一种全自动彩色铅笔拾取器及拾取方法

技术领域

本发明属于彩色铅笔自动拾取技术领域，尤其是涉及一种全自动彩色铅笔拾取器及拾取方法。

背景技术

对于专业的画家，在使用彩色铅笔绘画的时候，常常会遇到一个头痛的问题——找笔。对于一名专业彩色铅笔画家，会用到多种品牌型号的笔：绿盒辉柏嘉120色、三福霹雳马150色、荷尔拜因150色等等。一幅好的绘画作品需要多种品牌彩铅配合。一般创作时候，需要根据情况，从成百上千支笔中，找到需要的颜色。经过粗略统计，找彩铅画笔和整理画笔所需要的时间几乎等同于创作时间，这大大的影响了创作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种全自动彩色铅笔拾取器及拾取方法以解决彩色铅笔颜色多，创作时拾取困难的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种全自动彩色铅笔拾取器，包括壳体、驱动组件、色彩识别单元、笔盘，色彩识别单元包括颜色传感器，驱动组件安装在壳体内部，颜色传感器安装在驱动组件上，笔盘上设有多个笔槽，颜色传感器与笔槽的端部对应设置，驱动组件、颜色传感器均与控制单元相连。

进一步的，还包括码放组件、导流槽、传动带，导流槽通过安装架安装在壳体内部，壳体上设有与导流槽槽口对应的进料口，码放组件包括挡料筒、送料辊、转轴、第二驱动电机，导流槽底部与挡料筒固定连接，挡料筒上开有与导流槽对应的第一条形开口，送料辊设置于挡料筒内，与挡料筒内壁间隙设置，送料辊上沿长度方向开有用于放置彩色铅笔的卡槽，挡料筒底部开有与卡槽对应的第二条形开口，传动带通过支撑架安装在挡料筒下方，传动带的传送方向与送料辊的转动方向相同，传送带远离挡料筒的一端与驱动组件对应设置，第二驱动电机、传动带的驱动电机与控制单元电性连接；

卡槽有多个，多个卡槽周向设置于送料辊上。

进一步的，驱动组件包括第三驱动电机、第一螺杆、传动块，第三驱动电机安装在壳体内部，第三驱动电机的输出轴端部通过联轴器与第一螺杆固定连接，传动块通过预留的螺纹孔套在第一螺杆外部，与第一螺杆螺纹连接，笔盘设置在螺杆的一侧，笔槽与第一螺杆垂直设置，颜色传感器固定在传动块靠近笔盘的一侧，第三驱动电机与控制单元电性连接；

色彩识别单元还包括LED白色灯，LED白色灯有多个，多个LED白色灯均安装在传动块靠近颜色传感器的一侧。

进一步的，还包括升降组件，笔盘有多个，每个笔盘均通过承托板安装在升降组件上，升降组件包括L型安装板、第二螺杆、第五驱动电机、横板、连接板，第二螺杆垂直设置于笔盘的一侧，第二螺杆的两端均通过轴承转动连接有一个L型安装板，L型安装板远离第二螺杆的一侧与壳体内壁固定连接，第二螺杆的一端通过联轴器与第五驱动电机的输出轴相连，每个笔盘均对应设有一个横板，连接板固定于多个横板之间，多个横板上均开有与第二螺杆对应的通孔，其中一个横版的通孔内固定有与第二螺杆螺纹连接的螺纹筒，每个横板的一侧与一个承托板相连，第五驱动电机与控制单元电性连接。

进一步的，升降组件还包括导向杆，导向杆通过多个横板预留的通孔贯穿于多个横板，与多个横板滑动连接，导向杆固定于两个L型安装板之间，第四驱动电机与控制单元相连。

进一步的，还包括角度调节组件，角度调节组件包括涡轮、涡杆、传动杆、立板、传动轴、第四驱动电机，传动杆固定于两个L型安装板之间，传动杆的一端通过联轴器与第四驱动电机的输出轴相连，每个笔盘均对应设有一个涡杆，涡杆通过预留的通孔贯穿于传动杆，与传动杆滑动连接，传动杆上延长度方向开有键槽，涡杆内侧固定有与键槽对应的键，键设置于键槽内，与键槽滑动连接，横板上开有与涡杆对应的开口，横板靠近笔盘的一侧与立板固定连接，立板上通过预留的通孔固定有轴承，转动轴通过轴承贯穿于立板，与立板转动连接，转动轴靠近笔盘的一端与承托板转动连接，另一端与涡轮固定连接，涡轮与涡杆啮合连接；

