УСТРОЙСТВО СОРТИРОВКИ Российский патент 1994 года по МПК B07C5/342 G01N21/87 

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля.

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.

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.

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.

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.

Устройство работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

Предлагаемое устройство находится на стадии испытания опытного образца. Достигнутая производительность около 1000 кристаллов в 1 ч.

Изобретение относится к сортировке кристаллов. Сущность изобретения: устройство содержит узел подачи объектов, узел контроля, блок формирования управляющего сигнала, блок многодиапазонной сортировки, приемные бункеры, блок подачи объектов в зону контроля выполнен в виде роторного барабана, снабженного по огибающей поверхности вакуумными держателями, выполненными в виде полых конических ведомых шестерен, установленных с возможностью вращения вокруг собственной оси при их взаимодействии с неподвижной шестерней, установленной на неподвижной оси барабана в его полости. 4 ил.

УСТРОЙСТВО СОРТИРОВКИ, содержащее узел подачи кристаллов, узел подачи кристаллов на позицию контроля и последовательно соединенные блок контроля, блок формирования управляющего импульса и исполнительный механизм многодиапазонной сортировки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и долговечности сортировки, узел подачи является узлом поштучной подачи кристаллов, а узел подачи кристаллов на позицию контроля выполнен в виде снабженного приводом и установленного на полой неподвижной оси роторного барабана, в полости которого на неподвижной оси закреплена коническая шестерня, на огибающей поверхности барабана установлены вакуумные держатели кристаллов, связанные с магистралью сжатого воздуха, выполненные в виде полых конических ведомых шестерен, установленных с возможностью вращения вокруг собственной оси при их взаимодействии с неподвижной шестерней.