CN104014488B - 用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统。该果杯机构包括支撑卡座、爪式拨件、第一支撑导轨、称重导轨组件、第二支撑导轨及至少一对滚轮体，爪式拨件包括托爪和设置在托爪两侧的支撑臂；托爪的爪齿与滚轮体的环形凹槽相配合，果杯机构经过无损检测工位时，滚轮体被抬起并托起水果，并带动水果翻转，在重量测量工位，爪式拨件的支撑臂通过称重导轨组件支撑，在卸果工位，爪式拨件绕浮动铰接组件翻起，可将水果卸下，这样，水果的无损检测、称重及卸料通过本发明的果杯机构均可实现，水果在视觉检测工位、重量检测工位和传输卸果工位之间无缝平稳过渡，水果不会出现机械碰撞损伤。

Description

用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统。

背景技术

近年来，水果品质的快速在线无损检测成为水果采后商品化分级的重要研究领域。计算机视觉技术、光谱技术、光谱成像技术、模式识别技术等各种先进技术已广泛地应用于该领域中。基于这类技术所开发水果内外部品质无损检测分级线的核心基础机械部件为多功能分级果杯。通常，水果多质量指标综合自动化分级检测时，水果需要在分级线上运行在视觉检测工位、重量检测工位、卸果工位及整个传输工位。然而，水果在各个工位之间过渡时极易产生机械碰撞损伤，导致整个水果的分选将变得毫无意义。为了避免这种损伤，该核心部件需要同时能够实现水果的传输、翻转、称重和卸果的功能。

目前，传统的果杯装置基本上仅仅由多个滚轮构成，只能完成单一的水果传输和翻转功能。尽管也有极少的果杯装置能够融合各部分功能，但是，这些装置通常结构较为复杂，需要多个零部件配合完成整套装置的运转。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供了一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统，以克服现有的果杯装置存在的功能单一、结构复杂的缺陷和解决水果，特别是小型水果在自动化分级检测时易碰撞损伤的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其包括支撑卡座、爪式拨件、第一支撑导轨、称重导轨组件、第二支撑导轨及至少一对滚轮体，爪式拨件包括托爪和设置在托爪两侧的支撑臂；

滚轮体的滚轮轴可上下活动地穿在支撑卡座两侧壁的长槽孔中，滚轮体上具有环形凹槽，爪式拨件通过其支撑臂落在支撑卡座顶部，且位于一对滚轮体的两个滚轮轴之间位置的上方，滚轮体上升时，托爪的爪齿与滚轮体上的环形凹槽相配合，托爪的下部设置一中心限位块，支撑卡座上设置有与所述中心限位块相配合的中心限位槽，托爪一侧的支撑臂与支撑卡座的侧壁通过一浮动铰接组件活动连接；

滚轮体下方设置有第一支撑导轨，第一支撑导轨与无损检测工位相应的位置设置有凸起段，在重量检测工位，支撑臂的端部通过称重导轨组件支撑，第二支撑导轨设置在支撑卡座的下面，所述支撑卡座的侧臂设置有链条安装孔。

其中，所述滚轮体从两侧向中间逐渐凹陷形成双锥型。

其中，所述爪式拨件的爪齿呈弧形。

其中，所述浮动铰接组件包括螺钉状凸台及与螺钉状凸台相配合的浮动铰接长槽，螺钉状凸台设置在支撑臂的侧面，浮动铰接长槽设置在支撑卡座侧壁的外侧。

其中，所述浮动铰接长槽的侧边具有开口，螺钉状凸台的中间开设有叉槽。

其中，设置浮动铰接长槽的支撑卡座侧壁外还设置一爪式拨件限位块，爪式拨件的支撑臂位于浮动铰接长槽与爪式拨件限位块之间。

其中，所述称重导轨组件包括沿分级线依次设置的前导轨段、称重导板段和后导轨段，称重导板段分别与前导轨段和后导轨段之间具有间隙且相配合，所述支撑臂的端部连接有称重板，重量检测时，称重板通过称重导板段支撑。

