一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置的制作方法

專利名稱：一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種禽蛋的檢測裝置，尤其是涉及一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊的
裝直。
背景技術：
禽蛋裂紋檢測是禽蛋分級生產線中一個重要環節，在收集、運輸等過程中產生的裂紋很容易使禽蛋感染沙門氏菌，危害人體健康。目前，檢測禽蛋裂紋的方法主要有兩種。I)利用機器視覺技術檢測禽蛋裂紋。機器視覺技術的精度很大程度上取決于照相機的分辨率、分類算法和禽蛋蛋殼的顏色。機器視覺技術在檢測蛋殼上的污點，血斑，破碎的蛋殼，奇異的形狀有很大的優勢。但是機器視覺很難檢測到一些微小的裂紋，因為很多裂紋往往是不可見的，而且難以實現禽蛋表面圖像的全面采集，易造成漏采，誤差較大。2)利用聲學沖擊響應方法檢測禽蛋裂紋。其原理是根據敲擊禽蛋所產生的聲脈沖振動，分析其頻譜來判別是否存在裂紋。聲學沖擊響應方法雖然也需對蛋殼上多個點進行敲擊，但其具有操作方便、檢測靈敏度較高和分析速度較快等優點。國外很多禽蛋自動分級生產線上采用了聲學沖擊響應的方法。用聲學沖擊響應的方法檢測禽蛋的裂紋，通常包括以下幾個步驟:1、在敲擊之前，對禽蛋進行定位，測量禽蛋直徑，并且檢測禽蛋空缺情況；2、激勵裝置(敲擊、超聲波等裝置)對禽蛋進行至少一次的激勵，產生振動或聲音；3、信號采集裝置(麥克風、壓電傳感器、加速度傳感器等)采集該振動或聲音，并且轉化為電信號；4、信號處理裝置對采集到的電信號分析，辨別是否存在裂紋。國內已經有一些類似的裝置用來檢測禽蛋裂紋，比如在專利CN101419196中將一個敲擊球連接在一根線上，讓敲擊球自由擺動后敲擊禽蛋表面，在敲擊點的另一側緊貼著禽蛋蛋殼表面放置一個壓電傳感器，用來接收敲擊產生的振動信號。該專利僅提供了一種用于實驗室的測試方法，由于該裝置很難調節敲擊的力度和頻率，而且壓電傳感器必須和禽蛋表面接觸，所以無法應用于在線快速的檢測。最常見的裝置是采用一根末端安裝一個敲擊球的敲擊棒去敲擊禽蛋，該種方法在專利CN101413928中得到描述，由步進電機驅動的敲擊棒多點敲擊禽蛋，為了保證裂紋部位無遺漏，該實施例中采用了 11次敲擊，而放置在禽蛋旁的麥克風接收敲擊信號。目前的敲擊方法基本上采用敲擊機構固定的方法，當禽蛋經過敲擊機構下端時，進行敲擊，該種方法的缺點是必須先檢測禽蛋的位置，等到禽蛋運動到敲擊點時觸發敲擊，需要考慮多種因素，如禽蛋運行速度、敲擊棒下落時間等，對控制系統要求較高。目前的敲擊機構無論是基于何種控制，給一個敲擊信號后，敲擊機構只進行一次敲擊。
發明內容為了克服現有技術的缺陷，提高敲擊效率和準確度；本實用新型的目的在于提供一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置，該裝置能夠對禽蛋進行多次精確、全面的敲擊，檢測出禽蛋表面的裂紋。為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:本實用新型包括N個結構相同且大小一致的禽蛋敲擊機構、傳送帶、多個支撐滾輪、N個控制系統#個禽蛋敲擊機構固定安裝在傳送帶上，禽蛋放置于兩個馬鞍形支撐滾輪之間，N個禽蛋敲擊機構在前進方向上的間距與禽蛋中心距相等，每個禽蛋敲擊機構分別與各自的控制系統相連，所述N個數必需相一致。