黃素丹 王金龍

引言

目前生產車間設備類型多種多樣，快供分揀許多采用人工分揀，勞動強度大效率低，易造成漏揀、誤揀和快件損壞等。加之智能化信息化的優(yōu)化，大量設備增加了視覺識別系統(tǒng)，其中核心裝置就是掃碼器以及工業(yè)相機等。

一 關于視覺識別系統(tǒng)固定裝置的分類

當前，關于視覺識別系統(tǒng)固定裝置的研究已經(jīng)開展多年，國內外根據(jù)實際需求進行了大量的研究， 從實用性及可靠性來講，具有代表性的有以下幾種：

1 旋轉掃碼裝置，裝置中包括旋轉裝置其上方連接導向柱，導向柱上安裝底座，底座上安裝有掃碼器支架，掃碼器支架上安裝有掃碼器，掃碼器支架包括連接頭和旋轉支架，連接頭的一端安裝在底座上，連接頭的另一端開有弧形孔，旋轉支架通過弧形孔與連接頭連接，旋轉支架可相對連接頭轉動，旋轉支架上安裝有掃碼器安裝板，掃碼器安裝板可相對于旋轉支架轉動。通過旋轉裝置實現(xiàn)了掃碼，復位等連續(xù)掃碼的過程，通過導柱上安裝底座的位置實現(xiàn)掃碼位置的調整。這類裝置調節(jié)方便，但設計制作較為復雜，對空間要求比較大，此外，也很難實現(xiàn)所有角度都進行快速可靠的調節(jié)。

2 板材掃碼裝置，裝置包括底板，在底板上設有支座，在支座上設有安裝板，在安裝板上連接滑軌和推動氣缸，所述滑軌與掃碼器支架上的滑塊滑動連接，所述推動氣缸的推桿連接掃碼器支架，在掃碼器支架上連接掃碼器，所述推動氣缸的推桿帶動掃碼器左右移動掃碼，所述安裝板帶動掃碼器上下移動掃碼。該裝置成本較低，但有許多角度是不能夠有效調節(jié)的，比如傾斜角度要求較高的情況，這就存在較大的局限性。

3 太陽模擬器用掃碼器支架。裝置包括沿豎直方向固定于太陽模擬器外部的底座，底座上可滑動地設置有沿水平方向延伸的支撐臂，支撐臂的外端可滑動地連接與掃碼器相配合的掃碼器安裝架，掃碼器安裝架與支撐臂位于同一水平面內，且掃碼器安裝架與支撐臂相垂直。使用過程中，將掃碼器安裝于掃碼器安裝架上后，通過底座與支撐臂間的滑動配合，能夠實現(xiàn)在豎直方向對掃碼器位置的移動，通過支撐臂與掃碼器安裝架間的滑動配合，能夠實現(xiàn)在水平方向上對掃碼器位置的移動，整個操作過程簡便易行，且整個操作過程無需工作人員對掃碼器進行手動拿取，避免了因頻繁拿取而對掃碼器造成的磨損，從而使得掃碼器的使用壽命得以相應延長。該裝置可靠性高，但調節(jié)角度依然存在很大的局限性。

4 掃碼器支架。支架包括托板，還包括設置在托板上的第一支管以及與第一支管聯(lián)通的第二支管，第一支管與托板呈45°-60°的角度固定連接，第二支管垂直固定在第一支管上，第一支管用于走線，第二支管用于放置掃碼器的手柄。具有固定安裝、穩(wěn)定性好、可隱藏收納掃碼器電線的優(yōu)點。但不僅調節(jié)角度有局限性，而且不夠智能。

綜上可見，雖然國內對于固定裝置均進行了大量研究，并研制出了多種多樣的固定裝置但依然都存在不同程度的不足。隨著科技的發(fā)展及生產車間的多樣化，視覺識別系統(tǒng)固定裝置對于技術的需求也原來越高，比如旋轉角度、調節(jié)時間、調節(jié)難易程度、控制方式等，均向著可旋轉、無死角和遠程、易調節(jié)等方向發(fā)展。

基于此，當前不同生產車間中，視覺識別系統(tǒng)在運行過程中由于環(huán)境不同，會產生不同的識別干擾，本文通過研究一種固定裝置解決以下問題：

（1）避免普通掃碼器支架固定不牢固的現(xiàn)象；

（2）消除普通視覺識別裝置的固定機構調整角度盲區(qū)；

（3）避免裝置因使用久而不靈敏、固定不穩(wěn)。

二 設計方案

本文研究內容針對一種磁吸式掃碼器固定調節(jié)裝置，主要涉及的研究內容包括以下幾個方面：

1 抗干擾保護罩。因視覺識別裝置對電磁和外圍環(huán)境要求較高，因此要慎重考慮保護罩的材質。

2 磁鐵形狀的研究。為達到旋轉無死角的功能，需要將磁鐵設計為空心球形，或磁鐵相連接的金屬結構設計為空心球形，便于實現(xiàn)掃碼裝置攝像頭的無死角轉動。

3 磁鐵通斷電功能選擇。為了達到通電易調節(jié)，斷電強磁力，選擇電磁鐵為失電型電磁鐵。

三 機械部分設計

根據(jù)本文設計思路，機械結構如下圖所示：

圖1 裝置整體結構圖

圖2 底座俯視圖

上述設計的結構中，1-4 為尼龍螺釘，5 為線孔，6為電磁鐵電線通道，7 為半球形金屬，8 為失電型電磁鐵，9 為銜接螺桿，10 為固定底座，11 為螺釘，12-13 為螺栓孔，14 為防護罩。

