CN103609258A - 一种自动摘果去叶装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动摘果去叶装置，属于农业机械设备技术领域。本发明包括机械手、监控扫描仪、机械臂Ⅰ、旋转支点、旋转轴、接收器、开合阀门、减震器Ⅰ、缓冲装置、图像处理装置、机械臂Ⅱ、剪叶刀、传送带、集装箱、油箱、制动器、减震器Ⅱ、驱动电机Ⅰ、继电器Ⅰ、PLC、传动轴、继电器Ⅱ、继电器Ⅲ、车轮、驱动电机Ⅱ、车体、驱动电机Ⅲ、支撑杆。本发明操作方便；可以有效地实现果实自动采摘后去叶，节约了采摘成本，提高了采摘效率，保证了摘取果实的品质。

Description

一种自动摘果去叶装置

技术领域

本发明涉及一种自动摘果去叶装置，属于农业机械设备技术领域。

背景技术

自20世纪20年代起，为了提高工作效率，人们开始尝试把继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成简单的控制系统，控制各种生产机械。到了20世纪60年代，小型计算机的出现很好的适应了当时大规模工业生产控制的需要。随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微型技术应用到PLC中，使其真正意义上成为一种电子计算机工业控制设备。随着机械设备技术的推广，该技术已普遍应用到农业领域。

传统的水果采摘方式是通过人工采摘。为了采摘到位于果树上方的果实甚至需要采摘者爬到树上进行采摘作业。通过传统方式的果实采摘效率低下，并且有很大的安全隐患，仅仅适用于小范围摘果作业。之后，随着摘果经验的积累，人们又发明出在连杆上装有手柄、剪接果兜的摘果器。虽然这种装置能够更方便、安全地摘取高枝果实，但采摘效率依然低下、人力成本较高，仍不能满足果农对于农业机械化的需求。在购买过程当中，消费者往往为了减少水果重量而去除果实多余的枝叶，这样不仅购买者花费了大量的时间，而且对后来购买者购买商品造成了极大困扰。

发明内容

本发明提供了一种自动摘果去叶装置，以用于解决现有装置采摘效率低下、成本较高的问题。

本发明的技术方案是：一种自动摘果去叶装置，包括机械手1、监控扫描仪2、机械臂Ⅰ3、旋转支点4、旋转轴5、接收器6、开合阀门7、减震器Ⅰ8、缓冲装置9、图像处理装置10、机械臂Ⅱ11、剪叶刀12、传送带13、集装箱14、油箱16、制动器17、减震器Ⅱ18、驱动电机Ⅰ19、继电器Ⅰ20、PLC21、传动轴22、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24、车轮25、驱动电机Ⅱ26、车体27、驱动电机Ⅲ28、支撑杆29；其中机械手1位于机械臂Ⅰ3的一端，监控扫描仪2附着在机械手1上，机械臂Ⅰ3位于旋转支点4的上方，旋转支点4位于旋转轴5的中心，旋转轴5的中心通过旋转支点4与支撑杆29连接，接收器6位于旋转轴5的前端，开合阀门7位于接收器6的底部，减震器Ⅰ8位于缓冲装置9的下方，缓冲装置9位于开合阀门7的下方，图像处理装置10位于传送带13的上方，剪叶刀12通过机械臂Ⅱ11与图像处理装置10连接，集装箱14位于车体27的尾端，油箱16位于制动器17的上方，制动器17位于车体27后端的底部，减震器Ⅱ18与制动器17相接，驱动电机Ⅰ19靠近传送带13，PLC21位于车体27的中心，传动轴22连接驱动电机Ⅱ26与制动器17，驱动电机Ⅱ26位于车体27的前端，驱动电机Ⅲ28位于车体27前端的上方，支撑杆29位于驱动电机Ⅲ28的上方，继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24分别与PLC21连接，PLC21分别通过继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24对驱动电机Ⅰ19、驱动电机Ⅱ26、驱动电机Ⅲ28进行控制。

