一种葡萄、槟榔动态定位、装配机构和方法与流程

本发明涉及一种葡萄、槟榔动态定位、装配机构和方法。

背景技术：

目前，在食品行业葡萄装配领域内，需要一颗颗装入葡萄，例如槟榔内腔点葡萄，是采用人工装配的模式。然而，由于生产车间气味刺鼻，环境较为恶劣，槟榔、葡萄的大小、形态不一，来料状况不可控制，同时国内老龄化严重，劳动力短缺等因素的存在，采用自动化设备对葡萄和槟榔进行高速装配，以期望替代重复性人工作业，减少车间劳动强度，解决劳动力短缺，提升生产效率，降低生产成本，已迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可提高生产效率，降低生产成本的葡萄、槟榔动态定位、装配机构和方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种葡萄、槟榔动态定位、装配机构，包括上料机构、葡萄排列机构、传感器、智能抓放机械手、槟榔运送机构、视觉定位模块和控制系统；所述上料机构与葡萄排列机构相连，所述传感器安装在葡萄排列机构上，所述视觉定位模块位于槟榔运送机构上方，所述传感器、智能抓放机械手、槟榔运送机构、视觉定位模块与控制系统连接。

进一步，所述上料机构为震动上料机构，包括震动器、上料斗、余料收集器、举升机构和支架，所述震动器、上料斗、举升机构安装在支架上，所述上料斗的下方设有出料口，所述出料口处设有调节板，可以调节出料口大小，控制出料速度，保正出料均匀；所述上料斗侧面安装有传感器，缺料时进行报警，提醒工人补充葡萄；所述余料收集器固定在举升机构上，实现回料收集并提升至上料斗。

进一步，所述葡萄排列机构包括直线震动器、数列V型导料槽（不局限于V型，可为U形等其他具有定位功能的导槽），所述数列V型导料槽安装在直线震动器上，V型导料槽中部设有用于安装光纤传感器的数排小孔，所述直线震动器与控制系统连接。直线震动器开启后，葡萄顺着V型导料槽向前移动，直至V型导料槽内全部布满葡萄，每个位置的光纤传感器感应到葡萄后，智能抓放机械手将自动抓取葡萄。

进一步，还设有葡萄回收装置，所述葡萄回收装置包括落料斗、落料槽和回转皮带，多余葡萄经落料斗、落料槽落入回转皮带，回转皮带将余料送入余料收集器。

进一步，所述智能抓放机械手包括Y轴向运动机构、X轴向运动机构、Z轴向运动机构和抓放机构，所述X轴向运动机构安装在Y轴向运动机构上，所述Z轴向运动机构安装在X轴向运动机构，所述抓放机构安装在Z轴向运动机构上。所述抓放机构由扎针、驱动气缸、限位块和安装板组成；所述驱动气缸连接在安装板底部，且平行排列布置；每个驱动气缸上固定一个扎针，扎针穿过限位块，限位块连接在安装板上；扎针伸出时实现物料的扎取，扎针缩回时实现物料放置。当然，所述抓放机构也可采用其他结构形式。

进一步，所述槟榔运送机构包括槟榔料盘、输送线、顶升定位机构和止动气缸，槟榔料盘通过输送线输送至顶升定位机构时，顶升定位机构将槟榔料盘顶升，使之与输送线分离，并从X、Y方向拨动槟榔料盘进行定位，止动气缸设置在来料前端，按照一定时间间隔放送槟榔料盘。

进一步，所述视觉定位模块包括支架、光源模组和智能高速相机，所述智能高速相机拍取槟榔料盘内的多个槟榔轮廓，通过软件分析得出每个槟榔的内腔中心，并计算出其与槟榔料盘单元格中心的偏移量，根据偏移量规则槟榔进行分类标记，智能抓放机械手按槟榔分类规则补偿位移量，通过智能抓放机械手分别将葡萄放置在槟榔的内腔中心。当然，所述视觉定位模块也可采用其他结构形式。

