CN107377412A - 一种香菇自动分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及食品工业自动化中的香菇加工设备的领域，更具体地涉及一种香菇自动分拣装置，包括机架、传送带和交流电机，传送带的起始端和末端分别设置有进料单元和合格品料框，沿香菇的输送过程中依次设置有翻转单元和分拣单元；分拣单元包括分拣机器人、不合格品料框以及视觉分拣系统，分拣机器人设置在传送带旁边，不合格品料框设置在分拣机器人的旁边，视觉分拣系统设置在传送带的正上方；传送带上的香菇依次通过翻转单元和分拣单元后进入所述合格品料框。采用工业机器人结合视觉技术，实现了香菇的精确识别和分拣，降低工人的劳动强度，提高分拣的自动化程度和效率，采用真空的香菇吸盘，不损伤香菇表面，减低了分拣损耗。
Description
技术领域
本发明涉及食品工业自动化中的香菇加工设备的领域，更具体地涉及一种香菇自动分拣装置。
背景技术
香菇香气独特，营养价值高，素有“山珍之王”之称，是高蛋白、低脂肪的营养保健食品。中国历代医学家对香菇均有著名论述。现代医学和营养学不断深入研究，香菇的药用价值也不断被发掘。香菇中麦角甾醇含量很高，对防治佝偻病有效；香菇多糖能增强细胞免疫能力，从而抑制癌细胞的生长；香菇含有六大酶类的40多种酶，可以纠正人体酶缺乏症；香菇中的脂肪所含脂肪酸，对人体降低血脂有益。其自然分布区域在亚洲东南部，我国是世界上人工香菇栽培最早的国家，也是世界上香菇最大的生产国、出口国和消费国。香菇生长过程中，在适宜的温度、湿度、光照、风速和温差条件下，表皮细胞与肉质细胞分裂不同步，生长速度过快的肉质细胞胀破表皮细胞，使菌盖龟裂形成褐白相间、菊花状的花纹，因而形成花菇。花菇菌盖肥厚，肉质细嫩，外观美丽，经济价值最高，是香菇中的珍品，在国内外市场上，深受消费者的喜爱。受生理特性及光照、温差等环境因素的影响，即使同一品种同一批次出棚的香菇其表面颜色也存在极大差异，依菌盖表面白色花纹的多少，香菇可分为天白花菇、白花菇、茶花菇及光面菇四个等级。其中以天白花菇价值最高，与普通光面菇相比，价格可相差5-8倍。
国际市场对出口香菇的的分级有着严格的要求，为了保证出口香菇质量，优质优价，按级定价，提高经济效益，必须对颜色混杂的香菇原料进行分级。
我国是香菇生产大国，香菇分级加工属于劳动密集型环节，长期以来依靠人工肉眼进行香菇颜色分级及破损、畸形香菇的剔除。目前，香菇品相及质量的分拣是由大量的熟练的操作工人进行人工肉眼挑选完成，粗拣线人工挑选一次成功率最大仅有80％，且并不稳定，效率低，导致产品一致性无法保证。色选机作为农产品粗加工行业应用比较广的设备，但是色选机挑选的农产品单体必须是单一的纯色，而香菇大部分是具有花色的，众多类别中特征差别较小，因此在香菇分拣领域难以使用色选机来实现。香菇分级劳动强度大，耗费人力多，效率低，分级精度不高，例如，前道工序大小分级的产量可以达到7500kg/天，而人工颜色、缺陷分选工序的产量为每人仅为每人每天100-120kg，为了匹配产量，需要投入大量的人力，而且受工人主观因素影响，分级精度和一致性差，分级质量得不到保障。劳动者的工资成本在较大程度上决定了香菇的生产成本，随着劳动力成本的不断提高及国际市场对香菇质量越来越严格的要求，对香菇的高效、自动分级是香菇加工、出口业亟待解决的重要问题。
表面颜色、形状、缺陷是香菇外部品质的重要特征，用传统的方法难以进行分析，随着无损检测技术的发展，利用机器视觉检测分级技术已成为香菇分级较优的实现方法，不仅可以为香菇自动、快速分级提供全新的途径，解决香菇加工中的分级难题，而且还有利于设计制造自动分级流水线，这对提高劳动生产率，降低加工成本，提高我国香菇在国际市场上的竞争力，推动香菇产业持续发展具有十分重要的现实意义。
