一種用于文件排序歸類的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于文件排序歸類的裝置，涉及用機(jī)電一體化設(shè)備，特別是對(duì)順序混亂的文檔資料有序化整理的裝置。該裝置包括：信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)、亂序文件放置機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、排序機(jī)構(gòu)、順序文件放置處理機(jī)構(gòu)；首先將亂序的文件堆疊整齊放置于亂序文件放置機(jī)構(gòu)上；信息識(shí)別機(jī)構(gòu)通過(guò)文件上的圖像信息識(shí)別出頂層文件的序號(hào)，計(jì)算出該文件應(yīng)該放置的位置；抓取機(jī)構(gòu)抓取頂層文件，將其運(yùn)送至排序機(jī)構(gòu)；排序機(jī)構(gòu)接收到信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)的指令將該文件運(yùn)送至順序文件處理機(jī)構(gòu)的相應(yīng)位置，最后將排序完成的所有文件一起輸出，從而完成亂序文件的排序。從而具有在文件排序過(guò)程中操作簡(jiǎn)單，效率高，穩(wěn)定性好，噪音小的效果。
【專利說(shuō)明】一種用于文件排序歸類的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用機(jī)電一體化設(shè)備，特別是對(duì)順序混亂的文檔資料有序化整理的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]如今大學(xué)課堂學(xué)生容量一般為65人左右和180人左右這兩種情況居多，教師對(duì)作業(yè)進(jìn)行批改之后，需進(jìn)行平時(shí)成績(jī)的登記，學(xué)生上交作業(yè)一般都為亂序，對(duì)老師進(jìn)行平時(shí)成績(jī)登記帶來(lái)了極大的不便，占用了老師大部分的時(shí)間，使得老師的工作效率降低，沒(méi)有更多的時(shí)間投入科研和教學(xué)準(zhǔn)備工作中，降低了時(shí)間利用率。
[0003]在對(duì)大量作業(yè)反復(fù)查找學(xué)生信息進(jìn)行登記成績(jī)時(shí)，由于人的主觀意識(shí)疲勞，難免會(huì)出現(xiàn)煩躁，從而在一定程度上影響老師的心理，對(duì)學(xué)生的平時(shí)成績(jī)?cè)斐捎绊?，還可能會(huì)登記出錯(cuò)，是老師長(zhǎng)期以來(lái)的一塊心病。所設(shè)計(jì)的“作業(yè)排序機(jī)”就是要解決作業(yè)亂序的問(wèn)題，對(duì)上交的亂序作業(yè)進(jìn)行排序，老師批改作業(yè)后，只需直接按照排好的序登記學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，這樣將會(huì)節(jié)省了老師登一個(gè)成績(jī)查找一遍的時(shí)間，使整個(gè)作業(yè)批改及成績(jī)登記過(guò)程達(dá)到高效率的工作，以最大限度的減小老師的工作量，提供給老師們極大的便利。另外該排序機(jī)也可用于校內(nèi)外其他各種文檔的排序，比如考卷，檔案資料等。
[0004]由于作業(yè)本的形狀不是特別規(guī)則，材料不方便進(jìn)行機(jī)械操作等，目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有類似專利。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)大量順序混亂的文件排序難的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種用于文件排序歸類的裝置，達(dá)到在文件排序過(guò)程中操作簡(jiǎn)單，效率高，穩(wěn)定性好，噪音小的目的。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于文件排序歸類的裝置，該裝置包括:信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)、亂序文件放置機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、排序機(jī)構(gòu)、順序文件放置處理機(jī)構(gòu)；首先將亂序的文件堆疊整齊放置于亂序文件放置機(jī)構(gòu)上；信息識(shí)別機(jī)構(gòu)通過(guò)文件上的圖像信息識(shí)別出頂層文件的序號(hào)，計(jì)算出該文件應(yīng)該放置的位置；抓取機(jī)構(gòu)抓取頂層文件，將其運(yùn)送至排序機(jī)構(gòu)；排序機(jī)構(gòu)接收到信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)的指令將該文件運(yùn)送至順序文件處理機(jī)構(gòu)的相應(yīng)位置，最后將排序完成的所有文件一起輸出，從而完成亂序文件的排序。
