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的製作方法

2023-06-01 16:17:56

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的製作方法
技術領域：
本發明屬於工業機器視覺檢測領域，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，適用於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：
目前，在我國廣泛使用的液體類產品如大輸液、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，由於過濾不佳、瓶體質量、膠塞影響、封裝時碰撞等 原因，液體產品中常常會產生一些如纖維、玻璃屑、橡皮屑、結晶體等不溶性可見微粒，為達 到美國藥品生產管理規範(cGMP)以及美國食品及藥物管理局FDA標準，需要對每一瓶產品 進行可見異物檢測。 在上述液體類產品的生產過程中，洗、烘、灌、封、印字、貼籤等工序基本已實現了 機械化與全自動化，唯獨液體中可見異物檢測環節，除極少數企業耗巨資進口可見異物自 動檢測設備外，國內95%以上的生產企業仍停留在傳統的人工目視檢測的現狀，這種落後 的檢測手段無法確保產品質量，其缺陷主要體現在(l)人工檢測對視力要求較高；(2)生 產效率低下，每人每小時檢查約1000-2000瓶；(3)檢測工人視力不同，依據也不同，無統一 的判斷標準；(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保證產品 質量，也無法與現代大規模生產水平相適應。 目前國內外各科研單位研發的液體產品中可見異物半自動及全自動檢測裝備，其 檢測方法是利用驅動裝置驅動瓶體加速旋轉到設定速度，然後緊急制動，拍攝瓶裝液體的 序列圖像並進行分析，若有異物時，給出剔除信號。這些已經公開的液體產品中可見異物檢 測裝置，他們均存在著以下缺點(l)半自動檢測裝置採用簡單的機械傳動與光學放大系 統，實現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，檢測精度和準確率並沒有得到提高。(2)國外檢測裝置中的瓶體高速旋轉 部分，瓶子和底部的驅動電機一對一，雖然更便於瓶體轉速的控制，但成本大大提升了。 (3) 機械運動平穩性差。如連續跟蹤方式中，由於瓶體的高速旋轉、急停、拍攝連續圖像等工序， 系統機構複雜且易出現整機震動、跟蹤出現偏差等，長期運行穩定性差。(4)正次品分離處， 採用了伺服控制的撥叉換軌方式，在撥叉上開設了正品、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；當圖像處理系統 檢測到次品時，撥叉在伺服電機的帶動下換軌，次品軌道與出瓶星輪的出瓶口對接，次品被 導入次品搜集盤。當出瓶速度增加，撥叉來回撥動的頻率也相應的提高，致使瓶子被擠爆的 機率激增。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，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，以有效實現視覺檢測機器人正次品的分離，並顯著降低出瓶處擠爆 瓶的可能性。 本發明的技術方案如下 —種瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人的剔瓶機構，其特徵在於，包括可 旋轉凸輪、擺杆座、C形長擺杆、C形短擺杆和離合機構；所述的C形長擺杆和C形短擺杆均 安裝在擺杆座上；C形長擺杆通過一深溝球軸承嵌入到可旋轉凸輪的凹槽中，使得可旋轉 凸輪驅動C形長擺杆隨著可旋轉凸輪的旋轉作周期性擺動；C形短擺杆的自由端處設置有 用於剔除瓶體的C形短擺杆推板； 所述的離合機構包括設置在C形長擺杆上的圓柱銷、設置在C形短擺杆上的電磁 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置在C形短擺杆上靠近 圓柱銷的一側，電磁鐵設置在C形短擺杆的與離合板相對的一側；限位支撐塊中心設有與 圓柱銷對應的圓孔；離合板安裝在限位支撐塊上，離合板與C形長擺杆通過扭簧連接；所述 的鉤爪的中間位置與C形短擺杆鉸接；鉤爪的一端通過用於鉤爪復位的壓縮彈簧與C形短 擺杆連接，另一端設有一個用於在電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。
