RU2016672C1

RU2016672C1 - Sorting device

Info

Publication number: RU2016672C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Паладьев; В.А. Пиккиев; М.Б. Фельдштейн; Г.Д. Деведзи; И.С. Захаров; Б.И. Тузов; Р.Б. Зезин; Г.П. Тимофеев
Original assignee: Курский Политехнический Институт; Государственный центральный научно-исследовательский институт драгоценных металлов и алмазов
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: crystal sorting. SUBSTANCE: device has an object multirow feed unit, check unit, control signal forming unit, multirange sorting unit, receiving bins. The unit for feeding the objects to the check zone is made in the form of a rotary drum which has vacuum holders on the rounding surface, the holders are made in the form of hollow cone driven gears mounted for rotation around its own axis when engaged with a stationary gear mounted on a stationary drum axle in its cavity. EFFECT: improved structure. 4 dwg

Description

Изобретение относится к алмазообрабатывающей промышленности, а именно к устройствам сортировки алмазов и бриллиантов на основе оптических методов измерения. Может быть также использовано в машиностроении, микроэлектронной промышленности для сортировки малоразмерных изделий, кристаллов микросхем и других подобных объектов. The invention relates to the diamond processing industry, namely, devices for sorting diamonds and diamonds based on optical measurement methods. It can also be used in mechanical engineering, microelectronic industry for sorting small-sized products, chip crystals and other similar objects.

Известно устройство измерения цвета бриллиантов (патент ФРГ N ДЕ 3223876 С2, кл. G 01 N 21/87), содержащее оптическую измерительную систему и вакуумный держатель бриллианта, снабженный механизмом юстирования и вращения бриллианта в поле зрения оптической системы. A known device for measuring the color of diamonds (German patent N DE 3223876 C2, class G 01 N 21/87), containing an optical measuring system and a vacuum diamond holder, equipped with a mechanism for aligning and rotating the diamond in the field of view of the optical system.

Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленная тем, что исследуемый объект ориентируется и устанавливается в держатель вручную. Кроме того, размещение объекта в глубине профилированного углубления ограничивает объем оптических и размерных характеристик, доступных для исследования, что приводит к снижению точности сортировки. The disadvantage of this device is low productivity, due to the fact that the studied object is oriented and installed in the holder manually. In addition, the placement of the object in the depth of the profiled recess limits the amount of optical and dimensional characteristics available for research, which leads to a decrease in the accuracy of sorting.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство сортировки алмазов [1], состоящее из блока автоматической подачи объектов, конвейера, осветителя, блока фотоприемников, микропроцессора, блока распределения и блока приемных бункеров. The closest in technical essence to the invention is a device for sorting diamonds [1], consisting of a block for automatically feeding objects, a conveyor, a light, a block of photodetectors, a microprocessor, a distribution block and a block of receiving bins.

Недостатком устройства являются непроизводительные потери времени и невысокая точность сортировки. Непроизводительные потери времени вызваны неравномерным расположением объектов на конвейере из-за смещения объектов относительно друг друга в процессе перемещения из блока подачи на движущийся конвейер и из-за смещения незакрепленных объектов в процессе движения конвейера. The disadvantage of this device is unproductive time loss and low accuracy of sorting. Unproductive time losses are caused by the uneven arrangement of objects on the conveyor due to the displacement of objects relative to each other during the movement from the feed unit to the moving conveyor and due to the displacement of loose objects during the movement of the conveyor.

При неравных расстояниях между объектами на конвейере возможна ситуация, когда два соседних объекта будут расположены настолько близко, что в поле зрения фотоприемников будут присутствовать оба объекта одновременно, что приведет к снижению точности измерения характеристик каждого из них. Кроме того, в подобной ситуации период следования объектов может быть меньше суммы времени срабатывания блока фотоприемников и времени обработки данных в микропроцессоре. Очевидно, что это приведет к снижению точности и в ряде случаев к отказу от распознавания. At unequal distances between objects on the conveyor, it is possible that two neighboring objects will be so close that both objects will be present in the field of view of the photodetectors, which will lead to a decrease in the accuracy of measuring the characteristics of each of them. In addition, in such a situation, the period the objects follow may be less than the sum of the response time of the photodetector block and the data processing time in the microprocessor. Obviously, this will lead to a decrease in accuracy and, in some cases, to the rejection of recognition.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля. The purpose of the invention is to increase the accuracy and reliability of control.

