一种竹材定长截断与竹节智能识别设备的制作方法

本发明属于木竹材加工领域的竹加工机械范畴，具体涉及一种竹材定长截断和竹节智能识别设备。

背景技术：

毛竹外观圆形、中空，竹秆由数个竹节组成，竹节间距从竹秆根部至竹梢不一。在制成各种竹制品前，需根据终端产品要求，将原竹截断成一定长度规格的竹筒。由于竹节部位的物理力学性能与其他部位有明显差异，因而在定长截断时，如截断处正好处于竹节位置，则必须去除竹节，否则截断处容易形成劈裂等缺陷，导致整根竹筒原料报废。目前，实现竹材自动定长截断的难点在于如何有效识别截断处是否存在竹节。当前竹加工企业在竹材初加工过程中，只能通过人工去除竹节，即在定长截断位置处为竹节时，人工下锯去掉竹节，然后重新定长并锯断。由此带来的问题是，生产过程中自动机械化程度低、人工机械劳动强度增加。也有研究人员尝试基于图像技术识别竹节，但是竹子外形上的变异性如存在一定椭圆度、弯曲度和尖削度，以及竹子堆放过程中因失水导致的竹节及非竹节处颜色趋于一致等问题，使得图像识别竹节技术的实用性、准确性等难以保证。

为此，开发竹材识别技术，实现可流水线作业的竹材自动定长截断，对于提高竹材加工企业技术水平，降低工人劳动强度，提高企业生产效率等方面具有重要现实意义。

技术实现要素：

为了克服已有竹加工方式的无法识别竹节、机械化程度较低、工人劳动强度较高、生产效率较低的不足，本发明提供了一种有效识别竹节、可流水线作业、机械化程度较高、工人劳动强度较低、生产效率较高的竹材定长截断与竹节智能识别设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种竹材定长截断与竹节智能识别设备，包括竹节识别组件、第一输送组件i、第二输送组件ii、锯断组件、推竹组件和定长组件；

所述竹节识别组件包括接触板、保护罩、推送气缸、复位气缸以及线性编码器，所述推送气缸固定于识别机架上，所述推送气缸杆头与保护罩固定；所述复位气缸与线性编码器固定于保护罩内部，所述复位气缸杆头与线性编码器拉杆头固定于接触板上，接触板最初位置与保护罩底部处于同一平面；所述竹节识别组件位于用于带动竹材向锯片方向进给的第一输送组件i的上方；

所述第一输送组件i与第二输送组件ii之前设置锯断组件，所述第二输送组件的机架上设置推竹组件和定长组件。

进一步，所述锯断组件包括锯片、保护罩、电机、皮带轮、皮带、推送气缸、底板以及锯断机架，所述锯片外设有保护罩，锯片与电机安装于底板上，锯片与电机轴末端分别安装一个皮带轮，通过皮带相连；推送气缸固定于机架上，推送气缸杆头与底板相连。

再进一步，所述推竹组件包括推竹气缸和连杆，所述推竹气缸缸体底部与推竹机架铰接，所述连杆一端与推竹气缸杆头铰接，所述连杆的另一端与推竹机架铰接，连杆与第二输送组件的机架顶面平行；

更进一步，所述定长组件包括框架i、框架ii、框架iii、挡板i、挡板ii、挡板iii、限位开关、上升气缸i、上升气缸ii，框架i与挡板i铰接，限位开关固定于框架i且位于挡板i后面，上升气缸i杆头与框架i底部固定，四者构成了定长机构i，定长机构i通过螺丝安装于机架的一侧，挡板i与锯片共面，初始状态的框架i顶端略低于机架顶面，工作状态的框架i顶端与机架顶面共面，通过上升气缸i伸缩运动实现框架i的上升与下降；框架ii与挡板ii铰接，限位开关固定于框架ii且位于挡板ii后面，上升气缸ii杆头与框架ii底部固定，四者构成了定长机构ii，定长机构ii通过螺丝安装机架前端，挡板ii与锯片相距40mm，此定长机构ii可使随后锯断组件锯出长度为40mm的竹筒，初始状态的框架ii顶端略低于机架顶面，工作状态的框架ii顶端与机架48顶面共面，通过上升气缸ii伸缩运动实现框架ii的上升与下降；框架iii与挡板iii铰接，限位开关固定于框架iii且位于挡板iii后面，三者构成了定长机构iii，定长机构iii通过螺丝安装于机架末端。当竹材向前运动直至触碰到挡板时，进而触发位于挡板后的限位开关，竹材停止向前运行。