其中，所述称重板的下部设置两个相错开的错位支撑凸台，称重导板段包括相连接并前后错开的前板段和后板段，称重时，两个错位支撑凸台分别通过前板段和后板段支撑。

其中，所述支撑臂下部与支撑卡座侧壁顶部相对应的位置分别设置有磁铁安装槽，磁铁安装槽中安装有磁块。

其中，所述爪式拨件远离浮动铰接组件的一侧设置有拨杆，该拨杆位于相应的称重板的下方。

本发明另一方面提供了一种水果处理系统，其包括控制器、链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀、电磁铁驱动机构及上述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构；所述链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀分别与控制器相连；分选电磁阀与电磁铁驱动机构相连，电磁铁驱动机构与拨杆相配合；所述链条驱动机构与链条相连，视觉检测器设置在经过视觉检测工位的爪式拨件的上方，称重感应器设置经过重量检测工位的称重板的下方。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统，滚轮体的滚轮轴可上下活动地穿在支撑卡座两侧壁的长槽孔，在一对滚轮体的滚轮轴之间设置爪式拨件，托爪的爪齿与滚轮体的环形凹槽相配合，果杯机构经过无损检测工位时，滚轮体被第一支撑导轨的凸起段抬起，滚轮托起水果，并带动水果翻转，以便于视觉检测，在重量测量工位，爪式拨件的支撑臂通过称重导轨组件支撑，实现称重，在卸果工位，抬起爪式拨件的一侧，爪式拨件绕浮动铰接组件翻起，可将水果卸下，这样，水果的无损检测、称重及卸料通过本发明的果杯机构均可实现，水果在视觉检测工位、重量检测工位和传输卸果工位之间无缝平稳过渡，水果不会出现机械碰撞损伤，且本发明结构合理简单，使用方便，易于维护。

附图说明

图1是本发明实施例用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构的立体图；

图2是本发明实施例用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构中支撑卡座结构示意图；

图3是本发明实施例用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构中爪式拨件结构示意图；

图4是本发明实施例用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构中滚轮体结构示意图；

图5是本发明实施例的果杯机构在水果传输过程中各部件相对位置状态示意图。

图6是本发明实施例的果杯机构进入视觉检测区进行翻转检测过程中各部件相对位置状态示意图。

图7是本发明实施例的果杯机构在水果称重过程中各部件相对位置状态示意图。

图8是本发明实施例的果杯机构在水果卸料过程中各部件相对位置状态示意图。

图9是本发明实施例的果杯机构在卸料后复位过程示意图；

图10是本发明实施例用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构中爪式拨件仰视图。

图中，1：支撑卡座；2：滚轮体；3：爪式拨件；4：链条安装孔；5：浮动铰接长槽；6：爪式拨件限位块；7：中心限位槽；8：下磁铁安装槽；9：长槽孔；10：错位支撑凸台；11：水果；12：上磁铁安装槽；13：螺钉状凸台；14：中心限位块；15：限位斜面；16：滚轮轴；17：拨杆；201：环形凹槽201；301：托爪；302：支撑臂；303：称重板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2和图3所示，本发明提供的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其包括支撑卡座1、爪式拨件3、第一支撑导轨（图中未示出）、称重导轨组件（图中未示出）、第二支撑导轨（图中未示出）及一对滚轮体2，爪式拨件3包括托爪301和支撑臂302和称重板303；支撑卡座1的两侧壁上设置有链条安装孔4，支撑卡座1的下面设置着第二支撑导轨，通过该链条安装孔4安装驱动链条，在链条的带动下，支撑卡座1在第二支撑导轨上沿水果分级线运行，如图5所示，在水果运输过程中，水果11放置在爪式拨件3上。

其中，滚轮体2两侧的滚轮轴16可上下活动地穿在支撑卡座1两侧壁的长槽孔9中，该长槽孔9一般设置为竖槽孔，滚轮体2下方设置有第一支撑导轨，第一支撑导轨与无损检测工位相应的位置设置有凸起段，滚轮体2上具有多个沿轴向并排设置的环形凹槽201。当本发明果杯机构运行至无损检测工位时，滚轮体2下部接触到第一支撑导轨的凸起段，由于滚轮体2的滚轮轴16设置在竖槽孔中，滚轮轴16可上下活动，所以，此时滚轮体2被抬起。