进一步，所述控制系统是集成机光电于一体的智能控制系统，该智能控制系统对上料机构、葡萄排列机构、智能抓放机械手、视觉定位模块集成控制。

进一步，所述传感器用第二视觉定位模块替代。

一种葡萄、槟榔动态定位、装配方法，将葡萄投入上料机构，在上料机构的作用下，葡萄分散开来进入葡萄排列机构，葡萄排列机构将散状不规则葡萄排列成多列，安装在葡萄排列机构底部的传感器感应到葡萄时，将信号反馈给控制系统，控制系统控制智能抓放机械手立即抓取葡萄，并将葡萄快速移送至指定位置，与此同时，在槟榔运送机构的作用下，将槟榔料盘送入到视觉定位模块的正下方后停下，通过控制系统发送信号给视觉定位模块使其触发拍照，首先控制系统点亮安装在视觉定位模块上的光源，光源直接照射在槟榔上，槟榔有台阶的地方就会有不同的光源反射回视觉定位模块智能相机视野里，在视觉定位模块智能相机视野形成不同的阴影，不同形状槟榔形成不一样的阴影，通过视觉定位模块对每一个物料形成的阴影进行，X方向与Y方向，及角度进行运算后通过通讯协议传输给智能装配机械手，进行调整不同姿势将取来的葡萄正确的放入槟榔。

进一步，传感器用第二视觉定位模块替代，采用第二视觉定位模块对葡萄进行视觉定位，进行完成葡萄的抓取。

本发明中，所述葡萄排列机构、视觉定位模块、智能抓放机械手的组合数量和布置形式，根据生产效率及成本因素不限定，可进行随机组合配置。

对于槟榔、葡萄来料不可控，葡萄形状个体差异较大的特点，利用本发明可实现多点对多点的槟榔和葡萄之间的装配，可极大的提高生产效率，降低劳动强度和生产成本，产生较大的经济效益，解决我国即将面临的劳动力短缺问题。

附图说明

图1 为本发明实施例的轴侧效果图；

图2 为图1所示实施例的震动上料机构的结构示意图；

图3 为图1所示实施例的葡萄排列机构结构示意图；

图4 为图1所示实施例的葡萄回收装置的结构示意图；

图5 为图1所示实施例的视觉定位模块的结构示意图；

图6 为图1所示实施例的智能抓放机械手的结构示意图；

图7 为图1所示实施例的槟榔运送机构的结果示意图；

图8 为图1所示实施例的视觉定位模块的槟榔视觉定位示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1，一种葡萄、槟榔动态定位、装配机构，包括上料机构1、葡萄排列机构2、光纤传感器8、智能抓放机械手5、槟榔运送机构7、视觉定位模块4和控制系统；所述上料机构1与葡萄排列机构2相连，所述光纤传感器8安装在葡萄排列机构2上，所述视觉定位模块4位于槟榔运送机构7上方，所述光纤传感器8、智能抓放机械手5、槟榔运送机构7、视觉定位模块4与控制系统连接。

参照图2，所述上料机构1为震动上料机构，包括震动器11、上料斗13、余料收集器14、举升机构15和支架16，所述震动器11、上料斗13、举升机构15安装在支架16上，所述上料斗13的下方设有出料口12，所述出料口12处设有调节板，可以调节出料口大小，控制出料速度，保正出料均匀；所述上料斗13侧面安装有传感器，缺料时进行报警，提醒工人补充葡萄；所述余料收集器14固定在举升机构15上，实现回料收集并提升至上料斗13。

参照图3，所述葡萄排列机构2包括直线震动器21、数列V型导料槽22，所述数列V型导料槽22安装在直线震动器21上，V型导料槽22中部设有用于安装光纤传感器的数排小孔，所述直线震动器21与控制系统连接。直线震动器21开启后，葡萄顺着V型导料槽22向前移动，直至V型导料槽22内全部布满葡萄，每个位置的光纤传感器23感应到葡萄后，智能抓放机械手5将自动抓取葡萄。