承托板两端均固定有用于防止笔盘滑脱的档条。

进一步的，还包括除湿组件，除湿组件包括湿度传感器、干燥剂、滤板、安装块、风扇，湿度传感器安装于壳体内部，安装块通过壳体侧壁预留的开口固定再壳体上，安装块靠近壳体内部的的一侧与滤板固定连接，干燥剂安装在滤板远离安装块的一侧，安装块上开有通孔，风扇通过安装件安装在通孔内，湿度传感器、风扇与控制单元相连。

所述一种全自动彩色铅笔拾取器的拾取方法，包括以下步骤：

S1：把不同品牌的彩色铅笔的颜色RGB信息值和号码对照表内置于存储单元中；

S2：把彩色铅笔通过码放组件放入笔仓中；

S3：码放完毕后驱动组件带动色彩识别单元移动，按笔盘顺序，逐个给彩色铅笔建立索引信息，即RGB信息和位置信息索引表；

S4：上位机单元读取色彩识别单元传递过来的RGB信息和控制单元传递过来的位置信息后，将读取到的信息与存储单元中储存的RGB信息和笔号对照表进行处理，最终得到笔号索引和位置索引，存储到存储单元中；

S5：当用户绘画的时候，在人机交互显示界面输入笔号，拾取器自动根据存储单元中储存的笔号索引和位置索引，找到笔仓中对应的彩色铅笔，并通过LED灯对其进行高亮显示，用户根据显示获取彩色铅笔；

S6：使用完将彩色铅笔重新放置回去，进行下一只彩色铅笔的找笔流程。

进一步的，步骤S2中把彩色铅笔通过码放组件放入笔仓的方法包括以下步骤：

A1：通过操控人机交互显示单元，使上位机单元给控制单元发出信号，电机驱动单元得到信号后控制第二驱动电机工作，第二驱动电机与传送带同步工作，把导流槽中的彩色铅笔逐支放入传送带上的的笔盘中。

A2：放满的笔盘通过传送带码放在笔仓中的一个承托板上，此时升降组件带动多个承托板升降，使一个空承托板与传送带平行设置，进行下一个笔盘的码放。

进一步的，步骤S5中找到笔仓中对应的彩色铅笔具体方法为：

B1：通过升降组件带动多个笔盘升降，使颜色传感器对不同笔盘上的彩色铅笔进行查找，通过驱动组件带动颜色传感器对同一笔盘上的不同彩色铅笔进行检测；

B2：判断当前RGB信息是否与输入颜色对应，判断当前位置是否与改颜色在索引对照表中的位置一致；

B3：如果一致则定位到当前位置，用LED灯高亮显示当前位置的彩色铅笔，供绘画者取用；如果不一致，对下一只铅笔进行检测。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)色彩识别单元能够记录铅笔的颜色和位置，使用者只需在终端输入需要的颜色，色彩识别单元即可找到改颜色的铅笔，并对其高亮显示，使使用者迅速拾取铅笔，大大提高了效率。

(2)码放组件与传送带配合设置，使用者只需将彩色铅笔放入导流架，即可将铅笔自动码放到笔盘上

(3)电机可以带动色彩识别单元移动，进行每支彩色铅笔的颜色识别。

(4)角度调节组件可以让笔仓前后倾斜30度，方便操作者取用彩色铅笔。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种全自动彩色铅笔拾取器示意图；