其中，爪式拨件3设置在支撑卡座1上，且位于一对滚轮体2滚轮轴16之间位置的上方，爪式拨件3的两个支撑臂302设置在托爪301的两侧，且分别落在支撑卡座1的两侧壁顶部，每个支撑臂302的外端连接着称重板303；滚轮体2上升时，托爪301的爪齿与滚轮体2上的环形凹槽201相配合，从而滚轮体2可以将托爪301里的水果托起，且水果可以随着滚轮体2的转动而翻转；托爪301的下部设置一中心限位块14，支撑卡座1上设置有与所述中心限位块14相配合的中心限位槽7，以使托爪301处于相对稳定的位置；支撑臂302端部的称重板303下方设置称重导轨组件，称重导轨组件包括沿分级线依次设置的前导轨段、称重导板段和后导轨段，前导轨段的前端一般可为斜面以方便称重板303进入前导轨段上，称重导板段下方设置称重传感器，在重量检测工位，支撑臂302端部的称重板303沿前导轨段运行至称重导板段时，即滑行至称重装置的称重导板段上，这样，爪式拨件3整体的重量可由称重传感器称出，从而也就实现了水果的称重。

当然，也可以不需要称重板303，支撑臂302的端部可以直接接触到称重导轨组件，只是采用称重板303，果杯机构运行更平稳。

托爪301一侧的支撑臂302与支撑卡座1的侧壁通过一浮动铰接组件活动连接，这样一方面，果杯机构经过卸果工位时，抬起爪式拨件3未设置浮动铰接组件的一端，爪式拨件3可绕浮动铰接组件向侧面翻起，进而实现卸果，另一方面，在果杯机构经过重量检测工位时，爪式拨件3可以被称重导轨组件抬起，以实现水果，称重避免了使用普通的铰接件导致的爪式拨件3不能被抬起的问题，也即该结构设置可用同时适应对爪式拨件3称重及卸果的要求。

上述技术方案中，如图6、图7和图8所示，果杯机构经过无损检测工位时，滚轮体2被抬起，相邻的两个滚轮体2（即一对滚轮体2）将水果从爪式拨件3上托起，水果脱离爪式拨件3，在滚轮体2与第一支撑导轨摩擦转动的作用下，水果翻转，从而便于对水果的无损检测；经过无损检测工位后，滚轮体2的滚轮轴16下落至竖槽孔的底部，水果又落在爪式拨件3上，然后，果杯机构经过重量检测工位时，称重板303滑行上称重导轨组件且到达称重导板段，承载着水果的爪式拨件3在称重导板的支撑下被称重，从而实现对水果的称重；离开重量检测工位，到达卸果工位时，抬起爪式拨件3的一侧，爪式拨件3绕浮动铰接组件翻起，将水果卸下。在整个过程中，水果的无损检测、称重及卸料通过本发明的果杯机构均可实现，水果在视觉检测工位、重量检测工位和传输卸果工位之间无缝平稳过渡，从而本发明的果杯机构不会造成水果的机械和碰撞损伤。

具体地，如图3所示，所述托爪301的若干个爪齿呈细长的圆弧形，且长短不同，横向并排设置，这样的形状一方面与水果的形状相适应，另一方面也便于在卸果工位时卸果。

优选地，如图10所示，所述称重板303的下部设置两个相错开的错位支撑凸台10，称重导板段包括相连接并前后错开的前板段和后板段以形成“Z”字型，称重时，两个错位支撑凸台10分别通过前板段和后板段支撑配合。这样，果杯机构在重量测量工位上运行时，两个错位支撑凸台10可以在“Z”字型称重导板上滑行更长的距离，从而可延长称重时间和提高称重精度。

进一步地，如图4所示，滚轮体2从两侧向中间逐渐凹陷形成双锥型，两个椎型体呈对称结构，锥体面与水平面夹角ε为20～25°，这样，水果可被两个双锥形滚轮体2平稳托住，以实现均匀翻转。

