專利名稱：一種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)機器視覺檢測領(lǐng)域，涉及一種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測
機器人的剔瓶機構(gòu)，適用于小容量透明或半透明瓶(如玻璃瓶、塑瓶和軟塑瓶)的剔瓶操 作。
背景技術(shù)：
目前，在我國廣泛使用的液體類產(chǎn)品如大輸液、注射劑、口服液、滴眼液、飲用水、 酒類等，通常使用玻瓶或塑瓶進行灌裝，由于過濾不佳、瓶體質(zhì)量、膠塞影響、封裝時碰撞等 原因，液體產(chǎn)品中常常會產(chǎn)生一些如纖維、玻璃屑、橡皮屑、結(jié)晶體等不溶性可見微粒，為達 到美國藥品生產(chǎn)管理規(guī)范(cGMP)以及美國食品及藥物管理局FDA標(biāo)準(zhǔn)，需要對每一瓶產(chǎn)品 進行可見異物檢測。 在上述液體類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，洗、烘、灌、封、印字、貼簽等工序基本已實現(xiàn)了 機械化與全自動化，唯獨液體中可見異物檢測環(huán)節(jié)，除極少數(shù)企業(yè)耗巨資進口可見異物自 動檢測設(shè)備外，國內(nèi)95%以上的生產(chǎn)企業(yè)仍停留在傳統(tǒng)的人工目視檢測的現(xiàn)狀，這種落后 的檢測手段無法確保產(chǎn)品質(zhì)量，其缺陷主要體現(xiàn)在(l)人工檢測對視力要求較高；(2)生 產(chǎn)效率低下，每人每小時檢查約1000-2000瓶；(3)檢測工人視力不同，依據(jù)也不同，無統(tǒng)一 的判斷標(biāo)準(zhǔn)；(4)檢測工人容易視力疲勞，易受思想情緒影響，造成誤檢或漏檢；(5)人眼視 力有限，目視最大可見微粒約為50-80 ii m。可見，人工目視檢測無法從根本上持續(xù)保證產(chǎn)品 質(zhì)量，也無法與現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)水平相適應(yīng)。 目前國內(nèi)外各科研單位研發(fā)的液體產(chǎn)品中可見異物半自動及全自動檢測裝備，其 檢測方法是利用驅(qū)動裝置驅(qū)動瓶體加速旋轉(zhuǎn)到設(shè)定速度，然后緊急制動，拍攝瓶裝液體的 序列圖像并進行分析，若有異物時，給出剔除信號。這些已經(jīng)公開的液體產(chǎn)品中可見異物檢 測裝置，他們均存在著以下缺點(l)半自動檢測裝置采用簡單的機械傳動與光學(xué)放大系 統(tǒng)，實現(xiàn)人工檢測的半自動化，該類檢測裝置能在一定程度上減輕人工勞動，但仍然通過檢 測工人分析判斷，檢測精度和準(zhǔn)確率并沒有得到提高。(2)國外檢測裝置中的瓶體高速旋轉(zhuǎn) 部分，瓶子和底部的驅(qū)動電機一對一，雖然更便于瓶體轉(zhuǎn)速的控制，但成本大大提升了。 (3) 機械運動平穩(wěn)性差。如連續(xù)跟蹤方式中，由于瓶體的高速旋轉(zhuǎn)、急停、拍攝連續(xù)圖像等工序， 系統(tǒng)機構(gòu)復(fù)雜且易出現(xiàn)整機震動、跟蹤出現(xiàn)偏差等，長期運行穩(wěn)定性差。(4)正次品分離處， 采用了伺服控制的撥叉換軌方式，在撥叉上開設(shè)了正品、次品的兩條出瓶軌道，正品軌道與 出瓶星輪的出瓶口對接，正品輸出時，撥叉無需撥動，被送入正品搜集盤；當(dāng)圖像處理系統(tǒng) 檢測到次品時，撥叉在伺服電機的帶動下?lián)Q軌，次品軌道與出瓶星輪的出瓶口對接，次品被 導(dǎo)入次品搜集盤。當(dāng)出瓶速度增加，撥叉來回撥動的頻率也相應(yīng)的提高，致使瓶子被擠爆的 幾率激增。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢
3測機器人的剔瓶機構(gòu)，以有效實現(xiàn)視覺檢測機器人正次品的分離，并顯著降低出瓶處擠爆 瓶的可能性。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)，其特征在于，包括可 旋轉(zhuǎn)凸輪、擺桿座、C形長擺桿、C形短擺桿和離合機構(gòu)；所述的C形長擺桿和C形短擺桿均 安裝在擺桿座上；C形長擺桿通過一深溝球軸承嵌入到可旋轉(zhuǎn)凸輪的凹槽中，使得可旋轉(zhuǎn) 凸輪驅(qū)動C形長擺桿隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪的旋轉(zhuǎn)作周期性擺動；C形短擺桿的自由端處設(shè)置有 用于剔除瓶體的C形短擺桿推板； 所述的離合機構(gòu)包括設(shè)置在C形長擺桿上的圓柱銷、設(shè)置在C形短擺桿上的電磁 鐵、限位支撐塊、鉤爪以及離合板；所述的限位支撐塊以及離合板設(shè)置在C形短擺桿上靠近 圓柱銷的一側(cè)，電磁鐵設(shè)置在C形短擺桿的與離合板相對的一側(cè)；限位支撐塊中心設(shè)有與 圓柱銷對應(yīng)的圓孔；離合板安裝在限位支撐塊上，離合板與C形長擺桿通過扭簧連接；所述 的鉤爪的中間位置與C形短擺桿鉸接；鉤爪的一端通過用于鉤爪復(fù)位的壓縮彈簧與C形短 擺桿連接，另一端設(shè)有一個用于在電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。
C形短擺桿推板采用聚乙烯樹脂制成。
本發(fā)明的工作過程如下 剔瓶機構(gòu)由擺桿座、C形長擺桿、C形短擺桿、框架式電磁鐵、推板、壓縮彈簧等主 要部件組成。如圖3，所述C形長擺桿的右上端通過螺栓、六角頭螺母等栓接于所述擺桿座 上，并可以沿著這一端作旋轉(zhuǎn)運動；左上角端設(shè)置有銷軸，將一深溝球軸承套裝在銷軸上， 并嵌入于可旋轉(zhuǎn)凸輪的凹槽中，而所述可旋轉(zhuǎn)凸輪與所述在線視覺檢測機器人的主檢測輪 盤同軸并作同步旋轉(zhuǎn)。推板用聚乙烯樹脂制成，并安裝于所述C形長擺桿的右下端。由于 可旋轉(zhuǎn)凸輪與所述C形長擺桿左上角的配合關(guān)系，隨著所述凸輪的旋轉(zhuǎn)，所述C形長擺桿 會繞著所述右上角螺栓作連續(xù)往復(fù)的剔瓶動作，即所述主檢測輪盤每走一瓶，所述C形長 擺桿剔瓶一次。當(dāng)所述在線視覺檢測機器人的圖像處理單元檢測出對應(yīng)的液體產(chǎn)品不合格 時，系統(tǒng)控制單元發(fā)出剔除信號，使得安裝于所述C形長擺桿上的所述框架式電磁鐵得電， 鉤爪在電磁力作用下，克服壓縮彈簧的彈力，作逆時針旋轉(zhuǎn)，釋放離合板，而離合板在扭簧 的扭轉(zhuǎn)力下，被撥離C形短擺桿，所述離合板上的限位支撐塊中心設(shè)置的圓孔與所述C形長 擺桿上的圓柱銷配合，使其與所述C形長擺桿一起作剔除動作，此時，所述C形短擺桿剔除 的即為不合格品。整個剔除動作執(zhí)行完畢，所述框架式電磁鐵即失電，鉤爪在壓縮彈簧的彈 力下，并克服扭簧的扭轉(zhuǎn)力作順時針旋轉(zhuǎn)，鎖住離合板，使得離合板上的限位支撐塊與圓柱 銷的連接關(guān)系被解除，并等待下一次剔除信號的到來。當(dāng)所述主檢測輪盤再走一瓶，而對應(yīng) 的瓶子已被剔除，但所述C形長擺桿仍作剔除動作，即"空剔"。 所述的限位支撐塊與離合板一起動作，限位支撐塊插裝在C形短擺桿中，限位支 撐塊的作用在于支撐離合板，并且防止離合板從C形短擺桿上脫離，而且保障離合板和鉤 爪的相對位置，使得鉤爪和離合板能配合協(xié)同動作。
有益效果 相對于現(xiàn)有的剔瓶機構(gòu)，本發(fā)明提供的瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人 的剔瓶機構(gòu)具有以下優(yōu)點 1、結(jié)構(gòu)簡單可靠，適用性廣，使用壽命長。本檢測機器人剔瓶機構(gòu)，僅依靠框架式電磁鐵得電與否，即可控制不合格品與合格品的正確分離，且能對現(xiàn)有的安瓿、西林瓶等多 種圓柱形瓶裝液體產(chǎn)品進行檢測后的可靠分離；較之現(xiàn)有技術(shù)的撥叉來回撥動剔除瓶體的 方式，這種電磁鐵控制的C形短擺桿的剔除方式，能減少剔除機構(gòu)對瓶體的沖擊力，能顯著 降低將瓶子擠爆的幾率。 2、本發(fā)明中，剔瓶機構(gòu)的剔除部分采用了材質(zhì)輕、彈性大、對瓶體沖擊性小的聚乙 烯樹脂制成的推板，對產(chǎn)品進行正、次品的分離，大大降低了由于撥叉來回撥動將瓶子擠爆 的幾率； 3、本發(fā)明中，剔瓶機構(gòu)采用了模塊化設(shè)計，能根據(jù)檢測對象尺寸不同更換，便于檢 測裝置的維護和功能變更，還可以適用與不同瓶體的情況，適應(yīng)性強，靈活性強。


