CN109225908A - 一种果蔬筛选机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械技术领域，旨在解决现有果蔬筛选机无法根据果蔬表观进行筛选分类的问题，公开了一种果蔬筛选机，包括输送机构、图像采集装置、果蔬翻动机构、多个分选通道、顶出装置及中央控制系统，中央控制系统包括一智能识别模块，输送机构包括多个输送单元，每个输送单元内运载单个果蔬，顶出装置包括与多个通道相对应的多个顶出组，输送单元运动至图像采集装置下方时，果蔬转动机构驱动输送单元内的果蔬转动，图像采集装置对果蔬进行图像采集并将所采集的图像信息发送至智能识别模块进行识别，中央控制系统根据识别结果对各输送单元内的果蔬进行分类并根据分类结果控制相应的顶出单元作出延时顶出动作，进而将果蔬筛选分类，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种果蔬筛选机。
背景技术
为满足市场细分的需求，果蔬采摘后，需要对果蔬进行筛选，以将果蔬分为高、中、低档不同的品质。传统的分选方法一般由人工完成，生产效率低、成本高，且人工分选对于工人技术水平要求高，不同人对于分选效果影响很大、果蔬损伤大及果蔬质量卫生难以保证。
为了实现对果蔬的机械化筛选，出现了一种以大小为筛选标准的果蔬筛选机。这种果蔬筛选机多采用不同孔径大小的筛网对果蔬进行筛选，然而，这种筛选方式只能对果蔬大小进行分级，不能做到严格意义上的品质分级。特别是，对于易在运输过程中损坏和腐烂的水果，如何对水果的损伤程度进行分级才是筛选的关键；而对于某些果蔬，如枣、西红柿、桃等，水果的颜色也是品质好坏的体现。因此，有必要提供一种能够根据果蔬表观进行筛选分类的机器。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能够根据果蔬表观对果蔬进行筛选分类的果蔬筛选机。
本发明所采用的技术方案为：一种果蔬筛选机，包括：
输送机构，包括输送带，所述输送带包括多个输送组，各输送组包括多个输送单元，每个输送单元运载单个果蔬；
图像采集装置，位于所述输送带上方；
果蔬翻动机构，位于所述图像采集装置下方；
分选系统，包括顶出装置和多个分选通道，各所述分选通道用于输送不同类别的果蔬，所述顶出装置包括与所述多个分选通道相对应的多个顶出组，各顶出组包括与所述多个输送单元相对应的多个顶出单元；
中央控制系统，与所述输送机构、图像采集装置和分选系统电性连接并包括一智能识别模块；
所述图像采集装置和所述顶出装置按所述输送带的输送方向前后排列，所述输送单元运动至所述图像采集装置下方时，所述果蔬翻动机构驱使果蔬在所述输送单元内转动，所述图像采集装置对所述果蔬进行动态图像采集并将所采集的图像信息发送至所述智能识别模块，所述智能识别模块根据所述图像信息对果蔬进行识别和分类，所述中央控制系统根据所述分类结果控制相应顶出组内的对应顶出单元作出延时顶出动作，所述输送单元运动至对应的顶出单元上方时，所述顶出单元将所述输送单元内的果蔬顶入所述相应的分选通道内。
进一步地，所述输送带包括输送链条、等间距固定于所述输送链条的多根轴体和安装于所述轴体的滚珠组，前后相邻的两个滚珠组构成一个所述输送组，各滚珠组包括多个首尾相接的滚珠，每个滚珠包括一由所述滚珠两端向中部倾斜的凹圈，相邻的两个滚珠组上位置相对应的两个滚珠构成一个所述输送单元。
进一步地，所述滚珠与所述轴体采用轴承配合，所述果蔬翻动机构驱动所述滚珠在所述轴体上自转而带动果蔬在所述输送单元内翻转。
进一步地，所述果蔬翻动机构包括第一电机和同步皮带，所述轴体上安装有与所述滚珠传动连接的传动齿轮，所述同步皮带与所述传动齿轮相啮合，所述第一电机通过驱动所述同步皮带运动而使所述滚珠在所述轴体上自转。
进一步地，所述第一电机与所述中央控制系统电连接，所述中央控制系统通过控制所述第一电机的转速而控制果蔬在所述输送单元内的翻动速度。
