CN217451091U - 一种餐具自动分拣与拼装系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种餐具自动分拣与拼装系统，包括传送组件，以及设置于机架上的视觉识别与定位组件、机械运动组件、餐具翻转组件和餐具推出组件；所述视觉识别与定位组件用于对所述传送组件的餐具进行识别和定位；所述机械运动组件用于对所述传送组件上的餐具进行抓取和放置；所述餐具翻转组件与所述餐具推出组件相对设置，用于实现餐具的翻转；所述餐具推出组件靠近所述传送组件设置，用于将拼装好的餐具推出到所述传送组件进行传送。通过本申请的餐具自动分拣与拼装系统，可以实现不同类别、不同摆放位姿餐具的全自动分拣与拼装，效率高、成本较低，有利于自动分拣装置的使用与推广。

Description

一种餐具自动分拣与拼装系统

技术领域

本实用新型属于餐具设备自动化技术领域，尤其涉及一种餐具自动分拣与拼装系统。

背景技术

在餐具集中清洗消毒行业，餐具在清洗消毒和烘干后，还需要对不同类别的餐具进行有序分拣，由于餐具数量大、种类繁多，使得整个工作过程的劳动量较大、工作强度较高。目前，餐具的分拣操作主要由人工完成存在效率低、用工成本高等问题；而且，通过人工操作进行分拣容易对已消毒的餐具造成二次污染，进而影响餐具的卫生质量。

中国专利申请CN109684942A公开了一种基于视觉识别的全自动餐具分拣方法，其利用视觉对餐具进行识别与定位，然后利用机械臂(末端用夹具)进行分拣，但是上述方法只能进行餐具类别的识别以及餐具中心点的定位、分拣开口朝上正放的餐具，实现成本较高。目前，大多数的自动分拣装置只能进行单一类别餐具或者固定尺寸餐具的分拣，采用的机械掉落方式叠放容易造成餐具损坏；有的装置对餐具上料的摆放方式也有严格要求，大大限制了自动分拣装置的使用与推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种餐具自动分拣与拼装系统。通过本实用新型，可以实现不同类别、不同摆放位姿餐具的全自动分拣与拼装，效率高、成本较低。

本实用新型实施例提供一种餐具自动分拣与拼装系统，包括传送组件，以及设置于机架上的视觉识别与定位组件、机械运动组件、餐具翻转组件和餐具推出组件；所述视觉识别与定位组件用于对所述传送组件的餐具进行识别和定位；所述机械运动组件用于对所述传送组件上的餐具进行抓取和放置；所述餐具翻转组件与所述餐具推出组件相对设置，用于实现餐具的翻转；所述餐具推出组件靠近所述传送组件设置，用于将拼装好的餐具推出到所述传送组件进行传送。

优选的，所述传送组件包括设置于传送支架上的第一传送带和第二传送带；所述第一传送带的宽度大于所述第二传送带的宽度，且所述第二传送带靠近所述机架设置。

作为优选的实施方式，所述第一传送带和所述第二传送带独立设置，且所述第一传送带和所述第二传送带之间设置有挡板。

作为优选的实施方式，所述第一传送带和所述第二传送带平行设置，所述传送支架与所述机架相抵接；所述第一传送带的进货端与餐具清洗消毒设备的出货口连接。

优选的，所述视觉识别与定位组件包括计算机，以及设置于所述机架上的相机和补光灯；所述相机与所述计算机连接；所述相机设置于所述第一传送带的正上方，且所述补光灯设置于所述相机远离所述第一传送带的一侧。

作为优选的实施方式，所述相机安装位置可沿垂直于所述第一传送带传输的方向进行前后调节以适应不同宽度的传送带。

作为优选的实施方式，所述补光灯包括独立设置的第一补光灯和第二补光灯，所述第一补光灯和所述第二补光灯平行设置。

优选的，所述机械运动组件包括运动控制模块、与所述运动控制模块连接的机械臂、以及设置于机械臂末端的第二气吸盘；所述运动控制模块与所述计算机连接。

作为优选的实施方式，所述机械臂通过基座固定在所述机架上；所述第二气吸盘通过金具设置于所述机械臂末端的法兰上。

作为优选的实施方式，所述金具为可伸缩金具，所述可伸缩金具设置于所述机械臂末端的法兰上，所述第二气吸盘设置在所述可伸缩金具的末端。

作为优选的实施方式，所述机械臂为四轴机械臂；所述第二气吸盘上设置有气压检测开关。

所述餐具翻转组件包括翻转执行器、翻转轴、吸附机构和翻转轴承座；所述翻转执行器和所述翻转轴承座均设置于支撑板上，所述支撑板固定于所述机架上；所述翻转轴的一端通过联轴器设置于所述翻转执行器上，所述翻转轴的另一端设置于所述翻转轴承座上；所述吸附机构设置于所述翻转轴上。

