专利名称：一种瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构的制作方法
技术领域：
本发明属于工业机器视觉检测领域，涉及一种瓶装液体中可见异物在线视觉检测
机器人的剔瓶机构，适用于小容量透明或半透明瓶(如玻璃瓶、塑瓶和软塑瓶)的剔瓶操 作。
背景技术：
目前，在我国广泛使用的液体类产品如大输液、注射剂、口服液、滴眼液、饮用水、 酒类等，通常使用玻瓶或塑瓶进行灌装，由于过滤不佳、瓶体质量、胶塞影响、封装时碰撞等 原因，液体产品中常常会产生一些如纤维、玻璃屑、橡皮屑、结晶体等不溶性可见微粒，为达 到美国药品生产管理规范(cGMP)以及美国食品及药物管理局FDA标准，需要对每一瓶产品 进行可见异物检测。 在上述液体类产品的生产过程中，洗、烘、灌、封、印字、贴签等工序基本已实现了 机械化与全自动化，唯独液体中可见异物检测环节，除极少数企业耗巨资进口可见异物自 动检测设备外，国内95%以上的生产企业仍停留在传统的人工目视检测的现状，这种落后 的检测手段无法确保产品质量，其缺陷主要体现在(l)人工检测对视力要求较高；(2)生 产效率低下，每人每小时检查约1000-2000瓶；(3)检测工人视力不同，依据也不同，无统一 的判断标准；(4)检测工人容易视力疲劳，易受思想情绪影响，造成误检或漏检；(5)人眼视 力有限，目视最大可见微粒约为50-80 ii m。可见，人工目视检测无法从根本上持续保证产品 质量，也无法与现代大规模生产水平相适应。 目前国内外各科研单位研发的液体产品中可见异物半自动及全自动检测装备，其 检测方法是利用驱动装置驱动瓶体加速旋转到设定速度，然后紧急制动，拍摄瓶装液体的 序列图像并进行分析，若有异物时，给出剔除信号。这些已经公开的液体产品中可见异物检 测装置，他们均存在着以下缺点(l)半自动检测装置采用简单的机械传动与光学放大系 统，实现人工检测的半自动化，该类检测装置能在一定程度上减轻人工劳动，但仍然通过检 测工人分析判断，检测精度和准确率并没有得到提高。(2)国外检测装置中的瓶体高速旋转 部分，瓶子和底部的驱动电机一对一，虽然更便于瓶体转速的控制，但成本大大提升了。 (3) 机械运动平稳性差。如连续跟踪方式中，由于瓶体的高速旋转、急停、拍摄连续图像等工序， 系统机构复杂且易出现整机震动、跟踪出现偏差等，长期运行稳定性差。(4)正次品分离处， 采用了伺服控制的拨叉换轨方式，在拨叉上开设了正品、次品的两条出瓶轨道，正品轨道与 出瓶星轮的出瓶口对接，正品输出时，拨叉无需拨动，被送入正品搜集盘；当图像处理系统 检测到次品时，拨叉在伺服电机的带动下换轨，次品轨道与出瓶星轮的出瓶口对接，次品被 导入次品搜集盘。当出瓶速度增加，拨叉来回拨动的频率也相应的提高，致使瓶子被挤爆的 几率激增。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种瓶装液体中可见异物在线视觉检
3测机器人的剔瓶机构，以有效实现视觉检测机器人正次品的分离，并显著降低出瓶处挤爆 瓶的可能性。 本发明的技术方案如下 —种瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构，其特征在于，包括可 旋转凸轮、摆杆座、C形长摆杆、C形短摆杆和离合机构；所述的C形长摆杆和C形短摆杆均 安装在摆杆座上；C形长摆杆通过一深沟球轴承嵌入到可旋转凸轮的凹槽中，使得可旋转 凸轮驱动C形长摆杆随着可旋转凸轮的旋转作周期性摆动；C形短摆杆的自由端处设置有 用于剔除瓶体的C形短摆杆推板； 所述的离合机构包括设置在C形长摆杆上的圆柱销、设置在C形短摆杆上的电磁 铁、限位支撑块、钩爪以及离合板；所述的限位支撑块以及离合板设置在C形短摆杆上靠近 圆柱销的一侧，电磁铁设置在C形短摆杆的与离合板相对的一侧；限位支撑块中心设有与 圆柱销对应的圆孔；离合板安装在限位支撑块上，离合板与C形长摆杆通过扭簧连接；所述 的钩爪的中间位置与C形短摆杆铰接；钩爪的一端通过用于钩爪复位的压縮弹簧与C形短 摆杆连接，另一端设有一个用于在电磁铁失电时钩锁住离合板的突起。