进一步地，所述顶出装置包括气罐、气管、多个气嘴和电磁阀，所述气嘴通过所述气管与所述气罐连接，所述中央控制系统通过控制所述电磁阀的延时开合而控制所述气嘴进行延时喷气，所述分选通道包括运送通道和盖设在所述运送通道一侧的导向板，所述导向板为斜板、弧型板或抛物线型板，所述气嘴吹动果蔬至导向板，所述果蔬在所述导向板导向下脱离喷气气体而掉落于所述运送通道。
进一步地，所述气嘴呈十字型。
进一步地，所述输送机构包括主动轮和转速传感器，所述主动轮驱动所述输送带运动，所述转速传感器用于检测所述主动轮的转速并将检测结果发送至所述中央控制系统，所述中央控制系统根据所述检测结果计算所述顶出单元作出所述延时顶出动作所需的延迟时间。
进一步地，还包括上料装置，所述上料装置包括料斗和上料带，所述上料带一端连接所述料斗，另一端连接所述输送带，所述料斗位置低于所述输送带。
进一步地，本发明果蔬筛选机还包括固定于所述输送带上方的梳理装置，所述梳理装置包括梳理刷、升降装置和多个等间隔排列的隔离挡板，相邻的两个所述隔离挡板构成一个果蔬单行道，所述果蔬单行道与所述上料装置的输出口相衔接，所述梳理刷位于所述果蔬单行道后方，所述升降装置用于调整所述梳理刷的安装高度。
本发明的有益效果为：
1、本发明果蔬筛选机通过引入一图像采集装置、中央控制系统和分选系统对果蔬进行分类，其中中央控制系统包括智能识别模块，智能识别模块以图像采集装置所采集图像信息作为分类的标准。使本发明能够以果蔬的表观作为筛选依据对果蔬进行筛选，利于对易损伤腐烂的果蔬(如荔枝、桂圆等)进行好坏区分，也利于对成色要求高的果蔬(如枣、桃、西红柿等)进行成色分级，从而做到真正意义上的品质分级，而不是简单的大小分类。
2、本发明果蔬筛选机包括一果蔬翻动机构，该果蔬翻动机构位于图像采集装置下方，当输送单元运动至图像采集装置下方时，所述果蔬翻动机构驱使果蔬在所述输送单元内转动，这就保证了图像采集装置能够采集果蔬多个面的表观信息，而不是某个单一面的表观信息，提高了识别精度，降低了筛选误差。
3、本发明果蔬筛选机的输送机构、图像采集装置和分选机构均与一中央控制系统相连，中央控制系统根据识别分类的结果控制分选机构的顶出单元作出延时的顶出动作，顶出单元与输送单元一一对应，保证了对单个果蔬进行分类，从而保证了结果的精准性。
4、本发明果蔬筛选机的输送带包括多个输送组，而每个输送组包括多个输送单元，这种结构保证了输送带能够一次运送多排水果，提高了筛选效率。
附图说明
图1是本发明果蔬筛选机的的结构示意图；
图2是本发明另一角度的结构示意图；
图3是滚珠结构示意图；
图4是输送组结构示意图；
图5是各输送单元中果蔬识别结果和各顶出单元的动作关系示意图；
图6是果蔬翻动机构结构示意图；
图7是第一分选通道结构示意图；
图8是梳理装置结构示意图。
图中：1-上料装置；2-梳理装置；3-图像采集装置；4-分选系统；50-输送机构；6-果蔬翻动机构；7-中央控制系统；11-料斗；5-输送带；56-主动链轮；58-传动皮带；57-第二电机；12-上料带；411-第一分选通道；412-第二分选通道；413-第三分选通道；414-第四分选通道；42-顶出装置；421-第一顶出组；422-第二顶出组；423-第三顶出组；424-第四顶出组；43-顶出单元；531-凹圈；51-输送链条；52-轴体；53-滚珠；54-传动齿轮；55-输送组；551-输送单元；4111-第一运送通道；4112-导向板；61-第一电机；62-同步皮带；21-隔离挡板；22-梳理刷；23-升降装置。
具体实施方式
请参考图1和图2，本实施例提供一种果蔬筛选机，包括输送机构、图像采集装置3、果蔬翻动机构6、分选系统4和中央控制系统7。
