CN101977494B - 改进苹果、柑橘、核果等类似物体的采摘和初级加工的移动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开并要求保护一种改进苹果、柑橘、核果等的采摘和初级加工的移动系统。该系统包括能在其上安装采摘站的移动底盘、气动管道运输子系统、接收及传送子系统、物体扫描子系统、次品分离器子系统、标签子系统、以及相对轻柔地把物体放入预定位置接收箱的子系统。该系统还包括把分离的物体轻柔地放入接收箱的子系统。

Description

改进苹果、柑橘、核果等类似物体的采摘和初级加工的移动 系统

技术领域

本专利申请要求由Vincent E.Bryan，Jr.等人于2008年2月13日提交的序列号为No.61/028,351，标题为“Mobile System for Improving the Picking and PreliminaryProcessing of Apples，Citrus，Stone Fruit and Like Objects”的美国临时专利申请的优先权，以及由Vincent E.Bryan，Jr.等人于2008年9月10日提交的序列号No.61/095,788，标题为“Harvesting System For Citrus Fruits And The Like”的美国临时专利申请的优先权，上述两个申请通过参考合并于此。

背景技术

目前，在水果产业，更具体地在苹果产业，水果是被传统手摘的。采摘者仔细采摘选择的水果，把摘下的水果放在肩膀上的苹果袋里，袋子经由胸腹向下延伸到胯部。然后采摘者把袋中的水果轻柔地放入大箱子里，用于之后运输到包装厂或加工厂。本技术为采摘者提供了通过利用视觉上可辨认的颜色、大小和质量的标准“在树上”选择所需的水果。

好的采摘者从树上摘取水果，同时保持水果的果梗完整，为的是保护随后几年果树上果芽的完整性。有时，采摘操作需要应对将过硬过长的果梗剪裁；将水果轻轻放入果袋中以防止擦伤水果；以及传送和运输水果至更大尺寸的货箱中以更好地适应卡车运输。结在高树枝上的水果可能要求采摘者爬梯子或站在脚手架上摘取水果。水果箱通常并排放置在果树行之间并间隔放置以便于它们能在最短步行距离内由传送自采摘者袋中的苹果装满。然后果箱被由拖拉机牵引的苹果拖车拾起并带到一个公共集中地，等待叉放到拖车上。

这种水果采摘过程结果是，采摘者约30％的时间是在实际采摘水果，剩余70％的时间用于：将水果轻轻放入果袋或箱中(需要时需提前剪去果梗)，移动和上下梯子，将水果从一个地方搬到另一个地方，然后步行并小心地将采摘者装满苹果的果袋释放到收集箱里，还要特别注意不能因为粗暴的处理导致水果上有污点或擦伤。采摘者的果袋负荷可能重达40磅或者更多，导致采摘者疲劳和降低效率。

由于水果收获的季节性，水果采摘者经常要从美国以外的国家的移民群体中来找。由于严格的美国移民政策的结果，在收获季节，可能没有足够数量的采摘工来采摘水果。因为手工采摘水果过程缓慢，当水果达到适当的成熟点时，就需要大量的采摘工。由于当手工采摘水果时个体生产率低，对于个体采摘者而言，工资很低。而这又反过来导致产生低于平均工资水平的收入者。

因此，本发明的一个目的就是提供一种机械化系统，用于改进个体采摘者的生产率同时还能保持手摘过程中的优势，即，选择性地采摘水果，轻柔性以防止在移动和包装的所有阶段出现碰伤。

本发明的另一个目的是提供一种移动方式的机械化系统。

另一个目的是提供一种可选的机械化系统，其能够识别并转移所谓的次品(cull)，次品包括碰伤的、有虫害的及其他不能被接收的水果等类似物体。

本发明的其他目的和优势可在阅读下面的详细说明并在参考附图后变得显而易见。整个附图中，相似的标识号指相似部件。

发明内容

本发明公开并要求保护一种改进苹果、柑橘、核果等类似物体的采摘和初级加工的移动系统。该系统包括能在其上安装采摘站的移动底盘、气动管道运输子系统、可选的物体扫描子系统、可选的次品分离器(diverter)子系统、可选的标签子系统、以及相对轻柔地把非次品物体放入接收箱的子系统。该系统还包括把分离的物体放入接收箱的子系统。

附图说明

图1是实施示出实施例的正面和侧面的本发明的移动采摘系统的等视图。

图2是图1示出的移动采摘系统的侧视图。

具体实施方式

尽管结合优选实施例和实施过程对本发明进行描述，但应当理解，这不是将本发明限制在这个实施例和实施过程。相反地，这是为了包括所有的在本发明的精神和范围内的替代，修改，以及等同物。

参考图1和图2，图中示出用于采摘和初级加工苹果、柑橘、核果等的新颖的移动收割系统。土豆、草莓、葡萄、等其他需谨慎的物体作物也可以使用本系统的适当改进版本进行收割。为了该描述的目的，将苹果的采摘和处理作为示例进行描述。图示说明的系统包括的底盘22，其可以装备已知设计的履带传动驱动和驾驶子系统24。原动机(未示出)诸如内燃发动机或其他已知设计的动力子系统可以用于为移动系统20的驱动器和驾驶子系统24以及其他部件提供动力。