上述設計的結構功能，可以作如下描述：

圖中14（防護罩）是整個包圍掃碼器的外罩，材料是塑膠，整體圖的左邊是掃碼器的鏡頭側，整體圖的右邊是掃碼器保護罩的背面，也就是掃碼器中鏡頭的反方向。

圖中的1、2、3、4 是尼龍螺釘，可以直接擰進14（防護罩），當掃碼器放入14（防護罩）中，就可以通過1、2、3、4（尼龍螺釘）從四個方向進行固定，塑膠材料的使用以及尼龍螺釘，既節(jié)約成本，也容易加工，同時對掃碼器也沒有傷害作用，并且從四個方向固定，可以使固定非常牢固，通過螺釘擰進到防護罩的方式，不僅能快速固定，也能夠便于調節(jié)不同方向的固定深度。為了適應不同掃碼裝置的尺寸，將螺釘帶螺紋部分直徑確定為5mm-8mm，可以達到節(jié)約成本，有效固定的效果。

圖中5（線孔）是防護罩后面留的兩個孔，當前許多的掃碼器需要有2 條線，其中一條是供電線（用于連接電源），另一條是通訊線（用于連接計算機等主控設備），這兩個孔的作用就是給掃碼器固定后，能夠方便的將兩條線連接，既起到固定作用，又能避免繞線而帶來的不便利，也能夠使連接部分在防護罩內被保護，避免撞擊、塵土。根據(jù)不同電源線及通訊線的尺寸，為起到通用效果，可將防護罩的線孔直徑確定為6mm-10mm。

圖中7 是一種半球形的能夠被失電型電磁鐵吸附的金屬，為了節(jié)約成本，使用鐵質材料就可以實現(xiàn)，與14（防護罩）通過強力膠進行固定，保證牢固可靠。8（失電型電磁鐵）的原理是當給它通電，該磁鐵的磁性就會消失，失電時候，磁性就會產生，作用就是和金屬材料的7 相連接，二者之間恰好緊密接觸。當給電磁鐵供電時，電磁鐵8（失電型電磁鐵）可以和7（之間隨意旋轉，沒有阻力，這就達到了可以整個空間無死角旋轉的效果，也通過旋轉找到掃碼器的最合適角度，調整到合適角度后，將8（失電型電磁鐵）斷電，這時候就瞬間有了磁性，同時產生極大的磁力，兩者之間牢牢固定。選用失電型電磁鐵，目的之一就是固定時候，不需要通電，起到節(jié)約電能的作用，目的之二就是能夠通過磁力，牢牢的和7 球形金屬固定，使其不會因為時間久出現(xiàn)的磨損而導致固定不穩(wěn)。圖中6（電磁鐵電線通道）的作用就是將電磁鐵的電線放入其中，從而能夠跟電源連接，6（電磁鐵電線通道）的設計優(yōu)點在于節(jié)省空間，避免電線從外面繞出來，也能夠通過放置在14（防護罩）下邊部分的內部，起到防塵防撞的目的。

圖中9（銜接螺桿）的頂端是圓柱形結構8（失電型電磁鐵），下端是帶有螺紋的螺釘結構，頂端的作用是與8（失電型電磁鐵）有效銜接，可以通過加工成帶有螺紋的結構，也可以用強力膠固定，與上端共同起到調節(jié)作用，下端作用是擰到10（固定底座）中的12（螺栓孔一），11（螺釘）的作用是擰進10（固定底座）中的13（螺栓孔二），根據(jù)兩點確定一條直線的原理，一旦掃碼器位置確定好，那么就將10（固定底座）中的12（螺栓孔一）位置固定，13（螺栓孔二）根據(jù)設備結構特點進行旋轉調節(jié)確定，確定好后，將9（銜接螺桿）的頂端擰進12（螺栓孔一）和設備中的螺栓孔，將11（螺釘）的擰進10（固定底座）中的13（螺栓孔二）設備中的螺栓孔，起到可調節(jié)、固定的作用。為能夠支撐整個裝置的重量，并且能夠有效將裝置固定在設備商，底座的螺栓孔大小可以確定為6mm-12mm。同時，考慮到當前大部分工廠生產傳送帶主體結構為鐵制材料，因此底座部分可以設計成磁性材料，這樣可以直接吸附安裝，也可以進行螺釘擰緊固定。

四 電氣部分設計

根據(jù)設計方案要求，本裝置可以分為遠程控制通斷電和本地控制。其中，本地控制的特征就是當技術人員調整掃碼裝置攝像頭方向時，通過船形開關控制調整裝置中的失電型電磁鐵，進而調節(jié)攝像頭方向。遠程控制方式的優(yōu)勢就是增加調節(jié)裝置的智能化水平，核心思路是通過遠程開關控制電磁鐵得電和斷電，這就避免了調節(jié)過程中必須沒有電氣基礎的人員能夠在技術人員的遠程指導下進行調節(jié)，節(jié)約了人工成本。

電氣回路原理圖如上圖3 所示：