后四个第二锥面2122靠下的一侧靠紧瓶盖15的顶面，内圈组件21被瓶盖15的顶面和侧面定位，内圈组件21随着瓶盖15一起也会偏同样的夹角，如图16所示，而外圈231保持竖直状态不变。

所述的夹角不会太大，一般在0至1.5度范围内。

升降气缸27驱动检测组件2克服压紧弹簧25的弹性力继续向下平移，第二锥面2122靠下的一侧充分靠紧瓶盖15的顶面。

中位移传感器213的触头垂直抵触在瓶盖15顶面中心的瓶盖凹陷部17。

边位移传感器232的触头竖直朝下抵触在瓶盖15顶面的边缘位置。

5.边位移传感器232和中位移传感器213开始采集数据；伺服电机31驱动罐头瓶1旋转，如果短螺纹的旋向是右旋，则伺服电机31从上向下观察是顺时针方向旋转；如果短螺纹的旋向是左旋，则伺服电机31从上向下观察是逆时针方向旋转；这样在碾压过程中瓶盖15越来越紧，防止瓶盖15在滚动摩擦力的作用下被拧开，防止瓶盖15松脱。

瓶盖15随着伺服电机31旋转，而外圈组件23的位置不变，边位移传感器232的触头竖直朝下始终抵触在瓶盖15顶面的边缘位置，随着瓶盖15旋转，触头与瓶盖15顶面的接触位置不停变换，每变换到新的位置都要检测瓶盖15顶面新位置的高度尺寸S；中位移传感器213的触头始终检测瓶盖15顶面中心位置的凹陷尺寸M，直到旋转三百六十度后停止，边位移传感器232和中位移传感器213停止采集数据。

在旋转期间，槽形滚轮212沿着瓶盖15顶面和侧面被动地滚动，内圈组件21的方位随着不停变换，中传感器孔2112的轴心线始终保持与瓶盖15的轴心线重合。靠四个槽形滚轮212定位瓶盖15的位置，使中位移传感器213和边位移传感器232检测到瓶盖15预期的正确部位。

在旋转期间，可能需要罐头瓶的瓶体在水平面内小幅度移动，而自动对中联轴器32不会阻止移动，联轴器上段321克服弹性套324的弹性力相对于联轴器下段323在水平面内任何方向上都可以偏移，防止挤破罐头瓶1，联轴器上段321和联轴器下段323在弹性套324的弹性力作用下还能自动对齐轴心线。

6.数据分析。如果凹陷尺寸M不小于2毫米并且瓶盖15顶面的所有高度尺寸S不大于126毫米则判定为该罐头瓶1的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶1的密封性能不合格。

7.升降气缸27驱动检测组件2向上平移，槽形滚轮212、中位移传感器213和边位移传感器232都离开罐头瓶1。

8.搬运机器人4驱动机械手5夹持罐头瓶1。

9.旋转平行气爪33驱动两个旋转夹爪34相背平移，两个旋转V型槽341同时离开罐头瓶1瓶体。

10.根据第6步的评判结果，搬运机器人4通过机械手5夹持罐头瓶1；如果罐头瓶1是合格的，则放在合格品平台7上；如果罐头瓶1是不合格的，则放在不合格品平台8上。

11.伺服电机31驱动旋转平行气爪33逆时针旋转360度回到初始角度位置，机械手5上面有气罐，不能过程缠绕，往复旋转360度不会过程缠绕。

以上步骤1至步骤11不停地重复执行，就能把待检测平台6上的罐头瓶1逐个检测，并按检测结果分别放置到合格品平台7和不合格品平台8上，从而达到挑选出不合格品的目的。

在做以上测试之前，还需要先使用校正器10校准中位移传感器213和边位移传感器232的刻度，其步骤是：把校正器10放置到两个夹爪底托面342共同区域的中间位置，旋转平行气爪33驱动两个旋转夹爪34相向平移夹紧罐头瓶1瓶体的下部，升降气缸27驱动检测组件2向下平移，使第一锥面2123环绕在校正器10上部圆柱面周围，第一锥面2123和瓶盖15外圆周面相切，第二锥面2122靠下的一侧靠紧校正器10的顶面，边位移传感器232和中位移传感器213开始采集数据，边位移传感器232的读数定义为126毫米，中位移传感器213的读数定义为0毫米；实际检测过程中两者的读数分别与预设定的[S]=126毫米和[M]=2毫米相对比，如果边位移传感器232的所有读数不大于[S]，并且中位移传感器213的读数不小于[M]，则判定为该罐头瓶1的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶1的密封性能不合格。