C形短摆杆推板采用聚乙烯树脂制成。
本发明的工作过程如下 剔瓶机构由摆杆座、C形长摆杆、C形短摆杆、框架式电磁铁、推板、压縮弹簧等主 要部件组成。如图3，所述C形长摆杆的右上端通过螺栓、六角头螺母等栓接于所述摆杆座 上，并可以沿着这一端作旋转运动；左上角端设置有销轴，将一深沟球轴承套装在销轴上， 并嵌入于可旋转凸轮的凹槽中，而所述可旋转凸轮与所述在线视觉检测机器人的主检测轮 盘同轴并作同步旋转。推板用聚乙烯树脂制成，并安装于所述C形长摆杆的右下端。由于 可旋转凸轮与所述C形长摆杆左上角的配合关系，随着所述凸轮的旋转，所述C形长摆杆 会绕着所述右上角螺栓作连续往复的剔瓶动作，即所述主检测轮盘每走一瓶，所述C形长 摆杆剔瓶一次。当所述在线视觉检测机器人的图像处理单元检测出对应的液体产品不合格 时，系统控制单元发出剔除信号，使得安装于所述C形长摆杆上的所述框架式电磁铁得电， 钩爪在电磁力作用下，克服压縮弹簧的弹力，作逆时针旋转，释放离合板，而离合板在扭簧 的扭转力下，被拨离C形短摆杆，所述离合板上的限位支撑块中心设置的圆孔与所述C形长 摆杆上的圆柱销配合，使其与所述C形长摆杆一起作剔除动作，此时，所述C形短摆杆剔除 的即为不合格品。整个剔除动作执行完毕，所述框架式电磁铁即失电，钩爪在压縮弹簧的弹 力下，并克服扭簧的扭转力作顺时针旋转，锁住离合板，使得离合板上的限位支撑块与圆柱 销的连接关系被解除，并等待下一次剔除信号的到来。当所述主检测轮盘再走一瓶，而对应 的瓶子已被剔除，但所述C形长摆杆仍作剔除动作，即"空剔"。 所述的限位支撑块与离合板一起动作，限位支撑块插装在C形短摆杆中，限位支 撑块的作用在于支撑离合板，并且防止离合板从C形短摆杆上脱离，而且保障离合板和钩 爪的相对位置，使得钩爪和离合板能配合协同动作。
有益效果 相对于现有的剔瓶机构，本发明提供的瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人 的剔瓶机构具有以下优点 1、结构简单可靠，适用性广，使用寿命长。本检测机器人剔瓶机构，仅依靠框架式电磁铁得电与否，即可控制不合格品与合格品的正确分离，且能对现有的安瓿、西林瓶等多 种圆柱形瓶装液体产品进行检测后的可靠分离；较之现有技术的拨叉来回拨动剔除瓶体的 方式，这种电磁铁控制的C形短摆杆的剔除方式，能减少剔除机构对瓶体的冲击力，能显著 降低将瓶子挤爆的几率。 2、本发明中，剔瓶机构的剔除部分采用了材质轻、弹性大、对瓶体冲击性小的聚乙 烯树脂制成的推板，对产品进行正、次品的分离，大大降低了由于拨叉来回拨动将瓶子挤爆 的几率； 3、本发明中，剔瓶机构采用了�？榛杓疲芨菁觳舛韵蟪叽绮煌唬阌诩� 测装置的维护和功能变更，还可以适用与不同瓶体的情况，适应性强，灵活性强。
图1是本发明的剔瓶机构俯视图； 图2是本发明的剔除机构中框架式电磁铁得电时的离合板6移动示意图； 图3是本发明的剔瓶机构中C形长摆杆主视图； 图4是本发明的剔瓶机构中C形长摆杆主视图(剔瓶时)； 图5是本发明的剔瓶机构中C形短摆杆主视图； 图6是本发明的剔瓶机构中C形短摆杆主视图(剔瓶时)； 图7是本发明的剔瓶机构与出瓶星轮配合俯视图； 图8是本发明的可旋转凸轮主视图。 图中标号说明 1、可旋转凸轮 2、深沟球轴承3、销轴 4、C形长摆杆 5、钩爪 6、离合板 7、挡板 8、内六角圆柱头螺钉 9、圆柱销 10、内六角圆柱头螺钉 11、安装支座 12、内六角圆柱头螺钉 13、硅胶套 14、偏心销 15、六角螺母16、轴 17、摆杆座 18、框架式电磁铁 19、电磁铁架20、压縮弹簧 21、C形短摆杆 22、出瓶星轮 23、瓶子 24、C形长摆杆推板 25、内六角圆柱头螺钉26、第 二压縮弹簧 27、内六角圆柱头螺钉 28、扭簧 29、内六角圆柱 头螺钉 30、推板支座 31、聚甲醛套 32、深沟球轴承 33、圆柱销 34、夹瓶机械手 35、固定块 36、主检测轮盘 37、限位支撑块 38、扭簧扭转力方向 39、C形短摆杆推板。
具体实施例方式以下将结合图和具体实施过程对本发明做进一步详细说明