因此，本发明设计了一种香菇自动分拣装置，能降低工人在香菇分拣中的劳动强度，提高香菇分拣的自动化程度和生产效率，并且具有结构紧凑、操作简单、安全性高等优势。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的利用人工进行分拣，分拣效率低及分拣正确率低的问题而提供了可通过视觉系统自动识别香菇质量且通过机器人自动挑拣不合格品的一种香菇自动分拣装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种香菇自动分拣装置，包括机架，所述机架上设置有传送带和用于驱动所述传送带运转的交流电机，所述传送带沿香菇的输送方向的起始端和末端分别设置有进料单元和合格品料框，在所述传送带上沿香菇的输送方向依次设置有翻转单元和分拣单元；
所述分拣单元包括分拣机器人、不合格品料框以及视觉分拣系统，所述分拣机器人设置在所述传送带旁边，所述不合格品料框设置在所述分拣机器人的旁边，所述视觉分拣系统通过相机支架设置在所述传送带的正上方，所述相机支架固定设置在所述机架上，所述视觉分拣系统通过线路连接所述分拣机器人。通过设置采用工业机器人和视觉技术相结合的一种香菇自动分拣装置，能够实现从香菇正反面进行准确的识别后通过分拣机器人进行分类挑拣，实现了香菇的精确识别和分拣，能降低工人在香菇分拣中的劳动强度，提高香菇分拣的自动化程度和生产效率，并且本装置具有结构紧凑、操作简单、安全性高等优势，具有很好的推广及实用价值。
进一步：所述翻转单元有两个，根据翻转状态分为背面翻转单元和正面翻转单元；所述分拣单元有两个，根据分拣功能分为背面分拣单元和正面分拣单元；所述背面翻转单元、背面分拣单元、正面翻转单元和正面分拣单元沿香菇的输送方向依次设置在所述传送带上。设置背面翻转单元和正面翻转单元分别是通过人员手工操作将传送带上的香菇分别翻转呈背面朝上和正面朝上的状态，便于后续通过分拣单元使采用视觉分拣系统进行分拣；设置背面分拣单元和正面分拣单元，通过视觉分拣系统进行背面或者正面的是否合格的分类判定，便于分拣机器人的分类吸取。
进一步：所述背面分拣单元中的分拣机器人有两个，分别设置在所述传送带的两侧，所述分拣机器人的两侧均设置有一个不合格品料框，所述不合格品料框共设有四个，用于存放以下四种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇和散腿菇。根据常规分拣需求，香菇背面可判定的不合格品类有四种，分别设置四个不合格品料框来收集相应品类的不合格的香菇，便于不合格的香菇品类进行二次处理。
进一步：所述正面分拣单元中的分拣机器人有两个，分别设置在所述传送带的两侧，所述分拣机器人的两侧均设置有两个不合格品料框，所述不合格品料框共设有八个，用于存放以下八种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇、散腿菇、长腿菇、百花菇、板菇和反面菇。根据常规分拣需求，香菇正面可判定的不合格品类有八种，分别设置八个不合格品料框来收集相应品类的不合格的香菇，便于不合格的香菇品类进行二次处理。
进一步：所述进料单元包括振动筛和设置在所述振动筛上方的料斗，所述振动筛设置在所述机架一端上，且位于所述传送带沿香菇输送方向的起始端的正上方；所述合格品料框设置在所述机架的另一端，位于所述传送带沿香菇输送方向的末端的下方。在传送带的起始端设置包括振动筛和料斗的进料单元，使大量的香菇通过振动筛均匀的分布在传送带上，便于后续的翻转和分拣工序。
进一步：所述视觉分拣系统包括香菇分类检测系统和香菇实时定位系统，所述视觉分拣系统对所述传送带上的香菇进行分类识别和实时定位并将香菇的信息反馈给所述分拣机器人的控制器，并控制所述分拣机器人对所述传送带上的香菇进行分类挑拣。视觉分拣系统是由光源和相机组成,通过线路连接到分拣机器人的控制器上，视觉分拣系统包括香菇分类检测系统和香菇实时定位系统,可以对香菇进行不同品类的识别和定位,然后通过控制器控制分拣机器人对传送带上的香菇进行识别定位分拣。
