蛋品自动分级分装方法与流程

本发明涉及蛋品包装过程多流水线协同作业的时序控制，尤其是蛋品自动分级分装方法。

背景技术：

1、蛋品包装过程，包括对蛋品的检测分级和分装过程，检测分级、分装往往由不同的流水线执行，由于蛋品属于易破损物，在不同的流水线之间转移蛋品往往比较困难，而如果大量使用传感器来使多个流水线协同作业，又有可能因传感器误报而加大流水线故障率，如何在减少传感器使用量的前提下，让检测流水线、包装流水线在统一时序下执行任务，并自动在两种流水线之间安全地转移蛋品及按评级来分装蛋品，是一个研究方向。

技术实现思路

1、本发明提出蛋品自动分级分装方法，能以分级坐标系来对多个流水线进行统一坐标定义，并通过算法来结合链式传动带的精确传动来准确定位蛋品在检测分装过程的坐标，使转运流水线、检测流水线能精确协同工作，使蛋品包装操作自动执行并工作于坐标系的统一时序下，使检测后蛋品由转运流水线自动运至包装工位并自动完成包装，且能通过减少传感器的使用数量减少多流水线环境下的维护工作量。

2、本发明采用以下技术方案。

3、蛋品自动分级分装方法，所述分装方法包括使用分级坐标系的流水线及控制装置，分级坐标系包括作为y轴的检测流水线、作为x轴的转运流水线，检测流水线在其输出端处的蛋品交接位向转运流水线转移检测后蛋品；分级坐标系以蛋品交接位为坐标系原点；以转运流水线的支撑棍间距划分x轴刻度，并使x轴刻度坐标与检测流水线检测的蛋品分级相关联；

4、蛋品输送容器随支撑棍在x轴移动时，以编码器测量的流水线电机主轴转动量计算容器坐标；并按蛋品分级向对齐x轴刻度坐标的蛋品分装缓存区转移蛋品，缓存区向蛋品包装物分装蛋品时，第二升降机构按蛋品分级来调整缓存区位置以减小冲击力，

5、两流水线的输送带均以电机主轴驱动，输送面处均匀分布带编号的支撑棍；蛋品分装包括以下步骤；

6、步骤a、检测流水线检测蛋品，根据蛋分级确认蛋品分装用缓存区在x轴处的坐标，

7、步骤b、第一升降机构把检测后蛋品转移至转运流水线处的蛋品输送容器，并使蛋分级数据与蛋品输送容器所在支撑棍的编号关联；

8、步骤c、蛋品输送容器到达缓存区后，根据所在坐标及蛋品分级将蛋品暂存至对应缓存区；

9、步骤d、把缓存区内的暂存蛋品转移至对应蛋品包装物以完成分装。

10、所述蛋品交接位设于检测流水线输送带、转运流水线输送带的机械原点、电气原点处；第一升降机构包括设于检测流水线各支撑棍处的多个举升机构，每个举升机构处设有多个带编号的举升蛋托；所述检测流水线处设有称重点，称重点处设有称重蛋托，所述检测流水线以由检测流水线各支撑棍移动的举升蛋托为蛋品输送容器；

11、所述转运流水线以由转运流水线各支撑棍移动的蛋夹作为蛋品输送容器，转运流水线设于转运架处，以蛋夹作为接蛋部件来从检测流水线接收检测后蛋品；当蛋夹随支撑棍移动至转运流水线的机械原点时，控制装置以蛋夹所在支撑棍的编号记为蛋夹的夹号；

12、检测流水线把举升蛋托所在支撑棍的编号记为举升蛋托编号，将检测后蛋品转移至转运流水线时，先把检测后蛋品从称重蛋托转移至举升机构的举升蛋托，再记录各举升蛋托编号对应的蛋品分级，然后举升机构将蛋品举升至转运流水线的蛋夹运行路径处；