实施例2，一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置的控制方法，包括如下步骤：

S1.搬运机器人4驱动机械手5从待检测平台6上抓取罐头瓶1，放置到两个夹爪底托面342共同区域的中间位置，机械手5松脱，搬运机器人4驱动机械手5离开；

S2.旋转平行气爪33驱动两个旋转夹爪34相向平移；

S3.升降气缸27驱动检测组件2向下平移；

S4.边位移传感器232和中位移传感器213开始采集数据；伺服电机31驱动罐头瓶1顺时针旋转三百六十度后停止；

S5.边位移传感器232和中位移传感器213停止采集数据；

S6.如果凹陷尺寸M不小于2毫米并且瓶盖15顶面的所有高度尺寸S不大于126毫米则判定为该罐头瓶1的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶1的密封性能不合格；

S7.升降气缸27驱动检测组件2向上平移；

S8.搬运机器人4驱动机械手5夹持罐头瓶1离开；

S9.如果罐头瓶1是合格的，则放在合格品平台7上；如果罐头瓶1是不合格的，则放在不合格品平台8上；

S10.伺服电机31驱动旋转平行气爪33逆时针旋转回到初始角度位置；

以上步骤S1至S10不停地重复执行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，包括检测组件（2）；其特征在于：所述检测组件（2）包括内圈组件（21）；所述内圈组件（21）包括内圈（211）、四个槽形滚轮（212）和中位移传感器（213）；所述内圈（211）的轴心线竖直设置，所述内圈（211）的轴心线位置设置有中传感器孔（2112），所述中位移传感器（213）固定安装在中传感器孔（2112）内；所述槽形滚轮（212）包括以转动副相联的槽轮体（2125）和槽轮轴（2124），所述槽轮体（2125）的圆柱形轮缘上设置V型的滚槽（2121），组成所述滚槽（2121）的是两个锥形曲面，分别是第一锥面（2123）和第二锥面（2122）；所述内圈（211）上设置四个槽轮安装孔（2111），所述槽轮轴（2124）固定安装在槽轮安装孔（2111）内，所述槽轮轴（2124）与水平面成四十五度夹角，所述槽轮轴（2124）靠上的一端离中传感器孔（2112）的轴心线近，所述槽轮轴（2124）靠下的一端离中传感器孔（2112）的轴心线远，所述槽轮轴（2124）的轴心线和中传感器孔（2112）的轴心线在同一个平面上，四个所述槽形滚轮（212）环绕在中传感器孔（2112）轴心线周围均匀圆周阵列；所述第二锥面（2122）靠下的一侧靠紧瓶盖（15）的顶面边缘并且两者相切，所述第一锥面（2123）靠近中传感器孔（2112）轴心线的一侧靠紧瓶盖（15）的侧圆柱面；中位移传感器（213）的触头垂直抵触在瓶盖（15）顶面中心的位置，检测瓶盖（15）顶面中心位置的凹陷尺寸。

2.如权利要求1所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：所述检测组件（2）还包括中圈组件（22）、外圈组件（23）和平衡弹簧（24）；所述中圈组件（22）包括中圈（221）、内圈销轴（222）和外圈销轴（223）；两个所述内圈销轴（222）和两个所述外圈销轴（223）分别固定安装在中圈（221）上，两个所述内圈销轴（222）的轴心线重合，两个所述外圈销轴（223）的轴心线重合，所述内圈销轴（222）的轴心线和所述外圈销轴（223）的轴心线垂直交叉；所述内圈（211）上设置有两个轴心线重合的内圈安装孔（2113），内圈安装孔（2113）的轴心线和中传感器孔（2112）的轴心线垂直交叉；两个所述内圈销轴（222）分别与两个内圈安装孔（2113）组合成铰链；外圈组件（23）包括外圈（231），所述外圈（231）上设置有两个外圈安装孔（236），两个外圈安装孔（236）分别和两个外圈销轴（223）组合成铰链；内圈（211）上设置四个朝上的平衡簧耳板（2114），外圈（231）上设置四个朝下的弹簧盲孔（233），四个参数相同的平衡弹簧（24）分别安装在四个弹簧盲孔（233）内，平衡弹簧（24）的上端压紧弹簧盲孔（233）的底，平衡弹簧（24）的下端压紧平衡簧耳板（2114），四个平衡弹簧（24）环绕在中传感器孔（2112）轴心线周围，均匀圆周阵列；内圈（211）在外力作用下相对于竖直方向能摆向任意方向，失去外力时在四个平衡弹簧（24）的共同作用下能恢复到中传感器孔（2112）轴心线竖直的状态。

3.如权利要求2所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：外圈组件（23）还包括边位移传感器（232），边位移传感器（232）的壳体与外圈（231）固定联接，边位移传感器（232）的触头竖直朝下抵触在瓶盖（15）顶面的边缘位置并测量其高度尺寸。

4.如权利要求3所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：外圈（231）上还设置两个竖直方向的外圈导杆（234），外圈导杆（234）的底端固定在外圈（231）上表面上；还包括升降气缸（27）、压紧弹簧（25）和压紧套筒（26）；所述升降气缸（27）包括气缸体（271）和气缸活塞杆（272），所述升降气缸（27）是带导杆型气缸，气缸活塞杆（272）竖直朝下伸出；两个所述压紧套筒（26）分别和气缸活塞杆（272）固定联接；两个所述压紧套筒（26）分别和两个外圈导杆（234）滑动配合，两个压紧弹簧（25）分别套设在两个外圈导杆（234）上，压紧弹簧（25）的下端压紧外圈（231）上表面，压紧弹簧（25）的上端压紧压紧套筒（26）的下端面；所述气缸体（271）和机架（9）固定联接。