所述的禽蛋敲擊機構均包括管體、環形的塞子、套管、線圈、軸、兩個軸承、三個軸套、兩個敲擊棒底座、兩個磁鐵，兩個彈簧，兩根敲擊棒、兩個敲擊球、麥克風；管體中空且上下都未密封，管體外部套著由鐵磁性材料制造的套管，套管的外面繞著線圈，套管和線圈構成一個電磁鐵；軸固定安裝在下部的管體內，軸上套有兩個軸承，分別用三個軸套隔開，兩個軸承分別與左右敲擊棒底座固定連接，敲擊棒底座橫截面為長方形，兩根敲擊棒底座上表面分別安裝一個磁鐵，左右兩個磁鐵的極性相反，左右兩根敲擊棒和自己對應的敲擊棒底座以螺紋的方式連接，兩根敲擊棒末端分別安裝一個敲擊球，管體下面左右兩側分別開了一個長方形的槽，兩個槽一直延伸到管體的底部，管體最下端安裝環形的塞子，左右兩側彈簧的一端分別與環形的塞子連接，兩個彈簧的另一端分別連接到對應的敲擊棒底座，環形的塞子內部安裝麥克風，麥克風兩根信號線從管體上部引出。本實用新型禽蛋在線裂紋檢測敲擊方法:I)多個禽蛋敲擊機構固定安裝在傳送帶上，禽蛋放置于兩個馬鞍形支撐滾輪之間，禽蛋敲擊機構在前進方向上的間距與禽蛋的間距相同，每個禽蛋敲擊機構分別與對應控制系統相連；2)每個敲擊機構包括一個管體，管體中空且上下都未密封，管體下端外部套著一個套管，套管的外面繞著線圈，套管和線圈構成一個電磁鐵，套管下部的管體內部安裝一根軸，軸上套有兩個軸承，兩個軸承分別與左右敲擊棒底座固定連接，兩根敲擊棒底座上表面分別安裝一個磁鐵，左右兩個磁鐵的極性相反，左右兩根敲擊棒分別和自己對應的敲擊棒底座連接，兩根敲擊棒末端分別安裝一個敲擊球，管體下面左右兩側分別開了一個長方形的槽，長方形的槽一直延伸到管體的底部，管體最下端安裝一個環形的塞子，左右兩側彈簧的一端分別與塞子連接，彈簧的另一端分別連接到對應的敲擊棒底座，環形塞子內部安裝一個麥克風，麥克風兩根信號線從管體上部引出；3)禽蛋隨著支撐滾輪前進而前進，并且隨著支撐滾輪的滾動而滾動，多個敲擊機構隨著傳送帶運動而運動，運動速度和禽蛋運動速度相同，敲擊機構運動到傳送帶下方時的運動方向和禽蛋運動方向相同，敲擊機構運動到預先設定的位置后，開始敲擊正下方的禽蛋，運動到另一個預先設定的位置后停止敲擊并隨著傳送帶返回，在敲擊機構敲擊禽蛋的過程中，禽蛋始終位于敲擊機構的正下方，為了適應各種禽蛋大小，到達預先設定的位置后的第一次敲擊產生的信號為測試信號，通過分析該信號的幅度大小，調節之后多次敲擊的脈沖的幅度，從而控制敲擊的力度。4)當敲擊機構被驅動用來檢測禽蛋裂紋時，第一個正脈沖輸入到敲擊機構的線圈上，電磁鐵產生極性與左邊的敲擊棒底座上的磁鐵的極性相反，與右邊的敲擊棒底座上的磁鐵的極性相同，左邊的敲擊棒向下轉動，向下轉動的過程中，彈簧由拉伸狀態轉變為平衡狀態，再經過平衡狀態轉變為壓縮狀態，當敲擊球接觸到禽蛋蛋殼表面后，產生的聲音信號被麥克風接收轉換為電信號，并且傳輸到控制系統，此時由于彈簧處于壓縮狀態，敲擊球立即反彈離開禽蛋表面，彈簧的存在保證敲擊球不會反復碰撞蛋殼表面，如果敲擊機構下面沒有禽蛋，敲擊球一直下落，直到彈簧被壓縮到最短然后反彈，如果存在禽蛋沒控制系統接收到敲擊信號后輸入第一個負脈沖到線圈上，此時電磁鐵極性反轉，左邊的敲擊棒受到電磁鐵吸引向上轉動，直到回到靜止狀態的位置，同時，右邊的敲擊棒受到電磁鐵排斥力向下轉動，和左邊敲擊棒敲擊的方式一樣，敲擊球敲擊到禽蛋蛋殼后反彈。