CN205270169U - 基于轮廓分析的物料分拣系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于轮廓分析的物料分拣系统，属于物料分拣技术领域，系统包括物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块、电源模块和操作面板，物料传送模块用来传送物料，物料传送模块连接物料识别模块用来在物料传送的传送过程中检测物料的轮廓，物料分拣模块连接物料识别模块用来接收物料的轮廓检测信号并根据信号分拣物料，电源模块连接物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板提供电能，操作面板连接物料传送模块、物料识别模块和物料分拣模块用来输入物料识别参数、显示分拣细度。本实用新型解决了物体分拣损害大、成本高的问题，具有完整无损分拣以及分拣成本的低廉化优点。

Description

基于轮廓分析的物料分拣系统

技术领域

本实用新型属于物料分拣技术领域，涉及物料自动分拣方向，具体涉及一种基于轮廓分析的物料分拣系统。

背景技术

伴随着国家制造业的进步以及采矿业的继续兴旺，大量的初级原料产品需要进行人为分拣进行不同方面的深加工，伴随而来的是对分拣系统的各种不同方面的要求，设计适合的物料分拣系统很有必要。然而在低端分拣系统中大多采用简易的“筛取”方式，对于易碎的产品来说显然不能使用，高端的精确分拣系统基于形状的分拣系统，利用高清摄像头进行图像采集并分析分拣，随之带来的是成本的提高和工作环境的限制。中低端分拣场合显然没有必要使用此类高成本设备。

目前的工业初级品分拣系统主要存在以下的缺点：(1)传统落后，对产品的损害较大。(2)不够智能化，只能特定环境特殊配置，无法适应物料的变化。(3)高端分拣系统无法适应工业环境严格的环境，无法得到推广。因此，设计出一种低成本的物料分拣系统是很有必要的。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种基于轮廓分析的物料分拣系统，通过降低物料识别单元、操作面板的成本，简化分拣单元得结构，通过模块之间的协调工作，构成一种低成本的物料分拣系统，进而解决物体分拣损害大、成本高的问题，具有完整无损分拣以及分拣成本的低廉化优点，特别适合要求低成本、高稳定度以及轮廓不复杂的工业分拣系统，加快分拣效率和分拣品质，促进制造业的发展。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于轮廓分析的物料分拣系统，所述物料分拣系统包括物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块、电源模块和操作面板，物料传送模块用来传送物料，物料传送模块连接物料识别模块用来在物料传送的传送过程中检测物料的轮廓，物料分拣模块连接物料识别模块用来接收物料的轮廓检测信号并根据信号分拣物料，电源模块连接物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板提供电能，操作面板连接物料传送模块、物料识别模块和物料分拣模块用来输入物料识别参数、显示分拣细度。

上述系统中，所述物料传送模块包括传送带、传送电机和传送电机驱动电路，传送电机安装在传送带一端，传送电机驱动电路的输入端连接操作面板并根据操作面板的指令运行，传送电机驱动电路的输出端连接传送电机，传送电机连接传送带带动传送带运动。所述物料识别模块包括传感器扫描单元、数据处理单元及模式识别单元，传感器扫描单元安置在物料传送模块的上方用来检测行进中物料的轮廓，传感器扫描单元连接数据处理单元并发送扫描信号到数据处理单元，模式识别单元连接数据处理单元并根据数据分析结果确定物料分拣模块中设置的物料分拣口的选择指令。所述物料分拣模块包括分拣电机、分拣电机驱动电路和分拣口，操作面板连接控制分拣电机驱动电路，分拣电机驱动电路连接分拣电机，分拣电机连接控制不同分拣口的开关，操作面板根据物料识别模块的信号控制分拣电机开关不同分拣口。所述物料分拣模块还包括分离装置，分离装置由传动轴组成，传动轴连接在分拣电机上，通过分拣电机驱动传动轴，传动轴的伸长和收缩控制物料导向不同的分拣口。所述操作面板中设有控制芯片、传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏，传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏连接控制芯片上，操作面板通过传感器接口连接物料识别模块，通过键盘接口连接外部输入装置，A/D采集单元连接物料识别模块用来采集数据，液晶显示屏连接在操作面板上用来显示检测状态。所述控制芯片选用基于Cortex-M3系列的STM32控制芯片，传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏连接在STM32控制芯片上。所述操作面板中还设有晶闸管交流调压电路，晶闸管交流调压电路连接在控制芯片上，控制芯片产生PWM波来控制晶闸管交流调压电路的触发延迟角，通过控制芯片的产生PWM波输出触发脉冲。所述晶闸管交流调压电路包括三路调压分路，调压分路包括两个晶闸管和一个负载电阻，两个晶闸管反向并联后串联负载电阻，三路调压分路并联在三相电源中。所述电源模块连接晶闸管交流调压电路，通过晶闸管交流调压电路输出三相交流电的不同变压模式连接到物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板。