请参考图2、图3和图4，其中输送机构包括输送带5，输送带5包括多个输送组55，各输送组55包括多个输送单元551，每个输送单元551运载单个果蔬。具体地，在本实施方式中，输送带5包括输送链条51、等间距固定于输送链条51的多根轴体52和安装于每根轴体52的滚珠组，前后相邻的两个滚珠组构成一个输送组55，每个滚珠组包括多个首尾相接的滚珠53，每个滚珠53包括一由滚珠53两端向中部倾斜的凹圈531，借助凹圈531的存在，前后相邻的两个滚珠组上位置相对应的两个滚珠53围成一个输送单元551。根据所需筛选水果的大小不同，可选用不同尺寸滚珠53，如运送苹果的滚珠53和运送桂圆的滚珠53显然不能同一尺寸。
在本实施方式中，图像采集装置3包括支架和安装在支架内的工业相机及背光板型光源。在其它实施方式中，图像采集装置3也可采用摄像机等其他成像设备。
果蔬翻动机构6安装在图像采集装置3下方，其主要作用为：使果蔬在图像采集装置3下方行进的过程中能够完成一个完整的翻转运动，进而使图像采集装置3获得果蔬各个面的表观信息。
具体地，在本实施方式中，果蔬翻动机构6通过驱动滚珠53在所述轴体52上自转而带动果蔬在输送单元551内转动，滚珠53与轴体52之间采用轴承连接，以减少摩擦。果蔬翻动机构6包括第一电机61和同步皮带62，轴体52上安装有与滚珠53紧配合的传动齿轮54，同步皮带62与传动齿轮54相啮合，第一电机61通过驱动同步皮带62运动而使滚珠53在轴体52上自转，进而使果蔬在输送单元551内发生翻转。
在其它实施方式中，也可以采用同步皮带62直接与滚珠53相接触，通过同步皮带62与滚珠53之间的摩擦力带动滚珠53自转。采用了这样的结构后，果蔬进入图像采集装置3下方后开始翻转运动，图像采集装置3持续对翻转中的果蔬进行图像采集，以获得果蔬全面的表观信息，减少误判率。
为了保证各种大小不同的果蔬都能在图像采集装置下方完成一个完整的翻转运动，第一电机与中央控制系统电连接，中央控制系统通过控制第一电机的转速而控制果蔬在输送单元内的翻动速度。比如，输送的果蔬为桂圆时，第一电机的转动速度为10转/秒能够保证桂圆在图像采集装置的采集范围内实现180°翻转，则输送的果蔬变为百香果时，需要通过中央控制系统调整第一电机转速不低于50转/秒才能保证百香果在图像采集装置的采集范围内实现180°翻转。
请参考图1、图2、图4和图5，分选系统4包括顶出装置42和多个分选通道(第一分选通道411、第二分选通道412、第三分选通道413和第四分选道414)，各分选通道用于输送不同类别的果蔬，如本实施方式中，第一分选通道411用于输送轻度腐烂的果蔬、第二分选通道412用于输送重度腐烂果蔬、第三分选通道413用于输送动物咬伤果蔬、第四分选通道414用于输送完好水果。顶出装置42固定在输送带5下方并包括与多个分选通道相对应的多个顶出组，如图2和图5所示，与各分选通道相对应的，从左至右，依次为第一顶出组421、第二顶出组422、第三顶出组423和第四顶出组424，各顶出组包括与多个输送单元551相对应的多个顶出单元43。
其中，输送机构、图像采集装置3和分选系统4均与中央控制系统7电连接，中央控制系统7由设备控制机柜、上位机工控机(研华的，i7700)、下位机PLC(smart200)和显示器及鼠标键盘组成，上位机通过网线与PLC连接，驱动PLC进行执行各个操作；PLC通过增强器与各个执行(电磁阀、电机、气缸)及检测元件(传感器)连接；上位机内设有基于图像对比技术的智能识别模块，如中控FAM100，可以根据工业相机所采集的图像信息与预存的图像信息相对比得到各输送单元551内果蔬的好坏和颜色等级的分类结果，该智能识别模块与工业相机直接通过完线连接获取检测信号；设备控制机柜内装有电源系统、保护系统，保证设备安全稳定运行；机柜上方装有显示器，提供可视话安全操作界面。