右邊的敲擊棒完成敲擊后，再輸入第二個正脈沖到線圈上，進行第二輪的敲擊，如此循環進行多次敲擊。本實用新型具有的有益效果是:1、本實用新型一個敲擊機構包括兩根敲擊棒，在一根敲擊棒敲擊完上升的同時，另一根敲擊棒下落進行下一次敲擊，即一次脈沖可以實現一根敲擊棒的下落與另一根敲擊棒的上升，簡化了敲擊過程。2、本實用新型敲擊機構和禽蛋在一段距離內以相同的速度前進，敲擊機構和禽蛋相對保持靜止，于是不需要檢測禽蛋的位置和計算敲擊的時間，可以極大地減小控制系統的復雜度。3、本實用新型中在一段距離內，禽蛋始終位于敲擊機構的正下方，不會因為敲擊位置偏差而導致的誤差。4、本實用新型中小球和敲擊棒之間，敲擊棒和敲擊棒底座之間都用螺紋連接，由于小球頻繁接觸蛋殼表面，很容易臟，這樣的設計為小球和敲擊棒的拆卸與更換提供便利。

圖1是本實用新型敲擊機構的縱向切面圖；圖2是圖1軸位置局部剖面圖；圖3是本實用新型敲擊裝置側視圖；圖4是本實用新型敲擊裝置控制示意圖；圖中:1、禽蛋敲擊機構，2、禽蛋，3、管體，4、槽，5、槽，6、環形的塞子，7、套管，8、線圈，9、軸，10、軸承，11、軸承，12、軸套，13、軸套，14、軸套，15、敲擊棒底座，16、敲擊棒底座，17、磁鐵，18、磁鐵，19、彈簧，20、彈簧，21、敲擊棒，22、敲擊棒，23、敲擊球，24、敲擊球，25、麥克風，26、信號線，27、信號線，28、傳送帶，29、支撐滾輪，30、控制系統。
具體實施方式
下面結合具體實施實例對本實用新型作進一步說明。如圖3所示，本實用新型包括N個結構相同且大小一致的禽蛋敲擊機構1、傳送帶28、多個支撐滾輪29、N個控制系統30 #個禽蛋敲擊機構I固定安裝在傳送帶28上，禽蛋2放置于兩個馬鞍形支撐滾輪之間，N個禽蛋敲擊機構在前進方向上的間距與禽蛋中心距相等，每個禽蛋敲擊機構分別與各自的控制系統30相連，所述N個數必需相一致。如圖1、圖2所示，所述的禽蛋敲擊機構均包括管體3、環形的塞子6、套管7、線圈
8、軸9、兩個軸承10、11、三個軸套12、13、14、兩個敲擊棒底座15、16、兩個磁鐵17、18，兩個彈簧19、20，兩根敲擊棒21、22、兩個敲擊球23、24、麥克風25 ;管體3中空且上下都未密封，管體3下端外部套著由鐵磁性材料制造的套管7，套管的外面繞著線圈8，套管和線圈構成一個電磁鐵；軸9固定安裝在下部的管體3內，軸上套有兩個軸承10、11，分別用三個軸套12、13、14隔開，兩個軸承分別與左右敲擊棒底座15、16固定連接，敲擊棒底座橫截面為長方形，且敲擊棒底座材料為塑料或者鋁等非鐵磁性材料，兩根敲擊棒底座上表面分別安裝一個磁鐵17、18，左右兩個磁鐵的極性相反，磁鐵17的N極朝上，磁鐵18的N極向下，左右兩根敲擊棒21、22和自己對應的敲擊棒底座15、16以螺紋的方式連接，兩根敲擊棒末端分別安裝一個敲擊球23、24，管體下面左右兩側分別開了一個長方形的槽4、5，兩個槽一直延伸到管體的底部，管體最下端安裝環形的塞子6，左右兩側彈簧19、20的一端與環形的塞子6連接，兩個彈簧的另一端分別連接到對應的敲擊棒底座15、16，環形的塞子6內部安裝麥克風25，麥克風兩根信號線26、27從管體上部引出，與對應控制器連接。兩條長方形的槽4、5的寬度稍大于敲擊棒底座的寬度，兩槽的作用是能夠讓左右兩根敲擊棒15、16沿著槽的方向做上下運動。