紗管分揀設備及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及紡織領域，尤其涉及紗管自動分揀設備。
【背景技術】
[0002]紡織企業使用的自動絡筒機，出來的紗管都是很雜亂的落在儲管區，這些紗管再次使用時，需要根據顏色的不同，分類收集，以便下次使用，目前并沒有專用的紗管分揀設備，只能靠人工去分揀理順，效率低，勞動強度大，生產成本高。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是實現一種能夠根據紗管的顏色自動的進行分揀的設備。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:紗管分揀設備，設備設有運輸紗管的擋板輸送帶，所述的擋板輸送帶上設有放置紗管的槽，沿所述擋板輸送帶運動方向依次設有工業相機模塊和至少兩個執行機構，所述的執行機構位于擋板輸送帶側面，該設備還設有控制單元，所述的工業相機模塊采集紗管圖像信息并輸送至控制單元，所述的控制單元輸出驅動信號至執行機構將紗管側向推出擋板輸送帶。所述的工業相機模塊配有用于觸發的光電傳感器，并將觸發工業相機模塊工作的信號輸送至控制單元。
[0005]所述的工業相機模塊包括工業相機、將工業相機固定在擋板輸送帶上方的相機固定架，以及固定在相機固定架上的光源。
[0006]所述擋板輸送帶的始端設有紗管儲料倉，所述紗管儲料倉下方出料口設有由伺服電機驅動用于運轉紗管的撥管輪，所述的撥管輪位于擋板輸送帶上方。
[0007]所述撥管輪與紗管儲料倉之間的間隙僅允許一個紗管通過，所述的紗管儲料倉入料口通過分管機承接滑道連接分管機的出料口。
[0008]所述撥管輪為輪狀結構且表面沿其軸向均勻設有多道放置紗管的槽，所述的撥管輪的轉動方向與擋板輸送帶轉動方向相同。
[0009]所述擋板輸送帶的末端設有收集未被分揀的紗管的二次分揀儲存框，所述擋板輸送帶和撥管輪由同一個伺服電機通過同步帶輪傳動而驅動旋轉。
[0010]所述的執行機構設有4-8個，每個所述的執行機構由1-4個氣缸和分別由1-4個汽缸驅動的1-4個頂料桿構成，所述執行機構的汽缸和頂料桿頂出經過其所在位置的擋板輸送帶的同一個槽內的紗管，所述的執行機構位于擋板輸送帶一側，所述擋板輸送帶另一側設有與執行機構對應的紗管輸送滑道，所述紗管輸送滑道的底端出料口設有紗管承接框。[0011 ]所述的紗管承接框底端開口，并在每個所述的紗管承接框下方設有紗管輸送滑道。
[0012]沿所述擋板輸送帶運動方向，所述的工業相機模塊的前方設有紗管限位機構，所述的紗管限位機構為設置在擋板輸送帶兩側使紗管居中位于擋板輸送帶上的彈片。
[0013]基于紗管分揀設備的控制方法:
[0014]1)、分揀設置，定義每個執行機構分揀的紗管顏色區間；
[0015]2)、系統啟動；
[0016]3)、執行分揀工作；
[0017]4)、若出現故障則停機和/或報警；
[0018]所述執行分揀工作包括
[0019]a、光電傳感器捕捉到信號并計作一個碼位；
[0020]b、光電傳感器將電信號發送給控制單元的PLC控制板；
[0021 ] c、PLC控制板接收到輸入信號后，給控制單元的工控機發一個觸發信號；
[0022]d、工控機收到觸發信號后，啟動檢測程序，工業相機開始采集圖像；
[0023]e、工業相機將圖像送給工控機進行識別處理；
[0024]f、工控機根據識別結果和分揀設置的要求，確定工作執行機構，并產生不同的執行信號，送給PLC控制板；
[0025]j、每個執行機構與工業相機的碼位數不同，在光電傳感器計數的碼位數與該執行機構定義的碼位數相同，則PLC控制板將執行信號轉換為控制信號輸出到相應的控制端子；
[0026]h、相應執行機構執行相應動作。
[0027]本發明解決了紡織企業中采用人工整理紗管的一系列問題，采用機電一體化、圖像處理、自動檢測、自動控制等技術，能與各型號的自動絡筒機連接，將絡筒機出來的紗管進行實時檢測和控制，完成對有紗管的剔除，空紗管的自動按色分揀、自動裝箱、自動換框，且紗管大小頭自動理順統一，具有用工少，效率高，操作簡單，檢測和控制精度高等特點。可以同時檢測和分揀多種顏色的空紗管，而且根據生產工藝要求的不同，通過自學習和自調整，可以處理各種尺寸長度、各種顏色的紗管。能夠適應紡織行業自動化生產的需要，提高企業自動化水平和生產效率。
【附圖說明】
[0028]下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
[0029]圖1為紗管分揀設備整體硬件結構示意圖；
[0030]圖2為紗管分揀設備執行流程圖；
[0031]圖3、4為紗管輸送線的裝配示意圖
[0032]圖5為圖3中分管機結構不意圖；
[0033]圖6為圖3中分管機承接滑道結構示意圖；
[0034]圖7為圖3中撥管輪結構示意圖；