作为优选的实施方式，所述翻转轴承座包括平行设置的第一翻转轴承座和第二翻转轴承座，所述第二翻转轴承座设置于所述第一翻转轴承座与所述联轴器之间；所述翻转轴为可进行180度翻转的轴。

作为优选的实施方式，所述吸附机构包括第一气吸盘、吸盘固定板和吸盘金具；所述吸盘固定板的一端设置于所述翻转轴上，另一端与所述吸盘金具连接；所述第一气吸盘设置于所述吸盘金具的末端。优选的，所述餐具推出组件，用于餐具的推出，包括固定底板、餐具放置板、运动执行机构和餐具推杆；所述固定底板与所述餐具放置板固定于所述机架上；所述运动执行机构设置于所述固定底板与所述餐具放置板之间；所述餐具推杆设置于所述运动执行机构上；所述餐具放置板在餐具推出方向的末端与所述第二传送带连接；所述餐具推杆下表面与所述餐具放置板上表面间的距离小于所述餐具的高度。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板与所述固定底板之间设置有容置所述运动执行机构的空隙，所述餐具放置板安装位置可在机架上沿垂直于传送带运动方向上移动以调整其与第二传送带之间的间隙(间隙小于5mm为较优选择)。

作为优选的实施方式，所述运动执行结构包括固定块和运动执行器，所述运动执行器通过所述固定块固定于所述固定底板上；所述运动执行器上设置有连接座，所述餐具推杆设置于所述连接座上；所述连接座可在所述运动执行器上沿所述餐具推出方向进行滑动。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板上设置有与所述连接座相适配的开槽；所述开槽的长度与所述运动执行器的长度相适配。这样，在运动执行器带动餐具推杆进行运动的过程中，可以防止连接座与餐具放置板发生碰撞干涉。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板及所述餐具推杆上与餐具接触的区域均为软质光滑材料；所述运动执行器为直线气缸或者直线电机。

作为优选的实施方式，所述餐具推杆上表面为弯折形状。

以单个餐具为例，本申请进行分拣与拼装的过程如下：视觉识别与定位组件提取第一传送带上的餐具信息传输至计算机中，计算机将接收的餐具信息进行分析并将分析结果传输至机械运动组件；机械运动组件根据分析结果对餐具执行抓取操作；抓取操作完成后，若第二气吸盘成功抓取到目标(是否抓取成功根据第二气吸盘上的气压开关来判断)，则机械运动组件将执行餐具放置操作，将餐具放置到指定位置，餐具放置操作完成后再将机械臂末端运动至初始位置；若第二气吸盘未成功抓取到目标，机械臂末端运动至初始位置，再重新执行上述过程直到抓取到餐具。对于第一传送带上正放的餐具，机械臂将其抓取后放置在餐具放置板的指定位置；对于第一传送带上非正放(譬如倒放)的餐具，机械臂将其抓取后放置在餐具翻转机构上，餐具翻转机构将其上非正放的餐具翻转正放到餐具放置板的指定位置(该位置与上述正放的餐具被机械臂抓取后放置的位置相同)。当一整套餐具分拣拼装完成后，餐具推出组件将分拣拼装好的餐具从餐具放置板推出至传送带上。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：通过本实用新型，可以实现不同类别、不同摆放位姿餐具的全自动分拣与拼装，效率高、成本较低。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，做进一步说明。

附图说明

图1是本申请一实施例的餐具自动分拣与拼装系统的结构示意图；

图2是图1的餐具自动分拣与拼装系统的部分结构示意图；

图3是图2在A处的放大结构示意图；

图4是图1的餐具推出组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

针对目前大多数的自动分拣装置只能进行单一类别餐具或者固定尺寸餐具的分拣，采用的机械掉落方式叠放容易造成餐具损坏；有的装置对餐具上料的摆放方式也有严格要求，大大限制了自动分拣装置的使用与推广等缺陷，有必要提供一种餐具自动分拣与拼装系统以解决上述技术问题。本实用新型的结构简单，可以实现不同类别、不同摆放位姿餐具的全自动分拣与拼装，效率高、成本较低，有利于自动分拣装置的使用与推广。