[0007]因而本發(fā)明一種用于文件排序歸類的裝置包括:信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)、亂序文件放置機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、排序機(jī)構(gòu)、順序文件處理機(jī)構(gòu)；
[0008]其中信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)包括:圖像采集模塊、信息處理模塊、控制模塊，通過(guò)圖像采集模塊采集文件表面信息圖像，信息處理模塊對(duì)采集到的信息圖像進(jìn)行分析，得到該文件的位置信息，控制模塊依據(jù)文件的位置信息對(duì)排序裝置其它機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，完成文件的排序；
[0009]亂序文件放置機(jī)構(gòu)為升降平臺(tái)包括:固定基座、抬升機(jī)構(gòu)、文件放置臺(tái)，抬升機(jī)構(gòu)底部設(shè)置于固定基座上方，頂部設(shè)置于文件放置臺(tái)下方，用于文件放置臺(tái)的上下移動(dòng)；
[0010]抓取機(jī)構(gòu)包括:兩個(gè)支撐架、連接兩個(gè)支撐架的絲桿和直線導(dǎo)軌、絲桿和直線導(dǎo)軌上設(shè)置一滑塊，滑塊下方設(shè)置抓取手，當(dāng)滑塊移動(dòng)到支撐架的一側(cè)時(shí)正好位于亂序文件放置機(jī)構(gòu)的上方，方便文件的抓?。?br> [0011]排序機(jī)構(gòu)包括:豎直運(yùn)動(dòng)模塊、水平運(yùn)動(dòng)模塊、載物模塊；其中豎直運(yùn)動(dòng)模塊包括:排序基座、設(shè)置于該基座上的豎直導(dǎo)軌和豎直絲桿、設(shè)置于豎直導(dǎo)軌與豎直絲桿上的豎直滑塊；水平運(yùn)動(dòng)模塊包括:固定板、設(shè)置于固定板上方的水平絲桿和水平導(dǎo)軌，設(shè)置于水平絲桿和水平導(dǎo)軌上的水平滑塊；其中固定板與豎直導(dǎo)軌固定連接，豎直絲桿和水平絲桿都通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；載物模塊包括:載物板、壓物桿及驅(qū)動(dòng)壓物桿的舵機(jī)，載物板采用梳形結(jié)構(gòu)，壓物桿用于文件放置于載物板上后把文件壓緊；載物模塊與水平滑塊固定連接；
[0012]順序文件處理機(jī)構(gòu)包括:放物架、接運(yùn)板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中放物架包括:豎直設(shè)置的方形背部支撐板和與背部支撐板重疊設(shè)置的推物板，背部支撐板上水平設(shè)置有多層放物隔板、四角水平設(shè)置有四個(gè)光滑軸，放物隔板采用梳形結(jié)構(gòu)，與排序機(jī)構(gòu)中的載物板配合工作完成文件的傳遞；推物板上開設(shè)有使放物隔板和光滑軸穿過(guò)的孔隙，用于光滑軸穿過(guò)的孔洞中設(shè)置有直線軸承，當(dāng)文件在放物隔板上排序完成后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)推物板順著光滑軸向外移動(dòng)，將各載物隔板上的文件推出，落于接運(yùn)板上。
[0013]所述亂序文件放置機(jī)構(gòu)為X形剪式升降平臺(tái)，其抬升機(jī)構(gòu)為一對(duì)X形剪式機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0014]所述抓取機(jī)構(gòu)的抓取手采用真空吸引裝置，該裝置包括一對(duì)氣缸及對(duì)應(yīng)設(shè)置于氣缸下方的真空吸盤。