13、转运流水线的蛋夹在途经举升蛋托时，蛋夹合夹以夹持举升蛋托处的蛋品，在蛋夹合夹时，控制装置记录蛋夹夹号并将夹号与蛋品分级相关联，并按蛋夹夹持蛋品的蛋品分级，将蛋夹送至与蛋品分级对应的缓存区处分装；

14、在转运流水线输出段侧向处的缓存区处设置有供不同分级蛋品暂存的缓存杯，缓存杯下方设有用于分装蛋品的蛋品包装物；

15、缓存杯包括用于大蛋暂存的大号缓存杯、用于小蛋暂存的小号缓存杯；缓存杯内设有若干平行于x轴排布的蛋品暂存位；

16、蛋品包装物包括大蛋包装物、小蛋包装物，在等待装蛋时，大蛋包装物位于大号缓存杯下方，小蛋包装物位于小号缓存杯下方。

17、所述转运流水线、检测流水线的输送带均采用由电机驱动链轮的链式输送带，以使电机主轴转动量能精确匹配输送面处支撑棍的移动量，流水线工作时，以电气编码器测得的电机主轴转动量作为参数来精确计算检测流水线支撑棍在y轴的移动距离、转运流水线支撑棍在x轴的移动距离；

18、分级分装方法中，控制装置按编码器测得的电机主轴转动量对x轴坐标系的运行状态进行勾勒，以获取已经过检测评级的蛋品在坐标系内的坐标数据及分装执行数据，使蛋品的分级分装操作按分级坐标系精确执行，勾勒方法包括以下步骤；

19、步骤一、设置检测流水线、转运流水线的机械原点、电气原点重叠于蛋品交接位，调整检测流水线、转运流水线的支撑棍位置， 使检测流水线、转运流水线在蛋品交接位处均有对应的支撑棍，

20、步骤二、设转运流水线的支撑棍间距为x轴大位置长度，检测流水线的支撑棍间距为y轴大位置长度，以x轴大位置长度划分x轴刻度，以y轴大位置长度划分y轴刻度；将x轴的原点坐标作为蛋夹的合夹动作触发坐标；将蛋品分装缓存区的x轴刻度坐标作为蛋夹的开夹动作触发坐标；

21、在检测流水线、转运流水线未启动时，将检测流水线、转运流水线的支撑棍调整至蛋品交接位处以使各支撑棍位置与其坐标轴初始位置一一对应，并记录检测流水线、转运流水线各支撑棍编号对应的坐标轴刻度坐标；

22、在缓存区放置不同蛋品分级对应的缓存杯，将缓存杯的各个蛋品暂存位与转运流水线输出段的各x轴刻度一一对齐，以缓存杯所在位置把转运流水线输出段划分为若干不同的蛋品分级转移区；记录各蛋品暂存位的x轴坐标值；

23、步骤三、转运流水线、检测流水线运行时，以电机主轴每旋转一周所对应的检测流水线、转运流水线输送面移动距离l，乘以电机主轴转动周数k，来计算转运流水线、检测流水线的支撑棍的移动距离，并按x轴大位置长度、y轴大位置长度判断各支撑棍相对x轴刻度、y轴刻度的位置；当任一支撑棍从x轴的一个刻度处移至下一刻度时，控制装置更新x轴所有刻度对应的支撑棍编号及蛋托夹号，当任一支撑棍从y轴的一个刻度处移至下一刻度时，控制装置更新y轴所有刻度对应的支撑棍编号及所有举升蛋托编号；

24、步骤四、控制装置将未使用的蛋品暂存位对应的x轴刻度标记为未使用；

25、步骤五、当转运流水线的蛋夹移至蛋品交接位时，蛋夹合夹并夹持举升蛋托的检测后蛋品，将检测后蛋品移入转运流水线，继续向蛋品分装缓存区移动，控制装置对合夹后的蛋夹标记蛋夹夹号，并将蛋夹夹号与蛋夹所在支撑棍编号进行关联，把蛋夹内蛋品的蛋品分级数据与此蛋夹夹号关联；