具体地，如图1、图2、图3和图8所示，所述浮动铰接组件包括螺钉状凸台13及与螺钉状凸台13相配合的浮动铰接长槽5，螺钉状凸台13设置在支撑臂302的侧面，浮动铰接长槽5设置在支撑卡座1侧壁的外侧，浮动铰接长槽5的侧边具有开口，螺钉状凸台13的中间开设有叉槽。

这样，螺钉状凸台13通过浮动铰接长槽5侧边的开口安装在浮动铰接长槽5中，安装过程中，由于螺钉状凸台13中间开设有叉槽，所以压紧螺钉状凸台13最前端，此时的螺钉状凸台13横截面直径小于原始直径，随后用力将螺钉状凸台13挤入浮动铰接长槽5侧边的开口（其宽度小于螺钉状凸台13的原始直径），然后松开压紧的螺钉状凸台13，此时螺钉状凸台13则自锁在浮动铰接长槽5内部。

本发明中，称重板303与支撑卡座1相对应的侧面为一限位斜面15，爪式拨件3可以绕螺钉状凸台13的凸台轴向转动0～45o，使得爪式拨件3绕着带有叉槽的螺钉状凸台13的凸台轴的轴向旋转，当爪式拨件3旋转至最高位置时，所述斜面贴着支撑卡座1侧壁，此时爪式水果滚落入相应的卸料口，实现分选。

优选地，设置浮动铰接长槽5的支撑卡座1侧壁外还设置一爪式拨件限位块6，爪式拨件3的支撑臂302位于浮动铰接长槽5与爪式拨件限位块6之间。这样可以使爪式拨件3绕其支撑臂302侧面的螺钉状凸台13转动时更加稳定可靠不偏转。

所述支撑臂302下部与支撑卡座1侧壁顶部相对应的位置分别开设有下磁铁安装槽8和上磁铁安装槽12，其内分别安装有磁铁凸块，支撑臂302下部上磁铁安装槽12中的磁铁与支撑卡座1侧壁顶部的下磁铁安装槽8中的磁铁通过磁力锁住，从而提高了爪式拨件3在两个滚轮之间稳定性，更重要的是避免了在本发明果杯机构在卸过后倒置时爪式拨件3由于自身重力绕螺钉状凸台13轴线而随意转动，提高了机构运行的平稳性。

如图8所示，所述爪式拨件3远离浮动铰接组件的一侧设置有拨杆17，该拨杆17位于相应的称重板303的下方。一般地，该拨杆17与相应的拨杆17驱动机构连接，拨杆17向上快速移动可将爪式拨件3一侧的称重板303顶起，进而可使爪式拨件3绕螺钉状凸台13旋转，实现卸果。

如图9所示，当卸果完成后，在支撑卡座1对称重板303一侧的限位斜面15的反弹力F1和爪式拨件3自身重力F2的作用下，爪式拨件3快速绕着螺钉状凸台13旋转，在旋转的过程中，支撑卡座1上的中心限位块14和中心限位槽7进行辅助准确复位，复位后通过爪式拨件3一侧的支撑臂302下部的上磁铁安装槽12中的磁铁与支撑卡座1顶部下磁铁安装槽8中的磁铁借助磁力将爪式拨件3锁住，即恢复至图5的输送状态，等待下一次循环。

另外，本发明还提供了一种水果处理系统，其包括控制器、链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀、电磁铁驱动机构及上述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构；所述链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀分别与控制器相连；分选电磁阀与电磁铁驱动机构相连，电磁铁驱动机构与拨杆17相配合；所述链条驱动机构与链条相连，视觉检测器设置在经过视觉检测工位的爪式拨件3的上方，称重感应器设置经过重量检测工位的称重板303的下方。