参照图4，还设有葡萄回收装置3，所述葡萄回收装置3包括落料斗31、落料槽32、回转皮带33，多余葡萄经落料斗31、落料槽32落入回转皮带33，回转皮带将余料送入余料收集器14。

参照图5，所述视觉定位模块4包括支架41、光源模组42和智能高速相机43，所述智能高速相机43拍取槟榔料盘内的多个槟榔轮廓，通过软件分析得出每个槟榔的几何中心（如图8所示），并计算出其与槟榔料盘单元格中心的偏移量，根据偏移量规则槟榔进行分类标记，智能抓放机械手5按槟榔分类规则补偿位移量，通过智能抓放机械手5分别将葡萄放置在槟榔的几何中心。当然，所述视觉定位模块也可采用其他结构形式。

参照图6，所述智能抓放机械手5包括Y轴向运动机构51、X轴向运动机构52、Z轴向运动机构53和抓放机构54，所述X轴向运动机构52安装在Y轴向运动机构51上，所述Z轴向运动机构53安装在X轴向运动机构52，所述抓放机构54安装在Z轴向运动机构53上。所述抓放机构由扎针、驱动气缸、限位块和安装板组成；所述驱动气缸连接在安装板底部，且平行排列布置；每个驱动气缸上固定一个扎针，扎针穿过限位块，限位块连接在安装板上；扎针伸出时实现物料的扎取，扎针缩回时实现物料放置。当然，所述抓放机构也可采用其他结构形式。

参照图7，所述槟榔运送机构7包括槟榔料盘74、输送线71、顶升定位机构72和止动气缸73，槟榔料盘74通过输送线71输送至顶升定位机构72时，顶升定位机构72将槟榔料盘74顶升，使之与输送线71分离，并从X、Y方向拨动槟榔料盘74进行定位，止动气缸73设置在来料前端，按照一定时间间隔放送槟榔料盘74。

本实施例中，所述上料机构1、葡萄排列机构2均为两套，所述智能抓放机械手5为4套，智能抓放机械手5在视觉定位模块4和葡萄排列机构2之间来回运动，实现取料、放料动作；4套智能抓放机械手5同时独立工作，可提供高生产效率。

本实施例中，还设有机架6，所述2套葡萄排列机构2对称布置在机架6的两侧，所述2套上料机构1对称布置在机架6的端部，与相应的葡萄排列机构2连接，所述槟榔运送机构7置于机架6的中间。

所述控制系统是集成机光电于一体的智能控制系统，该智能控制系统对葡萄排列机构、智能抓放机械手、视觉定位模块集成控制。

一种葡萄、槟榔动态定位、装配方法，将葡萄投入上料机构1，在上料机构1的作用下，葡萄分散开来进入葡萄排列机构2，葡萄排列机构2将散状不规则葡萄排列成多列，安装在葡萄排列机构2底部的光纤传感器5感应到葡萄时，将信号反馈给控制系统，控制系统控制智能抓放机械手立即抓取葡萄，并将葡萄快速移送至指定位置，与此同时，在槟榔运送机构7的作用下，将槟榔料盘74送入到视觉定位模块4的正下方后停下，通过控制系统发送信号给视觉定位模块4使其触发拍照，首先控制系统点亮安装在视觉定位模块4上的光源，光源直接照射在槟榔上，槟榔有台阶的地方就会有不同的光源反射回视觉定位模块智能相机视野里，在视觉定位模块智能相机视野形成不同的阴影，不同形状槟榔形成不一样的阴影，通过视觉定位模块对每一个物料形成的阴影进行，X方向与Y方向，及角度进行运算后通过通讯协议传输给智能装配机械手3，进行调整不同姿势将取来的葡萄正确的放入槟榔。

实施例2

本实施例之葡萄、槟榔动态定位、装配机构，与实施例1的区别在于：安装第二视觉定位模块替代光纤传感器，以进行葡萄视觉定位抓取。

本实施例之葡萄、槟榔动态定位、装配方法，与实施例1的区别在于：采用第二视觉定位模块对葡萄进行视觉定位，进行完成葡萄的抓取。