CN104309876B - 一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水果自动化加工技术领域，特别是涉及一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法。本发明提供的一种水果贴标装置包括：支架、贴标机构、夹持机构、探测机构和工控机；所述贴标机构设置于所述支架下方且位于支架的中心位置；所述夹持机构设置于所述支架的下方；所述探测机构设置于所述夹持机构上；所述贴标机构、所述夹持机构以及所述探测机构分别与所述工控机连接。本发明提供的一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法，通过设置分级机或运输机于贴标装置之间的启停关系，对自动贴标过程中的水果进行定位，并在不造成果体机械性伤害的前提下对果体进行固定，很好地解决了贴标过程中因晃动或重心不稳等现象带来的贴标失败问题。

Description

一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法

技术领域

本发明涉及水果自动化加工技术领域，特别是涉及一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法。

背景技术

水果贴标作为水果品种、品牌等品质的保障手段之一，已经被越来越多的经销商所采用，贴标水果也逐渐被老百姓接受并购买。由于水果外形的不规则性，传统的贴标机主要针对规则物体设计，如固定箱，瓶体等，并不适用于水果的贴标；而目前的水果贴标主要有两种形式，一种是工人直接使用手持贴标机对水果进行贴标；一种是将贴标机连接在分级机或输送机上，通过控制贴标机与分级机或输送机的同步，实现水果的贴标。

以上提到的两种水果贴标方法，人工使用手持贴标机虽能保证贴标的成功率，但速度较慢。自动贴标方法将贴标机与分级机或运输机连接，效率较高，但由于水果通常直接放置在托盘中，并未固定，因为分级机和运输机在运行过程中存在启停和抖动现象，在贴标过程中会因水果晃动或重心不稳而造成贴标失败，另一方面，由于果体形状、大小存在差异，贴标很容易出现以下现象，粘贴标签时，力度过大会导致水果移动，力度不足会导致粘贴不牢。

发明内容

针对现有技术中在贴标过程中存在果体晃动或重心不稳的缺陷，本发明提供一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法。

本发明提供的一种可自适应夹持的水果贴标装置包括：支架、贴标机构、夹持机构、探测机构和工控机；

所述贴标机构设置于所述支架下方且位于支架的中心位置；所述夹持机构设置于所述支架的下方；所述探测机构设置于所述夹持机构上；所述贴标机构、所述夹持机构以及所述探测机构分别与所述工控机连接；

所述探测机构探测待贴标果体的边缘位置信息并传输给所述工控机；所述工控机根据获取的待贴标果体的边缘位置信息得到所述贴标机构和所述夹持机构分别与待贴标果体之间的距离，并且控制所述夹持单元固定待贴标水果以及控制所述贴标机构进行贴标。

进一步地，所述贴标机构进一步包括贴标部件、回卷轴和第一高度调节器；所述第一高度调节器的上端与所述支架连接，所述第一高度调节器的下端与所述贴标部件连接；所述回卷轴设置于所述贴标部件的一侧并与所述支架连接；

所述贴标部件、所述回卷轴和所述第一高度调节器分别与所述工控机连接。

进一步地，所述夹持机构进一步包括两个夹持单元，所述夹持单元分别设置于所述贴标机构两侧的支架下方；

所述夹持单元进一步包括固定箱、可伸缩部件、柔性缓冲碗和第二高度调节器，所述第二高度调节器的上端与所述支架连接，所述第二高度调节器的下端与所述固定箱连接；所述可伸缩部件设置于所述固定箱靠近所述贴标机构一侧侧面的中心位置；所述柔性缓冲碗底部与所述可伸缩部件连接；所述两个夹持单元的所述柔性缓冲碗碗口相对设置；

所述可伸缩部件和所述第二高度调节器分别与所述工控机连接。

进一步地，所述夹持单元还包括抽气充气部件，所述抽气充气部件设置于固定箱内，并且与可伸缩部件连接；所述可伸缩部件为中空的管状结构，所述柔性缓冲碗底部设置有通孔并且与所述可伸缩部件连通；

所述抽气充气部件与所述工控机连接。

进一步地，所述探测机构进一步包括测距传感器和多个红外探测器；所述测距传感器设置于所述柔性缓冲碗底部，并且与所述工控机连接；所述多个红外探测器均匀设置于所述固定箱靠近所述贴标机构一侧侧面上，并且与所述工控机连接。