图2为本发明实施例所述的码放组件示意图；

图3为本发明实施例所述的色彩识别单元示意图；

图4为本发明实施例所述的角度调节组件示意图；

图5为本发明实施例所述的角度调节组件剖面示意图；

图6为本发明实施例所述的角度调节组件剖面示意图；

图7为本发明实施例所述的承托板示意图；

图8为本发明实施例所述的除湿组件示意图；

图9为本发明实施例所述的拾取方法示意图。

附图标记说明：

1-驱动组件；11-第三驱动电机；12-第一螺杆；13-传动块；2-色彩识别单元；21-颜色传感器；3-笔盘；31-笔槽；32-承托板；33-档条；4-导流槽；41-安装架；5-码放组件；51-挡料筒；52-送料辊；521-卡槽；53-转轴；54-第二驱动电机；55-第一条形开口；56-第二条形开口；6-传动带；61-支撑架；7-升降组件；71-L型安装板；72-第二螺杆；73-第五驱动电机；74-横板；75-连接板；76-螺纹筒；77-导向杆；8-角度调节组件；81-涡轮；82-涡杆；83-传动杆；831-键槽；84-立板；85-传动轴；86-第四驱动电机；91、干燥剂；92、滤板；93、安装块；94、风扇。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种全自动彩色铅笔拾取器，包括壳体、驱动组件1、色彩识别单元2、笔盘3，色彩识别单元2包括颜色传感器21，驱动组件1安装在壳体内部，颜色传感器21安装在驱动组件1上，笔盘3上设有多个笔槽31，颜色传感器21与笔槽31的端部对应设置，驱动组件1、颜色传感器21均与控制单元相连。颜色传感器21采用但不限于TAOS TCS3200 RGB感应芯片。

如图1、图2所示，还包括码放组件5、导流槽4、传动带6，导流槽4通过安装架41安装在壳体内部，壳体上设有与导流槽4槽口对应的进料口，码放组件5包括挡料筒51、送料辊52、转轴53、第二驱动电机54，导流槽4底部与挡料筒51固定连接，挡料筒51上开有与导流槽4对应的第一条形开口55，送料辊52设置于挡料筒51内，与挡料筒51内壁间隙设置，送料辊52上沿长度方向开有用于放置彩色铅笔的卡槽521，挡料筒51底部开有与卡槽521对应的第二条形开口56，传动带6通过支撑架61安装在挡料筒51下方，传动带6的传送方向与送料辊52的转动方向相同，传送带远离挡料筒51的一端与驱动组件1对应设置，第二驱动电机54、传动带6的驱动电机与控制单元电性连接。控制单元采用单不限于PLC控制模块。

如图1、图2所示，卡槽521有多个，多个卡槽521周向设置于送料辊52上。

如图1、图3所示，驱动组件1包括第三驱动电机11、第一螺杆12、传动块13，第三驱动电机11安装在壳体内部，第三驱动电机11的输出轴端部通过联轴器与第一螺杆12固定连接，传动块13通过预留的螺纹孔套在第一螺杆12外部，与第一螺杆12螺纹连接，壳体内安装有用于对传动块13进行导向的导向装置，笔盘3设置在螺杆的一侧，笔槽31与第一螺杆12垂直设置，颜色传感器21固定在传动块13靠近笔盘3的一侧，第三驱动电机11与控制单元电性连接。电机可以带动色彩识别单元2移动，进行每支彩色铅笔的颜色识别。

色彩识别单元2还包括LED白色灯，LED白色灯有多个，多个LED白色灯均安装在传动块13靠近颜色传感器21的一侧。四个白色LED灯提供白平衡功能和彩铅位置指示功能。RGB信息识别原理是通过LED白色灯提供的光源，反射回TCS3200RGB感应芯片，感应芯片接收到反射的光后，分析RGB的组成，并通过不同频率输出给上位机处理。彩铅位置指示功能原理是，利用LED的亮度，给黑暗的笔仓中相应位置的彩色铅笔高亮显示用。颜色识别单元要安装在和旋转电机相连的传送带上，以便左右移动。所述色彩识别单元2与上位机单元相连接，主要作用是通过识别色彩的R、G、B分量，把相应的RGB信息交给上位机单元处理还原出相对应的颜色。

如图1、图2所示，还包括升降组件7，笔盘3有多个，每个笔盘3均通过承托板32安装在升降组件7上，升降组件7包括L型安装板71、第二螺杆72、第五驱动电机73、横板74、连接板75，第二螺杆72垂直设置于笔盘3的一侧，第二螺杆72的两端均通过轴承转动连接有一个L型安装板71，L型安装板71远离第二螺杆72的一侧与壳体内壁固定连接，第二螺杆72的一端通过联轴器与第五驱动电机73的输出轴相连，每个笔盘3均对应设有一个横板74，连接板75固定于多个横板74之间，多个横板74上均开有与第二螺杆72对应的通孔，其中一个横版的通孔内固定有与第二螺杆72螺纹连接的螺纹筒76，每个横板74的一侧与一个承托板32相连，第五驱动电机73与控制单元电性连接。

