本发明涉及蚕茧分离计数领域，具体涉及一种基于真空吸盘的蚕茧分离计数装置及其使用方法。
背景技术：
在生丝的缫制过程中，根据国家标准的要求，需要先对蚕茧的品质进行检测，评定等级，随后再进行混茧，通过以好带次，生产出缫制品质一致的生丝。在蚕茧的品质检测过程中，需要将蚕茧按一定数目分批检测，目前我国的生丝生产企业的蚕茧分批计数工作仍主要依靠手工分拨，巨大的蚕茧需求量给工人们带来了繁重的工作压力。
针对这一问题，国内外不少研究团队针对图像处理技术如何在蚕茧计数这一问题上的运用展开了研究试验，并取得的一定的成果。目前蚕茧计数主要采用两种方法：一种是采用图像处理的方法，结合相关算法进行计数；另一种是光电传感器等接近开关配合单片机进行计数。
如今，图像处理技术被广泛的运用到我们生活中的方方面面之中，与传感器的单粒计数相比，图像处理具有批量处理的优点，但是图像处理目前仍处于算法研究、实验的阶段，有待实践的检验。
现有的蚕茧分离方法主要使用机械装置对蚕茧进行分离，不可避免的会存在蚕茧形体损坏的风险，给相关人员带来不必要的损失。因此，急需一种安全而又可靠的装置实现蚕茧的分离与计数，以降低工人的劳动强度以及减少不必要的蚕茧损失。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于真空吸盘的蚕茧分离计数装置及其使用方法，旨在对成批的蚕茧按照一定的目标数目进行分离并计数。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于真空吸盘的蚕茧分离计数装置，包括主体装置和外部装置两部分；所述主体装置包括：装置x轴运动机构、装置z轴运动机构、蚕茧吸取机构；所述外部装置包括：控制柜、真空发生器、空气压缩机；所述控制柜为一个矩形小盒子，控制柜内固定有单片机、输入显示模块、电机驱动模块、真空发生器控制模块；所述真空发生器内部集成开关控制模块。
所述装置x轴运动机构包括：机架、移动平台、滑块滑轨机构、齿轮齿条机构、触点式限位开关，该机构可实现装置在x轴方向上的运输功能；所述机架为整个的装置的外部机架，支撑整个装置以及确定装置的尺寸，机架上有导轨座和齿条座，用于安装导轨和直齿条；机架内部装有毛刷，用于刷去多余蚕茧，毛刷所在直线为装置取料区和放料区的分界线；所述移动平台悬挂在装置机架内部，作为装置z轴运动机构以及蚕茧吸取机构的支撑平台；所述滑块滑轨机构用于确定装置的方向上以及运动形程，将触点式限位开关安装在导轨上，两个触点式限位开关之间的距离即为x轴运动的行程距离；所述齿轮齿条机构包括：齿轮、直齿条、电机、电机座，齿轮套在电机的旋转轴上，与直齿条啮合，电机安装在电机座上，电机座安装固定在移动平台顶部铝型材的侧面；直齿条固定在齿条座上。
所述装置z轴运动机构包括：同步带轮机构、触点式限位开关，该机构可实现装置在z轴方向上的运输功能；所述同步带传动机构通过丝杆与电机配合，将电机的圆周运动转换为装置的竖直运动，将触点式限位开关安装在梯形丝杆上，两个触点式限位开关之间的距离即为z轴运动的行程距离。
所述蚕茧吸取机构包括：固定板、吸盘、吸盘座、取茧盘、导轨轴、光电传感器；所述固定板板上开设有多个安装孔，用于安装吸盘座、取茧盘、铝型材，为蚕茧吸取机构的支撑平台；所述吸盘座安装固定在固定板上，用于连接吸盘与气管；所述取茧盘为一块平整的塑料板块，板上开设安装孔、取茧格，取茧格为4.5cm×4.5cm的方形小格，取茧格相对的两边中间位置开有凹槽，凹槽内嵌入光电传感器；取茧盘与固定板间通过导轨轴连接，导轨轴中段为光滑导轨，套有弹簧，用作行程缓冲、帮助取茧盘恢复初始位置；取茧格、吸盘座、光电传感器组成一个工作单元w，工作单元w的数量可根据实际需要设置。
所述输入显示模块包括按键、指示灯、数码管，控制按键用于装置的启动以及状态控制，指示灯用于反映装置的工作状态，数码管用于显示蚕茧数目，输入显示模块的按键、指示灯、数码管均安装在控制柜表面，便于工作人员获取信息并采取相应的操作。
所述单片机与操作显示模块、光电传感器、触点式限位开关、电机驱动模块、真空发生器控制模块的控制信号输入端相连接，电机驱动模块信号输出端与两个电机的控制端分别连接。
光电传感器作为吸盘是否成功吸取蚕茧的检测工具，设每一批次所需的蚕茧数目为目标蚕茧数；当蚕茧进入取茧格时，单片机采集光电传感器输出信号，累计吸盘吸取的总蚕茧数目并与目标蚕茧数作差，最后输出信号控制电机运动；若差值大于取茧格的数目，则电机继续循环工作，直到差值小于取茧格数目为止。