还包括海绵15，其中海绵15位于集装箱14的底部。

所述旋转轴5之间互成90°夹角。

所述缓冲装置9与垂直方向的夹角为45°。

所述图像处理装置10位于距离传送带13的1/3长的上方位置。 

使用过程中，当监控扫描仪2扫描到结有果实的果树的位置，PLC21（如：S7-400 6ES7443-1EX11-0XE0）控制驱动电机Ⅱ26带动制动器17启动，运动到果树位置，此时驱动电机Ⅰ19与驱动电机Ⅲ28关闭，减少了功率消耗，节约了成本，同时也保证了机器的可操作性。

当装置确定了果实位置，驱动电机Ⅱ26关闭，驱动电机Ⅰ19与驱动电机Ⅲ28启动，驱动电机Ⅲ 28驱动支撑杆29转动，支撑杆29带动与旋转支点4相连的旋转轴5转动，旋转轴5之间成90度夹角，旋转轴5的转速通过PLC21控制驱动电机Ⅲ28完成，机械臂Ⅰ3调整长度，使得机械手1摘取树上的果实，然后放入旋转轴5前端的接收器6中，当第一个接收完后，旋转轴5沿顺时针转动90度夹角，此时第二个接收器6正好旋转到第一个接收器6的位置，当第二个接收器6接收完毕后，旋转轴5继续旋转至依次第三个、第四个接收器6接收完水果，如此循环转动至机器停止。驱动电机Ⅰ19则驱动传送带13转动，负责果实的传输。

当第四个接收器6接收完水果时，第一个接收器6正好旋转到第四个接收器6所在的位置，此时位于接收器6底部的开合阀门7打开，缓冲装置9上端正对接收器6底部，缓冲装置9本体与水平面成45度夹角，使得果实可以直接掉落在传送带13上。

当传送带13传送到其本身长度的1/3处时，在传送带13上方（如：上方30厘米）处的图像处理装置10（如：松下PV500图像处理装置）检测到果实带有枝叶的部位，通过调整机械臂Ⅱ11上的剪叶刀12，剪掉果实带有的枝叶，传送带13则继续传输，将果实传输到集装箱14中。

另外，集装箱14设置在传送带13的末端，箱内铺有海绵15，可以有效地减少果实碰撞所带来的损伤。

最后，当经过一段时间后，PLC21控制驱动电机Ⅱ26停止，车体27停止前进。

本发明的有益效果是：操作方便；可以有效地实现果实自动采摘去叶，节约了采摘成本，提高了采摘效率，保证了摘取果实的品质。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中A区域的放大图；

图3为本发明中PLC控制原理的主电路图；

图4为本发明中PLC控制原理的辅助电路图；

图中各标号：1为机械手、2为监控扫描仪、3为机械臂Ⅰ、4为旋转支点、5为旋转轴、6为接收器、7为开合阀门、8为减震器Ⅰ、9为缓冲装置、10为图像处理装置、11为机械臂Ⅱ、12为剪叶刀、13为传送带、14为集装箱、15为海绵、16为油箱、17为制动器、18为减震器Ⅱ、19为驱动电机Ⅰ、20为继电器Ⅰ、21为PLC、22为传动轴、23为继电器Ⅱ、24为继电器Ⅲ、25为车轮、26为驱动电机Ⅱ、27为车体、28为驱动电机Ⅲ、29为支撑杆。