兩根敲擊棒21、22敲擊棒的材料為塑料，兩個敲擊球23、24的材料為塑料或者金屬材料，敲擊球和敲擊棒也以螺紋的方式連接，以這種方式連接是為了方便拆卸和更換。如圖2所示的局部剖面圖，軸9固定安裝在管體3內部，兩個軸承10、11安裝在軸上，三個軸套12、13、14用于固定軸承的位置，保證軸承不會進行軸向的滑動。如圖1所示，的敲擊機構處于靜止的狀態，此時電磁鐵線圈不通電，由于兩根敲擊棒底座上的磁鐵17、18都被電磁鐵中間的鐵磁性套管7吸引，兩個磁鐵都與套管接觸，由于套管的阻擋，使得敲擊棒不能夠再向上轉動，這個位置也被稱為上止點。此時，兩根彈簧19、20都處于拉伸狀態，但是彈簧的拉力不足以克服磁鐵17、18的吸引力將敲擊棒往下拉，所以敲擊棒能夠維持在該位置保持不動。當敲擊機構I被驅動用來檢測禽蛋裂紋時，第一個正脈沖輸入到線圈8上，此時電磁鐵產生極性，這個極性與敲擊棒底座15上的磁鐵17的極性相反，而與敲擊棒底座16上的磁鐵18的極性相同，即電磁鐵N極向下，所以左邊的敲擊棒以軸9為軸心向下轉動，而右邊的敲擊棒保持靜止，左邊敲擊棒向下轉動的過程中，彈簧20由拉伸狀態轉變為平衡狀態，再經過平衡狀態轉變為壓縮狀態，彈簧這種狀態的轉變使敲擊棒轉動速度變慢，即敲擊球23的下落速度變慢，當敲擊球接觸到禽蛋蛋殼表面后，產生的聲音信號被麥克風25接收轉換為電信號，并且傳輸到對應的控制裝置，此時由于彈簧20處于壓縮狀態，敲擊球立即反彈離開禽蛋表面，彈簧的存在保證敲擊球不會反復碰撞蛋殼表面，由于反復碰撞會連續產生多次敲擊信號，影響信號的分析與處理，彈簧很好地避免了這一情況的產生。如果敲擊機構下面沒有禽蛋，敲擊球一直下落，直到彈簧被壓縮到最短然后反彈。麥克風未接收到敲擊信號，說明這一位置沒有禽蛋，不再進行第二次的敲擊。第一次敲擊信號產生被控制系統接收到后,控制系統輸入第一個負脈沖到線圈上，此時電磁鐵極性反轉，這個極性與敲擊棒底座15上的磁鐵17的極性相同，而與敲擊棒底座16上的磁鐵18的極性相反,左邊的敲擊棒受到電磁鐵吸引向上轉動,直到回到靜止狀態的位置，與此同時，右邊的敲擊棒受到電磁鐵排斥力向下轉動，和左邊敲擊棒敲擊的方式一樣，敲擊球24敲擊到禽蛋蛋殼后立即反彈。右邊的敲擊棒完成敲擊后，再輸入第二個正脈沖到線圈上，進行第二輪的敲擊，如此循環進行多次敲擊。如圖3所示為敲擊裝置的側視圖，圖中敲擊機構被簡化，禽蛋放置在兩個支撐滾輪之間，為了符合禽蛋的形狀，支撐滾輪被做成馬鞍形，多個敲擊機構安裝在傳送帶上，敲擊機構的間隔和禽蛋的間隔相等。禽蛋隨著支撐滾輪29以T方向前進，并且隨著支撐滾輪29的滾動而滾動，滾動方向用W表示,多個敲擊機構I隨著傳送帶28運動而運動,傳送帶運動方向用U表示,在傳送帶28下表面的敲擊機構的運動方向和禽蛋運動方向相同，速度相等。敲擊機構在運動過程中有兩個狀態:靜止狀態和敲擊狀態，在兩個預設的位置a、b進行兩個狀態之間的切換，當敲擊機構運動到位置a之后，敲擊機構從靜止狀態轉換為敲擊狀態，開始對禽蛋進行敲擊，當敲擊機構運動到位置b后，敲擊機構從敲擊狀態切換為靜止狀態，停止敲擊，并隨著傳送帶28返回；在位置a之后，位置b之前，敲擊機構與禽蛋一一對應，并根據上述過程進行循環多次敲擊。為了適應各種禽蛋大小，敲擊機構到達位置a之后的第一次敲擊產生的信號為測試信號，通過分析該信號的幅度大小，調節以后驅動敲擊的脈沖的幅度，從而控制敲擊的力度。如圖4所示的敲擊裝置控制圖中，禽蛋以W方向轉動，每個敲擊機構I對應一個控制系統30，每個敲擊機構和對應的控制系統(如單片機、PLC構成的系統)連接,敲擊機構中麥克風25采集到的信號通過信號線26、27傳輸給控制系統，控制系統進行分析并判別是否存在裂紋，同時控制系統通過調節驅動敲擊的脈沖幅度的大小，來控制敲擊機構對禽蛋的尚支擊力度。
