医用过滤管分拣机构的设计

龚 民，张丽英，刘 佳

（沈阳理工大学 机械工程学院，沈阳 110159）

0 引言

医用过滤管是医疗上使用的一种一次性过滤用品。它是由凝胶管加一层过滤膜和一个压圈组成。过滤膜是由长297mm的成卷滤纸提供，由外径为5.1mm，高为2.5mm的圆形压圈压紧，因为过滤管体积小，所以采用人工装配效率低、合格率低，与现代化规模生产不相符。产量远远达不到市场的需求。为了提高产品生产效率和产品质量，满足现代化高科技产品的需要，提出由手工作业改为设备自动作业。现采用此设备生产能力将达到8000/8h以上，大大提高了生产效率，分捡机构有效地将合格品与不合格品区分开来，真正的实现了自动化生产。

凝胶管零件简图如图1所示。

图1 凝胶管简图

1 检验部分

位于传感器支架上的红外线传感器用于检测滤纸和压圈的存在，当载物台拨动行程开关进入检测区域时，红外线传感器开始采样数据。

整个机构要求传感器检测距离在：70～200mm之间。检验采用的是收发一体的红外线传感器，根据光的反射原理，同一高度的两个传感器发射出去的光线被不同高度的物体反射后的反射角不同，因此设定两个传感器的检测距离不同。以检测滤纸为例：红外线传感器的投光元件发出光照在设定距离的滤纸上后，当滤纸挡住了光，并把光部分反射回来，反射光反射到传感器的光敏感元件上时判断为滤纸存在，否则判断不存在。红外传感器将光信号转变成电信号，该电信号经过放大、整形处理后，将输出高电平控制信号，同时将该控制信号送至单片机。

2 分拣机构

2.1 功能特点

在医用过滤管装配生产线上，待分拣的过滤管由载物台携带。载物台上以矩形的形式分布定位孔，每个定位孔里有一个装配好的过滤管。分拣机构的整体结构图如图2所示。主要由传感器安装架、传感器、载物台、底座、推拉电磁铁、安装支架和工作台构成。传感器安装架上安装着两个红外线传感器，用于检测滤纸和压圈是否存在。载物台是用来携带过滤管的，既起到了定位作用，又提高了生产效率，使装配过程由单个完成变成16个同时完成。底座上面有用于载物台运动的滑道和控制检测的行程开关。安装架上分布着与载物台对应的推拉电磁铁，负责将不合格产品弹出载物台。

2.2 分拣过程

压圈安装完之后，载物台继续匀速运动，当载物台碰到第一个行程开关时，传感器就开始工作，此后就每经过固定的时间间隔将采集的数据送给单片机处理，载物台一直以此速度运动直到分捡工位，触动该工位的限位开关，然后停止运动。在这期间，单片机需要完成采集数据、处理数据、将不合格信号送给连接继电器的引脚等一系列工作。启动推拉电磁铁工作，将不合格产品从载物台中弹出，再返回原位。然后载物台继续以匀速运动，当载物台碰到第三个行程开关时，载物台翻转，将所有合格品倒出。此时，一个工作周期已经完成。

本机构按功能可以分为三大部分，如图2所示。

图 2 整体机构图

3 控制系统

3.1 系统的原理框图

图3 系统原理框图

图4 推拉电磁铁驱动框图

系统的原理框图如图3所示，由AT89C51单片机、传感器输入模块、行程开关输入模块和执行控制模块（继电器、推拉电磁铁）等组成。通过红外线传感器采集滤纸、压圈的信息，并送至单片机，由单片机实现智能控制。

3.2 系统执行控制模块

图5 主程序流程图

主机CPUAT89C51的p0口和p2口用于控制推拉电磁铁动作，将不合格品（无压圈、无滤纸或即无压圈又无滤纸）弹出载物台。由于推拉电磁铁的功率较大，单片机信号无法直接控制，所以用继电器驱动。驱动框图如图4所示。

3.3 控制系统的软件设计

单片机软件主控制流程图如图5所示。当传感器限位开关K5被按下时，调用检测子程序，否则在此循环。判断载物台是否运动到自动分捡限位开关K6处，当K6被按下时，发送载物台停止运动信号，调用分捡子程序，分捡机构开始工作。按下PB6后，载物台继续运动，接着判断载物台是否运动到工件翻转工位限位开关K7处，K7没按下就在此循环，否则执行翻转工位。

分拣子程序的实现：将红外传感器1的信号存入20H、21H单元里，红外传感器2的信号存入30H、31H单元里，将20H、21H单元的内容与30H、31H里的相与，结果存入40H、41H单元里，在将40H、41H单元的内容送P0和P2口控制推拉电磁铁动作。

4 结论

本文对医用过滤管分拣装置的信号检测、结构设计以及控制系统设计进行了深入的探讨与研究。经过大量实验表明，在此基础上加工出来的样机，在对产品检测的过程中，误差率低于0.1%，在自动化生产线中起到了重要作用。

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