На фиг. 1 приведено устройство сортировки, фронтальный вид; на фиг. 2 - устройство сортировки, вид сверху; на фиг. 3 - конструкция конвейера; на фиг. 4 - конструкция держателя объектов. In FIG. 1 shows a sorting device, front view; in FIG. 2 - sorting device, top view; in FIG. 3 - conveyor structure; in FIG. 4 - design of the holder of objects.

Предлагаемое устройство (фиг. 1, 2) состоит из блока 1 подачи объектов, блока контроля, выполненного в виде оптической измерительной системы, имеющей поле зрения 2 и образованной осветителем 3 и блоком 4 фотоприемников, блока 5 формирования управляющего сигнала (микропроцессор), блока 6 многодиапазонной сортировки распределения, блока 7 приемных бункеров, блока подачи объектов в зону контроля, выполненного в виде роторного конвейера 8, на рабочей поверхности которого расположено N (N = 1, 2, 3...) держателей 9, снабженных отверстиями и работающих по принципу вакуумной присоски с транспортируемыми на них в процессе работы конвейера объектами 10 сортировки. Блок 1 подачи объектов и роторный конвейер 8 соединены бункером-накопителем 11, выполненным в виде наклонного желоба. Заслонка 12 расположена в нижней части роторного конвейера 8 над приемным отверстием блока 6 распределения объектов и прижата к рабочей поверхности роторного конвейера 8. The proposed device (Fig. 1, 2) consists of an object supply unit 1, a control unit made in the form of an optical measuring system having a field of view 2 and formed by a illuminator 3 and a photodetector unit 4, a control signal generating unit 5 (microprocessor), unit 6 multi-range sorting of distribution, block 7 receiving hoppers, block supplying objects to the control zone, made in the form of a rotary conveyor 8, on the working surface of which there are N (N = 1, 2, 3 ...) holders 9, equipped with holes and working on the principle of a vacuum suction cup with sorting objects transported onto them during conveyor operation 10. The object supply unit 1 and the rotor conveyor 8 are connected by a storage hopper 11 made in the form of an inclined trough. The damper 12 is located in the lower part of the rotor conveyor 8 above the receiving hole of the block 6 distribution of objects and is pressed against the working surface of the rotor conveyor 8.

Роторный конвейер, конструкция которого поясняется фиг. 3, представляет собой полый барабан 13, имеющий возможность вращения на жестко закрепленной горизонтальной полой полуоси 14. Полый барабан 13 соединен с шестерней 15, входящей в зацепление с шестерней 16, напрессованной на вал электродвигателя 17. По образующей полого барабана 13 размещены вакуумные держатели 9, имеющие возможность вращения и жестко соединенные с коническими шестернями 18, входящими в свою очередь в зацепление с конической шестерней 19, напрессованной на полую полуось 14. Вакуумные держатели через полый барабан 13 и полую полуось 14 соединены с вакуумной магистралью. A rotary conveyor, the construction of which is illustrated in FIG. 3, is a hollow drum 13, which can be rotated on a rigidly fixed horizontal hollow axle shaft 14. The hollow drum 13 is connected to the gear 15 engaged with the gear 16 pressed onto the shaft of the electric motor 17. Vacuum holders 9 are placed along the generatrix of the hollow drum 13, rotatable and rigidly connected to bevel gears 18, which in turn engage with bevel gear 19 pressed onto the hollow shaft 14. Vacuum holders through the hollow drum 13 and the hollow shaft 14 s connected to the vacuum line.

Конструкция вакуумного держателя 9 поясняется фиг. 4 и представляет собой полый цилиндр 21 с плоским дном, в котором имеются отверстия 22. Диаметр отверстий 22 меньше размеров объекта 10 с тем, чтобы исключить попадание каких либо элементов объекта 10 (вершина, грань) в отверстия 22, т.е. в зону, не доступную для оптических измерений. Цилиндр 21 напрессован на полую ось 23, имеющую возможность вращения в отверстии огибающей полого барабана 13 и снабженную уплотнениями 24. На свободный конец полой оси 23 напрессована коническая шестерня 18. Отверстия 22 через полую ось 23 соединены с полостью барабана 13 и, следовательно, с вакуумной магистралью. The design of the vacuum holder 9 is illustrated in FIG. 4 and is a hollow cylinder 21 with a flat bottom in which there are holes 22. The diameter of the holes 22 is smaller than the size of the object 10 in order to prevent any elements of the object 10 (vertex, face) from entering the holes 22, i.e. into an area not accessible for optical measurements. The cylinder 21 is pressed onto the hollow axis 23, which can be rotated in the hole of the envelope of the hollow drum 13 and provided with seals 24. A bevel gear 18 is pressed onto the free end of the hollow axis 23. The holes 22 are connected through the hollow axis 23 to the cavity of the drum 13 and, therefore, to the vacuum the highway.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