所述控制系统为触屏式控制柜，以可编程逻辑控制器plc为主控单元，协调竹节识别组件、第一输送组件i、第二输送组件ii、锯断组件、推竹组件和定长组件的启动和关闭。

所述第一输送组件i包括传送带和第一输送机架，所述传动带位于所述第一输送机架上。

所述第二输送组件ii包括胶轮、滚轮以及第二输送机架，两个胶轮固定于第二输送机架两侧，由电机驱动，作为带动竹筒进给的输送装置；七个滚轮均匀分布于连个胶轮之间；其中胶轮、滚轮与竹筒外壁处于同一平面。

本发明的有益效果主要表现在：有效识别竹节、可流水线作业、机械化程度较高、工人劳动强度较低、生产效率较高。

附图说明

图1是竹节识别组件主视图。

图2是竹节识别组件左视图。

图3是竹节识别组件测量原理示意图，(a)为有竹节，(b)为无竹节。

图4是竹材定长截断与竹节智能识别竹节设备结构示意图。

图5是锯断组件结构示意图。

图6是推竹组件结构示意图及工作原理图，(a)为未推竹状态；(b)为推竹状态。

图例说明：

1、竹节识别组件；11、接触板；12、保护罩；13、推送气缸；14、复位气缸；15、线性编码器；2、第一输送组件i；21、传送带；22、第一输送机架；3、第二输送组件ii；31、胶轮；32、滚轮；33、第二输送机架；4、锯断组件；41、锯片；42、保护罩；43、电机；44、皮带轮；45、皮带；46、推送气缸；47、底板；48、锯断机架；5、推竹组件；51、推竹气缸；52、连杆；6、定长组件；61、框架i；62、框架ii；63、框架iii；64、挡板i；65、挡板ii；66、挡板iii；67、上升气缸i；68、上升气缸ii；7、竹筒或竹材；71、竹节。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图6，一种竹材定长截断与竹节智能识别竹节设备，包括竹节识别组件、输送组件i、输送组件ii、锯断组件、推竹组件、定长组件以及控制系统。

竹节识别组件1包括接触板11、保护罩12、推送气缸13、复位气缸14以及线性编码器15，推送气缸13固定于第一输送机架22上，推送气缸13杆头与保护罩12固定，通过推送气缸13往复运动带动竹节识别组件1上下往复运动。复位气缸14与线性编码器15固定于保护罩12内部，复位气缸14杆头与线性编码器15拉杆头固定于接触板11上，接触板11最初位置与保护罩12底部处于同一平面。竹材7放置于输送组件i2后，输送组件i2带动竹材7向锯片41方向进给，碰到定长组件6的挡板i64后竹材7停止向前运行，推送气缸13推动保护罩12向下运行，直至保护罩12底部正好接触竹筒7外壁面。若接触位置处于非竹节71部位，接触板11底部与保护罩12底部仍然处于同一平面，线性编码器15的脉冲电信号不变，此时保护罩12和挡板i64同时复位，输送组件i2和ii3同时带动竹材7继续快速向前运行，碰触到挡板iii66后，锯片41自动开启，完成定长截断。与此同时，推送气缸13推动保护罩12再次向下运行，直至保护罩12底部正好接触竹筒7外壁面，此时，若接触位置正好处于竹节71部位，竹节71突出处与接触板11底部触碰，推动接触板11向上运动，此时接触板11与保护罩12底部形成行程差，线性编码器15此行程差值转化为脉冲电信号，该脉冲电信号传输至plc控制系统后启动挡板ii65，输送组件i2带动竹材7向前运行40mm触碰到挡板ii65，此时锯片41自动开启并锯掉40mm竹筒7，随后锯片41及挡板ii65同时复位，输送组件i2和ii3同时带动竹材7向前运行，碰触到挡板iii66后，锯片41自动开启，完成定长截断。如此反复。