采摘站26被设置在车辆底盘22的前部。这些站26可以通过已知的液压式或其他机制被垂直伸展、垂直缩回、水平伸展、水平缩回、旋转或其他移动，以便使采摘工人位于非常接近苹果树或其他树或植物的方便位置，从而人工采摘者可以从树上采摘苹果、柑橘、核果等物体。

通过参考并入此处的由Vincent E.Bryan，Jr.等人于2008年3月25日提交的序列号为No.12/055.209，标题为“Transport System For Fruit And Like Objects”的美国专利申请中描述的弹性或半刚性的气动运输管道27，可以被设置成使得其远端被连接到采摘站26，或者管道可以悬挂在采摘者的脖子或腰上。任何已知类型的入口漏斗可以被悬挂在采摘者的胸口或腰上。这种布置容许采摘者能快速检查水果，采摘所需的水果，并且把采摘的水果放入管道中。因此采摘者的生产率被显著地提高，使得采摘者工资提高，并且果园有更多更好更快的产出。这也使得果园利润更高。

通过参考并入此处的由Vincent E.Bryan，Jr.于2008年7月31日提交的序列号No.61/085,271，标题为“Device And Means To Transport Grossly AsymmetricalObjects Such As A Cluster Of Grapes Through APneumatic Tube”的美国临时申请公开：不对称物体或成组的物体诸如葡萄串、土豆、草莓、或其他食用品可以通过把它们装入柔软的袋子中运输。

通过管道27运输的水果或装有水果的袋子可以在一个或多于一个水槽或其他的减速装置中被缓慢地减速并收集。由Randy Allard等人于2009年1月22日提交的序列号为No.61/146,468，标题为“Multi-Section Decelerator Tank”的美国临时申请和由VincentE.Bryan，Jr.等人于2009年1月20日提交的序列号No.61/145,899，标题为“DecelerationTank And Extraction Conveyor”的美国临时申请中公开并要求保护一种此类装置，上述两个申请通过参考合并于此，如上述序列号为No.61/145,899的申请中描述并要求保护的，收集的水果然后被提取传送机29提取。

单个的水果可以通过已知设计的横向传送机30传送并经过一个或多于一个已知设计的扫描站32，其中每个扫描站包括高速数码摄相机35。当水果经过光学摄像机35时，水果可以被旋转以便摄像机35能观察并记录水果表面的每个方面的图像。适当的软件可以分析这些摄像机的图像并检测出任何的缺点诸如虫孔、碰伤、烂斑、或其他瑕疵。软件然后标记有瑕疵的水果。在随后的或下游的分离器站37，这些被称为次品的有瑕疵的水果被已知的分离器机构分离到位于次品储存箱40上方或内部的装料斗39中。已知的分离器机构可以包括主动移除装置、机械开关或机械臂、或其他的机械装置。通过在横向传送机30的旁边安置次品挑选人员，也可采用人工次品识别与分离。

机器导致的对次品水果的损伤应该被最小化以便这些次品可以用于制造果酱、果汁、以及其他加工产品。为此，这些挑选的物体可以由通过参考合并入此的由Randy Allard于2009年1月23日提交的序列号为No.61/146,775，标题为“Hopper And Bin System ForHandling Apples And Like Objects”的美国临时申请中描述和要求类型的装料斗及箱系统进行处理。在通常条件下，挑选的水果被收集在装料斗39中，然后装料斗39轻柔地把水果放入下面的次品箱40中。

好的非次品苹果按规定路线经过可操作的标签系统55。该标签系统55能唯一地标识沿传送机50经过的成组的苹果，甚至单个的苹果。该标签能让果园经营者和下游的操作者和供应商了解苹果的来源、采摘时间和地点、以及其他有用和有价值的信息。

好的非次品的苹果由传送机30被运送到一个或多于一个下载传送机60。这些下载传送机60轻柔地把水果或物体运送到接收箱80中。通过参考合并于此的由Randy Allard等人于2009年2月11日提交的序列号为No.61/151,746，标题为“Downloader Conveyor ForApple And Like Objects”的美国临时专利申请中描述并要求保护这些下载传送机60。

果园里的一般收获过程是预先在成排的树之间设置一些接收箱。这些箱子相对地又大又重，并且一般在收获开始之前就用铲车、装备铲车的拖拉机或类似的已知装备设置好。当被装满时，这些箱子可以容纳900磅甚至更多的收获的水果。

如图1和图2中所示的，车辆底盘22的侧栏90被水平设置的足够远并且上部平台100被设置的足够高以容纳标准尺寸的苹果接收箱，因此车辆20可以接近箱子，捡起箱子，跨装箱子，设置并承载箱子40在相对底盘的预定位置，以便接收来自挑选系统的苹果。可选地，该系统可以把跨装箱子移到车辆的尾部并且把箱子80设置在下载传送机下面以接收来自下载传送机的一系列或一连串的苹果，直到箱子被装满为止。然后车辆20将被装满的箱子释放或下落在向前移动的车辆20的后面。