本发明果蔬筛选机的工作原理为：输送机构带动各输送单元551依次经过图像采集装置3和顶出装置42，经过图像采集装置3下方时，同步皮带62通过带动传动齿轮54转动而使滚珠53以轴体52为轴发生自转，进而使输送单元551内的果蔬发生翻转，其中图像采集装置3对果蔬进行动态的表观图像采集，智能识别模块根据图像采集的结果对输送组55内各输送单元551中的果蔬进行识别分类，例如图5，输送组55中的各果蔬如依次被分为一类、二类、一类、三类、一类、二类、一类和四类(图5中圆圈内数字代表果蔬类别)，则中央控制系统7根据识别结果依次找出与输送组55中各输送单元相对应的顶出单元(如图5所示标黑的各顶出单元)，中央控制系统内的单片机(型号smart200)结合输送带5的运输速度运算得到各标黑顶出单元进行顶出动作所需的延时时间；当各输送单元运动至相应的顶出单元43上方时，顶出单元43刚好发生顶出动作，将输送单元内的果蔬顶入相应的分选通道内。
具体地，本实施例中，顶出装置42包括气罐、气管、多个气嘴和电磁阀，气嘴通过气管与气罐连接，每个气嘴和电磁阀构成一个顶出单元43，中央控制系统7通过控制电磁阀的延时开合而控制气嘴喷进行延时喷气。
以第一分选通道411为例，如图7所示，气嘴是通过这样的结构将果蔬送至第一分选通道411内的：第一分选通道411包括第一运送通道4111和盖设在运送通道一侧的第一导向板4112，第一导向板4112可为斜板、弧型板或抛物线型板，气嘴吹动果蔬至导向板4112，果蔬在导向板4112导向下脱离喷气气体而掉落于运送通道。
如图5和图7所示，本实施方式的气嘴为十字型，相比于圆形喷嘴，这种十字型喷嘴使果蔬在横向和纵向上受力均匀，保证了果蔬能够被垂直吹起，相对也更省气。
为了方便中央控制模块采集输送带5的输送速度，输送机构包括第二电机57、传动皮带58、主动链轮56、从动链轮和一转速传感器，主动链轮56通过传动皮带58与所述第二电机57相连接，转速传感器用于检测主动链轮56的转动速度并将检测结果发送至中央控制模块，中央控制模块根据主动链轮56的转动速度计算顶出单元43作顶出动作所需的延时时间。
为了实现果蔬能够完全翻转，不同大小的果蔬所要求的翻转线速度有所不同，果蔬翻动机构6的第一电机61与中央控制系统7电连接，中央控制系统7通过调整第一电机61的转速而实现对同步皮带62的速度调整，当输送机构输送的果蔬直径较大时，可通过调节调速模块，适当增加同步皮带62的运动速度，使大直径果蔬在图像采集装置3下方实现完全转动；当输送机构输送的果蔬直径较小时，可通过调节调速模块，适当降低同步皮带62的运动速度，以小直径果蔬在图像采集装置3下方实现完全转动为下限，达到节能的目的。
如图1所示，为了避免上料时，果蔬在输送带5上堆积，本发明还包括上料装置1，上料装置1包括料斗11和上料带12，上料带12一端连接料斗11，另一端连接输送带5，料斗11位置低于输送带5。这样一来，在料斗11内堆积的水果通过上料带12运送至输送带5，由于料斗11位置比输送带5低，果蔬如果在刚往上运送时发生堆积，由于上料带12是向上倾斜的，这种堆积结构并不稳定，果蔬会在其自身重力作用下回落至料斗11内，因而避免了果蔬在输送带5上堆积。
进一步地，为了保证每个输送单元内只运载单个水果，本发明还包括一梳理装置2，如图8所示，梳理装置2包括梳理刷22、升降装置23和多个等间隔排列的隔离挡板21，相邻的两个隔离挡板21构成一个果蔬单行道，果蔬单行道与上料装置1的输出口相衔接。果蔬从上料装置1输出口进入输送带5时，首先进入果蔬单行道，未能进入单行道的果蔬堆积在隔离挡板21上方。梳理刷22位于果蔬单行道后方，通过升降装置23可调整梳理刷22的安装高度。梳理刷22的作用有两个：一方面可以对果蔬起到清洁作用，另一方面，梳理刷22可以将高于刷体底部的果蔬挡在输送带5之外，进而避免果蔬在输送带5上堆积，保证每个输送单元内只有单个的果蔬。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种果蔬筛选机，其特征在于，包括：
输送机构，包括输送带，所述输送带包括多个输送组，各输送组包括多个输送单元，每个输送单元运载单个果蔬；
图像采集装置，位于所述输送带上方；
果蔬翻动机构，位于所述图像采集装置下方；
