專利名稱：一種激光掃描分揀機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分揀機(jī)，尤其涉及一種激光掃描分揀機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著各類分揀技術(shù)的高速發(fā)展，分揀對(duì)象已經(jīng)變得日益豐富，涉及糧食、蔬菜、水果、煙草、電子器件、礦石等諸多領(lǐng)域，其中人們對(duì)于食品的質(zhì)量愈加重視，因此對(duì)于食品分揀的要求已然越來(lái)越高。此時(shí)，傳統(tǒng)的基于數(shù)字圖像處理的分揀技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的精度要求。在此背景下，人們引入激光技術(shù)，使用半導(dǎo)體激光器，通過(guò)光路的設(shè)計(jì)和搭建，配合旋轉(zhuǎn)棱鏡，形成大視場(chǎng)的激光掃描體系。然而，此大視場(chǎng)掃描技術(shù)，有幾個(gè)缺點(diǎn)
一、掃描平面時(shí)，不易得到相對(duì)一致的掃描信號(hào)，掃描線上中間信號(hào)強(qiáng)，兩邊信號(hào)弱，其中橫軸為掃描位置，縱軸為探測(cè)的照度。這主要是由光入射角度、光程以及轉(zhuǎn)鏡通光口徑不一致引起的。二、掃描平面時(shí)，掃描光斑的大小會(huì)隨著掃描角度變化而變化，具體表現(xiàn)為當(dāng)光斑聚焦在掃描線中心時(shí)，中心光斑為圓形，兩端光斑為橢圓狀，光斑寬度從掃描線兩端向中心逐漸變窄。三、掃描平面時(shí)，雖然掃描角速度是勻速的，但是單位時(shí)間內(nèi)掃描點(diǎn)的位移是變化的，在掃描線中心位移小，在掃描線兩端位移大。針對(duì)以上三個(gè)缺點(diǎn)，有人提出了光學(xué)透鏡組和活動(dòng)擋板的設(shè)計(jì)
通過(guò)光學(xué)透鏡組也即ftheta鏡組，可以得到一致的掃描角度，部分解決第一個(gè)缺點(diǎn)，較好解決了第二和第三個(gè)缺點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨著掃描角度的增大，透鏡尺寸增大。高精度平凹、平凸透鏡，每塊加工尺寸若達(dá)到寬50cm，價(jià)格要近萬(wàn)元，而此大視場(chǎng)掃描系統(tǒng)至少需要3塊大尺寸透鏡組成ftheta透鏡組。活動(dòng)擋板的設(shè)計(jì)中，透光區(qū)域是可調(diào)的。如果減小中心透光區(qū)域，增大兩端透光區(qū)域，可以很好地解決第一個(gè)缺點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，便于操作和實(shí)現(xiàn)。但該設(shè)計(jì)無(wú)法消除第二和第三個(gè)缺點(diǎn)的影響，并且降低了激光的有效利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的激光掃描分揀機(jī)效果好的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的效果較差，且激光的有效利用率低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種激光掃描分揀機(jī)，包括入料槽、擋板、背景轉(zhuǎn)鼓、光學(xué)掃描箱、出料槽以及噴閥；待分揀的物料流均速沿入料槽從后向前傳送，并從入料槽的出料口拋出；擋板位于入料槽前端，其頂部與入料槽底面齊平；背景轉(zhuǎn)鼓位于擋板前端的下方；出料槽位于背景轉(zhuǎn)鼓的底部，包括并排設(shè)置的拒收槽和接收槽；光學(xué)掃描箱的輸出端與外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸入端連接，其掃射位置位于物料流的后方，且該位置與位于物料流前方的背景轉(zhuǎn)鼓位置對(duì)應(yīng)；所述噴閥位于背景轉(zhuǎn)鼓與出料槽之間，且其控制端連接外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸出端，背景轉(zhuǎn)鼓的側(cè)表面為內(nèi)凹的弧面，光學(xué)掃描箱掃射在弧面上的入射光與弧面的弧度的切向位置垂直；前述擋板為弧面擋板，出料口亦為弧形；擋板、出料口以及背景轉(zhuǎn)鼓三者的弧度相同。前述光學(xué)掃描箱采用現(xiàn)有產(chǎn)品，弧形的出料口可使物料流在下落時(shí)呈弧面下落，弧形的擋板在使物料流保持弧面的同時(shí)，可起到減緩物料流拋出時(shí)的水平速度的作用；物料流從擋板和出料口之間下落至光學(xué)掃描箱與背景轉(zhuǎn)鼓之間，光學(xué)掃描箱對(duì)弧面的物料流形成掃描，反射出的掃描信號(hào)經(jīng)原掃描光路回到光學(xué)掃描箱采樣，中央控制系統(tǒng)將采樣信號(hào)對(duì)比分析，同時(shí)控制噴閥的開(kāi)閉，使物料流分別進(jìn)入拒收槽或者接收槽。由于弧形擋板、弧形出料口以及弧形背景轉(zhuǎn)鼓的弧度一致，且光學(xué)掃描箱掃射在弧面上的入射光與弧面的弧度的切向位置垂直，保證了掃射光的入射角度、掃射光到平面各點(diǎn)的光程都基本一致，且在同一掃描平面上，對(duì)每個(gè)的點(diǎn)的分析都幾乎在統(tǒng)一的條件下，這樣形成的對(duì)比分析更一致，更精確。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，弧型出料口，弧形擋板，以及弧形轉(zhuǎn)鼓的精度要求不高，加工難度低，價(jià)格僅比原直線型加工貴數(shù)百元，且掃描的信號(hào)強(qiáng)度一致，掃描效果好，激光利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速智能化、高精度、操作簡(jiǎn)單、易維護(hù)。