进一步地，所述装置还包括可伸缩的悬挂机构，所述悬挂机构设置于所述支架的上方。

一种水果贴标方法，包括：

S1，探测机构获取待贴标果体的边缘位置信息；

S2，工控机得到贴标机构和夹持机构分别与果体之间的距离；

S3，工控机调节夹持机构固定待贴标果体；

S4，工控机调节贴标机构进行贴标。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31，工控机调节柔性缓冲碗的高度，使得柔性缓冲碗中心位置与果体中心位置高度相同；

S32，工控机调节可伸缩部件的长度，使得柔性缓冲碗接近果体，同时通过测距传感器不断判断柔性缓冲碗与果体之间的距离，直至柔性缓冲碗接触到果体为止。

进一步地，所述步骤S4具体包括：

S41，工控机调节贴标部件的高度，直到贴标部件接触到果体上表面；

S42，工控机调节贴标部件回到原位，同时调节可伸缩部件释放待贴标果体，并运行回卷轴回收标签背衬纸。

进一步地，所述步骤S3还包括：抽气充气机构将柔性缓冲碗与果体之间的空气抽出；所述步骤S4还包括：抽气充气机构进行充气。

本发明提供的一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法，通过设置分级机或运输机于贴标装置之间的启停关系，对自动贴标过程中的水果进行定位，并在不造成果体机械性伤害的前提下对果体进行固定，很好地解决了贴标过程中因晃动或重心不稳等现象带来的贴标失败问题。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是本发明一个实施例一种可自适应夹持的水果贴标装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施例一种可自适应夹持的水果贴标装置的结构示意图的俯视图；

图3是本发明一个实施例一种可自适应夹持的水果贴标装置的结构示意图的A-A剖视图；

图4是本发明一个实施例一种水果贴标方法的流程示意图；

图5是本发明一个实施例一种水果贴标方法的果体位置示意图；

图6是本发明一个实施例一种水果贴标方法的果体位置示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供的一种可自适应夹持的水果贴标装置包括：支架、贴标机构、夹持机构、探测机构和工控机。

如图1所示，所述贴标机构设置于所述支架下方且位于支架的中心位置；所述贴标机构进一步包括贴标部件2、回卷轴3和第一高度调节器4；如图3所示，所述第一高度调节器4的上端与所述支架1连接，所述第一高度调节器4的下端与所述贴标部件2连接；如图2所示，所述回卷轴3设置于所述贴标部件2的一侧并与所述支架连接；

所述贴标部件2、所述回卷轴3和所述第一高度调节器4分别与所述工控机连接。

所述夹持机构进一步包括两个夹持单元，所述夹持单元分别设置于所述贴标机构的两侧的支架1下方。

如图1所示，所述夹持单元进一步包括固定箱5、可伸缩部件6、柔性缓冲碗7和第二高度调节器8；所述第二高度调节器8的上端与所述支架1连接，所述第二高度调节器8的下端与所述固定箱5连接；所述可伸缩部件6设置于所述固定箱5靠近所述贴标机构一侧侧面的中心位置；所述柔性缓冲碗7底部与所述可伸缩部件6连接，且所述夹持单元的所述柔性缓冲碗7碗口相对设置；

所述可伸缩部件6和所述第二高度调节器8分别与所述工控机连接。

如图3所示，所述探测机构进一步包括测距传感器9和多个红外探测器10；所述测距传感器9设置于所述柔性缓冲碗7底部，并且与所述工控机连接；所述多个红外探测器10均匀设置于所述固定箱5靠近所述贴标机构一侧侧面上，并且与所述工控机连接。

优选的，所述夹持单元还包括抽气充气部件，所述抽气充气部件设置于固定箱5内，并且与可伸缩部件6连接；所述可伸缩部件6为中空的管状结构，所述柔性缓冲碗7底部设置有通孔并且与所述可伸缩部件6连通；所述抽气充气部件与所述工控机连接。图中未示出。对于表面光滑的果体，直接通过接触的方式使用柔性缓冲碗7扣住果体不能达到很好的固定效果，果体有可能会产生滑动，此时可使用抽气泵通过中空的可伸缩部件6将柔性缓冲碗7与果体表面形成的密闭空间内的空气抽出，形成真空环境，可将果体进一步固定。