26、步骤六、若蛋夹移至与蛋品分级对应的蛋品分级转移区，且蛋夹所在x轴坐标为标记为未使用的x轴刻度的坐标，则蛋夹开夹，将蛋品踢至当前x轴刻度处的蛋品暂存位，然后再将收入蛋品后的蛋品暂存位对应的x轴刻度标记为已使用；

27、步骤七、当缓存杯所有蛋品暂存位的x轴刻度均标记为已使用，则缓存杯向蛋品包装物输出蛋品后复位；再将缓存杯所有蛋品暂存位的x轴刻度标记为未使用。

28、步骤五中，蛋夹接收蛋品后，控制装置以机械原点处的多个传感器对蛋夹实际位置检测，当测得的蛋夹实际位置为分级坐标系的原点坐标时，判定蛋夹的机械原点和电气原点一致；再以蛋夹所在支撑棍编号来对蛋夹标记蛋夹夹号；

29、步骤六中，当蛋夹执行开夹动作向缓存杯释放蛋品后，控制装置清除蛋夹的蛋夹夹号及夹号关联数据。

30、所述分级分装方法对蛋流执行分级、输送、分装操作时，包括以下步骤：

31、步骤s1、蛋流进入检测流水线时，先进入检测流水线各支撑棍处的称重蛋夹，称重蛋夹移动7到8个y轴大位置长度至检测流水线的称重点后，检测流水线的称重机构对称重蛋夹处的蛋品进行检测，按蛋品的检测结果形成蛋品分级数据，蛋品分级数据包括根据蛋品称重数据得出的蛋品大小等级；

32、步骤s2、称重点检测后，称重蛋夹把检测后蛋品转移至举升机构的举升蛋托内，将蛋品分级与举升蛋托编号相关联；

33、步骤s3、当举升蛋托随检测流水线的支撑棍移动6个y轴大位置长度到达分级坐标系原点时，举升蛋托升高至转运流水线的蛋品接收高度，以使转运流水线的蛋夹到达分级坐标系原点时能直接夹持举升机构蛋托内的蛋品；

34、步骤s4、蛋夹到达分级坐标系原点时，在移动状态下合夹以夹持检测流水线举升机构的蛋品，将检测流水线的已检测分级蛋品转移至转运流水线，控制装置根据举升蛋托编号检索关联的蛋品分级，并将蛋品分级关联至蛋夹夹号及蛋夹所在支撑棍编号，同时解除举升蛋托所在支撑棍编号与蛋品分级的关联，并继续移动至转运流水线的输出段；

35、步骤s5、控制装置根据蛋夹移动距离，计算转移至转运流水线的蛋品在分级坐标系的x轴坐标；

36、步骤s6、转运流水线的蛋夹移动至与夹持蛋品对应的蛋品分级转移区后，若蛋夹x轴坐标等于未使用的x轴刻度的坐标，则蛋夹开夹，把夹内蛋品踢入缓存杯未使用的蛋品暂存位，然后控制装置将此x轴刻度标记为已使用；

37、步骤s7、当蛋品分级转移区内的所有x轴刻度均标记为已使用，则判定缓存杯已装满蛋品，缓存杯的进缓存部件开夹以使缓存杯的蛋品释放至缓存器，再由缓存器把蛋品分装至转运流水线旁侧处的蛋品包装物内。

38、步骤s3中，检测流水线的举升机构设于检测流水线的支撑棍处，同一支撑棍处具有n个举升蛋托，举升机构在分级坐标系原点处同时向转运流水线举升并输出n个蛋品，转运流水线以m个蛋夹同时接收检测流水线输出的n个蛋品，

39、当m个蛋夹分别位于转运流水线的两个跑道时，将x轴视同为裂变为纵向排列的x1坐标轴、x2坐标轴，举升机构向转运流水线转移蛋品时，先经过x1坐标轴使x1坐标轴跑道上的蛋夹批量取走一半蛋品，再经过x2坐标轴使x2坐标轴跑道上的蛋夹批量取走另一半蛋品；