具体的，如图1至图3所示，本实用新型一实施例提供一种餐具自动分拣与拼装系统，包括传送组件10，以及设置于机架20上的视觉识别与定位组件30、机械运动组件40、餐具翻转组件50和餐具推出组件60；所述视觉识别与定位组件30用于对所述传送组件10的餐具进行识别和定位；所述机械运动组件40用于对所述传送组件10上的餐具进行抓取和放置；所述餐具翻转组件50与所述餐具推出组件60相对设置，用于实现餐具的翻转；所述餐具推出组件60靠近所述传送组件10设置，用于将拼装好的餐具推出到所述传送组件10进行传送。

优选的，请再次参见图1，所述传送组件10包括设置于传送支架11上的第一传送带12和第二传送带13；所述第一传送带12的宽度大于所述第二传送带13的宽度，且所述第二传送带13靠近所述机架20设置。

作为优选的实施方式，所述第一传送带12和所述第二传送带13独立设置，且所述第一传送带12和所述第二传送带13之间设置有挡板14。

作为优选的实施方式，所述传送支架11与所述机架20相抵接；所述第一传送带12的进货端与餐具清洗消毒设备(图中未标识)的出货口连接。在本申请中，所述第一传送带12和所述第二传送带13平行设置，这样便于餐具的分拣与传送。

在本申请中，通过独立设置第一传送带12和第二传送带13，可以将待分拣餐具和分拣拼装好的餐具分开传送，在有效提高分拣效率的同时，可以有效避免餐具的损坏。第一传送带12具有较宽的宽度，主要用于传输经清洁、消毒和烘干后无序摆放、待分拣和拼装的餐具；通过第一传送带12与餐具清洗消毒设置的出货口连接，可以实现自动上料，有效提高处理效率。第二传送带13主要用于传送分拣拼装好的餐具，末端与自动包装机连接，实现分拣拼装好的餐具自动包装。

优选的，所述视觉识别与定位组件30包括计算机(图中未标识)，以及设置于所述机架20上的相机31和补光灯32；所述相机31与所述计算机连接；所述相机31设置于所述第一传送带12的正上方，且所述补光灯32设置于所述相机31远离所述第一传送带12的一侧。

作为优选的实施方式，所述相机31安装位置可沿垂直于所述第一传送带12传输的方向进行前后移动以适应不同宽度的传送带。

作为优选的实施方式，所述补光灯32包括独立设置的第一补光灯321和第二补光灯322，所述第一补光灯321和所述第二补光灯322平行设置。

在本申请中，通过相机31，可以采集第一传送带12上待分拣餐具的图像，然后把采集到的图像传输至计算机上，由计算机中的餐具识别与定位软件提取出图像中的餐具信息(包括餐具的类别、餐具的位置、餐具的放置姿态(包括正放、倒放、横放等)、餐具的抓取点等)并将提取到的餐具信息传输至机械运动组件。

优选的，所述机械运动组件40包括运动控制模块(图中未标识)、与所述运动控制模块连接的机械臂41、以及设置于机械臂41末端的第二气吸盘42；所述运动控制模块与所述计算机连接。

作为优选的实施方式，所述机械臂41通过基座43固定在所述机架20上，所述运动控制模块设置于所述基座43内；所述第二气吸盘42通过金具44设置于所述机械臂41末端的法兰上。

作为优选的实施方式，所述金具44为可伸缩金具，所述可伸缩金具设置于所述机械臂末端的法兰上，所述第二气吸盘设置在所述可伸缩金具的末端。

作为优选的实施方式，所述机械臂44为四轴机械臂；所述第二气吸盘42上设置有气压检测开关(图中未标识)。

在本申请中，运动控制模块根据计算机传输过来的餐具信息、第一传送带的运动速度以及机械臂的运动参数预测得到餐具动态抓取点位，然后控制机械臂运动和第二气吸盘吸合完成餐具的抓取。采用四轴机械臂，在实现本申请方案的同时能够有效降低成本；通过气压检测开关可以检测第二气吸盘是否成功抓取到目标。

所述餐具翻转组件50包括翻转执行器51、翻转轴52、吸附机构53和翻转轴承座54；所述翻转执行器51和所述翻转轴承座54均设置于支撑板55上，所述支撑板55固定于所述机架20上；所述翻转轴52的一端通过联轴器56设置于所述翻转执行器51上，所述翻转轴52的另一端设置于所述翻转轴承座54上；所述吸附机构53设置于所述翻转轴52上。