优选的，所述装置还包括可伸缩的悬挂机构11，所述悬挂机构11设置于所述支架1的上方。

在具体实施工程中，通过悬挂机构11将所述水果贴标装置固定在分级机或运输机的上方，使水果从贴标装置下方的夹持部件中间通过。

举例说明，如图1所示，伸缩机构11可采用可伸缩的悬挂杆，悬挂杆垂直设置与支架1的上方的中心位置，由悬挂杆的一端与支架1连接。

当然，上述贴标装置的悬挂固定方式仅为一种实施方式，本领域技术人员也可采用支撑方式将贴标机构固定在地上同时使贴标装置位于分级机或运输机的上方同样可以达到相同的技术效果。

本实施例还提供了一种用于上述贴标装置的水果贴标方法，具体实施过程中，如图4所示，可按照下述步骤进行贴标，包括：

S1，探测机构获取待贴标果体的边缘位置信息；

当待贴标果体到达贴标装置下方时，通过红外探测器探测得到待贴标果体边缘，将探测信息传输给工控机。

S2，工控机得到贴标机构和夹持机构分别与果体之间的距离；

根据待贴标果体边缘信息计算得到柔性缓冲碗中心位置与待贴标果体中心位置之间的高度差，以及贴标部件与带贴标果体上表面之间的距离。

S3，工控机调节夹持机构固定待贴标果体；具体包括：

S31，工控机调节柔性缓冲碗的高度，使得柔性缓冲碗中心位置与果体中心位置高度相同；

S32，工控机调节可伸缩部件的长度，使得柔性缓冲碗接近果体，同时通过测距传感器不断判断柔性缓冲碗与果体之间的距离，直至柔性缓冲碗接触到果体为止。

S4，工控机调节贴标机构进行贴标；具体包括：

S41，工控机调节贴标部件的高度，直到贴标部件接触到果体上表面；

S42，工控机调节贴标部件回到原位，同时调节可伸缩部件释放待贴标果体，并运行回卷轴回收标签背衬纸。

进一步地，对于表面光滑的果体，还包括：

所述步骤S3还包括：抽气充气机构将柔性缓冲碗与果体之间的空气抽出；所述步骤S4还包括：抽气充气机构进行充气。

采用上述装置及方法进行水果贴标过程中，果体大小的计算原理如下：

1)装置一侧的探测器阵列，从第一行开始发射红外信号，如果没有被果体遮挡，对侧第一行探测器都会收到信号，并发射相对应的回馈信号，以确认接收到信号，并将结果传输给工控机。如此从上往下，逐行完成以上操作。

2)由于装置中探测器阵列中各个探测器是按照一定间距排列的，并且探测器的行数是一定的，相对于某一固定点，每个探测器都具有明确的相对坐标值。假设上述探测器阵列共有j行，任意两个探测器之间的行列距离为d。

3)假设阵列矩阵左上角为第一行第一列，假设第i行开始有部分探测器未收到反馈信号，则说明该行中部分探测器被果体遮挡，第(i-1)行为果体的上边缘处。

4)由于在固定贴标装置时使得探测器阵列的最低一行与分级机或运输机上的水果托盘高度相同，即待贴标果体的下边缘与探测器阵列的最低一行高度相同。则2)所述果体的高度为(j-i+1)*d，即如图5中所示的z值。

另外，由于贴标装置中可伸缩杆6与探测器阵列最低一行的距离也是固定的，因此可通过可伸缩杆与探测器阵列最低一行的距离减去果体高度的一半即(j-i+1)*d/2得到第二高度调节器8伸缩的长度。

5)装置一侧的探测器阵列，从第一列开始发射红外信号，如果没有被果体遮挡，对侧第一列探测器都会收到信号，并发射相对应的回馈信号，如此从左向右，逐步完成以上操作，假设第i列开始有部分探测器未收到反馈信号，直到第j列重新接收到全部探测器反馈信号，则果体宽度为(j-i+1)*d，即如图5中所示的x值，如果体横切面为圆形，x值也可作为果体高度替代值使用。

6)由于贴标装置固定以后，贴标部件2与分级机或运输机上果盘的距离也是一定的，假设为s，因此，可通过s-(j-i+1)*d得到第一高度调节器4的伸缩长度，即图5中所示的h的值。