40、所述举升机构在y轴的移动、转运流水线蛋夹在x轴运动均由支撑棍驱动并以均速进行但运动方向交叉；当转运流水线蛋夹将检测后蛋品移出蛋品交接位后，携有下一批待转移的检测后蛋品的举升机构移至蛋品交接位，且举升蛋托的蛋品被举升至转运流水线蛋夹移动路径处。

41、设于检测流水线的支撑棍（320）处的举升机构包括鸡蛋举升组件，鸡蛋举升组件包括多个沿纵向间隔分布的举升蛋托（303），每个举升蛋托的底部均连接有一四边形机构（305），四边形机构通过升高举升蛋托来向转运流水线转移蛋品，并在蛋品转移后对举升蛋托下降复位；所述四边形机构为平行四边形连杆机构，举升蛋托位于平行四边形连杆机构的顶边处，以使在举升过程维持水平；

42、当举升机构运行至称重点处时，称重蛋夹将检测后蛋品（304）输出至举升蛋托上，之后鸡蛋举升组件带动蛋品向转运流水线输送，在输送过程中，四边形机构逐渐向上举升，使举升蛋托带动检测后蛋品平稳移动，并朝分级坐标系原点处的蛋品交接位方向举升；当检测后蛋品被举升到最高位时，蛋品位于转运流水线的蛋夹的移动路径处；

43、所述四边形机构包括一对摆臂（314）、 齿轮箱（315）、 纵向设于齿轮箱上方且与举升蛋托相连的连杆（316），摆臂分布于齿轮箱的左右两侧且均倾斜设置，摆臂的上端分别与连杆底部前、 后两端相铰接，摆臂的下端分别通过转轴（317）与齿轮箱的左右两端相铰接，摆臂通过设于齿轮箱内部的齿轮组件与驱动摆杆（308）相连接， 驱动摆杆摆转时通过齿轮组件带动摆臂摆转；当驱动摆杆逆时针旋转时带动一对摆臂同步顺时针旋转向上摆转以将连杆举升；当驱动摆杆顺时针旋转时带动一对摆臂同步逆时针向下摆转以将连杆下放；所述驱动摆杆的上端与齿轮箱的齿轮组件连接；齿轮组件包括主动齿轮（318）、 分布于主动齿轮两侧且均与主动齿轮相啮合的一对从动齿轮（319）， 所述主动齿轮呈圆弧形且安装在驱动摆杆的上端外周侧部，一对从动齿轮分别安装在一对摆臂与齿轮箱相铰接的转轴（317）上，所述主动齿轮随着驱动摆杆旋转时带动一对从动齿轮319旋转，从动齿轮通过转轴带动摆臂摆转；各齿轮箱均固定安装在检测流水线的支撑棍上；当举升蛋托运行至进入检测流水线的举升段时，驱动摆臂由举升段的顶推结构推动，使举升蛋托升起或下降；

44、转运流水线的支撑棍（100）处设有若干组蛋夹（200）和控制单品夹开合的开合机构（300）； 所述蛋夹以能联动开合的第一夹体（210）与第二夹体（220）夹持检测后蛋品，所述开合机构包括与第一夹体或第二夹体联动的开合转动件（310），所述开合转动件连接有用以驱动开合转动件使蛋夹从打开转为夹合的第一拨杆（320a），开合转动件旁侧设置有将开合转动件限制在蛋夹夹合位置的限位件（330）， 限位件使得第一夹体与第二夹体能够保持在合拢位置；蛋夹由开合转动件带动实现开合，当开合转动件处于蛋夹打开位置时， 蛋夹打开（即第一夹体210与第二夹体220处于张开位置）， 当开合转动件处于蛋夹夹合位置时，蛋夹夹合（即第一夹体210与第二夹体220处于合拢位置），