如图1所示，升降组件7还包括导向杆77，导向杆77通过多个横板74预留的通孔贯穿于多个横板74，与多个横板74滑动连接，导向杆77固定于两个L型安装板71之间。

如图1、图4、图5、图6所示，还包括角度调节组件8，角度调节组件8包括涡轮81、涡杆82、传动杆83、立板84、传动轴85、第四驱动电机86，传动杆83固定于两个L型安装板71之间，传动杆83的一端通过联轴器与第四驱动电机86的输出轴相连，每个笔盘3均对应设有一个涡杆82，涡杆82通过预留的通孔贯穿于传动杆83，与传动杆83滑动连接，传动杆83上延长度方向开有键槽831，涡杆82内侧固定有与键槽831对应的键，键设置于键槽831内，与键槽831滑动连接，横板74上开有与涡杆82对应的开口，横板74靠近笔盘3的一侧与立板84固定连接，立板84上通过预留的通孔固定有轴承，转动轴通过轴承贯穿于立板84，与立板84转动连接，转动轴靠近笔盘3的一端与承托板32转动连接，另一端与涡轮81固定连接，涡轮81与涡杆82啮合连接。角度调节组件8可以让笔仓前后倾斜30度，方便操作者取用彩色铅笔。

如图7所示，承托板32两端均固定有用于防止笔盘3滑脱的档条33。

如图8所示，还包括除湿组件，除湿组件包括湿度传感器、干燥剂91、滤板92、安装块93、风扇94，湿度传感器安装于壳体内部，安装块93通过壳体侧壁预留的开口固定再壳体上，安装块93靠近壳体内部的的一侧与滤板92固定连接，干燥剂91安装在滤板92远离安装块93的一侧，安装块93上开有通孔，风扇94通过安装件安装在通孔内，湿度传感器、风扇94与控制单元相连。上位机单元接湿度传感器发送来的数据，检测当前湿度数值。上位机单元用此数值和使用者输入的数值或内置于存储单元中的彩色铅笔官方推荐储存湿度数据进行比较，如果此数值高，则上位机单元发送信号给控制单元，以便启动风扇工作，进行除湿操作，直到此数值低于为止。

如图9所示，拾取器出厂前，先把各种不同品牌的彩色铅笔的颜色RGB信息值和号码对照表内置于存储单元中。用户使用的时候，先把彩色铅笔放入放笔盒中。操作人机交互显示单元，选择启动，上位机单元根据程序给控制单元发出信号，电机驱动单元得到信号后，控制传动机构把放笔盒中的彩色铅笔逐支放入下方的笔盘3中。放满的笔盘3通过传统被逐层码放在笔仓中。电机带动升降组件7使得笔盘3上下移动，第三驱动电机11带动色彩识别单元2移动，按笔盘3顺序，逐个给彩色铅笔建立索引信息，即RGB信息和位置信息索引表，建立完毕后，通过人机交互显示单元告知操作者，启动及自检完成。上位机单元读取色彩识别单元2传递过来的RGB信息和控制单元传递过来的位置信息后，与存储单元中储存的“RGB和笔号”对照表进行处理，最终得到“笔号和位置”索引，存储到存储单元中。当用户绘画的时候，在人机交互显示界面输入笔号，拾取器自动根据存储单元中储存的“笔号和位置”索引，由第三驱动电机11、第五驱动电机73共同配合，组成一个2维平面，通过传送带带动色彩识别单元2定位到相应位置，并用LED灯高亮显示当前位置的彩色铅笔，供绘画者取用。使用完重新放置回去，进行下一只彩色铅笔的找笔流程。上位机采用现有技术，在此不做赘述。

采用本发明提出的一种全自动彩色铅笔拾取器，能够解决绘画过程中，快速找到相应号码颜色的彩色铅笔，不会因为拿到错误颜色的彩色铅笔造成一幅费尽心血的作品失败，不会在找彩色铅笔上面花费过多的时间，从而使使用者能够集中精力在创作上，大大提高了创作效率。同时，还可以提供符合储存要求的湿度，防止意外跌落，保证昂贵脆弱的彩色铅笔不会因为保管不当而报废。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。