С задачей поштучной подачи материальных объектов мы сталкиваемся при разработке оборудования для систем автоматизированного конвейерного производства, для роботизированной классификации и сортировки сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. По существу процесс поштучной подачи сводится к распознаванию в массе объектов отдельных экземпляров, их механическому выделению и дальнейшему перемещению в требуемое место [1].

На сегодняшний день традиционный подход к решению задачи поштучной подачи материальных объектов основан на использовании средств   оптоэлектроники   и   компьютерной   техники.       При       этом оптоэлектронные средства используются для получения информации об анализируемом материале, компьютерная техника – для распознавания зрительных образов с требуемыми характеристиками и выработке алгоритма последующих операций, а исполнительные механизмы – для непосредственного воздействия на подаваемые объекты. Вместе с тем нельзя не признать, что традиционный подход является довольно сложным и потому весьма уязвимым для ряда факторов. Сюда можно отнести и необходимость стабилизированного электропитания, и некоторую зависимость параметров электронных схем от температуры, и влияние степени загрязнения оптических поверхностей на эффективность распознавания. Наконец, несмотря на стремительное снижение стоимости перечисленных видов технических средств, их эксплуатация остается довольно дорогой. Кроме того, в ряде простых случаев (например, при сортировке и подаче плодов сельскохозяйственных растений, семян или хлебобулочных изделий) использование такой техники становится неоправданным.

Ниже описано простое техническое решение, позволяющее полностью исключить электронные средства и достичь того же результата при поштучной подаче округлых объектов с радиусами от 2 до 50 мм. [2,3]. Причем, требование «округлости» вовсе не предполагает идеальной сферичности форм подаваемых объектов, а лишь их способность перекатывания по движущейся поверхности.

На рис.1 представлена функциональная схема устройства для штучной подачи объектов, на рас.2 – кинематическая схема сил, действующих на объект, и на рис. 3 – функциональная схема устройства с конусными барабанами.

Рис.1. Функциональная схема устройства для поштучной подачи объектов.

 

Устройство для поштучной подачи объектов содержит бункер-питатель 1, корпус 2, транспортер 3 (выполненный в виде барабанов), механизм 4 изменения угла наклона барабанов, приемный бункер 5 и шарнирную опору 6 [2].

Бункер-питатель 1 закреплен над верхней частью транспортера 3 и подает объекты 8 в межбарабанное пространство. Барабаны установлены с возможностью встречного вращения на лежащих в одной плоскости и параллельных друг другу осях 8 и 9. Угол наклона осей 8 и 9 к горизонту должна быть меньше угла трения объектов с поверхностью барабанов. Корпус закреплен в нижней  части на шарнирной опоре 6. Верхняя часть корпуса соединена с механизмом 4 изменения угла наклона a барабанов относительно   горизонтальной  плоскости.    Межбарабанное   простраство  образует заборно-подающую канавку 10 по всей длине транспортера. В наиболее простом исполнении барабаны выполняются в форме цилиндров, однако они могут иметь форму  усеченных конусов, большие основания которых расположены в зоне загрузки.

Устройство для поштучной подачи объектов работает следующим образом.

Подаваемые объекты 7 из бункера-накопителя 1 поступают в верхнюю часть межбарабанного пространства. За счет вращения барабанов они начинают совершать вращательные движения вокруг своего центра масс. Так как барабаны устанавлены под углом a ( от 1°до       60°) к горизонту, то под действием составляющей веса объекты начинают двигаться вдоль барабанов,  распределяясь   продольно   по    длине   межбарабанного  пространства   с увеличивающимся интервалом 1.

С началом вращения объектов 7 относительно своего центра масс они сталкиваются друг с другом . при этом верхний объект остается на месте или прижимается к вновь поступающим объектам. В то же время нижний объект от толчка скатывается вниз. По мере скатывания он ускоряет свое движение (составляющая   ускорения   свободного   падения   и   расстояние   между объектами   увеличивается       13 > 12 > 11.   Если   объекты    будут   иметь эллиптическую форму, то они сначала ориентируются длинной осью вдоль направления скатывания, затем начинают вращаться и также сползают вниз, попадая в приемный бункер 5.





Использование конусных барабанов 3 с уменьшенным диаметром в нижней   части   межбарабанного пространства интенсифицирует   процесс увеличения интервала  11 между объектами.  Механизмом изменения угла наклона     a   барабанов  к   горизонтальной поверхности  устанавливается оптимальное значение   a , компенсирующее силу трения F объекта   по поверхности   барабанов.  При   этом    подбирается   требуемый   интервал  следования объектов, а, следовательно, и производительность устройства.

Описанное устройство нашло применение в диэлектрических сепараторах и дражираторах, требующих поштучную подачу исходных семян к рабочему органу. Важными преимуществами устройства являются строгая очередность подачи объектов, а также возможность простого регулирования временных интервалов между попаданием объектов в рабочую область. Положительный результат применения устройства отмечен также при подаче горячих хлебобулочных изделий в зону охлаждения и фасовки готовой продукции.

Список литературы

 

1.     Дэвид А.Форсайт, Джек Понс Компьютерное зрение. Издательский дом «Вильямс», СПб., 2004, – 928 с.

 2.     Потапов   А.С.   Распознавание   образов   и   машинное   восприятие. Политехника, М.: 2007, – 552 с. 

3.     Авторское свидетельство №1561863 СССР. МКИ A 01 G 7/16 Устройство для поштучной подачи округлых предметов / Андержанов А.Л., Андреев С.А., Ковалев С.И., Филаткин В.П. – № 4453317/30; заявл. 30.06.1986; опубл. 07.05.1990. Бюл. № 17.