7)上述数据由工控机根据探测器返回的信号计算获得，并同时控制第一高度调节器和第二高度调节器的伸缩长度。

在具体实施过程中，所述测距传感器可采用红外传感器，当红外信号遇到果体时，会发生反射，距离越近，反射强度越大，根据该原理，测距传感器可实时检测橡胶帽移动过程中与果体的距离远近，即图6中的y大小，并通过工控机控制可伸缩部件何时停止伸缩。

通过本实施例提供的一种可自适应夹持的水果贴标装置及方法，通过设置分级机或运输机于贴标装置之间的启停关系，对自动贴标过程中的水果进行定位，并在不造成果体机械性伤害的前提下对果体进行固定，很好地解决了贴标过程中因晃动或重心不稳等现象带来的贴标失败问题。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种可自适应夹持的水果贴标装置，其特征在于，所述装置包括：支架、贴标机构、夹持机构、探测机构和工控机；

所述贴标机构设置于所述支架下方且位于支架的中心位置；所述夹持机构设置于所述支架的下方；所述探测机构设置于所述夹持机构上；所述贴标机构、所述夹持机构以及所述探测机构分别与所述工控机连接；

所述探测机构探测待贴标果体的边缘位置信息并传输给所述工控机；所述工控机根据获取的待贴标果体的边缘位置信息得到所述贴标机构和所述夹持机构分别与待贴标果体之间的距离，并且控制所述夹持机构固定待贴标水果以及控制所述贴标机构进行贴标；

所述贴标机构进一步包括贴标部件、回卷轴和第一高度调节器；所述第一高度调节器的上端与所述支架连接，所述第一高度调节器的下端与所述贴标部件连接；所述回卷轴设置于所述贴标部件的一侧并与所述支架连接；

所述贴标部件、所述回卷轴和所述第一高度调节器分别与所述工控机连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹持机构进一步包括两个夹持单元，所述夹持单元分别设置于所述贴标机构两侧的支架下方；

所述夹持单元进一步包括固定箱、可伸缩部件、柔性缓冲碗和第二高度调节器，所述第二高度调节器的上端与所述支架连接，所述第二高度调节器的下端与所述固定箱连接；所述可伸缩部件设置于所述固定箱靠近所述贴标机构一侧侧面的中心位置；所述柔性缓冲碗底部与所述可伸缩部件连接；所述两个夹持单元的所述柔性缓冲碗碗口相对设置；

所述可伸缩部件和所述第二高度调节器分别与所述工控机连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述夹持单元还包括抽气充气部件，所述抽气充气部件设置于固定箱内，并且与可伸缩部件连接；所述可伸缩部件为中空的管状结构，所述柔性缓冲碗底部设置有通孔并且与所述可伸缩部件连通；

所述抽气充气部件与所述工控机连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述探测机构进一步包括测距传感器和多个红外探测器；所述测距传感器设置于所述柔性缓冲碗底部，并且与所述工控机连接；所述多个红外探测器均匀设置于所述固定箱靠近所述贴标机构一侧侧面上，并且与所述工控机连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括可伸缩的悬挂机构，所述悬挂机构设置于所述支架的上方。

6.一种根据权利要求1至5任一项所述的装置进行水果贴标的方法，其特征在于，包括：

S1，探测机构获取待贴标果体的边缘位置信息；

S2，工控机得到贴标机构和夹持机构分别与果体之间的距离；

S3，工控机调节夹持机构固定待贴标果体；

S4，工控机调节贴标机构进行贴标；所述步骤S3具体包括：

S31，工控机调节柔性缓冲碗的高度，使得柔性缓冲碗中心位置与果体中心位置高度相同；

S32，工控机调节可伸缩部件的长度，使得柔性缓冲碗接近果体，同时通过测距传感器不断判断柔性缓冲碗与果体之间的距离，直至柔性缓冲碗接触到果体为止。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41，工控机调节贴标部件的高度，直到贴标部件接触到果体上表面；

S42，工控机调节贴标部件回到原位，同时调节可伸缩部件释放待贴标果体，并运行回卷轴回收标签背衬纸。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：抽气充气机构将柔性缓冲碗与果体之间的空气抽出；所述步骤S4还包括：抽气充气机构进行充气。