45、所述限位件朝向开合转动件一侧设有限位凸齿（331），所述第一拨杆上设有在开合转动件转动至蛋夹夹合位置时与限位凸齿配合的限位凹槽（321）； 第一拨杆带动开合转动件转动至蛋夹夹合位置时，限位件的限位凸齿进入限位凹槽以锁定蛋夹夹合状态；所述限位件和第一拨杆之间连接有将开合转动件从蛋夹夹合位置拉至蛋夹打开位置的拉簧（340），当拉簧拉力带动第一拨杆复位时，驱动开合转动件回到蛋夹打开位置，使蛋夹打开恢复到初始状态；所述限位件铰接于转运流水线的支撑棍上，所述限位件连接有第二拨杆（350）；第二拨杆在被顶推时， 带动限位件转动一定角度，使限位凸齿脱离限位凹槽，解除对蛋夹的锁定；初始状态下蛋夹的第一夹体与第二夹体处于张开位置；使蛋夹移至举升蛋托时其第一夹体、第二夹体分别位于举升蛋托两侧；

46、转运流水线在蛋品交接位处设有用于顶推蛋夹第一拨杆的凸出段，当蛋夹移至凸出段时，第一拨杆被顶推带动开合转动件转动一定角度，驱动蛋夹夹合以夹持检测后蛋品，并由开合转动件锁定蛋夹夹合状态，以避免蛋品在向蛋品分装缓存区运送的过程中掉落；

47、当蛋夹在蛋品分装缓存区释放蛋品时，先确认蛋夹到达与蛋品分级对应的缓存杯的未使用蛋品暂存位，再以转运流水线的触发部件顶推第二拨杆使蛋夹解锁，蛋夹在拉簧拉力下打开并把夹内蛋品放出至缓存杯暂存，缓存杯装满蛋品后把蛋品转移至缓存器，由缓存器把蛋品分装至蛋品包装物；

48、所述缓存器包括多个蛋夹组件（302）；每个蛋夹组件均以对称设置的夹爪（303a）来夹持待分装蛋品；蛋夹组件的夹爪由开合组件驱动同步开合，以使缓存器内的所有蛋品同步分装至下方的蛋品包装物蛋托内；所述开合组件包括开合驱动机构、开合执行机构，所述开合驱动机构由安装于蛋夹支架处的开合驱动电机（408）驱动以实现蛋夹组件的开合，并通过蛋夹支架（400）的升降实现缓存器升降，以减小缓存器向蛋品包装物分装蛋品时的冲力。

49、步骤s2中，控制装置按称重点对蛋品测得的称重有效数据，形成蛋品体积评级数据，当称重蛋夹的检测后蛋品转移至举升机构的蛋托后，蛋品体积评级数据先后与举升机构蛋托编号、支撑棍编号、支撑棍所在坐标轴刻度对应关联，作为检测后蛋品在分级坐标系内的小位置数据，用于表述坐标轴各刻度对应的蛋品体积评级数据随流水线输送带运行的变化，

50、所述小位置数据的更新方法为：当支撑棍在分级坐标系的坐标轴内每移动一个大位置长度，使支撑棍从一个刻度移至下一个刻度时，控制装置对各刻度对应的蛋品体积评级数据进行更新。

51、步骤s1中，若检测流水线无法检测出蛋品对应的蛋品分级数据，则标记为无法识别的蛋品，

52、在步骤s6中，夹持有无法识别蛋品的蛋夹不开夹，由转运流水线末端的传感器检测蛋夹内的蛋等级，并更新蛋夹夹号对应的蛋等级数据；

53、步骤s6中，若蛋品分级转移区分为多个包装道，则在分装蛋品时轮询各个包装道的缓存杯状态，使蛋夹每经过一个包装道时，自动向包装道缓存杯内未使用的蛋品暂存位踢入一个对应品级的蛋品，直至缓存杯内装满蛋品并向缓存器释放蛋品，以使蛋品在分装时在各包装道之间均匀分配；