圖1是現(xiàn)有的激光掃描分揀機(jī)掃描原理示意圖。圖2是圖1中所示的激光掃描分揀機(jī)的掃描效果示意圖。圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明掃描原理示意圖。圖5是本發(fā)明的掃描效果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，現(xiàn)有的激光掃描分揀機(jī)所采用的背景轉(zhuǎn)鼓4為圓柱型，而光學(xué)掃描箱2則包括分束鏡2-1、由高速電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2、至少一個(gè)的光探測(cè)器2-3、至少一個(gè)的激光器2-4、至少一個(gè)的聚焦透鏡2-5、至少一個(gè)的棱鏡2-6。使用時(shí)，激光器2-4發(fā)出的激光，經(jīng)分束鏡2-1透射至聚焦透鏡2-5聚焦，旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2反射對(duì)物料進(jìn)行掃描，掃描點(diǎn)反射的光信號(hào)沿原光路由旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2反射至聚焦透鏡2-5和分束鏡2-1，經(jīng)分束鏡2-1反射至棱鏡2_6，由光探測(cè)器2_3接收。利用分束鏡2-1的特性，使掃描與反射信號(hào)采樣共用同一光路。如圖2所示，橫軸為掃描位置，縱軸為探測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度，現(xiàn)有的激光掃描分揀機(jī)的掃描效果由于光入射角度、光程以及轉(zhuǎn)鏡通光口徑不一致，導(dǎo)致掃描信號(hào)難以保持一致，呈現(xiàn)掃描線上中間信號(hào)強(qiáng)，兩邊信號(hào)弱的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平面掃描光路，平面與轉(zhuǎn)鏡掃描器垂直距離為45cm，每掃描10度，采樣當(dāng)前點(diǎn)，由左向右掃描60度，記錄7個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，為0. 25,0. 27,0. 31,0. 32,0. 31,0. 28,0. 26，單位 lux。如圖3所示，本發(fā)明包括入料槽1、擋板3、背景轉(zhuǎn)鼓4、光學(xué)掃描箱2、出料槽以及噴閥6 ；待分揀的物料流5均速沿入料槽1從后向前傳送，并從入料槽1的出料口 1-1拋出；擋板3位于入料槽1前端，其頂部與入料槽1底面齊平；背景轉(zhuǎn)鼓4呈圓柱型，且位于擋板3前端的下方；出料槽位于背景轉(zhuǎn)鼓4的底部，包括并排設(shè)置的拒收槽7和接收槽8 ；光學(xué)掃描箱2的輸出端與外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸入端連接，其掃射位置位于物料流5的后方，且該位置與位于物料流5前方的背景轉(zhuǎn)鼓4位置對(duì)應(yīng)；所述噴閥6安裝于出料槽頂部，其控制端連接外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸出端。背景轉(zhuǎn)鼓4沿軸向的任何一個(gè)截面均為圓形，其側(cè)表面為內(nèi)凹的弧面，光學(xué)掃描箱2掃射在弧面上的入射光與弧面的弧度的切向位置垂直；前述擋板3為弧面擋板，出料口 1-1亦為弧形；擋板3、出料口 1-1以及背景轉(zhuǎn)鼓4三者的弧度相同。工作時(shí)，需分揀的物料流5先由入料槽1內(nèi)的傳送帶從后端向前端均勻送出，經(jīng)擋板3時(shí)水平速度減緩，呈弧面下落，光學(xué)掃描箱2對(duì)物料流5上與背景轉(zhuǎn)鼓4位置對(duì)應(yīng)處的的弧面進(jìn)行掃描，反射出的掃描信號(hào)經(jīng)原掃描光路回到光學(xué)掃描箱2中采樣，采樣的信號(hào)輸送入外設(shè)的控制系統(tǒng)，并在控制系統(tǒng)中將采樣信號(hào)對(duì)比分析，控制系統(tǒng)同時(shí)控制位于背景轉(zhuǎn)鼓4和出料槽之間的噴閥6的開(kāi)閉，當(dāng)掃描信號(hào)正常，即產(chǎn)品符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，噴閥6處于關(guān)閉狀態(tài)，產(chǎn)品進(jìn)入接受槽8，當(dāng)掃描信號(hào)異常，即產(chǎn)品為次品及異物時(shí)，噴閥6開(kāi)啟，通過(guò)噴射力將次品剔除進(jìn)拒收槽7，從而完成物料的分揀過(guò)程。所述的噴閥6為現(xiàn)有產(chǎn)品，一般由壓縮機(jī)、氣動(dòng)噴嘴陣列組成。如圖4所示，本發(fā)明采用的背景轉(zhuǎn)鼓4為弧面背景轉(zhuǎn)鼓，其沿軸向的任何一個(gè)截面均為圓形，其側(cè)表面為內(nèi)凹的弧面，而光學(xué)掃描箱2則采用現(xiàn)有產(chǎn)品。