进一步：所述分拣机器人的末端执行器上设置有香菇吸盘，通过适宜的吸取力来吸取传送带上的香菇，实现香菇的自动吸取功能。
进一步：所述香菇吸盘为真空吸盘，所述香菇吸盘的材质为PVC材质。设置真空的香菇吸盘，通过气泵抽取的压力差吸取传送带上的香菇，非抓取的模式，采用PVC材质这类软性制造香菇吸盘结合气泵的吸取力，实现吸取功能，避免也不会损伤香菇的表面，降低了香菇在分拣的过程中的损耗。
进一步：所述分拣机器人为四关节工业机器人。设置四关节工业机器人，实现分拣机器人接受视觉分拣系统反馈回来的香菇信息后，在传送带的上方通过香菇吸盘吸取相应品类的香菇后，向两侧旋转后，落入两侧的相应的不合格品料框，实现香菇的自动分拣工序。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明涉及食品工业自动化中的香菇加工设备的领域，更具体地涉及一种香菇自动分拣装置，包括机架，机架上设置有传送带和驱动传送带运转的交流电机，传送带沿香菇的输送方向的起始端和末端分别设置有进料单元和合格品料框，在传送带上沿香菇的输送方向上依次设置有翻转单元和分拣单元；分拣单元包括分拣机器人、不合格品料框以及视觉分拣系统，分拣机器人设置在传送带旁边，不合格品料框设置在分拣机器人的旁边，视觉分拣系统通过相机支架设置在传送带的正上方，视觉分拣系统通过线路连接分拣机器人；传送带上的香菇依次通过翻转单元和分拣单元后进入所述合格品料框。通过设置采用工业机器人和视觉技术相结合的一种香菇自动分拣装置，能够实现从香菇正反面进行准确的识别后通过分拣机器人进行分类挑拣，实现了香菇的精确识别和分拣，能降低工人在香菇分拣中的劳动强度，提高香菇分拣的自动化程度和生产效率，采用真空的香菇吸盘，吸取过程中不损伤香菇表面，减低了香菇在分拣过程中的损耗；并且本装置具有结构紧凑、操作简单、安全性高等优势，具有很好的推广及实用价值。
附图说明
图1为本发明一种香菇自动分拣装置的结构示意图；
图2为本发明一种香菇自动分拣装置的操作流程；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、机架，2、传送带，3、交流电机，4、进料单元，41、振动筛，42、料斗，5、合格品料框，6、翻转单元，61、背面翻转单元，62、正面翻转单元，7、分拣单元，71、背面分拣单元，72、正面分拣单元，8、分拣机器人，9、不合格品料框，10、视觉分拣系统，11、相机支架，12、香菇吸盘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1及图2所示，一种香菇自动分拣装置，包括机架1，所述机架1上设置有传送带2和用于驱动所述传送带2运转的交流电机3，所述传送带2沿香菇的输送方向的起始端和末端分别设置有进料单元4和合格品料框5，在所述传送带2上沿香菇的输送方向上依次设置有翻转单元6和分拣单元7；
所述分拣单元7包括分拣机器人8、不合格品料框9以及视觉分拣系统10，所述分拣机器人8设置在所述传送带2旁边，所述不合格品料框9设置在所述分拣机器人8的旁边，所述视觉分拣系统10通过相机支架11设置在所述传送带2的正上方，所述相机支架11固定设置在所述机架1上，所述视觉分拣系统10通过线路连接所述分拣机器人8；
所述传送带2上的香菇依次通过翻转单元6和分拣单元7后进入所述合格品料框5。
进一步：所述翻转单元6有两个，根据翻转状态分为背面翻转单元61和正面翻转单元62；所述分拣单元7有两个，根据分拣功能分为背面分拣单元71和正面分拣单元72；所述背面翻转单元61、背面分拣单元71、正面翻转单元62和正面分拣单元72沿香菇的输送方向依次设置在所述传送带2上。也可以先进行正面翻转和正面挑拣后进入背面翻转和背面挑拣的工序。
