CN108704867A - 一种水果分级装置 - Google Patents

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Abstract

一种水果分级装置，其特征在于，由架体、水果采样测量传送机构、分级储料机构、处理器模块和上位机组成；其中，所述架体上用于支撑所述水果采样测量传送机构；所述水果采样测量传送机构为主体，对水果进行传送并对其图像采集并测其重量；所述分级储料机构连接在所述水果测量传送机构的末端，以便对水果分级收集；所述处理器模块和所述上位机均安置在所述水果采样测量传送机构的旁侧，所述处理器模块由嵌入式处理器S3C45108芯片及其外围电路组成，其通过串口连接所述上位机，用于控制整套设备的自动分级过程。本装置能结合水果表面信息与重量信息，对水果进行准确分类，能够满足大部分水果分级处理要求，具有好的应用前景。

Description

一种水果分级装置
技术领域
本发明涉及一种水果分级装置，用于对水果进行分级，相对于传统的人工水果分级方式，解放劳动力，有效提高了水果的分级精度与分级效率，降低水果的损坏率。
背景技术
我国是水果生产大国，特别是90年代以来发展更为迅速，据国家统计局统计，2015年我国水果总产量已达2.71亿吨，占世界总产量近四分之一，但国内水果价格低，采后商品化处理落后，外观质量较差，导致水果的市场竞争力较弱。水果的产值可通过产后处理和加工提升，其中，分级是果品商品化处理的重要环节，但国内分级技术还比较落后，国外设备分级效果较好但价格昂贵、维护成本高，故自行研发一种水果分级装置具有广阔的国内市场。
发明内容
本发明的技术方案是：一种水果分级装置，其特征在于，由架体、水果采样测量传送机构、分级储料机构、处理器模块和上位机组成；其中，所述架体上用于支撑所述水果采样测量传送机构；所述水果采样测量传送机构为主体，对水果进行传送并对其图像采集并测其重量；所述分级储料机构连接在所述水果测量传送机构的末端，以便对水果分级收集；所述处理器模块和所述上位机均安置在所述水果采样测量传送机构的旁侧，所述处理器模块由32位嵌入式处理器S3C45108芯片及其外围电路组成，其通过串口连接所述上位机，用于控制整套设备的自动分级过程。
所述水果采样测量传送机构由CCD采样装置、电动机、第一光电计数器、第四接料箱、四角电磁铁装置、第一重量传感器、第二重量传感器、第二光电计数器、传送带和两个圆盘转轴组成，所述传送带套接在所述架体两端的两个圆盘转轴上，其中，所述架体右端的圆盘转轴固接在所述电动机的输出轴上；所述CCD采样装置安装在所述架体右端且架在所述传送带的正上方，所述CCD采样装置通过USB接口连接上位机；所述第一光电计数器紧邻所述CCD采样装置的左侧并连接处理器模块，用以记录水果序数并传至处理器模块；所述传送带由所述四角电磁铁装置分成左右两段且呈左段低右段高，所述四角电磁铁装置位于所述传送带的分段位置并连接处理器模块、且其平面的水平高度与所述传送带的左段齐平，以便水果落至所述四角电磁铁装置上并能继续向左传送；所述第四接料箱位于所述四角电磁铁装置的旁侧，用以存储表面有疤痕的劣等水果；所述第一重量传感器和第二重量传感器依次位于传送带的左半段并连接处理器模块，用于检测水果重量并传至处理器模块；所述第二光电计数器位于所述传送带的最左端并连接处理器模块，其测得的水果序数传至所述处理器模块，并将其与第一光电计数器中测得的水果序数检测是否相匹配，用以对相应水果进行标定以便分级。
所述分级储料机构由斜坡挡板、第一旋转扇叶、第二旋转扇叶、第三旋转扇叶、第一接料箱、第二接料箱、第三接料箱、第一步进电机和第二步进电机组成；其中，所述斜坡挡板的顶端与所述水果采样测量传送机构中的传送带呈300斜角；所述第一旋转扇叶、第二旋转扇叶、第三旋转扇叶呈三角形垂直固定在所述斜坡挡板上，其中，所述第一旋转扇叶和第二旋转扇叶分别连接所述第一步进电机和第二步进电机的输出轴，所述第三旋转扇叶则固定不动；所述第一接料箱、第二接料箱和第三接料箱均位于所述斜坡挡板的正下方，以便收集和储存分级后的水果。