54、当转运流水线以高速度运输蛋夹时，控制装置按蛋夹运行速度、蛋夹运行路径相对缓存区的高度，计算蛋夹向下方缓存区释放蛋品的提前时间量，以补偿蛋品下落过程的水平移动距离，使蛋品准确进入缓存杯的蛋品暂存区。

55、步骤s7中，缓存器释放蛋品后，蛋品自然下落进入缓存器下方蛋品包装物的蛋托中；所述缓存器与第二升降机构相连；

56、第二升降机构按缓存器缓存的蛋品重量来识别蛋品大小规格，对蛋品包装物与缓存器之间的高度差进行控制，以使不同大小的蛋品下落至蛋品包装物时的冲击力接近相同；

57、当第二升降机构识别缓存器内蛋品为大蛋时，第二升降机构调整缓存器高度，使大号蛋离开缓存器后的下降高度高于蛋品包装物的蛋托，

58、当第二升降机构识别缓存器内蛋品为大蛋时，第二升降机构调整缓存器高度，使小号蛋离开缓存器后的下降高度接近蛋品包装物的蛋托；

59、当缓存器与缓存杯的间距固定时，第二升降机构还根据缓存器的输入蛋品速度、输出蛋品速度的对比，自动调整蛋品输出至蛋品包装物蛋托的力度以减小蛋所受冲击力。

60、本发明能以分级坐标系来对多个流水线进行统一坐标定义，并通过算法来结合链式传动带的精确传动来准确定位蛋品在检测分装过程的坐标，使转运流水线、检测流水线能精确协同工作，使蛋品包装操作自动执行并工作于坐标系的统一时序下，使检测后蛋品由转运流水线自动运至包装工位并自动完成包装。

61、本发明中，由于使用分级坐标系来控制多个流水线的工作时序，因此无需针对流水线协同作业来额外设置传感器，避免了对流水线的大规模改造，因此本发明方案易于布署，且能通过减少传感器的使用数量减少多流水线环境下的维护工作量。

62、本发明所述方案能直接使用分级坐标系来对多个流水线的工况进行定义，因此可通过在分级坐标系定义范围内增加检测流水线数量、转运流水线数量来对蛋流处理能力进行扩充，具备较大的蛋流处理能力扩容空间。

63、本发明中，以编码器测得的电机主轴旋转量来度量传输面移动距离，因此简化了流水线的触发动作方法，流水线协同作业时，动力设置为多个流水线共用一台大功率电机，或是各流水线分别使用不同的电机进行驱动，均不影响对流水线的蛋品分级分装控制。

64、本发明中，通过编码器分配计算出大位置、小位置；大位置对应的是棍数量位置；小位置：计算取读称重有效数据；那么就计算出棍号对应的重量数据，每移动一个大位置刷新一次数据，从而形成准确可复现的坐标系定义，便于在不同的工作场地布署。

65、本发明在分装蛋品时，以两个及两个以上的包装道进行分别进蛋，在两级分流时，分流踢蛋的位置预先储存在数据区，分别指定相应位置踢蛋，计算精准，动作敏捷，分流算法，提高包装能力，每小时可达6万个蛋。

66、本发明的检测流水线可每个蛋标志不同类别，在数据处理时附加蛋品分级标识以区分等级、脏蛋、品相、血斑蛋等，能避免质量差的蛋品进入包装环节。

67、在本发明中，由于使用分级坐标系统一勾勒参与蛋品包装分级的各个流水线工况，因此各流水线可以设置为不同速度，且由于没有过多的传感器环节，因此可以按蛋流输送速度及蛋流路径与其下方缓存区的高度，直接计算蛋夹向缓存区释放蛋品的时间提前量，使得蛋品能在高速运送时也能从蛋夹准确进入缓存区缓存杯，从而提升对不同流水线的结构差异的兼容性。