进一步：所述背面分拣单元71中的分拣机器人8有两个，分别设置在所述传送带2的两侧，所述分拣机器人8的两侧均设置有一个不合格品料框9，所述不合格品料框9共设有四个，用于存放以下四种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇和散腿菇。
进一步：所述正面分拣单元72中的分拣机器人8有两个，分别设置在所述传送带2的两侧，所述分拣机器人8的两侧均设置有两个不合格品料框9，所述不合格品料框9共设有八个，用于存放以下八种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇、散腿菇、长腿菇、百花菇、板菇和反面菇。
进一步：所述进料单元4包括振动筛41和设置在所述振动筛41上方的料斗42，所述振动筛41设置在所述机架1一端上，且位于所述传送带2沿香菇输送方向的起始端的正上方；所述合格品料框5设置在所述机架1的另一端，位于所述传送带2沿香菇输送方向的末端的下方。
进一步：所述视觉分拣系统10包括香菇分类检测系统和香菇实时定位系统，所述视觉分拣系统10对所述传送带2上的香菇进行分类识别和实时定位并将香菇的反馈给所述分拣机器人8的控制器，并控制所述分拣机器人8对所述传送带2上的香菇进行分类挑拣。
进一步：所述分拣机器人8的末端执行器上设置有香菇吸盘12。
进一步：所述香菇吸盘12为真空吸盘，所述香菇吸盘12的材质为PVC材质。根据常规香菇的大小，香菇吸盘采用40mm的PVC真空吸盘,便于吸取传送带2上的香菇。
进一步：所述分拣机器人8为四关节工业机器人。
本装置的操作流程：首先将待挑拣香菇倒入进料单元4中料斗42中，待挑拣的香菇通过料斗42落在振动筛41上进行振动使香菇均匀分摊散落到传送带2上，进入背面翻转单元61，通过操作人员手工操作将传送带2上的香菇非背面朝上的香菇统一翻转到背面朝上后进入背面挑拣单元71，通过位于相机之间11上的视觉分拣系统进行不同类别的识别定位，将四种背面不合格品即薄膜菇、上粉菇、畸形菇和散腿菇的相关类别及位置信息反馈给分拣机器人8的控制系统后，分别通过分拣机器人8进行分类挑拣，将四种背面不合格品挑拣出来，后续合格的香菇继续在传送带2上传送进入正面翻转单元62，通过操作人员手工操作将传送带2上的所有香菇统一翻转到正面朝上后进入正面挑拣单元72，通过位于相机之间11上的视觉分拣系统进行不同类别的识别定位，将八种正面不合格品即薄膜菇、上粉菇、畸形菇、散腿菇、长腿菇、百花菇、板菇和反面菇的相关类别及位置信息反馈给分拣机器人8的控制系统后，分别通过分拣机器人8进行分类挑拣，将八种正面不合格品挑拣出来，后续合格的香菇继续在传送带2上传送进入合格品料框5，完成了香菇的自动识别挑选分类工序。
本发明涉及食品工业自动化中的香菇加工设备的领域，更具体地涉及一种香菇自动分拣装置，包括机架，机架上设置有传送带和驱动传送带运转的交流电机，传送带沿香菇的输送方向的起始端和末端分别设置有进料单元和合格品料框，在传送带上沿香菇的输送方向上设置有翻转单元和分拣单元；分拣单元包括分拣机器人、不合格品料框以及视觉分拣系统，分拣机器人设置在传送带旁边，不合格品料框设置在分拣机器人的旁边，视觉分拣系统通过相机支架设置在传送带的正上方，视觉分拣系统通过线路连接分拣机器人。通过设置采用工业机器人和视觉技术相结合的一种香菇自动分拣装置，能够实现从香菇正反面进行准确的识别后通过分拣机器人进行分类挑拣，实现了香菇的精确识别和分拣，能降低工人在香菇分拣中的劳动强度，提高香菇分拣的自动化程度和生产效率，采用真空的香菇吸盘，吸取过程中不损伤香菇表面，减低了香菇在分拣过程中的损耗；并且本装置具有结构紧凑、操作简单、安全性高等优势，具有很好的推广及实用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。
Claims (9)