[0015]本發(fā)明一種用于文件排序歸類的裝置，首先通過(guò)信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)識(shí)別出放置于文件放置臺(tái)上頂層的文件所要?dú)w類位置，在控制抓取機(jī)構(gòu)將頂部文件運(yùn)送至排序機(jī)構(gòu)，排序機(jī)構(gòu)再根據(jù)信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)發(fā)來(lái)的控制信息將文件放置進(jìn)順序文件處理機(jī)構(gòu)中正確的位置，從而具有在文件排序過(guò)程中操作簡(jiǎn)單，效率高，穩(wěn)定性好，噪音小的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為作業(yè)排序機(jī)總體裝配圖；
[0017]圖2為亂序文件放置機(jī)構(gòu)；
[0018]圖3為接收排序裝置；
[0019]圖4為抓取交付裝置；
[0020]圖5為順序文件放置輸出機(jī)構(gòu)；
[0021]圖6為程序流程簡(jiǎn)圖；
[0022]圖7為絲桿螺旋斜面受力簡(jiǎn)圖；
[0023]圖8為真空洗盤吸取力學(xué)模型簡(jiǎn)圖。
[0024]圖中:1-1.文件放置臺(tái)，1-2.抬升機(jī)構(gòu)，1-3.固定支座，1_4.步進(jìn)電機(jī)，1_5.滑動(dòng)支座，1-6.支座，2-1.大步進(jìn)電機(jī)，2-2.直線導(dǎo)軌，2-3.豎直絲桿機(jī)構(gòu)，2-4.水平滑塊，2-5.水平絲桿機(jī)構(gòu)，2-6小步進(jìn)電機(jī)，2-7.豎直滑塊，2-8.舵機(jī)，2-9.載物板，2-10.彈簧，2-11.壓物桿，3-1.滑塊機(jī)構(gòu)，3-2.絲桿機(jī)構(gòu)，3-3.直線導(dǎo)軌，3-4.氣缸，3-5.真空吸盤，4-1.背部支撐板，4-2.推物板，4-3.放物隔板，4-4.接運(yùn)板，4-5.步進(jìn)電機(jī)，4-6.直線導(dǎo)軌，4-7.光滑軸，4-8.直線軸承，4-9.支撐架；
[0025]圖8中各參數(shù)說(shuō)明如下:
[0026]APu——真空度Fv——垂直負(fù)載
[0027]Aw——有效面積Fh——水平負(fù)載
[0028]Pd——密封面的表面壓力Fr——摩擦力
[0029]Ad——密封面積Fd——密封面積的受力
[0030]F——負(fù)載力u——真空吸盤與工件間的摩擦系數(shù)
[0031]Fs-吸力Fa-加速度力
[0032]x、y—真空吸盤受力分析坐標(biāo)。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0034]1.1、2個(gè)豎直方向傳動(dòng)所用大步進(jìn)電機(jī)(4-1)、絲桿滑塊進(jìn)行說(shuō)明，
[0035]所用大步進(jìn)電機(jī)(4-1)為雷塞電機(jī)57HS09，
[0036]由于豎直方向定位精度要求較高，所用電機(jī)的步距精度達(dá)到了 +5% (整步，空載)，軸向跳動(dòng)為 0.08max (450g_load)。
[0037]采取豎直方向的安放隔間層數(shù)為100層(每個(gè)放本架可放置100本作業(yè)，共2個(gè)放本架)，即nmax = 100。每一層隔板間的高度為10mm，安放隔間總高度為lm，接受放置器的初始豎直位置設(shè)置在隔間的總高度的一半高位置，即0.5m處.所選用的絲桿為單線螺紋，
導(dǎo)程L = np(n = I) =P = 10mm,滑塊移動(dòng)一層的距離絲桿需要轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)r=f=K_r)，那么移動(dòng)η層的距離需要轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)1^ = nr = n(r) ο
[0038]又電機(jī)步距角Qs= 1.8°，轉(zhuǎn)一圈所用脈沖數(shù)ns=_^ = 200 (個(gè))，






1.ο
[0039]電機(jī)轉(zhuǎn)速"、=—^單位為r/s，為發(fā)送脈沖的頻率。在此設(shè)定fs= 2000
[0040]那么絲桿滑塊豎直移動(dòng)η層所需時(shí)間=(s)’那么豎直方向上單




■/發(fā)次花費(fèi)時(shí)間為t?[O, 5] (S)。
[0041]1.2、其它水平方向傳動(dòng)所用電機(jī)、絲桿滑塊說(shuō)明，