应当理解，箱子40和箱子80在外观和物理方面是一样的。三个、四个、或更多个相继的箱子80可以被装入好的或非次品苹果。但是当用作次品收集箱的箱子40被装满时，其会被放到箱子轨道85上相邻空箱子80之间的位置，然后装满次品的箱子40被放在车辆20的后面。用这种方法，所有次品苹果被收集在单个的次品箱40中。当次品箱40被放到车辆的后面时，箱子40可以被铲车或其他机械装置捡起来并且被运送到可以把次品苹果用于获取利润的企业，如苹果酱制造商。

为了高效并廉价地完成根据本发明在车辆20内部或其上的这些处理活动，一组链状传送机110被设置在向前伸展的捡物叉112。这些箱子移动链条110啮合箱子40，80的底部并把箱子拖入由侧栏90和上部平台100形成的车辆隧道空间中。安装在底盘上的链状传送机114把箱子从叉子112上拖入第一上载位置，在那里，选择的箱子可以从链条上升到次品收集处，如图1和图2中箱子40所示。为了完成这个任务，在侧栏90上可以提供第一箱子起重机械装置115。

不需要设置在次品收集处的箱子通过链条驱动器114向后运输到下载传送机60的下面。空箱子80可以通过第二起重装置117向上吊到相对升高的位置，以便下载传送机60上的苹果或其他物体不会自由地落入箱子80中，而会如上所述轻柔地放入箱子中。箱子80的水平移动可以通过起重机械装置117中的合适设备或通过下面的运输机械装置85提供，以便使苹果或其他物体被完整的、连续的、水平处理的一层一层轻柔地铺在箱子80中。

当被装满的箱子40或80到达车辆尾部时，拖尾叉120上的链条驱动器118轻柔地将被装满的箱子放到地面。该被装满的箱子保持在其放下位置，直到它们像如上所述被铲车或其他设备收集。

本发明设想到，如果需要，可以将运输管道25、传送机32和50、下落管道60和其他机械装置从底盘22上移除。喷雾设备、剪枝设备和其他已知装置可以被临时安装在底盘22上，以便车辆20可以全年都用于所有类型的果园耕作活动。

Claims (10)

1.一种移动采摘系统，其包括：

移动底盘，该移动底盘具有由前底盘和后底盘部分限定的底盘平台；

气动管道运输装置，其被安装在前底盘附近的所述平台上并且具有至少一个用于运输采摘的物体的管道；

物体减速器装置，其被安装在所述气动管道运输装置后的所述移动底盘上并且具有与所述气动管道运输装置交接的流体和物体接口用于从所述气动管道运输装置接收物体；

第一传送机装置，其被安装在所述物体减速器装置后面的所述移动底盘上并且具有前端、后端和与所述物体减速器装置交接的接口用于沿预定传输路径传输来自所述减速器装置的物体；

扫描装置，其被安装在所述第一传送机装置的所述前端后面的所述移动底盘上并且与所述第一传送机装置连通用于扫描由所述第一传送机装置运输的物体；

分离装置，其被安装在所述扫描装置后面的所述移动底盘上并且与所述第一传送机装置连通用于从所述第一传送机装置预定传输路径分离选择的物体；以及

用于啮合箱子以及相对所述底盘重新设置箱子位置的箱子处理装置，其中所述箱子处理装置在第一位置接收运输的未分离的物体，并且在第二位置相对所述底盘重新设置箱子位置以接收分离的物体。

2.根据权利要求1所述的移动采摘系统，其包括安装在所述平台上的扫描装置，用于与一个或多于一个预定的参数比较来评估物体，其中至少一个所述参数选自包括颜色、缺陷、大小和数目的参数组。

3.根据权利要求1所述的移动采摘系统，进一步包括用于接收分离的所述物体的装料斗。

4.根据权利要求3所述的移动采摘系统，其中所述装料斗包括将物体从所述装料斗运送到箱子的机械装置。

5.根据权利要求1所述的移动采摘系统，进一步包括下载传送机，其被安装在所述分离装置后面的所述移动底盘上并且与所述第一传送机装置连通用于接收来自所述第一传送机装置的物体并且用于把接收的所述物体运输到预定运送点。

6.根据权利要求5所述的移动采摘系统，包括多个下载传送机。

7.根据权利要求3所述的移动采摘系统，其中所述箱子处理装置包括相对装料斗把所述箱子设置在预定位置的装置。

8.根据权利要求1所述的移动采摘系统，其中所述箱子处理装置包括相对至少一个下载传送机把所述箱子设置在预定位置的装置。

9.根据权利要求1所述的移动采摘系统，其中所述底盘包括侧栏，其将所述底盘平台安装在升高的位置，以便容纳在底盘侧栏之间且在底盘平台下面运输的箱子运输装置和物体接收箱子。

10.根据权利要求1所述的移动采摘系统，其中所述底盘包括一种结构，其至少临时安装用于协助采摘、运输、减速、传送、扫描和运送物体的一个或多于一个子系统。