1.一种香菇自动分拣装置，包括机架(1)，所述机架(1)上设置有传送带(2)和用于驱动所述传送带(2)运转的交流电机(3)，所述传送带(2)沿香菇的输送方向的起始端和末端分别设置有进料单元(4)和合格品料框(5)，其特征在于：在所述传送带(2)上沿香菇的输送方向依次设置有翻转单元(6)和分拣单元(7)；
所述分拣单元(7)包括分拣机器人(8)、不合格品料框(9)以及视觉分拣系统(10)，所述分拣机器人(8)设置在所述传送带(2)旁边，所述不合格品料框(9)设置在所述分拣机器人(8)的旁边，所述视觉分拣系统(10)通过相机支架(11)设置在所述传送带(2)的正上方，所述相机支架(11)固定设置在所述机架(1)上，所述视觉分拣系统(10)通过线路连接所述分拣机器人(8)。
2.根据权利要求1所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述翻转单元(6)有两个，根据翻转状态分为背面翻转单元(61)和正面翻转单元(62)；所述分拣单元(7)有两个，根据分拣功能分为背面分拣单元(71)和正面分拣单元(72)；所述背面翻转单元(61)、背面分拣单元(71)、正面翻转单元(62)和正面分拣单元(72)沿香菇的输送方向依次设置在所述传送带(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述背面分拣单元(71)中的分拣机器人(8)有两个，分别设置在所述传送带(2)的两侧，所述分拣机器人(8)的两侧均设置有一个不合格品料框(9)，所述不合格品料框(9)共设有四个，用于存放以下四种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇和散腿菇。
4.根据权利要求2所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述正面分拣单元(72)中的分拣机器人(8)有两个，分别设置在所述传送带(2)的两侧，所述分拣机器人(8)的两侧均设置有两个不合格品料框(9)，所述不合格品料框(9)共设有八个，用于存放以下八种不合格的香菇，分别为薄膜菇、上粉菇、畸形菇、散腿菇、长腿菇、百花菇、板菇和反面菇。
5.根据权利要求1所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述进料单元(4)包括振动筛(41)和设置在所述振动筛(41)上方的料斗(42)，所述振动筛(41)设置在所述机架(1)一端上，且位于所述传送带(2)沿香菇输送方向的起始端的正上方；所述合格品料框(5)设置在所述机架(1)的另一端，位于所述传送带(2)沿香菇输送方向的末端的下方。
6.根据权利要求1所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述视觉分拣系统(10)包括香菇分类检测系统和香菇实时定位系统，所述视觉分拣系统(10)对所述传送带(2)上的香菇进行分类识别和实时定位并将香菇的信息反馈给所述分拣机器人(8)的控制器，并控制所述分拣机器人(8)对所述传送带(2)上的香菇进行分类挑拣。
7.根据权利要求1所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述分拣机器人(8)的末端执行器上设置有香菇吸盘(12)。
8.根据权利要求7所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述香菇吸盘(12)为真空吸盘，所述香菇吸盘(12)的材质为PVC材质。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种香菇自动分拣装置，其特征在于：所述分拣机器人(8)为四关节工业机器人。
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