CN109374466A - 一种基于离心力检测的果实结合力测试装置及方法 - Google Patents

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刘洋
许桃胜
王儒敬
孙丙宇
彭要
吴东洋
乌达巴拉
吴宝元
刘宜
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Abstract

本发明涉及一种基于离心力检测的果实结合力测试装置，包括直流调速电机及其控制器，直流调速电机的电机轴上设置固定转盘和活动转盘，所述活动转盘靠近电机轴末端，固定转盘和活动转盘上均开设用于在它们之间夹住果实枝或干的螺纹通孔，固定转盘和活动转盘位于封闭外壳内，封闭外壳内表面均布柔性阵列式压力传感器；检测控制器与直流调速电机的控制器相连，检测控制器的输入端与柔性阵列式压力传感器的输出端相连，检测控制器的输入端还与电子天平的输出端相连。本发明还公开了一种基于离心力检测的果实结合力测试装置的测试方法。本发明由于不直接夹持并施加力于被测果实，因此特别适用于不便于夹持的柔软小浆果的结合力检测。

Description

一种基于离心力检测的果实结合力测试装置及方法
技术领域
本发明涉及农业测试技术领域，尤其是一种基于离心力检测的果实结合力测试装置及方法。
背景技术
农业现代化的基础是机械化，随着从事农业生产劳动力的减少以及劳动力成本的上升，对机械化的需求越来越迫切。在林果类种植业中，采收环节就需要大量劳动力，为解决劳动力短缺的问题并提高生产效率，目前已研制出各种机械化采收装备，这些装备大多采用振动方式使得果实果梗或果实与果柄分离，为了施加恰到好处的振动，需要知道被采收果实果梗或果实与果柄的结合力。专利“果实果梗结合力测试装置”(ZL201610392248.6)提供了一种分别夹住果实和果实枝干，施加拉力于果实以拽下果实，从而获取拽下果实的最大拉力的结合力测试装置及其方法。但许多体积小、密集且柔软的浆果，无法直接夹住果实进行测量或操作较困难，需要一种新型测试装置及其测试方法。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种不仅能动态测试果实果梗或果实与果柄的结合力，而且能用于评价果实果梗或果实与果柄之间抗拉强度，特别适于测试体积小、密集且柔软的浆果的结合力的基于离心力检测的果实结合力测试装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于离心力检测的果实结合力测试装置，包括直流调速电机及其控制器，直流调速电机的电机轴上设置固定转盘和活动转盘，所述活动转盘靠近电机轴末端，固定转盘和活动转盘上均开设用于在它们之间夹住果实枝或干的螺纹通孔，固定转盘和活动转盘位于封闭外壳内，封闭外壳内表面均布柔性阵列式压力传感器；检测控制器与直流调速电机的控制器相连以控制并获取直流调速电机的转速，检测控制器的第一输入端与柔性阵列式压力传感器的输出端相连以感知果实掉落到封闭外壳内，检测控制器的第二输入端与电子天平的输出端相连以获取果实的重量。
所述封闭外壳由左侧盖板、环形套桶和右侧盖板组成，所述左侧盖板和环形套桶通过分别设置于左侧盖板和环形套桶上的螺纹孔用螺杆连接固定；所述环形套桶和右侧盖板通过分别设置于环形套桶和右侧盖板上的卡扣连接固定；所述柔性阵列式压力传感器均匀布设于左侧盖板、环形套桶和右侧盖板的内表面。
所述检测控制器由检测与控制器电路、设置和显示面板组成，所述设置和显示面板上集成按键和显示屏，所述检测与控制电路分别与柔性阵列式压力传感器、直流调速电机的控制器、电子天平相连。
本发明的另一目的在于提供一种基于离心力检测的果实结合力测试装置的测试方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)检测控制器与直流调速电机的控制器相连以控制并获得直流调速电机的转速v；
(2)检测控制器的第一输入端与柔性阵列式压力传感器的输出端相连以感知果实掉落到封闭外壳内并自动停止直流调速电机运行；
(3)取出掉落到封闭外壳内的果实放到电子天平上称重；
(4)检测控制器的第二输入端与电子天平的输出端相连以自动获取果实的重量m；
(5)用量尺测量掉落到封闭外壳内果实的离心半径r并输入到检测控制器，检测控制器依据公式：f＝mv2/r自动计算出果实结合力f。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，由于不直接夹持并施加力于被测果实，因此特别适用于不便于夹持的柔软小浆果的结合力检测；第二，可以通过控制直流调速电机的转速，对被测果实果梗或果实与果柄之间施加相应的拉力，考察其是否掉落，以此评价果实果梗或果实与果柄之间的抗拉能力；第三，在事先做好标记的条件下，本发明可以同时测试多种或多个果实的结合力；第四，本发明具有自动获取相关数据并计算出结合力以及保存和输出数据的功能，因此给测试带来了方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中封闭外壳的结构示意图；
图3是本发明中柔性阵列式压力传感器的布设示意图；
图4是本发明中检测控制器的电路框图；
图5是本发明的测试流程示意图；
图6是本发明的枝干夹持于固定转盘和活动转盘之间的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的具体实施技术方案进行描述。
如图1、6所示，一种基于离心力检测的果实结合力测试装置，包括直流调速电机1及其控制器8，直流调速电机1的电机轴3上设置固定转盘4和活动转盘5，所述活动转盘5靠近电机轴3末端，固定转盘4和活动转盘5上均开设用于在它们之间夹住果实11枝或干的螺纹通孔6，固定转盘4和活动转盘5位于封闭外壳7内，封闭外壳7内表面均布柔性阵列式压力传感器2；检测控制器9与直流调速电机1的控制器8相连以控制并获取直流调速电机1的转速，检测控制器9的第一输入端与柔性阵列式压力传感器2的输出端相连以感知果实11掉落到封闭外壳7内，检测控制器9的第二输入端与电子天平10的输出端相连以获取果实11的重量。
如图2和图3所示，封闭外壳7由左侧盖板71、环形套桶72和右侧盖板73组成，所述左侧盖板71和环形套桶72通过分别设置于左侧盖板71和环形套桶72上的螺纹孔74用螺杆连接固定；所述环形套桶72和右侧盖板73通过分别设置于环形套桶72和右侧盖板73上的卡扣75连接固定；所述柔性阵列式压力传感器2均匀布设于左侧盖板71、环形套桶72和右侧盖板73的内表面。
如图4所示，检测控制器9由检测与控制器电路91、设置和显示面板92组成，所述设置和显示面板92上集成按键921和显示屏922，所述检测与控制电路91分别与柔性阵列式压力传感器2、直流调速电机1的控制器8、电子天平10相连。
如图5所示，本测试方法为：检测控制器9与直流调速电机1的控制器8相连以控制并获得直流调速电机1的转速v，检测控制器9的第一输入端与柔性阵列式压力传感器2的输出端相连以感知果实11掉落到封闭外壳7内并自动停止直流调速电机1运行，取出掉落到封闭外壳7内的果实11放到电子天平10上称重，检测控制器9的第二输入端与电子天平10的输出端相连以自动获取果实11的重量m，用量尺测量掉落到封闭外壳7内果实11的离心半径r并输入到检测控制器9，检测控制器9依据f＝mv2/r自动计算出果实结合力f。
具体测试操作步骤如下：
第一步：将带有被测果实11的枝干12现场实时取下沿着径向固夹在固定转盘4和活动转盘5之间，固定转盘4和活动转盘5通过螺杆穿过螺纹通孔6来夹紧枝干12；用量尺测量固定转盘4和活动转盘5中心到果实11重心点之间的距离r并记录；
第二步：开启检测控制器9，直流调速电机1开始运行，其速度由小到大缓慢增加，被测果实11的枝干12带着果实11作圆周运动，果实11受到离心力的作用，当离心力大于果实11果梗或果实11果柄的结合力时，果实11就会掉落；掉落的果实11落到布有柔性阵列式压力传感器2的封闭外套7内表面时，柔性阵列式压力传感器2检测到有果实11掉落，检测控制器9控制直流调速电机1自动停止运行，同时自动记录下直流调速电机1的转速和运行时间；
第三步：收集掉落在封闭外套7内的果实11并放在电子天平10上称重，检测控制器9的输入端与电子天平10的输出端相连，自动获取果实11的重量m并记录；
第四步：通过按键921手动输入固定转盘4和活动转盘5中心到果实11重心点之间的距离r值，检测控制器9自动计算得出果实11结合力f。
综上所述，本发明由于不直接夹持并施加力于被测果实11，因此特别适用于不便于夹持的柔软小浆果的结合力检测；可以通过控制直流调速电机的转速，对被测果实11果梗或果实11与果柄之间施加相应的拉力，考察其是否掉落，以此评价果实11果梗或果实11与果柄之间的抗拉能力。

