专利名称：具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于方便面生产技术领域，特别涉及一种具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置。
背景技术：
目前袋面方便面的生产中，需要经过包装机将面饼、料包一起用包装膜热封成袋装，进入包装机前的面饼经过输送机输送，呈一字排列等间隔的匀速进入包装机。但是在输送过程中，由于速度很快，前面的制面环节或输送环节容易产生面饼与机械碰撞、错位，导致产生各种不良品进入传送带，主要不良有面块缺角不完整、面块破碎成两半、面块掉落造成空面格、两块面叠加在一起等。这些不良品如果流入包装环节，轻者会产生不良成品被扔掉造成浪费，重者会流入销售环节造成投诉。所以一般情况下，在面块进入包装机前，需要一个人工专门把各种不良剔除，以保障包装过程的顺利进行。但是，随着包装机速度的大幅提高，输送速度由原来的120块/每分钟提高到300块/每分钟，人工的劳动强度大大提高，就会因为来不及处理或疲劳疏忽导致不良品流入下一个环节。所以，生产现场迫切需要一个设备解决此问题，代替人工的高强度工作。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种可替代人工眼睛检测和替代人工手工操作的具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置，该装置能够实现方便面块的不良品剔除，并补充新面块，以实现袋面包装高速自动化的目的。为了解决上述技术问题，本实用新型包括PLC控制器、用于为PLC控制器提供位置信号的编码器、由PLC控制器控制拍摄节奏且用于把当前拍照工位的面块状态信息输出给PLC控制器的视觉传感器、由PLC控制器控制开关闭合且用于辅助拍照的可控光源、由PLC控制器控制且用于清除不良面块的高压吹嘴、由PLC控制器控制且用于补充面块的高速补面装置以及用于设定工作参数且同时能够显示工作状态信息的人机界面；所述PLC控制器及其附属电路的电控箱安装在面块传送带下方；所述编码器同轴安装在面块传送带的主动轴上；所述视觉传感器设置在面块传送带入口上方一侧，优选的是，所述视觉传感器为一内部设置有高速数字信号处理器的智能相机；所述可控光源安装于视觉传感器的侧下方；所述高压吹嘴设置在面块传送带一侧；所述高速补面装置固定设置在面块传送带上方，该高速补面装置包括高速伺服储料器以及设置在高速伺服储料器下方的高速伺服送面器，所述高速伺服储料器包括储料器框架、对称形成在储料器框架内部两侧且通过转轴安装在储料器框架上的第一齿形带和第二齿形带、用于驱动转轴的第一伺服电机以及设置在储料器框架外侧且用于第一齿形带和第二齿形带中间传动的齿轮组，所述第一齿形带和第二齿形带上均设置有多个齿形带拨齿，所述高速伺服送面器包括送面器框架、通过转轴安装在送面器框架上的平皮带以及用于驱动转轴的第二伺服电机；所述视觉传感器、高压吹嘴以及高速补面装置按面块传送带的传动方向依次安装。所述视觉传感器外部设置有一 PLC控制器控制触发拍照的触发接口和能够将图像判断结果输出到PLC控制器的一 RS232通讯接口以及一以太网接口。所述平皮带上间隔设置有两个用于保证面块和平皮带同步运动的皮带拨齿。所述面块传送带上设置有多个用于隔离面块的传送带拨齿，每两个所述传送带拨齿之间形成一个面格。本实用新型在采用了上述方案后，由PLC和编码器组成的定位系统，就可以可靠地检测出待检测的面块位置和需要剔除的面块位置，并可靠剔除，同时再补上合格的面块。由智能相机组成的视觉传感器保障了检测的可靠性，由伺服电机组成的执行系统保障剔除和补充新品的可靠性和准确性。本装置的采用，大大节省了人工，并保障了包装机的高速顺畅工作，提高了效率，为用户节省了成本。
图1为本高速全自动补面装置的安装位置图；图2为本高速全自动补面装置的系统组成示意图；图3为本高速全自动补面装置的局部放大图；图4为本高速全自动补面装置的高速伺服储料器的内部透视图；图5为本高速全自动补面装置的高速伺服储料器的结构简图；图6为本高速全自动补面装置的PLC控制器的控制流程图。
具体实施方式