本实用新型有益效果是:本实用新型设计出了一款低成本的、简易的、基于轮廓的物料分拣系统，在初级物料的筛选方面，能够维持物料的完整度，更能够适应严苛的工业环境要求，对制造业的发展有积极的促进作用。同时，可以通过对系统参数的设定，对于物料的分拣更加的精确以及方便，其操作更加简便，使得物料的分拣更加的智能化以及自动化。另外，如果条件允许，也可以通过无线传送的方式实现远程的控制，使用起来更加的方便。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的物料分拣系统的工作结构框图。

图2是本实用新型的具体实施方式的物料分拣系统的流程示意图。

图3是本实用新型的具体实施方式的物料传送模块的工作示意图。

图4是本实用新型的具体实施方式的物料分拣模块的结构示意图。

图5是本实用新型的具体实施方式的电源模块的工作原理电路图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

基于轮廓分析的物料分拣系统，其工作结构框图如图1所示，物料分拣系统包括物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块、电源模块和操作面板，物料传送模块用来传送物料，物料传送模块连接物料识别模块用来在物料传送的传送过程中检测物料的轮廓，物料分拣模块连接物料识别模块用来接收物料的轮廓检测信号并根据信号分拣物料，电源模块连接物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板提供电能，操作面板连接物料传送模块、物料识别模块和物料分拣模块用来输入物料识别参数、显示分拣细度。

基于轮廓分析的物料分拣系统的工作流程如图2所示，步骤一、在系统初始化上电之后，操作人员对参数进行先期设置，主要包括检测的细度、检测的速度、传送电机的速度设定，当然，简易操作系统预先已经设置了几种基本的模式，可以直接选择模式简单的设定。步骤二、在设置完成之后就可以进行检测，系统进入等待识别步骤。步骤三、传送带运动时，物料传送模块传送物料，物料识别模块判断是否检测到物体，如果没有检测到物体，则继续步骤三，如果检测到物体，则进入步骤四。步骤四、轮廓识别：检测到物体后，进行轮廓的检测，检测的原理是经过行进过程中采集物体的一行数据，在物体经过物料识别模块的传感器之后，将得到的数据进行特征提取，提取特征后，就可以将物体的轮廓显示出来，系统对数据进行识别即可判断出来物体的形状，并开始分拣操作。步骤五、分拣控制：物料分拣模块根据物料识别模块的指令，打开相应大小分拣口的开关，控制分拣电机的转角可实现传动轴的长度不同因此也就可以将物体导入不同的分拣口传输槽，实现物体的分拣。步骤六、物料送出后，就返回初始状态，进行下一次的操作，如此循环即可实现物体的分拣。

物料传送模块包括传送带、传送电机和传送电机驱动电路，传送电机安装在传送带一端，传送电机驱动电路的输入端连接操作面板并根据操作面板的指令运行，传送电机驱动电路的输出端连接传送电机，传送电机连接传送带带动传送带运动。物料识别模块包括传感器扫描单元、数据处理单元及模式识别单元，传感器扫描单元安置在传送带的上方用来检测行进中物料的轮廓，传感器扫描单元中设有红外对管传感器进行轮廓扫描，代替高端的高清摄像头，极大地节约了成本。传感器扫描单元连接数据处理单元并发送扫描信号到数据处理单元，模式识别单元连接数据处理单元，模式识别单元根据数据分析结果确定物料分拣模块中设置的物料分拣口的选择指令。数据处理单元及模式识别单元安装在操作面板处，可以整体安装在控制箱内，电路安全性高，传感器检测单元通过信号屏蔽线和数据处理单元连接，进行数据处理和模式的识别。如图3所示，将物体在传送带上进行传送，在传送带的上方安置一个由一排红外对管传感器组成的传感器扫描单元，在物料行进过程中，通过控制装置对物料进行扫描，在进行数据分析，来识别出物体的轮廓。

物料分拣模块的结构如图4所示，物料分拣模块包括分拣电机、分拣电机驱动电路、分离装置和分拣口，操作面板连接控制分拣电机驱动电路，分拣电机驱动电路连接分拣电机，分拣电机连接控制不同分拣口的开关，操作面板通过信号线控制分拣电机来实现不同分拣口的开关实现物料的分拣。分离装置由两根传动轴组成，传动轴连接在分拣电机上，传动轴连接在分拣电机上，通过控制两个分拣电机的转动速度来驱动传动轴，实现传动轴的伸长和收缩，使得传动轴的长度不相等，就可以送到相应的分拣口了。传动轴的伸长和收缩控制物料导向不同的分拣口，操作面板根据物料识别模块的信号发出分拣口的选择指令，从而控制分拣电机开关的不同分拣口，实现根据物料的大小打开不同的分拣口，完成自动分拣工作。此外，还可以实现多层次的分拣以及可以通过参数设置来进行分拣，是的物料分拣工作更加完善。

本实用新型中操作面板上设有控制芯片、传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏，传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏连接控制芯片上，控制芯片选用基于Cortex-M3系列的STM32控制芯片，能够实现数据的有效处理，代替高端的DSP以及高性能单片机，能够节约成本。操作面板中通过传感器接口连接物料识别模块，通过键盘接口连接外部输入装置，由外部输入装置输入需要设置的参数，如检测的细度、检测的速度、传送电机的速度设定。A/D采集单元连接物料识别模块用来采集数据，液晶显示屏连接在操作面板上用来显示检测数据，直观的呈现当前的检测状态。用户操作界面需要用户对分拣之前的参数进行输入，已完成不同的分拣细度，采用LCD液晶屏显示，设计简单的操作系统。