实施例1 : —种瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构，其特征在于，包括可 旋转凸轮1、摆杆座17、C形长摆杆4、C形短摆杆21和离合机构；所述的C形长摆杆4和C形短摆杆21均安装在摆杆座17上；C形长摆杆4通过一深沟球轴承2嵌入到可旋转凸轮1
的凹槽中，使得可旋转凸轮驱动C形长摆杆随着可旋转凸轮的旋转作周期性摆动；C形短摆
杆21的自由端处设置有用于剔除瓶体的C形短摆杆推板39 ; 所述的离合机构包括设置在C形长摆杆上的圆柱销9、设置在C形短摆杆上的框架 式电磁铁18、限位支撑块37、钩爪5以及离合板6 ;所述的限位支撑块37以及离合板6设 置在C形短摆杆上靠近圆柱销的一侧，框架式电磁铁18设置在C形短摆杆的与离合板相对 的一侧；限位支撑块37中心设有与圆柱销对应的圆孔；离合板6安装在限位支撑块37上， 离合板6与C形长摆杆4通过扭簧28连接；所述的钩爪5的中间位置与C形短摆杆21铰 接；钩爪5的一端通过用于钩爪复位的压縮弹簧20与C形短摆杆21连接，另一端设有一个 用于在框架式电磁铁失电时钩锁住离合板的突起。C形长摆杆推板24、 C形短摆杆推板39 均采用聚乙烯树脂制成。 图1为剔瓶机构的俯视图，图3为剔瓶机构中C形长摆杆4的主视图，图5为剔瓶 机构中C形短摆杆21的主视图。剔瓶机构主要由摆杆座17、C形长摆杆4、C形短摆杆21、 框架式电磁铁18、C形长摆杆推板24、39等组成。如图1所示，C形长摆杆4的左侧端设置 有销轴3，将一深沟球轴承2套装在销轴上，并嵌入于可旋转凸轮1的凹槽中，同时C形长摆 杆4的右侧端通过轴16及内六角螺母15销接于摆杆座17上，C形长摆杆推板24通过推板 支座30安装于图3中C形长摆杆4的右下端，因为C形长摆杆4总会随着可旋转凸轮1作 摆动，所以主检测轮盘每走一瓶，C形长摆杆4就踢一次。说明长摆杆上需要设置推板， 即C形长摆杆推板24，因为C形长摆杆推板击出的是合格品，如图7所示，C形长摆杆推板 在C形短摆杆推板之后，在短摆杆将次品剔除后，长摆杆再踢一次空的，因此2个推板不会 造成互相干扰通过螺钉8将圆柱销9安装于C形长摆杆4上，框架式电磁铁18通过安装 支座11被安装在与圆柱销9对应的另外一侧的C形短摆杆21上。当系统上电时，框架式 电磁铁18未得电，钩爪5在压縮弹簧20的弹力下并克服扭簧28的扭转力，将离合板6钩 离C形长摆杆4上安装的圆柱销9，使得C形短摆杆21不会跟随C形长摆杆4作剔除动作。 当在线视觉检测机器人的图像处理单元检测出对应的瓶子为不合格品时，系统控制单元发 出剔除信号，框架式电磁铁18得电，如附图2中所示，钩爪5离电磁铁最近的下半部分采 用钢材质在电磁力作用下，克服压縮弹簧20的弹力，作逆时针旋转，释放离合板6，而离合 板6在扭簧28的扭转力下，被拨离C形短摆杆21，离合板6上的限位支撑块37中心设置的 圆孔与C形长摆杆4上的圆柱销9配合，使得圆柱销9插入到圆孔中，使C形短摆杆与C形 长摆杆4 一起作剔除动作，此时C形短摆杆21剔除的瓶体即为不合格品。次品被剔除后， 框架式电磁铁18马上失电，离合板6与C形长摆杆4上安装的圆柱销9解除配合关系，并 等待下一次剔除信号的到来。当主检测轮盘再走一瓶，此时对应C形长摆杆4的瓶子23已 被剔出，但C形长摆杆仍做剔出动作。摆杆座17安装一偏心销14，其上设置有硅胶套13， 对C形短摆杆4起到限位保护作用，以免其向上摆动幅度过大。第二压縮弹簧26安装于摆 杆座17与C形长摆杆4之间，帮助C形长摆杆4作剔除动作后的有效复位。
图2为框架式电磁铁得电时，离合板6移动示意图。扭簧28—端缠绕于内六角圆 柱头螺钉27上，并拧紧于C形长摆杆4上，另外一端压紧于拧在离合板6上的内六角圆柱 头螺钉29上，扭簧28的扭转力方向为38。框架式电磁铁18得电后，钩爪5由于电磁力作 用，逆时针旋转，释放离合板6，其在扭簧28的扭转力下，限位支撑块37中心设置的圆孔与
6C形长摆杆4上的圆柱销9配合，使其与C形长摆杆4 一起作剔除动作。
图4为剔瓶机构中C形长摆杆4剔瓶时的极限位置。