具体实施方式

实施例1：如图1-4所示，一种自动摘果去叶装置，包括机械手1、监控扫描仪2、机械臂Ⅰ3、旋转支点4、旋转轴5、接收器6、开合阀门7、减震器Ⅰ8、缓冲装置9、图像处理装置10、机械臂Ⅱ11、剪叶刀12、传送带13、集装箱14、油箱16、制动器17、减震器Ⅱ18、驱动电机Ⅰ19、继电器Ⅰ20、PLC21、传动轴22、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24、车轮25、驱动电机Ⅱ26、车体27、驱动电机Ⅲ28、支撑杆29；其中机械手1位于机械臂Ⅰ3的一端，监控扫描仪2附着在机械手1上，机械臂Ⅰ3位于旋转支点4的上方，旋转支点4位于旋转轴5的中心，旋转轴5的中心通过旋转支点4与支撑杆29连接，接收器6位于旋转轴5的前端，开合阀门7位于接收器6的底部，减震器Ⅰ8位于缓冲装置9的下方，缓冲装置9位于开合阀门7的下方，图像处理装置10位于传送带13的上方，剪叶刀12通过机械臂Ⅱ11与图像处理装置10连接，集装箱14位于车体27的尾端，油箱16位于制动器17的上方，制动器17位于车体27后端的底部，减震器Ⅱ18与制动器17相接，驱动电机Ⅰ19靠近传送带13，PLC21位于车体27的中心，传动轴22连接驱动电机Ⅱ26与制动器17，驱动电机Ⅱ26位于车体27的前端，驱动电机Ⅲ28位于车体27前端的上方，支撑杆29位于驱动电机Ⅲ28的上方，继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24分别与PLC21连接，PLC21分别通过继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24对驱动电机Ⅰ19、驱动电机Ⅱ26、驱动电机Ⅲ28进行控制。装置还包括海绵15，其中海绵15位于集装箱14的底部。

所述旋转轴5之间互成90°夹角。

所述缓冲装置9与垂直方向的夹角为45°。

所述图像处理装置10位于距离传送带13的1/3长的上方位置。 

实施例2：如图1-4所示，一种自动摘果去叶装置，包括机械手1、监控扫描仪2、机械臂Ⅰ3、旋转支点4、旋转轴5、接收器6、开合阀门7、减震器Ⅰ8、缓冲装置9、图像处理装置10、机械臂Ⅱ11、剪叶刀12、传送带13、集装箱14、油箱16、制动器17、减震器Ⅱ18、驱动电机Ⅰ19、继电器Ⅰ20、PLC21、传动轴22、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24、车轮25、驱动电机Ⅱ26、车体27、驱动电机Ⅲ28、支撑杆29；其中机械手1位于机械臂Ⅰ3的一端，监控扫描仪2附着在机械手1上，机械臂Ⅰ3位于旋转支点4的上方，旋转支点4位于旋转轴5的中心，旋转轴5的中心通过旋转支点4与支撑杆29连接，接收器6位于旋转轴5的前端，开合阀门7位于接收器6的底部，减震器Ⅰ8位于缓冲装置9的下方，缓冲装置9位于开合阀门7的下方，图像处理装置10位于传送带13的上方，剪叶刀12通过机械臂Ⅱ11与图像处理装置10连接，集装箱14位于车体27的尾端，油箱16位于制动器17的上方，制动器17位于车体27后端的底部，减震器Ⅱ18与制动器17相接，驱动电机Ⅰ19靠近传送带13，PLC21位于车体27的中心，传动轴22连接驱动电机Ⅱ26与制动器17，驱动电机Ⅱ26位于车体27的前端，驱动电机Ⅲ28位于车体27前端的上方，支撑杆29位于驱动电机Ⅲ28的上方，继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24分别与PLC21连接，PLC21分别通过继电器Ⅰ20、继电器Ⅱ23、继电器Ⅲ24对驱动电机Ⅰ19、驱动电机Ⅱ26、驱动电机Ⅲ28进行控制。

所述旋转轴5之间互成90°夹角。

所述缓冲装置9与垂直方向的夹角为45°。

所述图像处理装置10位于距离传送带13的1/3长的上方位置。

如图3所示，启动时，合上自动开关S0，主电路引入三相电源，接触器KM1、KM2、KM3线圈分别通电，其常开主触点闭合，驱动电机Ⅰ19 M0（即M0）、驱动电机Ⅱ26（即M1）、驱动电机Ⅲ28（即M2）接通电源开始全压启动，同时接触器KM1、KM2、KM3的辅助常开触点闭合，使接触器线圈有两条通电路径；当断开自动开关S0时，驱动电机停止运转。 