C形短擺杆推板採用聚乙烯樹脂製成。
本發明的工作過程如下 剔瓶機構由擺杆座、C形長擺杆、C形短擺杆、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形長擺杆的右上端通過螺栓、六角頭螺母等栓接於所述擺杆座 上，並可以沿著這一端作旋轉運動；左上角端設置有銷軸，將一深溝球軸承套裝在銷軸上， 並嵌入於可旋轉凸輪的凹槽中，而所述可旋轉凸輪與所述在線視覺檢測機器人的主檢測輪 盤同軸並作同步旋轉。推板用聚乙烯樹脂製成，並安裝於所述C形長擺杆的右下端。由於 可旋轉凸輪與所述C形長擺杆左上角的配合關係，隨著所述凸輪的旋轉，所述C形長擺杆 會繞著所述右上角螺栓作連續往復的剔瓶動作，即所述主檢測輪盤每走一瓶，所述C形長 擺杆剔瓶一次。當所述在線視覺檢測機器人的圖像處理單元檢測出對應的液體產品不合格 時，系統控制單元發出剔除信號，使得安裝於所述C形長擺杆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，釋放離合板，而離合板在扭簧 的扭轉力下，被撥離C形短擺杆，所述離合板上的限位支撐塊中心設置的圓孔與所述C形長 擺杆上的圓柱銷配合，使其與所述C形長擺杆一起作剔除動作，此時，所述C形短擺杆剔除 的即為不合格品。整個剔除動作執行完畢，所述框架式電磁鐵即失電，鉤爪在壓縮彈簧的彈 力下，並克服扭簧的扭轉力作順時針旋轉，鎖住離合板，使得離合板上的限位支撐塊與圓柱 銷的連接關係被解除，並等待下一次剔除信號的到來。當所述主檢測輪盤再走一瓶，而對應 的瓶子已被剔除，但所述C形長擺杆仍作剔除動作，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形短擺杆中，限位支 撐塊的作用在於支撐離合板，並且防止離合板從C形短擺杆上脫離，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同動作。
有益效果 相對於現有的剔瓶機構，本發明提供的瓶裝液體中可見異物在線視覺檢測機器人 的剔瓶機構具有以下優點 1、結構簡單可靠，適用性廣，使用壽命長。本檢測機器人剔瓶機構，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，且能對現有的安瓿、西林瓶等多 種圓柱形瓶裝液體產品進行檢測後的可靠分離；較之現有技術的撥叉來回撥動剔除瓶體的 方式，這種電磁鐵控制的C形短擺杆的剔除方式，能減少剔除機構對瓶體的衝擊力，能顯著 降低將瓶子擠爆的機率。 2、本發明中，剔瓶機構的剔除部分採用了材質輕、彈性大、對瓶體衝擊性小的聚乙 烯樹脂製成的推板，對產品進行正、次品的分離，大大降低了由於撥叉來回撥動將瓶子擠爆 的機率； 3、本發明中，剔瓶機構採用了模塊化設計，能根據檢測對象尺寸不同更換，便於檢 測裝置的維護和功能變更，還可以適用與不同瓶體的情況，適應性強，靈活性強。


圖1是本發明的剔瓶機構俯視圖； 圖2是本發明的剔除機構中框架式電磁鐵得電時的離合板6移動示意圖； 圖3是本發明的剔瓶機構中C形長擺杆主視圖； 圖4是本發明的剔瓶機構中C形長擺杆主視圖(剔瓶時)； 圖5是本發明的剔瓶機構中C形短擺杆主視圖； 圖6是本發明的剔瓶機構中C形短擺杆主視圖(剔瓶時)； 圖7是本發明的剔瓶機構與出瓶星輪配合俯視圖； 圖8是本發明的可旋轉凸輪主視圖。 圖中標號說明 1、可旋轉凸輪 2、深溝球軸承3、銷軸 4、C形長擺杆 5、鉤爪 6、離合板 7、擋板 8、內六角圓柱頭螺釘 9、圓柱銷 10、內六角圓柱頭螺釘 11、安裝支座 12、內六角圓柱頭螺釘 13、矽膠套 14、偏心銷 15、六角螺母16、軸 17、擺杆座 18、框架式電磁鐵 19、電磁鐵架20、壓縮彈簧 21、C形短擺杆 22、出瓶星輪 23、瓶子 24、C形長擺杆推板 25、內六角圓柱頭螺釘26、第 二壓縮彈簧 27、內六角圓柱頭螺釘 28、扭簧 29、內六角圓柱 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、扭簧扭轉力方向 39、C形短擺杆推板。
