专利名称：一种激光扫描分拣机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种分拣机，尤其涉及一种激光扫描分拣机。
背景技术：
随着各类分拣技术的高速发展，分拣对象已经变得日益丰富，涉及粮食、蔬菜、水果、烟草、电子器件、矿石等诸多领域，其中人们对于食品的质量愈加重视，因此对于食品分拣的要求已然越来越高。此时，传统的基于数字图像处理的分拣技术已经不能满足现在的精度要求。在此背景下，人们引入激光技术，使用半导体激光器，通过光路的设计和搭建，配合旋转棱镜，形成大视场的激光扫描体系。然而，此大视场扫描技术，有几个缺点 —、扫描平面时，不易得到相对一致的扫描信号，扫描线上中间信号强，两边信号弱，其中横轴为扫描位置，纵轴为探测的照度。这主要是由光入射角度、光程以及转镜通光口径不一致引起的。二、扫描平面时，扫描光斑的大小会随着扫描角度变化而变化，具体表现为当光斑聚焦在扫描线中心时，中心光斑为圆形，两端光斑为椭圆状，光斑宽度从扫描线两端向中心逐渐变窄。三、扫描平面时，虽然扫描角速度是匀速的，但是单位时间内扫描点的位移是变化的，在扫描线中心位移小，在扫描线两端位移大。针对以上三个缺点，有人提出了光学透镜组和活动挡板的设计通过光学透镜组也即ftheta镜组，可以得到一致的扫描角度，部分解决第一个缺点，较好解决了第二和第三个缺点，但结构复杂，随着扫描角度的增大，透镜尺寸增大。高精度平凹、平凸透镜，每块加工尺寸若达到宽50cm，价格要近万元，而此大视场扫描系统至少需要3块大尺寸透镜组成ftheta透镜组。活动挡板的设计中，透光区域是可调的。如果减小中心透光区域，增大两端透光区域，可以很好地解决第一个缺点。这种结构相对简单，便于操作和实现。但该设计无法消除第二和第三个缺点的影响，并且降低了激光的有效利用率。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是现有的激光扫描分拣机效果好的，结构复杂且造价昂贵，结构简单的效果较差，且激光的有效利用率低。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种激光扫描分拣机，包括入料槽、挡板、背景转鼓、光学扫描箱、出料槽以及喷阀；待分拣的物料流均速沿入料槽从后向前传送，并从入料槽的出料口抛出；挡板位于入料槽前端，其顶部与入料槽底面齐平；背景转鼓位于挡板前端的下方；出料槽位于背景转鼓的底部，包括并排设置的拒收槽和接收槽；光学扫描箱的输出端与外设的控制系统的输入端连接，其扫射位置位于物料流的后方，且该位置与位于物料流前方的背景转鼓位置对应；所述喷阀位于背景转鼓与出料槽之间，且其控制端连接外设的控制系统的输出端，背景转鼓的侧表面为内凹的弧面，光学扫描箱扫射在弧面上的入射光与弧面的弧度的切向位置垂直；前述挡板为弧面挡板，出料口亦为弧形；挡板、出料口以及背景转鼓三者的弧度相同。前述光学扫描箱采用现有产品，弧形的出料口可使物料流在下落时呈弧面下落，弧形的挡板在使物料流保持弧面的同时，可起到减缓物料流抛出时的水平速度的作用；物料流从挡板和出料口之间下落至光学扫描箱与背景转鼓之间，光学扫描箱对弧面的物料流形成扫描，反射出的扫描信号经原扫描光路回到光学扫描箱采样，中央控制系统将采样信号对比分析，同时控制喷阀的开闭，使物料流分别进入拒收槽或者接收槽。由于弧形挡板、弧形出料口以及弧形背景转鼓的弧度一致，且光学扫描箱扫射在弧面上的入射光与弧面的弧度的切向位置垂直，保证了扫射光的入射角度、扫射光到平面各点的光程都基本一致，且在同一扫描平面上，对每个的点的分析都几乎在统一的条件下，这样形成的对比分析更一致，更精确。本实用新型的优点是结构简单，弧型出料口，弧形挡板，以及弧形转鼓的精度要求不高，加工难度低，价格仅比原直线型加工贵数百元，且扫描的信号强度一致，扫描效果好，激光利用率高，能够实现快速智能化、高精度、操作简单、易维护。
图I是现有的激光扫描分拣机扫描原理不意图。图2是图I中所示的激光扫描分拣机的扫描效果示意图。图3是本实用新型结构示意图。图4是本实用新型扫描原理示意图。图5是本实用新型的扫描效果示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图I所示，现有的激光扫描分拣机所采用的背景转鼓4为圆柱型，而光学扫描箱2则包括分束镜2-1、由高速电机带动旋转的旋转棱镜2-2、至少一个的光探测器2-3、至少一个的激光器2-4、至少一个的聚焦透镜2-5、至少一个的棱镜2-6。使用时，激光器2-4发出的激光，经分束镜2-1透射至聚焦透镜2-5聚焦，旋转棱镜2-2，再经旋转棱镜2-2反射对物料进行扫描，扫描点反射的光信号沿原光路由旋转棱镜2-2反射至聚焦透镜2-5和分束镜2-1，经分束镜2-1反射至棱镜2-6，由光探测器2_3接收。利用分束镜2-1的特性，使扫描与反射信号采样共用同一光路。如图2所示，横轴为扫描位置，纵轴为探测的信号强度，现有的激光扫描分拣机的扫描效果由于光入射角度、光程以及转镜通光口径不一致，导致扫描信号难以保持一致，呈现扫描线上中间信号强，两边信号弱的现象。实验数据平面扫描光路，平面与转镜扫描器垂直距离为45cm，每扫描10度，采样当前点，由左向右扫描60度，记录7个点数据，为