分选系统，包括顶出装置和多个分选通道，各所述分选通道用于输送不同类别的果蔬，所述顶出装置包括与所述多个分选通道相对应的多个顶出组，各顶出组包括与所述多个输送单元相对应的多个顶出单元；
中央控制系统，与所述输送机构、图像采集装置和分选系统电性连接并包括一智能识别模块；
所述图像采集装置和所述顶出装置按所述输送带的输送方向前后排列，所述输送单元运动至所述图像采集装置下方时，所述果蔬翻动机构驱使果蔬在所述输送单元内转动，所述图像采集装置对所述果蔬进行图像采集并将所采集的图像信息发送至所述智能识别模块，所述智能识别模块根据所述图像信息对果蔬进行识别和分类，所述中央控制系统根据所述分类结果控制相应顶出组内的对应顶出单元作出延时顶出动作，所述输送单元运动至对应的顶出单元上方时，所述顶出单元将所述输送单元内的果蔬顶入所述相应的分选通道内。
2.根据权利要求1所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述输送带包括输送链条、等间距固定于所述输送链条的多根轴体和安装于所述轴体的滚珠组，前后相邻的两个滚珠组构成一个所述输送组，各滚珠组包括多个首尾相接的滚珠，每个滚珠包括一由所述滚珠两端向中部倾斜的凹圈，相邻的两个滚珠组上位置相对应的两个滚珠构成一个所述输送单元。
3.根据权利要求2所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述滚珠与所述轴体采用轴承配合，所述果蔬翻动机构驱动所述滚珠在所述轴体上自转而带动果蔬在所述输送单元内翻转。
4.根据权利要求3所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述果蔬翻动机构包括第一电机和同步皮带，所述轴体上安装有与所述滚珠传动连接的传动齿轮，所述同步皮带与所述传动齿轮相啮合，所述第一电机通过驱动所述同步皮带运动而使所述滚珠在所述轴体上自转。
5.根据权利要求4所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述第一电机与所述中央控制系统电连接，所述中央控制系统通过控制所述第一电机的转速而控制果蔬在所述输送单元内的翻动速度。
6.根据权利要求1所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述顶出装置包括气罐、气管、多个气嘴和电磁阀，所述气嘴通过所述气管与所述气罐连接，所述中央控制系统通过控制所述电磁阀的延时开合而控制所述气嘴进行延时喷气，所述分选通道包括运送通道和盖设在所述运送通道一侧的导向板，所述导向板为斜板、弧型板或抛物线型板，所述气嘴吹动果蔬至导向板，所述果蔬在所述导向板导向下脱离喷气气体而掉落于所述运送通道。
7.根据权利要求6所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述气嘴呈十字型。
8.根据权利要求1所述的果蔬筛选机，其特征在于：所述输送机构包括主动轮和转速传感器，所述主动轮驱动所述输送带运动，所述转速传感器用于检测所述主动轮的转速并将检测结果发送至所述中央控制系统，所述中央控制系统根据所述检测结果计算所述顶出单元作出所述延时顶出动作所需的延迟时间。
9.根据权利要求1所述的果蔬筛选机，其特征在于：还包括上料装置，所述上料装置包括料斗和上料带，所述上料带一端连接所述料斗，另一端连接所述输送带，所述料斗位置低于所述输送带。
10.根据权利要求9所述的果蔬筛选机，其特征在于：还包括固定于所述输送带上方的梳理装置，所述梳理装置包括梳理刷、升降装置和多个等间隔排列的隔离挡板，相邻的两个所述隔离挡板构成一个果蔬单行道，所述果蔬单行道与所述上料装置的输出口相衔接，所述梳理刷位于所述果蔬单行道后方，所述升降装置用于调整所述梳理刷的安装高度。
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