操作面板内还设有晶闸管交流调压电路，如图4所示，晶闸管交流调压电路即SCR电路连接在STM32芯片上，STM32芯片产生PWM波来控制其触发延迟角，具有交流调压功能。晶闸管交流调压电路包括三路调压分路，调压分路包括两个晶闸管和一个负载电阻，两个晶闸管反向并联后串联负载电阻，三路调压分路并联在三相电源中。晶闸管交流调压电路通过触发延迟角的调节可以实现输出电压的不同大小，从而实现电动机的转速控制，也可以实现电能的高效利用。

电源模块是系统的电源供给，包含传送带的电源供给，分拣电机的电源供给，以及操作面板的电源供给，需要实现三相交流电的不同变压模式。电源模块连接有SCR电路，实现电压控制，通过SCR电路输出三相交流电的不同变压模式，连接到物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板，SCR的交流调压需要脉冲触发，通过控制芯片的PWM输出触发脉冲。

本实用新型提供的基于轮廓分析的物料分拣系统，成本低，解决了物体的完整无损分拣以及分拣成本的低廉化问题。采用轮廓识别的方式来进行物料分拣，能够将分拣精度进一步的提高，可以人工设计不同的分拣等级，其性能大大高于传统的分拣系统。采用成本很低的红外对管传感器进行轮廓扫描，代替高端的高清摄像头，极大地节约了成本。采用了基于Cortex-M3系列的STM32控制芯片，能够实现数据的有效处理，代替高端的DSP以及高性能单片机，也能够节约成本。采用SCR的电源控制模式，能够最大程度的提高功率因素，节电节能。另外，由于采样过程简单，信号处理数据较小，系统具有很高的抗干扰的性能，适合于工业现场的使用。另外，如果条件允许，也可以通过无线传送的方式实现远程的控制，直接的实现更加便捷的操作。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述物料分拣系统包括物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块、电源模块和操作面板，物料传送模块用来传送物料，物料传送模块连接物料识别模块用来在物料传送的传送过程中检测物料的轮廓，物料分拣模块连接物料识别模块用来接收物料的轮廓检测信号并根据信号分拣物料，电源模块连接物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板提供电能，操作面板连接物料传送模块、物料识别模块和物料分拣模块用来输入物料识别参数、显示分拣细度。

2.根据权利要求1所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述物料传送模块包括传送带、传送电机和传送电机驱动电路，传送电机安装在传送带一端，传送电机驱动电路的输入端连接操作面板并根据操作面板的指令运行，传送电机驱动电路的输出端连接传送电机，传送电机连接传送带带动传送带运动。

3.根据权利要求1所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述物料识别模块包括传感器扫描单元、数据处理单元及模式识别单元，传感器扫描单元安置在物料传送模块的上方用来检测行进中物料的轮廓，传感器扫描单元连接数据处理单元并发送扫描信号到数据处理单元，模式识别单元连接数据处理单元并根据数据分析结果确定物料分拣模块中设置的物料分拣口的选择指令。

4.根据权利要求1所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述物料分拣模块包括分拣电机、分拣电机驱动电路和分拣口，操作面板连接控制分拣电机驱动电路，分拣电机驱动电路连接分拣电机，分拣电机连接控制不同分拣口的开关，操作面板根据物料识别模块的信号控制分拣电机开关不同分拣口。

5.根据权利要求4所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述物料分拣模块还包括分离装置，分离装置由传动轴组成，传动轴连接在分拣电机上，通过分拣电机驱动传动轴，传动轴的伸长和收缩控制物料导向不同的分拣口。

6.据权利要求1所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述操作面板中设有控制芯片、传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏，传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏连接控制芯片上，操作面板通过传感器接口连接物料识别模块，通过键盘接口连接外部输入装置，A/D采集单元连接物料识别模块用来采集数据，液晶显示屏连接在操作面板上用来显示检测状态。

7.根据权利要求6所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述控制芯片选用基于Cortex-M3系列的STM32控制芯片，传感器接口、键盘接口、A/D采集单元和液晶显示屏连接在STM32控制芯片上。

8.根据权利要求6所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述操作面板中还设有晶闸管交流调压电路，晶闸管交流调压电路连接在控制芯片上，控制芯片产生PWM波来控制晶闸管交流调压电路的触发延迟角，通过控制芯片的产生PWM波输出触发脉冲。

9.根据权利要求8所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述晶闸管交流调压电路包括三路调压分路，调压分路包括两个晶闸管和一个负载电阻，两个晶闸管反向并联后串联负载电阻，三路调压分路并联在三相电源中。

10.根据权利要求8所述的基于轮廓分析的物料分拣系统，其特征在于，所述电源模块连接晶闸管交流调压电路，通过晶闸管交流调压电路输出三相交流电的不同变压模式连接到物料传送模块、物料识别模块、物料分拣模块和操作面板。