作为优选的实施方式，所述翻转轴承座54包括平行设置的第一翻转轴承座541和第二翻转轴承座542，所述第二翻转轴承座542设置于所述第一翻转轴承座541与所述联轴器56之间；所述翻转轴52为可进行180度翻转的轴。

作为优选的实施方式，所述吸附机构53包括第一气吸盘531、吸盘固定板532和吸盘金具533；所述吸盘固定板532的一端设置于所述翻转轴52上，另一端与所述吸盘金具533连接；所述第一气吸盘531设置于所述吸盘金具533的末端。

优选的，请同时参见图2和图4，所述餐具推出组件60，用于餐具的推出，包括固定底板61、餐具放置板62、运动执行机构63和餐具推杆64；所述餐具放置板62和所述固定底板61固定于所述机架20上；所述运动执行机构63设置于所述固定底板61与所述餐具放置板62之间；所述餐具推杆64设置于所述运动执行机构63上；所述餐具放置板62在餐具推出方向的末端与所述第二传送带13连接；所述餐具推杆64下表面与所述餐具放置板62上表面间的距离小于所述餐具的高度。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板62与所述固定底板61之间设置有容置所述运动执行机构63的空隙。所述餐具放置板62安装位置可在机架上沿垂直于传送带运动方向上移动以调整其与第二传送带之间的间隙(间隙小于5mm为较优选择)。

作为优选的实施方式，所述运动执行结构63包括固定块631和运动执行器632，所述运动执行器632通过所述固定块631固定于所述固定底板61上；所述运动执行器632上设置有连接座633，所述餐具推杆64设置于所述连接座633上；所述连接座633可在所述运动执行器632上沿所述餐具推出方向进行滑动。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板62上设置有与所述连接座633相适配的开槽621；所述开槽621的长度与所述运动执行器632的长度相适配。这样，在运动执行器632带动餐具推杆64进行运动的过程中，可以防止连接座633与餐具放置板62发生碰撞干涉。

作为优选的实施方式，所述餐具放置板62及所述餐具推杆64上与餐具接触的区域均为软质光滑材料；这样能够保证不会损坏餐具。

所述运动执行器632为直线气缸或者直线电机。

作为优选的实施方式，所述餐具推杆64上表面为弯折形状。这样，可以在垂直方向上对餐具起到较好的限位作用，在推出餐具过程中可以防止拼装好的餐具在垂直方向上发生侧翻。

一般的，在本申请实施例中，餐具放置板的上表面为软质、光滑的材料(如PVC塑料)。餐具放置板与第二传送带水平设置或者餐具放置板的平面略高于第二传送带的平面。餐具放置板安装位置可在垂直于第二传送带运动的方向上前后移动以调整餐具放置板与第二传送带之间的间隙(间隙小于5mm为较优选择)；同时，餐具放置板在垂直方向上需保持与第二传送带处于同一水平面或者近似处于同一水平面(通过调整机架的脚杯可以调整餐具放置板在垂直方向的高度，这样可以调整餐具放置板与第二传送带的水平位置关系。)

以单个餐具为例，本申请结构进行分拣与拼装的过程如下：视觉识别与定位组件提取第一传送带上的餐具信息传输至计算机中，计算机将接收的餐具信息进行分析并将分析结果传输至机械运动组件；机械运动组件根据分析结果对该餐具执行抓取操作；抓取操作完成后，若第二气吸盘成功抓取到目标(是否抓取成功根据第二气吸盘上的气压开关来判断)，则机械运动组件将执行餐具放置操作，将餐具放置到指定位置，餐具放置操作完成后再将机械臂末端运动至初始位置；若第二气吸盘未成功抓取到目标，机械臂末端运动至初始位置，再重复执行上述流程直到抓取到餐具。对于第一传送带上正放的餐具，机械臂将其抓取后放置在餐具放置板的指定位置；对于第一传送带上非正放(譬如倒放)的餐具，机械臂将其抓取后放置在餐具翻转机构上，餐具翻转机构将其非正放的餐具翻转正放到餐具放置板的指定位置(该位置与上述正放的餐具被机械臂抓取后放置的位置相同)。当一整套餐具分拣拼装完成后，餐具推出组件将分拣拼装好的餐具从餐具放置板推出至传送带上。

在本申请中，一套餐具一般按照如下顺序进行分拣和拼装：将碟子正放置在最下层、将碗正放置在碟子里(当有大小碗时大碗在下、小碗在上)、将茶杯正放(部分餐具可能要求横放)置在碗里(部分餐具可能没有茶杯)、将勺子紧挨着碗放置在碟子里、将玻璃杯紧挨着碗和勺子放置在碟子里。在进行分拣和拼装时，机械臂按照上述顺序进行抓取和放置。餐具推出机构将拼装好的一套餐具从餐具放置板推送至第二传送带上，第二传送带将拼装好的餐具传送至餐具包装机构进行包装。