参见图1至图6，本实用新型的具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置包括PLC控制器1、用于为PLC控制器I提供位置信号的编码器8、由PLC控制器I控制拍摄节奏且用于把当前拍照工位的面块状态信息输出给PLC控制器I的视觉传感器3、由PLC控制器I控制开关闭合且用于辅助拍照的可控光源2、由PLC控制器I控制且用于清除不良面块的高压吹嘴4、由PLC控制器I控制且用于补充面块12的高速补面装置以及用于设定工作参数且同时能够显示工作状态信息的人机界面5 ；所述PLC控制器I及其附属电路的电控箱安装在面块传送带11下方；所述可控光源2安装于视觉传感器3的侧下方；所述高压吹嘴4设置在面块传送带11 一侧；所述面块传送带11上设置有多个用于隔离面块12的传送带拨齿13，每两个所述传送带拨齿13之间形成一个面格。其中所述编码器8同轴安装在面块传送带11的主动轴上，编码器8转一圈，面块传送带11前进一个面格的距离，即每通过一面块12，编码器8转一圈，以此为PLC控制器I提供面块12运动的位置信号，可以用于检测、剔除、补面等各个动作的同步进行；所述视觉传感器3设置在面块传送带11入口上方一侧，用于检测进入面块传送带11上的面块12的各种不良状况。该视觉传感器3外部设置有一 PLC控制器I控制触发拍照的触发接口和能够将图像判断结果输出到PLC控制器I的一 RS232通讯接口以及一以太网接口。优选的是，所述视觉传感器为一内部设置有高速数字信号处理器的智能相机。所述高速补面装置固定设置在面块传送带11上方，该高速补面装置包括高速伺服储料器6以及设置在高速伺服储料器6下方的高速伺服送面器7，所述高速伺服储料器6包括储料器框架61、对称形成在储料器框架61内部两侧且通过转轴安装在储料器框架61上的第一齿形带62和第二齿形带63、用于驱动转轴的第一伺服电机9以及设置在储料器框架61外侧且用于第一齿形带62和第二齿形带63中间传动的齿轮组64，所述第一齿形带62和第二齿形带63上均设置有多个齿形带拨齿65，在设备安装调试过程中，第一齿形带62上处于水平方向的齿形带拨齿65都会对应一个第二齿形带63上的相同高度的水平方向的齿形带拨齿65，进而形成一个水平的托架结构。通过储料器框架61上端的开口，操作人员可以手工将面块12放到每一个水平的空的托架结构上，这就是人工续面的过程。在向下投料时，第一齿形带62和第二齿形带63每次都运行一个齿形带拨齿65间距的距离，这样两个齿形带内侧最低的水平方向的齿形带拨齿会各自旋转到两个齿形带外侧，这个旋转过程中，本托架结构内的面块会在重力和齿形带拨齿65推力的双重作用下被推落到高速伺服送面器7的平皮带72上，所述高速伺服储料器6，一次可以储存15个面块12，每次动作排出一个面块12，所述高速伺服送面器7包括送面器框架71、通过转轴安装在送面器框架71上的平皮带72以及用于驱动转轴的第二伺服电机10，所述平皮带72上间隔设置有两个皮带拨齿73，从高速伺服储料器6上推落下来的面块12会落在平皮带72上，平皮带72上的一个皮带拨齿73会卡住面块12的后沿，这样在第二伺服电机10驱动平皮带72由静止到加速过程中，可以保证面块12和平皮带72同步运动，实现快速加速过程；所述高速全自动补面装置的PLC控制器I还外接有人机界面5，用户可以通过人机界面5对本装置的工作参数进行设定，同时也可以查看到本装置的工作状态信息；所述视觉传感器3、高压吹嘴4以及高速补面装置按面块传送带11的传动方向依次安装。
以下结合附图对本实用新型的具体工作过程进行详细说明主轴带动面块传送带11按顺时针方向转动，其转动速度为恒速，主轴每转动一圈，面块传送带11产生一个面格距离的位移；编码器8和主轴同轴安装，它输出位置编码信息到PLC控制器1，PLC控制器I根据当前的位置编码信息可以计算出各个面格在面块传送带11上的相对位置。所述高速全自动补面装置的视觉传感器3安装在面格的正上方，选用合适的镜头，使其拍照区域正好包括整个面格，可控光源2安装于视觉传感器3的侧下方，由PLC控制器I控制其开关时间。所述高速全自动补面装置的PLC控制器I根据面格在面块传送带11上的相对位置以及视觉传感器3在面块传送带11上的相对安装位置，可以判断出一个面格的中心是否已经达到视觉传感器3的拍照区域中心位置，如果达到，就由PLC控制器I控制可控光源2点亮一定周期，并且同时输出I个触发拍照的信号给视觉传感器3。视觉传感器3受PLC控制器I的控制，触发照相，照相完成后，其内置的高速数字信号处理器(DSP)运行算法分析程序，分析当前面格中的面块12状态，并将分析结果通过串口或网口回传给PLC控制器I。如果当前面格为空面格，PLC控制I就在内部数据存储器中将这个面格标记为“待补”，如果是面块12缺角不完整或面块12破碎成两半或两面块12叠加的状态，PLC控制器I就在内部数据存储器中将这个面格标记为“待剔除”。所述高速全自动补面装置的PLC控制器I根据面格在面块传送带11上的相对位置以及高压喷嘴4在面块传送带11上的相对安装位置，可以判断出一个面格是否已经达到高压喷嘴4的有效工作区域，如果达到，PLC控制器I就检查内部数据存储器中是否已经将这个面格标记为“待剔除”，如果是“待剔除”标记，就控制高压喷嘴4开启，将面块12吹落到传送带侧边的废料收集箱中，然后在内部数据存储器中将这个面格标记为“待补”。