04 сентября 2016г.
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.