具體實施例方式以下將結合圖和具體實施過程對本發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，其特徵在於，包括可 旋轉凸輪1、擺杆座17、C形長擺杆4、C形短擺杆21和離合機構；所述的C形長擺杆4和C形短擺杆21均安裝在擺杆座17上；C形長擺杆4通過一深溝球軸承2嵌入到可旋轉凸輪1
的凹槽中，使得可旋轉凸輪驅動C形長擺杆隨著可旋轉凸輪的旋轉作周期性擺動；C形短擺
杆21的自由端處設置有用於剔除瓶體的C形短擺杆推板39 ; 所述的離合機構包括設置在C形長擺杆上的圓柱銷9、設置在C形短擺杆上的框架 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 置在C形短擺杆上靠近圓柱銷的一側，框架式電磁鐵18設置在C形短擺杆的與離合板相對 的一側；限位支撐塊37中心設有與圓柱銷對應的圓孔；離合板6安裝在限位支撐塊37上， 離合板6與C形長擺杆4通過扭簧28連接；所述的鉤爪5的中間位置與C形短擺杆21鉸 接；鉤爪5的一端通過用於鉤爪復位的壓縮彈簧20與C形短擺杆21連接，另一端設有一個 用於在框架式電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。C形長擺杆推板24、 C形短擺杆推板39 均採用聚乙烯樹脂製成。 圖1為剔瓶機構的俯視圖，圖3為剔瓶機構中C形長擺杆4的主視圖，圖5為剔瓶 機構中C形短擺杆21的主視圖。剔瓶機構主要由擺杆座17、C形長擺杆4、C形短擺杆21、 框架式電磁鐵18、C形長擺杆推板24、39等組成。如圖1所示，C形長擺杆4的左側端設置 有銷軸3，將一深溝球軸承2套裝在銷軸上，並嵌入於可旋轉凸輪1的凹槽中，同時C形長擺 杆4的右側端通過軸16及內六角螺母15銷接於擺杆座17上，C形長擺杆推板24通過推板 支座30安裝於圖3中C形長擺杆4的右下端，因為C形長擺杆4總會隨著可旋轉凸輪1作 擺動，所以主檢測輪盤每走一瓶，C形長擺杆4就踢一次。說明長擺杆上需要設置推板， 即C形長擺杆推板24，因為C形長擺杆推板擊出的是合格品，如圖7所示，C形長擺杆推板 在C形短擺杆推板之後，在短擺杆將次品剔除後，長擺杆再踢一次空的，因此2個推板不會 造成互相干擾通過螺釘8將圓柱銷9安裝於C形長擺杆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對應的另外一側的C形短擺杆21上。當系統上電時，框架式 電磁鐵18未得電，鉤爪5在壓縮彈簧20的彈力下並克服扭簧28的扭轉力，將離合板6鉤 離C形長擺杆4上安裝的圓柱銷9，使得C形短擺杆21不會跟隨C形長擺杆4作剔除動作。 當在線視覺檢測機器人的圖像處理單元檢測出對應的瓶子為不合格品時，系統控制單元發 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採 用鋼材質在電磁力作用下，克服壓縮彈簧20的彈力，作逆時針旋轉，釋放離合板6，而離合 板6在扭簧28的扭轉力下，被撥離C形短擺杆21，離合板6上的限位支撐塊37中心設置的 圓孔與C形長擺杆4上的圓柱銷9配合，使得圓柱銷9插入到圓孔中，使C形短擺杆與C形 長擺杆4 一起作剔除動作，此時C形短擺杆21剔除的瓶體即為不合格品。次品被剔除後， 框架式電磁鐵18馬上失電，離合板6與C形長擺杆4上安裝的圓柱銷9解除配合關係，並 等待下一次剔除信號的到來。當主檢測輪盤再走一瓶，此時對應C形長擺杆4的瓶子23已 被剔出，但C形長擺杆仍做剔出動作。擺杆座17安裝一偏心銷14，其上設置有矽膠套13， 對C形短擺杆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安裝於擺 杆座17與C形長擺杆4之間，幫助C形長擺杆4作剔除動作後的有效復位。
圖2為框架式電磁鐵得電時，離合板6移動示意圖。扭簧28—端纏繞於內六角圓 柱頭螺釘27上，並擰緊於C形長擺杆4上，另外一端壓緊於擰在離合板6上的內六角圓柱 頭螺釘29上，扭簧28的扭轉力方向為38。框架式電磁鐵18得電後，鉤爪5由於電磁力作 用，逆時針旋轉，釋放離合板6，其在扭簧28的扭轉力下，限位支撐塊37中心設置的圓孔與