[0035]圖8為圖3中紗管儲料倉結構不意圖；
[0036]圖9為圖3中檔板輸送帶結構示意圖；
[0037]圖10為圖3中光電傳感器結構不意圖；
[0038]圖11為圖3中工業相機模塊結構示意圖；
[0039]圖12為圖3中紗管輸送滑道結構示意圖；
[0040]上述圖中的標記均為:1、分管機;2、分管機承接滑道;3、框架;4、撥管輪;5、紗管儲料倉;6、伺服電機;7、擋板輸送帶;8、紗管限位機構;9、光電傳感器；10、工業相機模塊；11、執行機構；12、故障檢測模塊；13、二次分揀儲存框；14、紗管輸送滑道；15、紗管承接框；16、承接框輸送帶；17、同步帶輪;18、相機固定架;19、工業相機;20、光源。
【具體實施方式】
[0041]本發明工作原理如圖1所示，紗管輸送線將紗管送入光電傳感器9探測區時，光電傳感器9捕捉到信號，發送一個脈沖信號給控制單元的PLC控制板;PLC控制板給工控機發一個觸發信號，控制單元的工控機啟動檢測程序，工業相機19開始采集圖像，采集的圖像送給工控機，借助一種基于圖像處理技術和識別技術的自適應算法進行識別；工控機將識別處理結果以執行信號的形式發送給PLC控制板;PLC控制板把執行信號轉化為控制電信號，控制執行機構11執行相應動作，完成有紗管的剔除，空紗管按照顏色分揀、裝箱、換箱等工作。
[0042]如圖3、4所示紗管分揀設備主要由分管機1、分管機承接滑道2、框架3、撥管輪4、紗管儲料倉5、伺服電機6、擋板輸送帶7、紗管限位機構8、光電傳感器9、工業相機模塊10、執行機構11、故障檢測模塊12、二次分揀儲存框13、紗管輸送滑道14、紗管承接框15、承接框輸送帶16、同步帶輪17、相機固定架18、工業相機19、光源20構成。
[0043]如圖9所示，擋板輸送帶7用于輸送紗管，擋板輸送帶7上設有放置紗管的槽，槽由輸送帶上凸出的擋板構成，槽的長度小于紗管的長度，即擋板的長度小于紗管長度，從而不會與執行機構11的頂料桿發生干涉。
[0044]沿擋板輸送帶7運動方向依次設有光電傳感器9、工業相機模塊10和至少兩個執行機構11，如圖10所示，光電傳感器9為觸發裝置，其通過支架固定在擋板輸送帶7上方，光電傳感器9主要用于計步，即擋板輸送帶7每運行一格(一格槽的距離)，則觸發工業相機模塊10拍攝一次，通過計步可以用作控制執行機構11的工作時間，例如某個執行機構11距離工業相機模塊10為1步，則當工業相機模塊10當前拍攝的紗管是由該執行機構11打擊時，則在工業相機模塊10拍攝10次后(即光電傳感器9采集10次信號后)，該執行機構11工作。光電傳感器9對于工業相機模塊10控制，則是采集擋板輸送帶7上是否有紗管的信號后，即每前進一格，則精確的控制工業相機模塊10拍攝一次，光電傳感器9將觸發工業相機模塊10工作的信號輸送至控制單元。
[0045]控制單元包括與工業相機19通信的工控機、以及接收光電傳感器9信號、輸出控制信號至執行機構11、并與工控機通信的PLC控制板，PLC控制板完成3個功能:1、接收光電傳感器9捕捉到的紗管進入探測區的信號；2、與工控機進行通信。給工控機一個觸發信號，啟動工業相機19開始拍照，經處理識別后，返回一個執行信號；3、根據執行信號，轉換成控制信號，送到對應端口輸出，控制執行機構11執行相應動作。理管機需要同時識別多種顏色的紗管(數量根據需要設定)，所以有輸出端口位置，如果是有紗管，每個輸出端口全是低電平;如果是空紗管，相應顏色的端口輸出高電平，每一路的顏色可以切換。另外，根據生產工藝要求的不同，通過自學習，顏色識別的區間可調，色系的區分區間可調。可以處理各種尺寸長度、各種顏色的紗管。工控機完成3個功能:1、接收PLC控制板送來的觸發信號，啟動工業相機19，開始采集紗管圖像;2、對采集到的紗管圖像，采用一種基于圖像處理技術和視覺技術的自適應算法，進行識別處理;3、根據識別處理結果，給PLC控制板發一個執行信號。
[0046]工業相機模塊10采集紗管圖像信息并輸送至控制單元，如圖11所示，工業相機模塊10包括工業相機19、將工業相機19固定在擋板輸送帶7上方的相機固定架18，以及固定在相機固定架18上的光源20。通過設置光源20可以通過照明保證工業相機19的識別準確性，工業相機19可以采用深圳邁維視覺公司生產的MV-UB300型號的工業相機19。
[0047]執行機構11采用氣缸式執行機構11，即由氣缸驅動的頂料桿，例如為了能分揀8種不同顏色的空紗管，則需要8個氣缸，每個氣缸設置在一個位置上，用于分揀出一個顏色的紗管，為了提高氣缸的壽命，每種顏色紗管的擊打分別采用3個氣缸輪流進行，即一個執行機構11由三個氣缸構成，則需要一共24個氣缸。多個執行機構11沿擋板輸送帶7—側并排布置，擋板輸送帶7另一側設有與執行機構11對應的紗管輸送滑道14，即一個執行機構11對應一個紗管輸送滑道14，相對應的紗管輸送滑道14和執行機構11沿擋板輸送帶7對稱設置，為方便收集，紗管輸送滑