От электродвигателя 17 (фиг. 3) через шестерни 16 и1 5 вращение передается барабану 13. При вращении барабана 13 неподвижная коническая шестерня 19 сообщает движение коническим шестерням 18, которые и являются вакуумными держателями. Исследуемые объекты 10 (фиг. 1, 2) поступают из блока 1 автоматической подачи и попадают в бункер-накопитель 11, выполненный в виде наклонного желоба, и образуют очередь, выстроившись в ряд друг за другом, причем первый объект из очереди касается рабочей поверхности роторного конвейера 8. При прохождении в непосредственной близости от среза желоба бункера-накопителя 11 очередного вакуумного держателя 9 первый объект из очереди попадает в струю воздуха, отсасываемого через отверстия 22 (фиг. 4), прижимается к поверхности держателя и, перекрывая собой эти отверстия, удерживается в дальнейшем на плоской поверхности держателя 9 за счет вакуума. При продолжении движения конвейера 8 (фиг. 1) и, следовательно, держателя 9 объект извлекается из очереди и попадает в поле зрения 2 оптической системы. Его место занимает следующий объект из очереди. From the electric motor 17 (Fig. 3), through the gears 16 and 15, the rotation is transmitted to the drum 13. When the drum 13 rotates, the fixed bevel gear 19 communicates the movement of the bevel gears 18, which are the vacuum holders. The studied objects 10 (Fig. 1, 2) come from the automatic feeding unit 1 and fall into the storage hopper 11, made in the form of an inclined trough, and form a queue, lining up in a row one after another, the first object from the queue touching the working surface of the rotor conveyor 8. When passing in the immediate vicinity of the cut of the trough of the storage hopper 11 of the next vacuum holder 9, the first object from the queue enters the stream of air sucked through openings 22 (Fig. 4), is pressed to the surface of the holder and, blocking nd these holes subsequently held on the flat surface of the holder 9 due to the vacuum. With continued movement of the conveyor 8 (Fig. 1) and, therefore, the holder 9, the object is removed from the queue and falls into the field of view 2 of the optical system. Its place is taken by the next object from the queue.

При вхождении объекта 10 в поле зрения 2 оптической измерительной системы начинается цикл измерения характеристик объекта, причем объект 10, совершая поступательное движение в пределах поля зрения 2, одновременно поворачивается совместно с держателем 9 на 360^о. Оптическая измерительная система за это время производит М (М = 1, 2. 3...) измерений. Данные измерений поступают в микропроцессор 5. Исходя из их анализа, микропроцессор 5 определяет оптические и размерные характеристики объекта, определяет и запоминает номер бункера, соответствующего этим характеристикам, формирует и выдает сигнал управления на блок 6 распределения и переходит к анализу данных следующего объекта, входящего в этот момент в поле зрения 2 оптической измерительной системы. Сигнал управления блоком 6 распределения формируется микропроцессором 5 так, чтобы каждый объект, завершив свой путь по конвейеру 8 и сброшенный с него заслонкой 12, был направлен блоком 6 распределения в соответствующий бункер блока 7 приемных бункеров.When the object 10 enters the field of view 2 of the optical measuring system, a cycle of measuring the characteristics of the object begins, and the object 10, translating within the field of view 2, simultaneously rotates together with the holder 9 by 360 ^° . The optical measuring system during this time produces M (M = 1, 2. 3 ...) measurements. The measurement data are sent to the microprocessor 5. Based on their analysis, the microprocessor 5 determines the optical and dimensional characteristics of the object, determines and stores the number of the hopper corresponding to these characteristics, generates and issues a control signal to the distribution unit 6 and proceeds to the analysis of the data of the next object included in this moment is in the field of view of 2 optical measuring systems. The control signal of the distribution unit 6 is generated by the microprocessor 5 so that each object, having completed its path along the conveyor 8 and discarded by the shutter 12, is sent by the distribution unit 6 to the corresponding hopper of the receiving hopper unit 7.