Claims (4)

1.一种基于离心力检测的果实结合力测试装置，其特征在于：包括直流调速电机及其控制器，直流调速电机的电机轴上设置固定转盘和活动转盘，所述活动转盘靠近电机轴末端，固定转盘和活动转盘上均开设用于在它们之间夹住果实枝或干的螺纹通孔，固定转盘和活动转盘位于封闭外壳内，封闭外壳内表面均布柔性阵列式压力传感器；检测控制器与直流调速电机的控制器相连以控制并获取直流调速电机的转速，检测控制器的第一输入端与柔性阵列式压力传感器的输出端相连以感知果实掉落到封闭外壳内，检测控制器的第二输入端与电子天平的输出端相连以获取果实的重量。
2.根据权利要求1所述的基于离心力检测的果实结合力测试装置，其特征在于：所述封闭外壳由左侧盖板、环形套桶和右侧盖板组成，所述左侧盖板和环形套桶通过分别设置于左侧盖板和环形套桶上的螺纹孔用螺杆连接固定；所述环形套桶和右侧盖板通过分别设置于环形套桶和右侧盖板上的卡扣连接固定；所述柔性阵列式压力传感器均匀布设于左侧盖板、环形套桶和右侧盖板的内表面。
3.根据权利要求1所述的基于离心力检测的果实结合力测试装置，其特征在于：所述检测控制器由检测与控制器电路、设置和显示面板组成，所述设置和显示面板上集成按键和显示屏，所述检测与控制电路分别与柔性阵列式压力传感器、直流调速电机的控制器、电子天平相连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于离心力检测的果实结合力测试装置的测试方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)检测控制器与直流调速电机的控制器相连以控制并获得直流调速电机的转速v；
(2)检测控制器的第一输入端与柔性阵列式压力传感器的输出端相连以感知果实掉落到封闭外壳内并自动停止直流调速电机运行；
(3)取出掉落到封闭外壳内的果实放到电子天平上称重；
(4)检测控制器的第二输入端与电子天平的输出端相连以自动获取果实的重量m；
(5)用量尺测量掉落到封闭外壳内果实的离心半径r并输入到检测控制器，检测控制器依据公式：f＝mv2/r自动计算出果实结合力f。
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