6C形長擺杆4上的圓柱銷9配合，使其與C形長擺杆4 一起作剔除動作。
圖4為剔瓶機構中C形長擺杆4剔瓶時的極限位置。
圖6為剔瓶機構中C形短擺杆21剔瓶時的極限位置。 圖7為剔瓶機構與出瓶星輪22配合俯視圖。安裝於C形長擺杆推板24與C形短 擺杆21的推板39右側分別對應於夾瓶機械手34及出瓶星輪22。伴隨著可旋轉凸輪1旋 轉一周，C形長擺杆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是本發明的可旋轉凸輪主視圖。剔瓶機構的C形長擺杆4的左側端通過銷軸 3安裝一深溝球軸承2，並嵌入於可旋轉凸輪1中，隨著凸輪曲線的變化，C形長擺杆4以軸 16為旋轉中心作周期性的剔除動作。
本發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進入第一搓瓶區域，即 瓶體被搓動沿中軸線作高速旋轉運動，離開該區域後，定位機構將瓶體定位，同時間歇傳動 機構無扭矩輸出，使得主檢測輪盤36停轉，與之對應的第一工位相機(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(如結晶體、黑點、毛髮等)，在線視 覺檢測機器人圖像處理單元通過分析計算，發出控制信號控制剔瓶機構中框架式電磁鐵18 的動作與否；隨著主檢測輪盤的連續旋轉，夾瓶機械手進入第二搓瓶區域以及定位區域，與 之對應的第二工位相機(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)，後續的第三工位相機(瓶體背部給光)檢測瓶體外觀以及 灌裝量，其中任一相機發出的剔瓶信號都決定了該產品被剔除。
權利要求
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，其特徵在於，包括可旋轉凸輪(1)、擺杆座(17)、C形長擺杆(4)、C形短擺杆(21)和離合機構；所述的C形長擺杆(4)和C形短擺杆(21)均安裝在擺杆座(17)上；C形長擺杆(4)通過一深溝球軸承(2)嵌入到可旋轉凸輪(1)的凹槽中，使得可旋轉凸輪驅動C形長擺杆隨著可旋轉凸輪的旋轉作周期性擺動；C形短擺杆(21)的自由端處設置有用於剔除瓶體的C形短擺杆推板(39)；所述的離合機構包括設置在C形長擺杆上的圓柱銷(9)、設置在C形短擺杆上的框架式電磁鐵(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)設置在C形短擺杆上靠近圓柱銷的一側，框架式電磁鐵(18)設置在C形短擺杆的與離合板相對的一側；限位支撐塊(37)中心設有與圓柱銷對應的圓孔；離合板(6)安裝在限位支撐塊(37)上，離合板(6)與C形長擺杆(4)通過扭簧(28)連接；所述的鉤爪(5)的中間位置與C形短擺杆(21)鉸接；鉤爪(5)的一端通過用於鉤爪復位的壓縮彈簧(20)與C形短擺杆(21)連接，另一端設有一個用於在框架式電磁鐵失電時鉤鎖住離合板的突起。
2. 根據權利要求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，其特 徵在於，C形短擺杆推板(39)採用聚乙烯樹脂製成。
全文摘要
本發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，其特徵在於，包括可旋轉凸輪、擺杆座、C形長擺杆、C形短擺杆和離合機構；所述的C形長擺杆和C形短擺杆均安裝在擺杆座上；C形長擺杆通過一深溝球軸承嵌入到可旋轉凸輪的凹槽中，使得可旋轉凸輪驅動C形長擺杆隨著可旋轉凸輪的旋轉作周期性擺動；C形短擺杆的自由端處設置有用於剔除瓶體的推板；所述的離合機構包括設置在C形長擺杆上的圓柱銷、設置在C形短擺杆上的框架式電磁鐵、限位支撐塊、鉤爪以及離合板。本發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能有效實現視覺檢測機器人正次品的分離，並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 優先權日2010年1月20日
發明者侯備, 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