[发明专利]一种基于PLC控制系统的胚芽鞘切割系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于胚芽鞘切割技术，尤其涉及一种基于PLC控制系统的胚芽鞘切割系统及方法。

背景技术

胚芽鞘为单子叶植物所特有，特别是禾本科植物胚芽外的锥形套状物，是一个鞘状结构。胚芽鞘切割通常包括胚芽鞘识别和切割两个步骤。胚芽鞘准确识别是非常关键的一步，只有识别准确，才能保证顺利切割。传统切割方式是通过人肉眼和经验来判断胚芽鞘及切割位置，再通过简单切割机械进行切割。这种方法费时费力效率很低。国内外暂时没有胚芽鞘相关识别和切割系统的研究。鉴于此，本发明研发一种胚芽鞘自动切割系统及方法。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种基于PLC控制系统的胚芽鞘切割系统及方法，以解决：目前胚芽鞘切割方法费时费力效率低的问题；解决目前胚芽鞘识别过程靠人工、识别效率低下的问题；解决目前胚芽鞘切割过程靠人工、切割机械化和自动化不高的问题。

本发明技术方案：

一种基于PLC控制系统的胚芽鞘切割系统，它包括机械系统、PLC控制系统和机器视觉系统，机械系统包括机械手和传送带，机械手安装在传送带上，机器视觉系统的硬件部分安装在传送带上；传送带上安装的光电传感器和限位传感器分别与PLC控制系统导线连接；PLC系统与上位机连接；机器视觉系统分别与PLC控制系统和上位连接。

传送带包括带有挡板的输送带和铝型材桁架结构；传送带包括输送带两端的传动轴，其中一端的传动轴与同步带轮联接，同步带轮通过同步带与伺服电机轴上的带轮联接。

输送带上设置有均匀间隔的挡板，两个挡板中间部分为工作区域，在传送带的一侧安装有光电传感器；挡板间距为200mm，长度为200mm，高度为20mm。

机械手包括三个单轴机械手搭建的直角坐标机器人和一个直线导轨，Y方向机械手和直线导轨与传送带联接，切刀安装在Z轴机械手末端，直线导轨包括与直线导轨配合的滑块，滑块通过连接板与X方向机械手一端联接。

机器视觉系统硬件部分包括相机支架、CCD相机、镜头和环形光源，CCD相机和镜头通过相机支架安装在传送带正上方；通过安装板与传送带联接；CCD相机安装在环形光源中心位置。

一种基于PLC控制系统的胚芽鞘切割系统的切割方法，具体包括以下几个步骤：

STEP1：传送带根据PLC控制器指令将胚芽鞘输送至CCD相机拍摄区域，光电传感器检测到有挡板通过，触发CCD相机进行胚芽鞘图像获取；

STEP2：传送带上胚芽鞘在PLC控制器的控制下继续向前运动，当下一个挡板刚好运动至光电传感器位置，触发CCD相机获取下一部分胚芽鞘图像，此时第一部分胚芽鞘开始进入机械手切割区域；

STEP3：当获取到第三部分胚芽鞘图像时，第一部分胚芽鞘刚好完全进入切割区域，传送带在PLC控制器指令的控制下，停止运动；

STEP4：机械手在PLC控制器指令的控制下，对已识别的胚芽鞘进行顺序切割，切割完成后，第二部分胚芽鞘开始进入切割区域；

STEP5：循环上述步骤，完成胚芽鞘切割作业。

本发明的有益效果：

本发明通过将机械手技术、自动控制技术和机器视觉技术相结合，利用PLC控制切刀对胚芽鞘进行自动识别、自动化切割。本发明能够对胚芽鞘准确识别以及判断切割位置，最后实现对胚芽鞘进行自动识别自动切割作业过程。本发明实现了胚芽鞘切割效率高、成功率高和自动化程度高，真正实现胚芽鞘自动化识别以及切割。具体过程：本发明在PLC控制系统的控制下，胚芽鞘在输送带上在输送带两端传动轴的驱动下，进入相机拍摄区域，光电传感器检测到有挡板通过，触发相机获取胚芽鞘图像，胚芽鞘在传动轴的驱动下继续向前运动进入机械手工作区域，此时下一个挡板刚好到光电传感器位置，相机开始又一次获取胚芽鞘图像，当获取到第三部分胚芽鞘的图像时，传送带停止运动，此时机械手根据机器视觉系统处理图像所获得的胚芽鞘位置信息开始顺序切割胚芽鞘，完成第一部分胚芽鞘切割工作，以此循环完成所有胚芽鞘识别及切割工作。单轴机械手两侧安装有限位传感器，可保证机械手运动范围不越程。通过PLC控制系统可实现输送带和机械手运动速度和位置实时监测和控制，该发明机械化和自动化程度高，可实现胚芽鞘自动识别和切割工作，实现智能化胚芽鞘切割作业过程；解决了目前胚芽鞘切割方法费时费力效率低的问题；解决目前胚芽鞘识别过程靠人工、识别效率低下的问题；解决目前胚芽鞘切割过程靠人工、切割机械化和自动化不高的问题。

附图说明：

图1是本发明胚芽鞘切割系统组成示意图；

图2是本发明切割方法步骤图；