圖1是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)俯視圖； 圖2是本發(fā)明的剔除機構(gòu)中框架式電磁鐵得電時的離合板6移動示意圖； 圖3是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)中C形長擺桿主視圖； 圖4是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)中C形長擺桿主視圖(剔瓶時)； 圖5是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)中C形短擺桿主視圖； 圖6是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)中C形短擺桿主視圖(剔瓶時)； 圖7是本發(fā)明的剔瓶機構(gòu)與出瓶星輪配合俯視圖； 圖8是本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)凸輪主視圖。 圖中標(biāo)號說明 1、可旋轉(zhuǎn)凸輪 2、深溝球軸承3、銷軸 4、C形長擺桿 5、鉤爪 6、離合板 7、擋板 8、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 9、圓柱銷 10、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 11、安裝支座 12、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 13、硅膠套 14、偏心銷 15、六角螺母16、軸 17、擺桿座 18、框架式電磁鐵 19、電磁鐵架20、壓縮彈簧 21、C形短擺桿 22、出瓶星輪 23、瓶子 24、C形長擺桿推板 25、內(nèi)六角圓柱頭螺釘26、第 二壓縮彈簧 27、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 28、扭簧 29、內(nèi)六角圓柱 頭螺釘 30、推板支座 31、聚甲醛套 32、深溝球軸承 33、圓柱銷 34、夾瓶機械手 35、固定塊 36、主檢測輪盤 37、限位支撐塊 38、扭簧扭轉(zhuǎn)力方向 39、C形短擺桿推板。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖和具體實施過程對本發(fā)明做進一步詳細說明
實施例1 : —種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)，其特征在于，包括可 旋轉(zhuǎn)凸輪1、擺桿座17、C形長擺桿4、C形短擺桿21和離合機構(gòu)；所述的C形長擺桿4和C形短擺桿21均安裝在擺桿座17上；C形長擺桿4通過一深溝球軸承2嵌入到可旋轉(zhuǎn)凸輪1
的凹槽中，使得可旋轉(zhuǎn)凸輪驅(qū)動C形長擺桿隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪的旋轉(zhuǎn)作周期性擺動；C形短擺
桿21的自由端處設(shè)置有用于剔除瓶體的C形短擺桿推板39 ; 所述的離合機構(gòu)包括設(shè)置在C形長擺桿上的圓柱銷9、設(shè)置在C形短擺桿上的框架 式電磁鐵18、限位支撐塊37、鉤爪5以及離合板6 ;所述的限位支撐塊37以及離合板6設(shè) 置在C形短擺桿上靠近圓柱銷的一側(cè)，框架式電磁鐵18設(shè)置在C形短擺桿的與離合板相對 的一側(cè)；限位支撐塊37中心設(shè)有與圓柱銷對應(yīng)的圓孔；離合板6安裝在限位支撐塊37上， 離合板6與C形長擺桿4通過扭簧28連接；所述的鉤爪5的中間位置與C形短擺桿21鉸 接；鉤爪5的一端通過用于鉤爪復(fù)位的壓縮彈簧20與C形短擺桿21連接，另一端設(shè)有一個 用于在框架式電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。