0.25,0. 27,0. 31,0. 32,0. 31,0. 28,0. 26，单位 lux。如图3所示，本实用新型包括入料槽I、挡板3、背景转鼓4、光学扫描箱2、出料槽以及喷阀6 ;待分拣的物料流5均速沿入料槽I从后向前传送，并从入料槽I的出料口 1-1抛出；挡板3位于入料槽I前端，其顶部与入料槽I底面齐平；背景转鼓4呈圆柱型，且位于挡板3前端的下方；出料槽位于背景转鼓4的底部，包括并排设置的拒收槽7和接收槽8 ；光学扫描箱2的输出端与外设的控制系统的输入端连接，其扫射位置位于物料流5的后方，且该位置与位于物料流5前方的背景转鼓4位置对应；所述喷阀6安装于出料槽顶部，其控制端连接外设的控制系统的输出端。背景转鼓4沿轴向的任何一个截面均为圆形，其侧表面为内凹的弧面，光学扫描箱2扫射在弧面上的入射光与弧面的弧度的切向位置垂直；前述挡板3为弧面挡板，出料口 1-1亦为弧形；挡板3、出料口 1-1以及背景转鼓4三者的弧度相问。工作时，需分拣的物料流5先由入料 槽I内的传送带从后端向前端均匀送出，经挡板3时水平速度减缓，呈弧面下落，光学扫描箱2对物料流5上与背景转鼓4位置对应处的的弧面进行扫描，反射出的扫描信号经原扫描光路回到光学扫描箱2中采样，采样的信号输送入外设的控制系统，并在控制系统中将采样信号对比分析，控制系统同时控制位于背景转鼓4和出料槽之间的喷阀6的开闭，当扫描信号正常，即产品符合规定标准时，喷阀6处于关闭状态，产品进入接受槽8，当扫描信号异常，即产品为次品及异物时，喷阀6开启，通过喷射力将次品剔除进拒收槽7，从而完成物料的分拣过程。所述的喷阀6为现有产品，一般由压缩机、气动喷嘴阵列组成。如图4所示，本实用新型采用的背景转鼓4为弧面背景转鼓，其沿轴向的任何一个截面均为圆形，其侧表面为内凹的弧面，而光学扫描箱2则采用现有产品。激光器2-4和光探测器2-3可以根据需要选用两套或两套以上，通过不同波长组合使用，达到最佳分拣效果。所述旋转棱镜2-2，其旋转驱动依赖于现有的高速电机，转速达到每分钟一万转以上，电机的转速控制信号来源于外设的控制系统，同时电机的光电编码器将旋转棱镜2-2的面位置信息反馈至控制系统。所述的光探测器2-3，由光电倍增管及其配套的低噪声放大器或者性能类似的器件组成，用于将光信号转换为电信号。光电倍增管是一种现有的高感光度的微弱光信号探测器件，具有信号放大能力强、精度高、体积小等特点。每次采样的信号为一点的反射光强度。使用时，所述的激光器2-4在每一时刻只扫描一点，旋转棱镜2-2每转过一面，即形成一条扫描线。且选用光电倍增管做为光探测器2-3，将光信号转换为电信号；每次采样的信号为扫描线上某一点反射光强度，光探测器2-3需不停对扫描信号进行采样。如图5所示，横轴为扫描位置，纵轴为探测的信号强度，本实用新型由于光入射角度、光程均保持一致，导致扫描信号亦保持一致，扫描线上中间信号和两边信号的强弱也保持一致。实验数据弧面扫描光路，弧面与转镜扫描器垂直距离为45cm，每扫描10度，采样当前点，由左向右扫描60度，记录7个点数据，为0. 31,0. 32,0. 32,0. 32,0. 33,0. 33,0. 32，单位lux。
权利要求1.一种激光扫描分拣机，包括入料槽、挡板、背景转鼓、光学扫描箱、出料槽以及喷阀； 待分拣的物料流均速沿入料槽从后向前传送，并从入料槽的出料口抛出； 挡板位于入料槽前端，其顶部与入料槽底面齐平； 背景转鼓位于挡板前端的下方； 出料槽位于背景转鼓的底部，包括并排设置的拒收槽和接收槽； 光学扫描箱的输出端与外设的控制系统的输入端连接，其扫射位置位于物料流的后方，且该位置与位于物料流前方的背景转鼓位置对应； 所述喷阀位于背景转鼓与出料槽之间，且其控制端连接外设的控制系统的输出端，其特征是背景转鼓的侧表面为内凹的弧面，光学扫描箱扫射在弧面上的入射光与弧面的弧度的切向位置垂直；前述挡板为弧面挡板，出料口亦为弧形；挡板、出料口以及背景转鼓三者的弧度相同。
专利摘要本实用新型公开了一种激光扫描分拣机，包括入料槽、挡板、背景转鼓、光学扫描箱、出料槽以及喷阀；背景转鼓的侧表面为内凹的弧面，光学扫描箱扫射在弧面上的入射光与弧面的弧度的切向位置垂直；前述挡板为弧面挡板，出料口亦为弧形；挡板、出料口以及背景转鼓三者的弧度相同。本实用新型结构简单，弧型出料口，弧形挡板，以及弧形转鼓的精度要求不高，加工难度低，价格仅比原直线型加工贵数百元,且扫描的信号强度一致，扫描效果好，激光利用率高，能够实现快速智能化、高精度、操作简单、易维护。
文档编号B07C5/00GK202427649SQ20112052895
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者叶莉华, 汪海洋, 王文轩 申请人:东南大学