通过本实用新型，可以实现不同类别、不同摆放位姿餐具的全自动分拣与拼装，效率高、成本较低。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，包括传送组件，以及设置于机架上的视觉识别与定位组件、机械运动组件、餐具翻转组件和餐具推出组件；所述视觉识别与定位组件用于对所述传送组件的餐具进行识别和定位；所述机械运动组件用于对所述传送组件上的餐具进行抓取和放置；所述餐具翻转组件与所述餐具推出组件相对设置，用于实现餐具的翻转；所述餐具推出组件靠近所述传送组件设置，用于将拼装好的餐具推出到所述传送组件进行传送。

2.根据权利要求1所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述传送组件包括设置于传送支架上的第一传送带和第二传送带；所述第一传送带的宽度大于所述第二传送带的宽度，且所述第二传送带靠近所述机架设置。

3.根据权利要求2所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述第一传送带和所述第二传送带独立设置，且所述第一传送带和所述第二传送带之间设置有挡板；

所述传送支架与所述机架相抵接；所述第一传送带的进货端与餐具清洗消毒设备的出货口连接。

4.根据权利要求2所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述视觉识别与定位组件包括计算机，以及设置于所述机架上的相机和补光灯；所述相机与所述计算机连接；所述相机设置于所述第一传送带的正上方；所述相机安装位置可沿垂直于所述第一传送带传输方向的方向进行前后移动以适用不同宽度的传送带。

5.根据权利要求4所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述机械运动组件包括运动控制模块、与所述运动控制模块连接的机械臂、以及设置于机械臂末端的第二气吸盘；所述运动控制模块与所述计算机连接。

6.根据权利要求5所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述机械臂通过基座固定在所述机架上，所述运动控制模块设置于所述基座内；所述第二气吸盘通过金具设置于所述机械臂末端的法兰上；

所述金具为可伸缩金具，所述可伸缩金具设置于所述机械臂末端的法兰上，所述第二气吸盘设置在所述可伸缩金具的末端；

所述机械臂为四轴机械臂；所述第二气吸盘上设置有气压检测开关。

7.根据权利要求1所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述餐具翻转组件包括翻转执行器、翻转轴、吸附机构和翻转轴承座；所述翻转执行器和所述翻转轴承座均设置于支撑板上，所述支撑板固定于所述机架上；所述翻转轴的一端通过联轴器设置于所述翻转执行器上，所述翻转轴的另一端设置于所述翻转轴承座上；所述吸附机构设置于所述翻转轴上。

8.根据权利要求7所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述翻转轴承座包括平行设置的第一翻转轴承座和第二翻转轴承座，所述第二翻转轴承座设置于所述第一翻转轴承座与所述联轴器之间；所述翻转轴为可进行180度翻转的轴；

所述吸附机构包括第一气吸盘、吸盘固定板和吸盘金具；所述吸盘固定板的一端设置于所述翻转轴上，另一端与所述吸盘金具连接；所述第一气吸盘设置于所述吸盘金具的末端。

9.根据权利要求2所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述餐具推出组件，用于餐具的推出，包括固定底板、餐具放置板、运动执行机构和餐具推杆；所述固定底板与所述餐具放置板固定于所述机架上；所述运动执行机构设置于所述固定底板与所述餐具放置板之间；所述餐具推杆设置于所述运动执行机构上；所述餐具放置板在餐具推出方向的末端与所述第二传送带连接；所述餐具推杆下表面与所述餐具放置板上表面间的距离小于所述餐具的高度。

10.根据权利要求9所述的餐具自动分拣与拼装系统，其特征在于，所述餐具放置板与所述固定底板之间设置有容置所述运动执行机构的空隙，所述餐具放置板安装位置可在机架上沿垂直于第二传送带运动的方向上前后移动以调整餐具放置板与第二传送带之间的间隙；

所述运动执行结构包括固定块和运动执行器，所述运动执行器通过所述固定块固定于所述固定底板上；所述运动执行器上设置有连接座，所述餐具推杆设置于所述连接座上；所述连接座可在所述运动执行器上沿所述餐具推出方向进行滑动；

所述餐具放置板上设置有与所述连接座相适配的开槽；所述开槽的长度与所述运动执行器的长度相适配；

所述餐具推杆上表面为弯折形状。

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