激光器2-4和光探測(cè)器2-3可以根據(jù)需要選用兩套或兩套以上，通過(guò)不同波長(zhǎng)組合使用，達(dá)到最佳分揀效果。所述旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2，其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)依賴于現(xiàn)有的高速電機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘一萬(wàn)轉(zhuǎn)以上，電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)來(lái)源于外設(shè)的控制系統(tǒng)，同時(shí)電機(jī)的光電編碼器將旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2的面位置信息反饋至控制系統(tǒng)。所述的光探測(cè)器2-3，由光電倍增管及其配套的低噪聲放大器或者性能類似的器件組成，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電倍增管是一種現(xiàn)有的高感光度的微弱光信號(hào)探測(cè)器件，具有信號(hào)放大能力強(qiáng)、精度高、體積小等特點(diǎn)。每次采樣的信號(hào)為一點(diǎn)的反射光強(qiáng)度。使用時(shí)，所述的激光器2-4在每一時(shí)刻只掃描一點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)棱鏡2-2每轉(zhuǎn)過(guò)一面，即形成一條掃描線。且選用光電倍增管做為光探測(cè)器2-3，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；每次采樣的信號(hào)為掃描線上某一點(diǎn)反射光強(qiáng)度，光探測(cè)器2-3需不停對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行采樣。如圖5所示，橫軸為掃描位置，縱軸為探測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度，本發(fā)明由于光入射角度、光程均保持一致，導(dǎo)致掃描信號(hào)亦保持一致，掃描線上中間信號(hào)和兩邊信號(hào)的強(qiáng)弱也保持一致。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)弧面掃描光路，弧面與轉(zhuǎn)鏡掃描器垂直距離為45cm，每掃描10度，采樣當(dāng)前點(diǎn)，由左向右掃描60度，記錄7個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，為0. 31,0. 32,0. 32,0. 32,0. 33,0. 33,0. 32，單位 lux。
權(quán)利要求
1. 一種激光掃描分揀機(jī)，包括入料槽、擋板、背景轉(zhuǎn)鼓、光學(xué)掃描箱、出料槽以及噴閥；待分揀的物料流均速沿入料槽從后向前傳送，并從入料槽的出料口拋出；擋板位于入料槽前端，其頂部與入料槽底面齊平；背景轉(zhuǎn)鼓位于擋板前端的下方；出料槽位于背景轉(zhuǎn)鼓的底部，包括并排設(shè)置的拒收槽和接收槽；光學(xué)掃描箱的輸出端與外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸入端連接，其掃射位置位于物料流的后方，且該位置與位于物料流前方的背景轉(zhuǎn)鼓位置對(duì)應(yīng)；所述噴閥位于背景轉(zhuǎn)鼓與出料槽之間，且其控制端連接外設(shè)的控制系統(tǒng)的輸出端，其特征是背景轉(zhuǎn)鼓的側(cè)表面為內(nèi)凹的弧面，光學(xué)掃描箱掃射在弧面上的入射光與弧面的弧度的切向位置垂直；前述擋板為弧面擋板，出料口亦為弧形；擋板、出料口以及背景轉(zhuǎn)鼓三者的弧度相同。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光掃描分揀機(jī)，包括入料槽、擋板、背景轉(zhuǎn)鼓、光學(xué)掃描箱、出料槽以及噴閥；背景轉(zhuǎn)鼓的側(cè)表面為內(nèi)凹的弧面，光學(xué)掃描箱掃射在弧面上的入射光與弧面的弧度的切向位置垂直；前述擋板為弧面擋板，出料口亦為弧形；擋板、出料口以及背景轉(zhuǎn)鼓三者的弧度相同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，弧型出料口，弧形擋板，以及弧形轉(zhuǎn)鼓的精度要求不高，加工難度低，價(jià)格僅比原直線型加工貴數(shù)百元，且掃描的信號(hào)強(qiáng)度一致，掃描效果好，激光利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)快速智能化、高精度、操作簡(jiǎn)單、易維護(hù)。
文檔編號(hào)B07C5/00GK102553830SQ20111042334
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者葉莉華, 崔一平, 汪海洋, 王葉軒, 王文軒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)