5.如权利要求4所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：还包括夹持旋转组件（3）；所述夹持旋转组件（3）包括旋转平行气爪（33）和两个旋转夹爪（34）；所述旋转平行气爪（33）包括旋转气爪缸体（331）和两个旋转气爪爪体（332），两个旋转气爪爪体（332）同步反向平移；所述旋转夹爪（34）上设置有旋转V型槽（341），旋转V型槽（341）的延伸方向是竖直方向，旋转V型槽（341）的下部还设置有水平朝上的夹爪底托面（342）；两个旋转夹爪（34）分别和两个旋转气爪爪体（332）固定联接，两个旋转夹爪（34）的两个夹爪底托面（342）在同一个水平面上，两个旋转V型槽（341）的开口相对。

6.如权利要求5所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：还包括伺服电机（31）和自动对中联轴器（32）；所述自动对中联轴器（32）包括联轴器上段（321）、联轴器中段（322）、联轴器下段（323）和弹性套（324）；所述联轴器上段（321）的下端与联轴器中段（322）的上端以移动副相联，所述联轴器中段（322）的下端与联轴器下段（323）的上端以移动副相联，两个移动副的移动方向都是水平方向且相互垂直；所述联轴器上段（321）、联轴器中段（322）、联轴器下段（323）的外圆柱面直径相等，所述弹性套（324）是由有弹性的材料做成的圆筒，所述弹性套（324）套设在联轴器上段（321）、联轴器中段（322）、联轴器下段（323）的外圆柱面外围；伺服电机（31）的外壳与机架（9）固定联接，伺服电机（31）的输出轴竖直朝上，伺服电机（31）的输出轴与联轴器下段（323）固定联接，旋转气爪缸体（331）和联轴器上段（321）固定联接；检测组件（2）在两个旋转V型槽（341）区域的正上方。

7.如权利要求6所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：还包括搬运机器人（4）和机械手（5）；所述机械手（5）包括搬运平行气爪（51）和搬运夹爪（52）；所述搬运平行气爪（51）包括搬运气爪缸体（511）和两个搬运气爪爪体（512）；两个搬运夹爪（52）分别和两个搬运气爪爪体（512）固定联接，搬运夹爪（52）上设置搬运V型槽（521），两个搬运夹爪（52）上的两个搬运V型槽（521）开口相对，搬运平行气爪（51）驱动两个搬运夹爪（52）同步相向平移，两个搬运V型槽（521）夹紧位于中间的罐头瓶（1）瓶体；搬运气爪缸体（511）和搬运机器人（4）的机械臂末端固定联接，搬运机器人（4）驱动机械手（5）和罐头瓶（1）瓶体的组合移动。

8.如权利要求7所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：还包括PLC可编程逻辑控制器，所述中位移传感器（213）、边位移传感器（232）、升降气缸（27）、旋转平行气爪（33）、伺服电机（31）、搬运平行气爪（51）和搬运机器人（4）分别与PLC可编程逻辑控制器电联接。

9.如权利要求8所述的一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置，其特征在于：还包括校正器（10），所述校正器（10）的高度、下半截直径、上部圆柱面直径分别与罐头瓶（1）相等。

10.一种鸡枞菌罐头瓶盖封装检测装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.搬运机器人（4）驱动机械手（5）从待检测平台（6）上抓取罐头瓶（1），放置到两个夹爪底托面（342）共同区域的中间位置，机械手（5）松脱，搬运机器人（4）驱动机械手（5）离开；

S2.旋转平行气爪（33）驱动两个旋转夹爪（34）相向平移；

S3.升降气缸（27）驱动检测组件（2）向下平移；

S4.边位移传感器（232）和中位移传感器（213）开始采集数据；伺服电机（31）驱动罐头瓶（1）顺时针旋转三百六十度后停止；

S5.边位移传感器（232）和中位移传感器（213）停止采集数据；

S6.如果凹陷尺寸M不小于2毫米并且瓶盖（15）顶面的所有高度尺寸S不大于126毫米则判定为该罐头瓶（1）的密封性能合格，否则，有一个数据不符合以上要求则判定为该罐头瓶（1）的密封性能不合格；

S7.升降气缸（27）驱动检测组件（2）向上平移；

S8.搬运机器人（4）驱动机械手（5）夹持罐头瓶（1）离开；

S9.如果罐头瓶（1）是合格的，则放在合格品平台（7）上；如果罐头瓶（1）是不合格的，则放在不合格品平台（8）上；

S10.伺服电机（31）驱动旋转平行气爪（33）逆时针旋转回到初始角度位置；

以上步骤S1至S10不停地重复执行。

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