本发明特别适合小型水果如蜜桔、红枣、金桔、小番茄等多质量指标综合自动化分级检测，当然也适用于其他较大的水果的检测分选。

综上所述，本发明提供的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构及水果处理系统，在支撑卡座1上设置可上下活动的滚轮体2，在一对滚轮体2的滚轮轴16之间设置爪式拨件3，爪式拨件3托爪301的爪齿与滚轮体2的环形凹槽201相配合，果杯机构经过无损检测工位时，滚轮体2被第一支撑导轨的凸起段抬起，滚轮托起水果，并带动水果翻转，以便于视觉检测，在重量测量工位，爪式拨件3通过称重板303下方的称重导板支撑，实现称重，在卸果工位，抬起爪式拨件3的一侧，爪式拨件3绕浮动铰接组件翻起，可将水果卸下，这样，水果的无损检测、称重及卸料通过本发明的果杯机构均可实现，水果在视觉检测工位、重量检测工位和传输卸果工位之间无缝平稳过渡，水果不会出现机械碰撞损伤，且本发明结构合理简单，使用方便，易于维护；两个错位支撑凸台10分别通过前板段和后板段支撑配合，两个错位支撑凸台10可以在称重导板上滑行更长的距离，从而可延长称重时间和提高称重精度；浮动铰接组件包括螺钉状凸台13及与螺钉状凸台13相配合的浮动铰接长槽5，该结构设置可用同时适应对爪式拨件3称重及卸果的要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：其包括支撑卡座、爪式拨件、第一支撑导轨、称重导轨组件、第二支撑导轨及至少一对滚轮体，爪式拨件包括托爪和设置在托爪两侧的支撑臂；

所述滚轮体从两侧向中间逐渐凹陷形成双锥型，滚轮体的滚轮轴可上下活动地穿在支撑卡座两侧壁的长槽孔中，滚轮体上具有环形凹槽，爪式拨件通过其支撑臂落在支撑卡座顶部，且位于一对滚轮体的两个滚轮轴之间位置的上方，滚轮体上升时，托爪的爪齿与滚轮体上的环形凹槽相配合，托爪的下部设置一中心限位块，支撑卡座上设置有与所述中心限位块相配合的中心限位槽，托爪一侧的支撑臂与支撑卡座的侧壁通过一浮动铰接组件活动连接；

滚轮体下方设置有第一支撑导轨，第一支撑导轨与无损检测工位相应的位置设置有凸起段，在重量检测工位，支撑臂的端部通过称重导轨组件支撑，第二支撑导轨设置在支撑卡座的下面，所述支撑卡座的侧臂设置有链条安装孔。

2.根据权利要求1所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述爪式拨件的爪齿呈弧形。

3.根据权利要求1所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述浮动铰接组件包括螺钉状凸台及与螺钉状凸台相配合的浮动铰接长槽，螺钉状凸台设置在支撑臂的侧面，浮动铰接长槽设置在支撑卡座侧壁的外侧。

4.根据权利要求3所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述浮动铰接长槽的侧边具有开口，螺钉状凸台的中间开设有叉槽。

5.根据权利要求4所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：设置浮动铰接长槽的支撑卡座侧壁外还设置一爪式拨件限位块，爪式拨件的支撑臂位于浮动铰接长槽与爪式拨件限位块之间。

6.根据权利要求1所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述称重导轨组件包括沿分级线依次设置的前导轨段、称重导板段和后导轨段，称重导板段分别与前导轨段和后导轨段之间具有间隙且相配合，所述支撑臂的端部连接有称重板，重量检测时，称重板通过称重导板段支撑。

7.根据权利要求6所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述称重板的下部设置两个相错开的错位支撑凸台，称重导板段包括相连接并前后错开的前板段和后板段，称重时，两个错位支撑凸台分别通过前板段和后板段支撑。

8.根据权利要求1所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述支撑臂下部与支撑卡座侧壁顶部相对应的位置分别设置有磁铁安装槽，磁铁安装槽中安装有磁块。

9.根据权利要求1所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构，其特征在于：所述爪式拨件远离浮动铰接组件的一侧设置有拨杆，该拨杆位于相应的称重板的下方。

10.一种水果处理系统，其特征在于：其包括控制器、链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀、电磁铁驱动机构及权利要求1-8任一项所述的用于水果无损检测和称重卸料的果杯机构；所述链条驱动机构、视觉检测器、称重感应器、分选电磁阀分别与控制器相连；分选电磁阀与电磁铁驱动机构相连，电磁铁驱动机构与拨杆相配合；所述链条驱动机构与链条相连，视觉检测器设置在经过视觉检测工位的爪式拨件的上方，称重感应器设置经过重量检测工位的称重板的下方。