[0042]所用水平傳動(dòng)所用電機(jī)為JGA37-545，額定電壓U = 24V，功率P = 20W,轉(zhuǎn)速Ii1=600rpm,角速度 W1 = 2 π Ii1 = 1200 π rad/s ;絲桿的轉(zhuǎn)速 n2 = Ii1 = 600rpm, w2 = W1 =1200 τι rad/s ；
[0043]所選用的絲桿為單線螺紋，導(dǎo)程L = np(n = I) =P= 1mm
[0044]設(shè)位移為X，單位為mm，絲桿滑塊要移動(dòng)x的距離，絲桿所轉(zhuǎn)圈數(shù)f = ^(r)，所需時(shí)間i = A = 0_01x(s)，滑塊的運(yùn)動(dòng)速度ν = ^ = 0.1m/s。
隊(duì)t
[0045]2.1豎直絲桿滑塊傳動(dòng)過(guò)程
[0046]絲桿螺旋斜面受力簡(jiǎn)圖如圖7所示:
[0047]N為滑塊及其上面所承受的重力，NI為沿斜面向下的分力，N2為垂直斜面向下的分力。要實(shí)現(xiàn)絲桿的上下自由滑動(dòng)，必須滿足關(guān)系式:F彡UN1+N2
[0048]其中u為斜面摩擦因數(shù)。
[0049]那么M 阻 max = F*R，
[0050]在考慮其它組件摩擦的因素上，留有一定余量，引入比例因數(shù)λ e【1.5，2】.
[0051]所以電機(jī)的扭矩M電必須滿足:M電彡AMpfimax >> XR(uNl+N2)，XN2 = Ncos Θ，NI = Nsin Θ ,
[0052]所以電機(jī)λ NR(usin Θ+cos Θ ),
[0053]所以電機(jī)P電彡M電W= λ WNR (usin Θ+C0s Θ )，其中W為絲桿的旋轉(zhuǎn)角速度。
[0054]本次的設(shè)計(jì)滑塊及其附帶組件總共重力N ^ 6.5Ν。
[0055]取λ為最大值2，W = 2ji η電=1ji rad/s，絲桿直徑為Μ12，所以R = 6，取摩擦力因素 u = 0.2，Θ = 30°，
[0056]Mfimax= λ NR(usin Θ+cos Θ ) = 75.7N.m,電機(jī) P電=150W, M電=0.9kN.m >>
M 阻 max。
[0057]2.2真空洗盤吸取過(guò)程
[0058]吸盤安裝方式為水平安裝，除了要吸持住工件負(fù)載外，還應(yīng)該考慮吸盤移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響。
[0059]建立力學(xué)模型如圖8所示:
[0060]由真空吸盤工作原理及上述受力圖可知，要滿足正常的吸持作業(yè)本的要求，即能夠正常作業(yè)的條件為:Fd = PdAd>0，且匕=Fdu>Fh
[0061]設(shè)單個(gè)作業(yè)本重mkg,真空度為APu, Fs= Δ Pu.Aw.旋轉(zhuǎn)角度φ，旋轉(zhuǎn)半徑r,重力加速度g，吸取時(shí)間t，F(xiàn)sl為靜態(tài)吸力，F(xiàn)s2為動(dòng)態(tài)吸力。
[0062]靜態(tài)負(fù)載計(jì)算
[0063]靜態(tài)吸力Fsl = Fv = mg,取安全系數(shù)為n, Fsl = nmg
[0064]動(dòng)態(tài)負(fù)載計(jì)算
[0065]作業(yè)本搬運(yùn)過(guò)程中，處于受力平衡狀態(tài):
[0066]ΣFx = O Fh-Fr = 0，即 Fh = Fr
[0067]SFy = O — Fv+Fd_Fs2 = O,即 Fd = Fs2_Fv
[0068]...Fr = FdU = (Fs2-Fv).u
[0069]真空泵產(chǎn)生的最大壓力:> 450mmHg (60KPa)，最小壓力:> 350mmHg(47KPa)
[0070]最大真空度:<-300mmHg (_40KPa)
[0071]吸盤的底部接觸半徑R = 20mm, S = π R2
[0072]平衡吸力Fs = APu.S = 50.3N >> F 負(fù)載=mg = 0.05 X 1N = 0.5N
[0073]...作業(yè)本會(huì)很牢固的被吸附住，完美完成指定移動(dòng)。
[0074]如圖1所示為作業(yè)本排序機(jī)的總體裝配圖:
[0075]下面分為信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)、亂序文件放置機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、排序機(jī)構(gòu)、順序文件處理機(jī)構(gòu)五個(gè)部分來(lái)具體介紹。