Таким образом, в установившемся режиме работы конвейера 8 происходит циклически повторяющийся процесс выполнения операций поочередного извлечения объектов 10 из бункера-накопителя 11, постоянно пополняемого из блока 1 автоматической подачи объектов, анализа нескольких проекций объекта 10, поворачиваемого относительно оптической оси измерительной системы на 360^о, обработки данных, выдачи сигнала управления, срабатывания блока распределения, сброса объекта с конвейера 8 в соответствующий бункер блока приемных бункеров. Темп поступления объектов 10 из блока 1 автоматической подачи устанавливается равным темпу движения объектов на конвейере 8, причем случайные изменения темпа поступления объектов (имеющие место практически во всех известных устройствах автоматической подачи) и несогласованность во времени момента подачи объекта и момента прохождения очередного держателя 9 на конвейере 8 компенсируется очередью объектов, формируемой в бункере-накопителе 11.Thus, in steady state operation of the conveyor 8 occurs cyclically repetitive process operations alternately retrieve objects 10 from the hopper 11, is constantly replenished from unit 1 automatically feeding objects, analysis of several projections of object 10, rotated about the optical axis of the measuring system 360 ^on, data processing, issuing a control signal, the operation of the distribution unit, dumping the object from the conveyor 8 into the corresponding hopper of the receiving hopper unit. The rate of receipt of objects 10 from block 1 of the automatic feed is set equal to the rate of movement of objects on the conveyor 8, and random changes in the rate of receipt of objects (occurring in almost all known automatic feeding devices) and inconsistency in time of the moment of filing of the object and the moment of passing the next holder 9 on the conveyor 8 is compensated by the queue of objects formed in the storage hopper 11.

Конкретное устройство сортировки предназначено для селекции алмазного сырья по признакам формы, рассчитано на крупность сырья 0,5...1 карат (размеры кристаллов 2,5...5 мм) и содержит блок подачи, выполненный в виде вибробункера; оптическую систему, состоящую из осветителя на базе лампы накаливания (8 В, 20 Вт), телевизионной камеры Л-50, роторного конвейера диаметром 240 мм, снабженного девятью вакуумными держателями, имеющими плоскую поверхность диаметром 18 мм с тринадцатью отверстиями диаметром 0,8 мм. Блок распределения выполнен в виде направляющего патрубка, устанавливаемого в направлении соответствующего бункера шаговым двигателем ДШИ-200-2. Блок приемных бункеров имеет четыре бункера емкостью по 50 см³ каждый. Микропроцессор типа УМК-10 на базе МПК К580, тактовая частота 2,5 МГц.A specific sorting device is designed for the selection of rough diamonds according to the shape, is designed for a coarse grain size of 0.5 ... 1 carat (crystal sizes 2.5 ... 5 mm) and contains a feed unit made in the form of a vibro-hopper; an optical system consisting of an illuminator based on an incandescent lamp (8 V, 20 W), an L-50 television camera, a rotor conveyor with a diameter of 240 mm, equipped with nine vacuum holders having a flat surface with a diameter of 18 mm with thirteen holes with a diameter of 0.8 mm. The distribution unit is made in the form of a guide pipe mounted in the direction of the corresponding hopper with a stepper motor DSHI-200-2. The hopper unit has four hoppers with a capacity of 50 cm ³ each. Microprocessor type UMK-10 based on MPK K580, clock frequency 2.5 MHz.

Предлагаемое устройство находится на стадии испытания опытного образца. Достигнутая производительность около 1000 кристаллов в 1 ч. The proposed device is at the stage of testing a prototype. Achieved performance of about 1000 crystals in 1 h.

Claims

SORTING DEVICE, comprising a crystal feed unit, a crystal feed unit for a control position and serially connected control unit, a control pulse generating unit and a multi-range sorting actuator, characterized in that, in order to improve the accuracy and durability of the sorting, the feed unit is a piece-fed crystal supply unit and the crystal supply unit to the control position is made in the form of a rotary drum equipped with a drive and mounted on a hollow stationary axis, in the cavity of which a bevel gear is fixed on the fixed axis, vacuum crystal holders are installed on the envelope surface of the drum, connected to the compressed air line, made in the form of hollow bevel driven gears mounted for rotation around their own axis when interacting with the fixed gear.