所述高速全自动补面装置的PLC控制器I如果在内部数据存储器中找到标记为“待补”的面格，就控制高速伺服储料器6的第一伺服电机9，带动齿形带运转一个齿形间距的距离，将高速伺服储料器6的最下面一个齿形空间内的面块12推落到高速伺服送面器7的平皮带上。所述高速全自动补面装置的PLC控制器I根据面格在面块传送带11上的相对位置以及高速伺服送面器7在面块传送带11上的相对安装位置，可以判断出一个面格是否开始进入高速伺服送面器7的有效落面区域，如果开始进入有效落面区域的面格在内部数据存储器中被标记为“待补”，PLC控制器I控制高速伺服送面器7的第二伺服电机10，带动平皮带72运转半个平皮带长度的距离，将高速伺服送面器7的平皮带上的面块12向前送并跌落到面块传送带11的空面格中。在本过程中，高速伺服送面器7的平皮带的运转速度是根据面块传送带11的速度和面块12跌落高度综合计算出来的，并且对面格前部的传送带拨齿13增加了避让时间，以此来保证面块12下落的位置的准确性。
权利要求1.一种具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置，其特征在于包括PLC控制器(I)、用于为PLC控制器(I)提供位置信号的编码器(8 )、由PLC控制器(I)控制拍摄节奏且用于把当前拍照工位的面块状态信息输出给PLC控制器(I)的视觉传感器(3)、由PLC控制器(I)控制开关闭合且用于辅助拍照的可控光源(2)、由PLC控制器(I)控制且用于清除不良面块的高压吹嘴(4)、由PLC控制器(I)控制且用于补充面块(12)的高速补面装置以及用于设定工作参数且同时能够显示工作状态信息的人机界面(5 ); 所述PLC控制器(I)及其附属电路的电控箱安装在面块传送带(11)下方； 所述编码器(8)同轴安装在面块传送带的主动轴上； 所述视觉传感器(3 )设置在面块传送带(11)入口上方一侧； 所述可控光源(2)安装于视觉传感器(3)的侧下方； 所述高压吹嘴(4)设置在面块传送带(11) 一侧； 所述高速补面装置固定设置在面块传送带(11)上方，该高速补面装置包括高速伺服储料器(6 )以及设置在高速伺服储料器(6 )下方的高速伺服送面器(7 )，所述高速伺服储料器(6 )包括储料器框架(61)、对称形成在储料器框架(61)内部两侧且通过转轴安装在储料器框架(61)上的第一齿形带(62)和第二齿形带(63)、用于驱动转轴的第一伺服电机(9)以及设置在储料器框架(61)外侧且用于第一齿形带(62)和第二齿形带(63)中间传动的齿轮组(64)，所述第一齿形带(62)和第二齿形带(63)上均设置有多个齿形带拨齿(65)，所述高速伺服送面器(7)包括送面器框架(71)、通过转轴安装在送面器框架(71)上的平皮带(72)以及用于驱动转轴的第二伺服电机(10)； 所述视觉传感器(3)、高压吹嘴(4)以及高速补面装置按面块传送带(11)的传动方向依次安装。
2.按照权利要求1所述的高速全自动补面装置，其特征在于所述视觉传感器(3)外部设置有一 PLC控制器(I)控制触发拍照的触发接口和能够将图像判断结果输出到PLC控制器(I)的一 RS232通讯接口以及一以太网接口。
3.按照权利要求1所述的高速全自动补面装置，其特征在于所述平皮带(72)上间隔设置有两个用于保证面块(12 )和平皮带(72 )同步运动的皮带拨齿(73 )。
4.按照权利要求1所述的高速全自动补面装置，其特征在于所述面块传送带(11)上设置有多个用于隔离面块(12)的传送带拨齿(13)，每两个所述传送带拨齿(13)之间形成一个面格。
5.按照权利要求1所述的高速全自动补面装置，其特征在于所述视觉传感器(3)为一内部设置有高速数字信号处理器的智能相机。
专利摘要本实用新型公开了一种具有视觉检测不良品功能的高速全自动补面装置，其包括PLC控制器、用于为PLC控制器提供位置信号的编码器、用于把当前拍照工位的面块状态信息输出给PLC控制器的视觉传感器、用于辅助拍照的可控光源、用于清除不良面块的高压吹嘴、用于补充面块的高速补面装置以及用于设定工作参数且同时能够显示工作状态信息的人机界面；本实用新型在采用了上述方案后，能够可靠地检测出待检测的面块位置和需要剔除的面块位置，并可靠剔除，同时再补上合格的面块，大大节省了人工，并保障了包装机的高速顺畅工作，提高了效率，为用户节省了成本。
文档编号B65B57/14GK202896963SQ20122049592
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者窦士元, 连付光 申请人:天津市世平科技有限公司