[0076]本發(fā)明的有益效果是，快速的對(duì)順序混亂的作業(yè)本等文檔資料有序化整理輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于文件排序歸類的裝置包括:信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)、亂序文件放置機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、排序機(jī)構(gòu)、順序文件處理機(jī)構(gòu)； 其特征在于信息識(shí)別及控制機(jī)構(gòu)包括:圖像采集模塊、信息處理模塊、控制模塊，通過(guò)圖像采集模塊采集文件表面信息圖像，信息處理模塊對(duì)采集到的信息圖像進(jìn)行分析，得到該文件的位置信息，控制模塊依據(jù)文件的位置信息對(duì)排序裝置其它機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，完成文件的排序； 亂序文件放置機(jī)構(gòu)為升降平臺(tái)包括:固定基座、抬升機(jī)構(gòu)、文件放置臺(tái)，抬升機(jī)構(gòu)底部設(shè)置于固定基座上方，頂部設(shè)置于文件放置臺(tái)下方，用于文件放置臺(tái)的上下移動(dòng)； 抓取機(jī)構(gòu)包括:兩個(gè)支撐架、連接兩個(gè)支撐架的絲桿和直線導(dǎo)軌、絲桿和直線導(dǎo)軌上設(shè)置一滑塊，滑塊下方設(shè)置抓取手，當(dāng)滑塊移動(dòng)到支撐架的一側(cè)時(shí)正好位于亂序文件放置機(jī)構(gòu)的上方，方便文件的抓?。? 排序機(jī)構(gòu)包括:豎直運(yùn)動(dòng)模塊、水平運(yùn)動(dòng)模塊、載物模塊；其中豎直運(yùn)動(dòng)模塊包括:排序基座、設(shè)置于該基座上的豎直導(dǎo)軌和豎直絲桿、設(shè)置于豎直導(dǎo)軌與豎直絲桿上的豎直滑塊；水平運(yùn)動(dòng)模塊包括:固定板、設(shè)置于固定板上方的水平絲桿和水平導(dǎo)軌，設(shè)置于水平絲桿和水平導(dǎo)軌上的水平滑塊；其中固定板與豎直導(dǎo)軌固定連接，豎直絲桿和水平絲桿都通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；載物模塊包括:載物板、壓物桿及驅(qū)動(dòng)壓物桿的舵機(jī)，載物板采用梳形結(jié)構(gòu)，壓物桿用于文件放置于載物板上后把文件壓緊；載物模塊與水平滑塊固定連接； 順序文件處理機(jī)構(gòu)包括:放物架、接運(yùn)板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中放物架包括:豎直設(shè)置的方形背部支撐板和與背部支撐板重疊設(shè)置的推物板，背部支撐板上水平設(shè)置有多層放物隔板、四角水平設(shè)置有四個(gè)光滑軸，放物隔板采用梳形結(jié)構(gòu)，與排序機(jī)構(gòu)中的載物板配合工作完成文件的傳遞；推物板上開設(shè)有使放物隔板和光滑軸穿過(guò)的孔隙，用于光滑軸穿過(guò)的孔洞中設(shè)置有直線軸承，當(dāng)文件在放物隔板上排序完成后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)推物板順著光滑軸向外移動(dòng)，將各載物隔板上的文件推出，落于接運(yùn)板上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于文件排序歸類的裝置包括，其特征在于所述亂序文件放置機(jī)構(gòu)為X形剪式升降平臺(tái)，其抬升機(jī)構(gòu)為一對(duì)X形剪式機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于文件排序歸類的裝置包括，其特征在于所述抓取機(jī)構(gòu)的抓取手采用真空吸引裝置，該裝置包括一對(duì)氣缸及對(duì)應(yīng)設(shè)置于氣缸下方的真空吸盤。
【文檔編號(hào)】B65H39/00GK104176554SQ201410430985
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】呂強(qiáng), 左星星, 徐陽(yáng)陽(yáng), 雍鵬 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)