如图4所示，PLC通过继电器控制驱动电机，按下启动按钮SB1，驱动电机Ⅰ19（即M0）启动运转，延时5s后，驱动电机Ⅱ26（即M1）启动，延时5s后，驱动电机Ⅲ28（即M2）启动，整个系统开始运行，直到按下SB2。停止的过程应先关闭驱动电机Ⅲ28（即M2）（可以防止果实积累在皮带机上造成过载），10s后，驱动电机Ⅲ28（即M2）停止运行，延时10s后，驱动电机Ⅱ26（即M1）停止，在延时10s，驱动电机Ⅰ19（即M0）停止，整个停止过程就完成了。 

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种自动摘果去叶装置，其特征在于：包括机械手（1）、监控扫描仪（2）、机械臂Ⅰ（3）、旋转支点（4）、旋转轴（5）、接收器（6）、开合阀门（7）、减震器Ⅰ（8）、缓冲装置（9）、图像处理装置（10）、机械臂Ⅱ（11）、剪叶刀（12）、传送带（13）、集装箱（14）、油箱（16）、制动器（17）、减震器Ⅱ（18）、驱动电机Ⅰ（19）、继电器Ⅰ（20）、PLC（21）、传动轴（22）、继电器Ⅱ（23）、继电器Ⅲ（24）、车轮（25）、驱动电机Ⅱ（26）、车体（27）、驱动电机Ⅲ（28）、支撑杆（29）；其中机械手（1）位于机械臂Ⅰ（3）的一端，监控扫描仪（2）附着在机械手（1）上，机械臂Ⅰ（3）位于旋转支点（4）的上方，旋转支点（4）位于旋转轴（5）的中心，旋转轴（5）的中心通过旋转支点（4）与支撑杆（29）连接，接收器（6）位于旋转轴（5）的前端，开合阀门（7）位于接收器（6）的底部，减震器Ⅰ（8）位于缓冲装置（9）的下方，缓冲装置（9）位于开合阀门（7）的下方，图像处理装置（10）位于传送带（13）的上方，剪叶刀（12）通过机械臂Ⅱ（11）与图像处理装置（10）连接，集装箱（14）位于车体（27）的尾端，油箱（16）位于制动器（17）的上方，制动器（17）位于车体（27）后端的底部，减震器Ⅱ（18）与制动器（17）相接，驱动电机Ⅰ（19）靠近传送带（13），PLC（21）位于车体（27）的中心，传动轴（22）连接驱动电机Ⅱ（26）与制动器（17），驱动电机Ⅱ（26）位于车体（27）的前端，驱动电机Ⅲ（28）位于车体（27）前端的上方，支撑杆（29）位于驱动电机Ⅲ（28）的上方，继电器Ⅰ（20）、继电器Ⅱ（23）、继电器Ⅲ（24）分别与PLC（21）连接，PLC（21）分别通过继电器Ⅰ（20）、继电器Ⅱ（23）、继电器Ⅲ（24）对驱动电机Ⅰ（19）、驱动电机Ⅱ（26）、驱动电机Ⅲ（28）进行控制。

2.根据权利要求1所述的自动摘果去叶装置，其特征在于：还包括海绵（15），其中海绵（15）位于集装箱（14）的底部。

3.根据权利要求1或2所述的自动摘果去叶装置，其特征在于：所述旋转轴（5）之间互成90°夹角。

4.根据权利要求1或2所述的自动摘果去叶装置，其特征在于：所述缓冲装置（9）与垂直方向的夹角为45°。

5.根据权利要求1或2所述的自动摘果去叶装置，其特征在于：所述图像处理装置（10）位于距离传送带（13）的1/3长的上方位置。

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