限位开关作为行程控制的工具，当限位开关的触点处于释放状态时，输出信号为高电平；当装置碰到触点，将触点按下时，输出信号变为低电平，单片机通过对限位开关输出信号的检测，即可判断装置是否到达指定位置，从而执行相应的程序。
真空发生器作为真空负压的产生装置，内部集成有开关控制模块，通过单片机的真空发生器控制模块进行控制；当真空发生器工作时，气管内空气被抽走，吸盘内出现真空，产生负压，将蚕茧吸入吸盘内，毛刷将未被吸盘吸住的蚕茧刷落；当真空发生器停止工作后，吸盘恢复正常气压，失去对蚕茧的吸力，蚕茧因重力自然掉落，实现单个蚕茧的分离。
附图说明
附图1为本发明装置的主视图。
附图2为本发明主体装置的x轴运动机构。
附图3为本发明主体装置的z轴运动机构。
附图4为本发明主体装置的蚕茧吸取机构。
附图5为本发明主体装置的装配图。
附图6为本发明蚕茧计数流程图。
附图标记说明：
001—气管；002—真空发生器；003—控制柜；
004—空气压缩机；101—毛刷；102—机架；
103—移动平台；104—滑轨光轴；105—滑块；
106—滑块连接件；107—电机座；108—电机；
109—导轨座；110—齿轮；111—直齿条；
112—齿条座；201—电机；202—联轴器；
203—同步带；204—连接件；205—铝型材；
206—电机座；207—同步带轮；208—丝杆螺母；
209—丝杆螺母座；210—梯形丝杆；211—轴承座；
301—铝型材；302—导轨轴；303—光电传感器；
304—取茧格；305—吸盘座；306—固定板；
307—取茧盘；308—吸盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种基于真空吸盘的蚕茧分离计数装置主视图如图1所示，包括装置x轴运动机构、装置z轴运动机构（
进一步的：当装置按附图5中的方式放置在水平面上时，吸盘的底面与取茧盘的顶面持平，或略高于取茧盘的顶面；蚕茧吸取机构移动到上限位点时，取茧盘的底面应该和毛刷的顶面在同一平面上，两平面间的距离应在±5mm之间；限位开关与装置连接时，应有弹簧作为缓冲，减轻装置撞击对限位开关带来的损伤，延长限位开关的工作寿命。
附图6为本发明的蚕茧计数流程图，num为蚕茧的数目，初始值置零，假设目标数为100，取茧盘上取茧格的个数为4；计数子程序读取光电传感器的信号累计得到实际蚕茧数，随后将目标蚕茧数与实际蚕茧数作差，若差值大于取茧格的数目，则继续循环计数子程序，直到差值小于取茧格数目为止，循环结束后，指示灯亮起，指示蚕茧分拨完成。
本装置通过真空发生器的工作使得吸盘内出现真空负压，吸取蚕茧，取茧格中的光电传感器检测吸盘上是否有蚕茧，输出对应的信号，单片机对光电传感器输出信号的进行处理，即对取茧格中蚕茧的数目进行统计，随后通过运输机构将蚕茧运输到指定的位置放下，实现对成批蚕茧的分离计数。其使用方法及具体运行流程如下：
步骤1：将未分离蚕茧放在取料区，设置目标蚕茧数，接通电源，按下复位按键，等待装置复位完成；
步骤2：装置复位完成后，按下启动按键，装置即可开始工作，以取料区所在区域为左边，设蚕茧吸取机构位于左上限位点时为初始位置，则其运动过程为：蚕茧吸取机构先下移，到达左下限位点，停止运动，延迟一段时间，延迟期间真空发生器工作，吸取蚕茧，延时结束后上移，达到左上限位点后工作台右移，在毛刷附近来回移动两次，继续右移，到达右上限位点，工作台下放，到达右下限位点，停止运动，延时一段时间，延时期间真空发生器动作将蚕茧放下，延时结束后工作台上移，到达右上限位点，随后左移，回到初始位置，一轮工作完成，重复上述动作，直到单片机累计的实际蚕茧数目与目标蚕茧数目之间的差值的绝对值小于取茧盘上取茧格的数目为止；
步骤3：蚕茧数量到达目标数量后，工作人员记录数码管上显示的蚕茧数目，将放料区中的蚕茧移走后重新沿步骤1开始，直到将所有蚕茧分拨完成。
本装置的新颖之处有以下几点：
（1）机械与电子结合，实现蚕茧分离并计数这一过程的自动化；
（2）采用真空发生器与吸盘配合，利用气压来吸取蚕茧，有效避免了分离过程中对蚕茧形体造成破坏的情况；
（3）触点式限位开关与光电传感器共同配合对装置的运动进行控制，实现蚕茧运输的自动化，减少了工人的劳动量。