C形長擺桿推板24、 C形短擺桿推板39 均采用聚乙烯樹脂制成。 圖1為剔瓶機構(gòu)的俯視圖，圖3為剔瓶機構(gòu)中C形長擺桿4的主視圖，圖5為剔瓶 機構(gòu)中C形短擺桿21的主視圖。剔瓶機構(gòu)主要由擺桿座17、C形長擺桿4、C形短擺桿21、 框架式電磁鐵18、C形長擺桿推板24、39等組成。如圖1所示，C形長擺桿4的左側(cè)端設(shè)置 有銷軸3，將一深溝球軸承2套裝在銷軸上，并嵌入于可旋轉(zhuǎn)凸輪1的凹槽中，同時C形長擺 桿4的右側(cè)端通過軸16及內(nèi)六角螺母15銷接于擺桿座17上，C形長擺桿推板24通過推板 支座30安裝于圖3中C形長擺桿4的右下端，因為C形長擺桿4總會隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪1作 擺動，所以主檢測輪盤每走一瓶，C形長擺桿4就踢一次。說明長擺桿上需要設(shè)置推板， 即C形長擺桿推板24，因為C形長擺桿推板擊出的是合格品，如圖7所示，C形長擺桿推板 在C形短擺桿推板之后，在短擺桿將次品剔除后，長擺桿再踢一次空的，因此2個推板不會 造成互相干擾通過螺釘8將圓柱銷9安裝于C形長擺桿4上，框架式電磁鐵18通過安裝 支座11被安裝在與圓柱銷9對應(yīng)的另外一側(cè)的C形短擺桿21上。當(dāng)系統(tǒng)上電時，框架式 電磁鐵18未得電，鉤爪5在壓縮彈簧20的彈力下并克服扭簧28的扭轉(zhuǎn)力，將離合板6鉤 離C形長擺桿4上安裝的圓柱銷9，使得C形短擺桿21不會跟隨C形長擺桿4作剔除動作。 當(dāng)在線視覺檢測機器人的圖像處理單元檢測出對應(yīng)的瓶子為不合格品時，系統(tǒng)控制單元發(fā) 出剔除信號，框架式電磁鐵18得電，如附圖2中所示，鉤爪5離電磁鐵最近的下半部分采 用鋼材質(zhì)在電磁力作用下，克服壓縮彈簧20的彈力，作逆時針旋轉(zhuǎn)，釋放離合板6，而離合 板6在扭簧28的扭轉(zhuǎn)力下，被撥離C形短擺桿21，離合板6上的限位支撐塊37中心設(shè)置的 圓孔與C形長擺桿4上的圓柱銷9配合，使得圓柱銷9插入到圓孔中，使C形短擺桿與C形 長擺桿4 一起作剔除動作，此時C形短擺桿21剔除的瓶體即為不合格品。次品被剔除后， 框架式電磁鐵18馬上失電，離合板6與C形長擺桿4上安裝的圓柱銷9解除配合關(guān)系，并 等待下一次剔除信號的到來。當(dāng)主檢測輪盤再走一瓶，此時對應(yīng)C形長擺桿4的瓶子23已 被剔出，但C形長擺桿仍做剔出動作。擺桿座17安裝一偏心銷14，其上設(shè)置有硅膠套13， 對C形短擺桿4起到限位保護作用，以免其向上擺動幅度過大。第二壓縮彈簧26安裝于擺 桿座17與C形長擺桿4之間，幫助C形長擺桿4作剔除動作后的有效復(fù)位。
圖2為框架式電磁鐵得電時，離合板6移動示意圖。扭簧28—端纏繞于內(nèi)六角圓 柱頭螺釘27上，并擰緊于C形長擺桿4上，另外一端壓緊于擰在離合板6上的內(nèi)六角圓柱 頭螺釘29上，扭簧28的扭轉(zhuǎn)力方向為38?？蚣苁诫姶盆F18得電后，鉤爪5由于電磁力作 用，逆時針旋轉(zhuǎn)，釋放離合板6，其在扭簧28的扭轉(zhuǎn)力下，限位支撐塊37中心設(shè)置的圓孔與
6C形長擺桿4上的圓柱銷9配合，使其與C形長擺桿4 一起作剔除動作。
圖4為剔瓶機構(gòu)中C形長擺桿4剔瓶時的極限位置。
圖6為剔瓶機構(gòu)中C形短擺桿21剔瓶時的極限位置。 圖7為剔瓶機構(gòu)與出瓶星輪22配合俯視圖。安裝于C形長擺桿推板24與C形短 擺桿21的推板39右側(cè)分別對應(yīng)于夾瓶機械手34及出瓶星輪22。伴隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪1旋 轉(zhuǎn)一周，C形長擺桿4則剔除一次，將瓶子23剔至出瓶星輪22。夾瓶機械手34與瓶子23 的移動路徑為主檢測輪盤36的軌跡。 圖8是本發(fā)明的可旋轉(zhuǎn)凸輪主視圖。剔瓶機構(gòu)的C形長擺桿4的左側(cè)端通過銷軸 3安裝一深溝球軸承2，并嵌入于可旋轉(zhuǎn)凸輪1中，隨著凸輪曲線的變化，C形長擺桿4以軸 16為旋轉(zhuǎn)中心作周期性的剔除動作。