第一输送组件i2包括传送带21和第一输送机架22，用于输送竹材7。

第二输送组件ii3包括胶轮31、滚轮32以及第二输送机架33，两个胶轮31固定于机架33两侧，由电机驱动，作为带动竹材7进给的输送装置；七个滚轮32均匀分布于胶轮31之间。其中胶轮31、滚轮32与竹筒7外壁处于同一平面，确保竹材7平稳运输。当竹材7通过锯断组件4后，临近锯断组件4侧的胶轮31带动竹材7向前运动，直至碰到挡板iii66。

锯断组件4包括锯片41、保护罩42、电机43、皮带轮44、皮带45、推送气缸46、底板47以及锯断机架48，锯片41外设有保护罩42，锯片41与电机43安装于底板47上，锯片41与电机43轴末端分别安装一个皮带轮44，通过皮带45相连。推送气缸46固定于锯断机架48上，推送气缸46杆头与底板47相连，通过推送气缸46伸缩运动实现锯片41锯竹和锯竹后的复位。

推竹组件5包括推竹气缸51和连杆52，推竹气缸51缸体底部与机架33铰接，连杆52一端与推竹气缸51杆头铰接，另一端与机架33铰接。竹材输送过程或锯竹时，推竹气缸51不工作，连杆52与机架33顶面平行；竹材7锯断后，推竹气缸51推动连杆52转动，此时连杆52与机架33顶面呈一定夹角，锯得的竹筒7顺着连杆52倾斜方向滚落至输送组件ii3的一侧。推竹组件5总共有4个，2个一组，分别将竹筒7推送落到输送机构ii3的左右侧，一侧为长度符合要求的竹筒7，另一侧为长度不符合要求的竹筒7。

定长组件6包括框架i61、框架ii62、框架iii63、挡板i64、挡板ii65、挡板iii66、限位开关、上升气缸i67和上升气缸ii68，框架i61与挡板i64铰接，限位开关固定于框架i61且位于挡板i64后面，上升气缸i67杆头与框架i61底部固定，四者构成了定长机构i，定长机构i通过螺丝安装于机架48的一侧，挡板i64与锯片41共面，初始状态的框架i61顶端略低于机架48顶面，工作状态的框架i61顶端与机架48顶面共面，通过上升气缸i67伸缩运动实现框架i61的上升与下降。框架ii62与挡板ii65铰接，限位开关固定于框架ii62且位于挡板ii65后面，上升气缸ii68杆头与框架ii62底部固定，四者构成了定长机构ii，定长机构ii通过螺丝安装机架33前端，挡板ii65与锯片41相距40mm，此定长机构ii可使随后锯断组件4锯出长度为40mm的竹筒7，初始状态的框架ii62顶端略低于机架33顶面，工作状态的框架ii62顶端与机架48顶面共面，通过上升气缸ii68伸缩运动实现框架ii62的上升与下降。框架iii63与挡板iii66铰接，限位开关固定于框架iii63且位于挡板iii66后面，三者构成了定长机构iii，定长机构iii通过螺丝安装于机架33末端。当竹材7向前运动直至触碰到挡板进而触发位于挡板后的限位开关，竹材7停止向前运行。

控制系统为触屏式控制柜，以可编程逻辑控制器plc为主控单元，协调各部分组件的启动、关闭等有序衔接工作。

本实施例提供一种可流水线作业、可自动识别竹节的竹材自动定长截断设备。