所述CCD采样装置由两个CCD摄像机、两个LED光源、LE18S-A30NAD3漫反射型光电开关、封闭外壳组成，所述封闭外壳内的顶部两个对角处分别安装有朝向正下方传送带中间位置的两个CCD摄像机，同时另外两个对角处对应安置有2个LED光源，以保证能采集水果清晰图像；所述封闭外壳内的顶端中间处安装有LE18S-A30NAD3漫反射型光电开关，该开关与处理器模块连接用以检测水果是否到位，并将此到位信息经处理器模块传至上位机，上位机随即发送控制指令使得两个CCD摄像机拍照并传至上位机存储。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的水果采样测量传送机构示意图。
图3是本发明的分级储料机构装置的示意图。
图4是本发明的CCD采样装置的示意图。
图5是本发明的四角电磁铁装置的示意图。
图1-图5中，1.架体，2.水果采样测量传送机构，3.分级储料机构，4.处理器模块，5.上位机，101. CCD采样装置，102. 电动机，103. 第一光电计数器，104. 第四接料箱，105.四角电磁铁装置，106. 第一重量传感器，107. 第二重量传感器，108. 第二光电计数器，109. 传送带，110.圆盘转轴，201. 斜坡挡板，202. 第一旋转扇叶，203. 第二旋转扇叶，204. 第三旋转扇叶，205. 第一接料箱，206. 第二接料箱，207. 第三接料箱，208. 第一步进电机，209. 第二步进电机，301. CCD摄像机，302. LED光源，303. LE18S-A30NAD3漫反射型光电开关，304. 封闭外壳，401. 小型转轴，402. 直角铁架，403. 推拉式自动复位电磁铁A，404. 推拉式自动复位电磁铁B，405. 推拉式自动复位电磁铁C，406. 推拉式自动复位电磁铁D，407.矩形平面。
具体实施方式
参照图1，一种水果分级装置，由架体1、水果采样测量传送机构2、分级储料机构3、处理器模块4和上位机5组成；其中，所述架体1上用于支撑所述水果采样测量传送机构2；所述水果采样测量传送机构2为主体，对水果进行传送并对其图像采集并测其重量；所述分级储料机构3连接在所述水果测量传送机构2的末端，以便对水果分级收集；所述处理器模块4和所述上位机5均安置在所述水果采样测量传送机构2的旁侧，所述处理器模块4由32位嵌入式处理器S3C45108芯片及其外围电路组成，其通过串口连接所述上位机5，用于控制整套设备的自动分级过程。
参照图2，所述水果采样测量传送机构2由CCD采样装置101、电动机102、第一光电计数器103、第四接料箱104、四角电磁铁装置105、第一重量传感器106、第二重量传感器107、第二光电计数器108、传送带109和两个圆盘转轴110组成，所述传送带109套接在所述架体1两端的两个圆盘转轴110上，其中，所述架体1右端的圆盘转轴固接在所述电动机102的输出轴上；所述CCD采样装置101安装在所述架体1右端且架在所述传送带109正上方，所述CCD采样装置101通过USB接口连接上位机5，用于采集水果图像并传至上位机5；所述第一光电计数器103紧邻所述CCD采样装置101的左侧并连接处理器模块4，用以记录水果序数并传至处理器模块4；所述传送带109由所述四角电磁铁装置105分成左右两段且呈左段低右段高，所述四角电磁铁装置105位于所述传送带109的分段位置并连接处理器模块4、且其平面的水平高度与所述传送带109的左段齐平，以便水果落至所述四角电磁铁装置105上并能继续向左传送；所述第四接料箱104位于所述四角电磁铁装置105的旁侧，用以存储表面有疤痕的劣等水果；所述第一重量传感器106和第二重量传感器107依次位于传送带109的左半段并连接处理器模块4，用于检测水果重量并传至处理器模块4；所述第二光电计数器108位于所述传送带109的最左端并连接处理器模块4，其测得的水果序数传至所述处理器模块4，并将其与第一光电计数器103中测得的水果序数检测是否相匹配，用以对相应水果进行标定以便分级。