图6为剔瓶机构中C形短摆杆21剔瓶时的极限位置。 图7为剔瓶机构与出瓶星轮22配合俯视图。安装于C形长摆杆推板24与C形短 摆杆21的推板39右侧分别对应于夹瓶机械手34及出瓶星轮22。伴随着可旋转凸轮1旋 转一周，C形长摆杆4则剔除一次，将瓶子23剔至出瓶星轮22。夹瓶机械手34与瓶子23 的移动路径为主检测轮盘36的轨迹。 图8是本发明的可旋转凸轮主视图。剔瓶机构的C形长摆杆4的左侧端通过销轴 3安装一深沟球轴承2，并嵌入于可旋转凸轮1中，随着凸轮曲线的变化，C形长摆杆4以轴 16为旋转中心作周期性的剔除动作。
本发明的具体检测过程如下 利用夹瓶机械手34夹持住瓶体23，伴随着主检测轮盘36进入第一搓瓶区域，即 瓶体被搓动沿中轴线作高速旋转运动，离开该区域后，定位机构将瓶体定位，同时间歇传动 机构无扭矩输出，使得主检测轮盘36停转，与之对应的第一工位相机(瓶体背部给光)拍 摄序列图像，检测液体中是否含有可见的黑色颗粒异物(如结晶体、黑点、毛发等)，在线视 觉检测机器人图像处理单元通过分析计算，发出控制信号控制剔瓶机构中框架式电磁铁18 的动作与否；随着主检测轮盘的连续旋转，夹瓶机械手进入第二搓瓶区域以及定位区域，与 之对应的第二工位相机(瓶体底部给光)拍摄序列图像，检测液体中是否含有可见的白色 颗粒异物(如玻璃屑、纤维等)，后续的第三工位相机(瓶体背部给光)检测瓶体外观以及 灌装量，其中任一相机发出的剔瓶信号都决定了该产品被剔除。
权利要求
一种瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构，其特征在于，包括可旋转凸轮(1)、摆杆座(17)、C形长摆杆(4)、C形短摆杆(21)和离合机构；所述的C形长摆杆(4)和C形短摆杆(21)均安装在摆杆座(17)上；C形长摆杆(4)通过一深沟球轴承(2)嵌入到可旋转凸轮(1)的凹槽中，使得可旋转凸轮驱动C形长摆杆随着可旋转凸轮的旋转作周期性摆动；C形短摆杆(21)的自由端处设置有用于剔除瓶体的C形短摆杆推板(39)；所述的离合机构包括设置在C形长摆杆上的圆柱销(9)、设置在C形短摆杆上的框架式电磁铁(18)、限位支撑块(37)、钩爪(5)以及离合板(6)；所述的限位支撑块(37)以及离合板(6)设置在C形短摆杆上靠近圆柱销的一侧，框架式电磁铁(18)设置在C形短摆杆的与离合板相对的一侧；限位支撑块(37)中心设有与圆柱销对应的圆孔；离合板(6)安装在限位支撑块(37)上，离合板(6)与C形长摆杆(4)通过扭簧(28)连接；所述的钩爪(5)的中间位置与C形短摆杆(21)铰接；钩爪(5)的一端通过用于钩爪复位的压缩弹簧(20)与C形短摆杆(21)连接，另一端设有一个用于在框架式电磁铁失电时钩锁住离合板的突起。
2. 根据权利要求1所述的瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构，其特 征在于，C形短摆杆推板(39)采用聚乙烯树脂制成。
全文摘要
本发明公开了一种瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构，其特征在于，包括可旋转凸轮、摆杆座、C形长摆杆、C形短摆杆和离合机构；所述的C形长摆杆和C形短摆杆均安装在摆杆座上；C形长摆杆通过一深沟球轴承嵌入到可旋转凸轮的凹槽中，使得可旋转凸轮驱动C形长摆杆随着可旋转凸轮的旋转作周期性摆动；C形短摆杆的自由端处设置有用于剔除瓶体的推板；所述的离合机构包括设置在C形长摆杆上的圆柱销、设置在C形短摆杆上的框架式电磁铁、限位支撑块、钩爪以及离合板。本发明公开的瓶装液体中可见异物在线视觉检测机器人的剔瓶机构能有效实现视觉检测机器人正次品的分离，并显著降低出瓶处挤爆瓶的可能性。
文档编号G01N21/88GK101767096SQ20101002210
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者侯备, 吴成中, 周博文, 张辉, 杨双, 熊路, 王耀南, 葛继, 陈铁建 申请人:湖南大学
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