本發(fā)明的具體檢測過程如下 利用夾瓶機械手34夾持住瓶體23，伴隨著主檢測輪盤36進入第一搓瓶區(qū)域，即 瓶體被搓動沿中軸線作高速旋轉(zhuǎn)運動，離開該區(qū)域后，定位機構(gòu)將瓶體定位，同時間歇傳動 機構(gòu)無扭矩輸出，使得主檢測輪盤36停轉(zhuǎn)，與之對應(yīng)的第一工位相機(瓶體背部給光)拍 攝序列圖像，檢測液體中是否含有可見的黑色顆粒異物(如結(jié)晶體、黑點、毛發(fā)等)，在線視 覺檢測機器人圖像處理單元通過分析計算，發(fā)出控制信號控制剔瓶機構(gòu)中框架式電磁鐵18 的動作與否；隨著主檢測輪盤的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，夾瓶機械手進入第二搓瓶區(qū)域以及定位區(qū)域，與 之對應(yīng)的第二工位相機(瓶體底部給光)拍攝序列圖像，檢測液體中是否含有可見的白色 顆粒異物(如玻璃屑、纖維等)，后續(xù)的第三工位相機(瓶體背部給光)檢測瓶體外觀以及 灌裝量，其中任一相機發(fā)出的剔瓶信號都決定了該產(chǎn)品被剔除。
權(quán)利要求
一種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)，其特征在于，包括可旋轉(zhuǎn)凸輪(1)、擺桿座(17)、C形長擺桿(4)、C形短擺桿(21)和離合機構(gòu)；所述的C形長擺桿(4)和C形短擺桿(21)均安裝在擺桿座(17)上；C形長擺桿(4)通過一深溝球軸承(2)嵌入到可旋轉(zhuǎn)凸輪(1)的凹槽中，使得可旋轉(zhuǎn)凸輪驅(qū)動C形長擺桿隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪的旋轉(zhuǎn)作周期性擺動；C形短擺桿(21)的自由端處設(shè)置有用于剔除瓶體的C形短擺桿推板(39)；所述的離合機構(gòu)包括設(shè)置在C形長擺桿上的圓柱銷(9)、設(shè)置在C形短擺桿上的框架式電磁鐵(18)、限位支撐塊(37)、鉤爪(5)以及離合板(6)；所述的限位支撐塊(37)以及離合板(6)設(shè)置在C形短擺桿上靠近圓柱銷的一側(cè)，框架式電磁鐵(18)設(shè)置在C形短擺桿的與離合板相對的一側(cè)；限位支撐塊(37)中心設(shè)有與圓柱銷對應(yīng)的圓孔；離合板(6)安裝在限位支撐塊(37)上，離合板(6)與C形長擺桿(4)通過扭簧(28)連接；所述的鉤爪(5)的中間位置與C形短擺桿(21)鉸接；鉤爪(5)的一端通過用于鉤爪復(fù)位的壓縮彈簧(20)與C形短擺桿(21)連接，另一端設(shè)有一個用于在框架式電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)，其特 征在于，C形短擺桿推板(39)采用聚乙烯樹脂制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)，其特征在于，包括可旋轉(zhuǎn)凸輪、擺桿座、C形長擺桿、C形短擺桿和離合機構(gòu)；所述的C形長擺桿和C形短擺桿均安裝在擺桿座上；C形長擺桿通過一深溝球軸承嵌入到可旋轉(zhuǎn)凸輪的凹槽中，使得可旋轉(zhuǎn)凸輪驅(qū)動C形長擺桿隨著可旋轉(zhuǎn)凸輪的旋轉(zhuǎn)作周期性擺動；C形短擺桿的自由端處設(shè)置有用于剔除瓶體的推板；所述的離合機構(gòu)包括設(shè)置在C形長擺桿上的圓柱銷、設(shè)置在C形短擺桿上的框架式電磁鐵、限位支撐塊、鉤爪以及離合板。本發(fā)明公開的瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構(gòu)能有效實現(xiàn)視覺檢測機器人正次品的分離，并顯著降低出瓶處擠爆瓶的可能性。
文檔編號G01N21/88GK101767096SQ20101002210
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者侯備, 吳成中, 周博文, 張輝, 楊雙, 熊路, 王耀南, 葛繼, 陳鐵建 申請人:湖南大學(xué)