在所述水果采样测量传送机构2中，所述四角电磁铁装置105与所述处理器模块4相连接，所述第一重量传感器106与第二重量传感器107的间距为15cm；所述第一光电计数器103与第二光电计数器108均由分列在传送带109两侧的红外LED发光管和光敏二极管组成，且所述第一光电计数器103与第二光电计数器108的水平高度比所述传送带109高约1.5cm。
参照图3，所述分级储料机构3由斜坡挡板201、第一旋转扇叶202、第二旋转扇叶203、第三旋转扇叶204、第一接料箱205、第二接料箱206、第三接料箱207、第一步进电机208和第二步进电机209组成；其中，所述斜坡挡板201的顶端与所述水果采样测量传送机构2中的传送带109呈300斜角；所述第一旋转扇叶202、第二旋转扇叶203、第三旋转扇叶204呈三角形垂直固定在所述斜坡挡板201上，其中，所述第一旋转扇叶202和第二旋转扇叶203分别连接所述第一步进电机208和第二步进电机209的输出轴，所述第三旋转扇叶204则固定不动；所述第一接料箱205、第二接料箱206和第三接料箱207均位于所述斜坡挡板201的正下方，以便收集和储存分级后的水果。
参照图4，所述CCD采样装置101由两个CCD摄像机301、两个LED光源302、LE18S-A30NAD3漫反射型光电开关303、封闭外壳304组成，所述封闭外壳304内的顶部两个对角处分别安装有朝向正下方传送带109中间位置的两个CCD摄像机301，同时另外两个对角处对应安置有2个LED光源302，以保证能采集水果的清晰图像；所述封闭外壳304内的顶端中间处安装有LE18S-A30NAD3漫反射型光电开关303，该开关与处理器模块4连接用以检测水果是否到位，并将此到位信息经处理器模块4传至上位机5，上位机随即发送控制指令使得两个CCD摄像机301拍照并传至上位机5存储。
参照图5，所述四角电磁铁装置105由四个小型转轴401、四个直角铁架402、推拉式自动复位电磁铁A403、推拉式自动复位电磁铁B404、推拉式自动复位电磁铁C405、推拉式自动复位电磁铁D406以及矩形平面407组成，所述四角电磁铁装置105下方的传送带109套接在所述四个小型转轴401上；所述矩形平面407下方的四角处分布有所述推拉式自动复位电磁铁A403、推拉式自动复位电磁铁B404、推拉式自动复位电磁铁C405、推拉式自动复位电磁铁D406，所述四角电磁铁装置105的矩形平面407的宽度与所述传送带109的宽度相同；所述四个推拉式自动复位电磁铁A403、B404、C405、 D406及固接在其上方的矩形平面407是由所述四个直角铁架402整体固定在所述传送带109的正上方处；所述矩形平面407的水平高度与所述传送带109的左段水平高度相同，且与所述传送带109紧邻但不与其接触。
参照图1-图5，本发明的工作过程如下：水果从架体1的最右端放入由所述电动机102带动的传送带109上并呈单列向左行进；水果经过所述CCD采样装置101时被采集图像并传至上位机5以便辨别水果表面是否有损伤，同时由第一光电计数器103计录其序数并传至处理器模块4存储；随后，水果随着传送带109向左传送至四角电磁铁装置105时，若水果表面有瑕疵则上位机5发送控制指令至所述处理器模块4进而控制所述四角电磁铁装置105，使得所述四角电磁铁装置105上的推拉式自动复位电磁铁B404、推拉式自动复位电磁铁D406吸合导致推拉式自动复位电磁铁B404、推拉式自动复位电磁铁D406的顶端略低于推拉式自动复位电磁铁A403、推拉式自动复位电磁铁C405的顶端，使得矩形平面407发生向外旁侧倾斜则水果滑落至第四接料箱104作为劣等品收集，若水果没瑕疵则推拉式自动复位电磁铁A403、推拉式自动复位电磁铁B404吸合使得推拉式自动复位电磁铁A403、推拉式自动复位电磁铁B403的顶端略低于推