權利要求1.一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置，其特征在于:包括N個結構相同且大小一致的禽蛋敲擊機構(I)、傳送帶(28)、多個支撐滾輪(29)、N個控制系統(30) #個禽蛋敲擊機構(I)固定安裝在傳送帶(28 )上，禽蛋(2 )放置于兩個馬鞍形支撐滾輪之間，N個禽蛋敲擊機構在前進方向上的間距與禽蛋中心距相等，每個禽蛋敲擊機構分別與各自的控制系統(30)相連，所述N個數必需相一致。
2.根據權利要求1所述的一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置，其特征在于:所述的禽蛋敲擊機構均包括管體(3)、環形的塞子(6)、套管(7)、線圈(8)、軸(9)、兩個軸承(10、11)、三個軸套(12、13、14)、兩個敲擊棒底座(15、16)、兩個磁鐵(17、18)，兩個彈簧(19、20)，兩根敲擊棒(21、22)、兩個敲擊球(23、24)、麥克風(25);管體(3)中空且上下都未密封，管體(3)外部套著由鐵磁性材料制造的套管(7)，套管的外面繞著線圈(8)，套管和線圈構成一個電磁鐵；軸(9)固定安裝在下部的管體(3)內，軸上套有兩個軸承(10、11)，分別用三個軸套(12、13、14)隔開，兩個軸承分別與左右敲擊棒底座(15、16)固定連接，敲擊棒底座橫截面為長方形，兩根敲擊棒底座上表面分別安裝一個磁鐵(17、18)，左右兩個磁鐵的極性相反，左右兩根敲擊棒(21、22)和自己對應的敲擊棒底座(15、16)以螺紋的方式連接，兩根敲擊棒末端分別安裝一個敲擊球(23、24)，管體下面左右兩側分別開了一個長方形的槽(4、5)，兩個槽一直延伸到管體的底部，管體最下端安裝環形的塞子(6)，左右兩側彈簧(19、20)的一端分別與環形的塞子(6)連接，兩個彈簧的另一端分別連接到對應的敲擊棒底座(15、16)，環形的塞子(6)內部安裝麥克風(25)，麥克風兩根信號線(26、27)從管體上部引出。
專利摘要本實用新型公開了一種禽蛋在線裂紋檢測敲擊裝置。多個敲擊機構固定安裝于禽蛋上方的傳送帶上隨著傳送帶運動，敲擊機構在敲擊過程中和禽蛋運動的速度方向一致，大小相同，敲擊機構對其正下方的禽蛋進行多次的敲擊，每個敲擊機構包括一個管體，管體外面套有套管和線圈，構成一個電磁鐵，左右兩根敲擊棒獨立繞軸芯轉動，管體內部安裝一個麥克風。本實用新型敲擊機構在敲擊時和禽蛋相對保持靜止，于是不需要檢測禽蛋的位置和計算敲擊的時間，減小控制系統的復雜度，且在敲擊時禽蛋始終位于敲擊機構下方，不會產生因為敲擊位置偏差而導致的誤差，給電磁鐵線圈一次脈沖能夠實現一根敲擊棒的下落與另一根敲擊棒的上升，簡化了敲擊驅動過程。
文檔編號G01N29/34GK203025160SQ20122071861
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者王劍平, 王海軍, 應義斌, 蓋玲, 江婷婷, 余琳 申請人:浙江大學