拉式自动复位电磁铁C405、推拉式自动复位电磁铁D406的顶端，则矩形平面407发生向左倾斜导致水果滑落至传送带109的左半段并继续向左传送；当水果传送至第一重量传感器106时，若其重量达到第一重量传感器106的触发重量则处理器模块4记录并判定该水果为三等品，反之水果继续向左传送；当水果传送至第二重力传感器107，若其重量达到第二重量传感器107的触发重量则处理器模块4记录并判定该水果为二等品，反之水果作为一等品继续向左传送；当水果传送至第二光电计数器108时，处理器模块4将第二光电传感器108的计数信息匹配第一光电计数器103所记录的水果序数信息、并结合第一重量传感器106、第二重量传感器107记录的质量信息发出控制指令，第一旋转扇叶202经短暂延时后由处理器模块4控制其旋转，水果掉落在由第一步进电机208控制的第一旋转扇叶上202，若为一等品水果则处理器模块4发出控制指令至第一步进电机208从而驱使第一扇叶202左转120度，水果经由第二步进电机209驱动的第二旋转扇叶203滑落至第一接料箱205；若为二等品水果则处理器模块4发出控制指令至第一步进电机208，从而驱使第一扇叶202右转120度，水果经第三旋转扇叶204滑落至第二接料箱206；若为三等品水果则处理器模块4依次发出控制指令至第一步进电机208和第二步进电机209，从而驱使第一扇叶202左转120度且第二旋转扇叶203右转120度，水果经第二旋转扇叶203滑落至第三接料箱207；每个水果分级完毕后在处理器模块4的控制作用下第一旋转扇叶202和第二旋转扇叶203经过延时复位，从而完成了对每个水果的分级过程。

Claims (3)

1.一种水果分级装置，其特征在于，由架体、水果采样测量传送机构、分级储料机构、处理器模块和上位机组成；其中，所述架体上用于支撑所述水果采样测量传送机构；所述水果采样测量传送机构为主体，对水果进行传送并对其图像采集并测其重量；所述分级储料机构连接在所述水果测量传送机构的末端，以便对水果分级收集；所述处理器模块和所述上位机均安置在所述水果采样测量传送机构的旁侧，所述处理器模块由32位嵌入式处理器S3C45108芯片及其外围电路组成，其通过串口连接所述上位机，用于控制整套设备的自动分级过程。
2.根据权利要求1所述的一种水果分级装置，其特征在于，所述水果采样测量传送机构由CCD采样装置、电动机、第一光电计数器、第四接料箱、四角电磁铁装置、第一重量传感器、第二重量传感器、第二光电计数器、传送带和两个圆盘转轴组成，所述传送带套接在所述架体两端的两个圆盘转轴上，其中所述架体右端的圆盘转轴固接在所述电动机的输出轴上；所述CCD采样装置安装在所述架体右端且架在所述传送带的正上方，并通过USB接口连接上位机；所述第一光电计数器紧邻所述CCD采样装置的左侧并连接处理器模块；所述传送带由所述四角电磁铁装置分成左右两段且呈左段低右段高，所述四角电磁铁装置位于所述传送带的分段位置并连接处理器模块、且其平面的水平高度与所述传送带的左段齐平；所述第四接料箱位于所述四角电磁铁装置的旁侧；所述第一重量传感器和第二重量传感器依次位于传送带的左半段并连接处理器模块；所述第二光电计数器位于所述传送带的最左端并连接处理器模块。
3.根据权利要求1所述的一种水果分级装置，其特征在于，所述分级储料机构由斜坡挡板、第一旋转扇叶、第二旋转扇叶、第三旋转扇叶、第一接料箱、第二接料箱、第三接料箱、第一步进电机和第二步进电机组成；其中，所述斜坡挡板的顶端与所述水果采样测量传送机构中的传送带109呈300斜角；所述第一旋转扇叶、第二旋转扇叶、第三旋转扇叶呈三角形垂直固定在所述斜坡挡板上，其中，所述第一旋转扇叶和第二旋转扇叶分别连接所述第一步进电机和第二步进电机的输出轴，所述第三旋转扇叶则固定不动；所述第一接料箱、第二接料箱和第三接料箱均位于所述斜坡挡板的正下方，以便收集和储存分级后的水果。
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