CN109650009A - 一种香梨方位角调整装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种香梨方位角调整装置和方法，包括输送斜面、一向调整传送带、二向识别单元和一向调整机械手；输送斜面的下端面设于所述一向调整传送带上方，香梨通过所述输送斜面滚下至一向调整传送带时，香梨的果梗朝向与传送方向同向或反向；二向识别单元用于向一向调整传送带上的香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，将第一香梨长度和第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；所述一向调整单元，用于根据预设果梗朝向对香梨方位角进行调整。利用最高点两侧的长度有差别，本发明实施例利用此斜度区别判断果梗是否在前，从而确定一向调整机械手是否动作。

Description

一种香梨方位角调整装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及香梨检测设备技术领域，更具体地，涉及一种香梨方位角调整装置和方法。

背景技术

库尔勒香梨属白梨系统，因在库尔勒地区种植面积最大且品质最好而著名，果形为纺锤形或卵圆形，平均纵径为6.5厘米，横径为5.7厘米。库尔勒香梨果肉酥脆，汁多浓甜，香味浓郁，具有清脆可口，润肺止咳的特点。但是香梨在生长、储存和运输过程中会出现一些病害影响品质及外观，大大降低商品价值，因此香梨品质安全无损检测是必不可少的环节。

目前，已有的水果检测过程中夹持旋转装置主要是针对桔子、苹果等接近于球形的水果，而像香梨这种一头大一头小的椭圆体水果则没有相应的夹持旋转装置。“黑头病”是香梨贮存期间产生的一种新型病症，这种病主要发生在香梨的萼端附近。现有技术中做出了针对香梨360度无死角旋转检测的输送装置，但该装置仍然需要人力将香梨同方向放置，香梨检测效率低，增加了工人劳动强度。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种香梨方位角调整装置和方法。

第一方面，本发明实施例提供一种香梨方位角调整装置，包括输送斜面、一向调整传送带、二向识别单元和一向调整机械手；

所述输送斜面的下端面设于所述一向调整传送带上方，香梨通过所述输送斜面滚下至所述一向调整传送带时，所述香梨的果梗朝向与传送方向同向或反向；

所述一向调整传送带用于传送香梨；

所述二向识别单元用于向一向调整传送带上的香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，并将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；

所述一向调整单元，用于根据预设果梗朝向对香梨方位角进行调整。

第二方面，本发明实施例提供一种香梨方位角调整方法，包括：

S1、垂直于香梨的果梗朝向向所述香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度；

S2、将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧，根据预设果梗朝向，基于香梨方位角调整设备对香梨方位角进行调整。

本发明实施例提出了一种香梨方位角调整装置和方法，当香梨沿着输送斜面滚落时均可由任意方向调整成二向，利用该特性设计带有坡度的朝向调整部件。香梨果梗端、果萼端分别于与最大直径截面之间斜度具有较大差别，即最高点两侧的长度有差别，本发明实施例利用此斜度区别判断果梗是否在前，从而确定一向调整机械手是否动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的香梨方位角调整装置结构示意图；

图2为根据本发明实施例的香梨斜度示意图；

图3为根据本发明实施例的一向调整机械手的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的控制部分示意图；

图5为根据本发明实施例的香梨方位角调整方法示意图；

图6为根据本发明实施例的香梨方位调整方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

库尔勒香梨属白梨系统，原产地为新疆南疆，因在库尔勒地区种植面积最大且品质最好而著名，果形为纺锤形或卵圆形，平均纵径为6.5厘米，横径为5.7厘米。目前已有的水果检测过程中夹持旋转装置主要是针对桔子、苹果等接近于球形的水果，而像香梨这种一头大一头小的椭圆体水果则没有相应的夹持旋转装置。因此本发明各实施例针对香梨果梗端、果萼端分别于与最大直径截面之间斜度具有较大差别，即最高点两侧的长度有差别，判断果梗是否在前，从而确定一向调整机械手是否动作。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供的一种香梨方位角调整装置，包括输送斜面2、一向调整传送带7、二向识别单元和一向调整机械手6；

所述输送斜面2的下端面设于所述一向调整传送带7上方，香梨8通过所述输送斜面2滚下至所述一向调整传送带7时，所述香梨8的果梗朝向与传送方向同向或反向；

所述一向调整传送带7用于传送香梨8；

所述二向识别单元用于向一向调整传送带7上的香梨8发送检测信号，以获取所述香梨8的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；

所述一向调整单元，用于根据预设果梗朝向对香梨方位角进行调整。

在本实施例中，香梨方位角调整装置包括机械部分和控制部分，其中，输送斜面2、一向调整传送带7和一向调整机械手6属于机械部分，用于传送香梨8和调整香梨方位角；二向识别单元用于识别传送过程中香梨8的果梗朝向。

如图2所示，AB为香梨8最大直径端，在最大直径端AB以前，斜度为递增区域，在AB点以后，斜度为递减区域。C点为果萼端，D点为果梗端，E点为最大直径端AB与果萼果梗两点连线CD的交点，香梨8萼端斜度为AE/CE，果梗端斜度为AE/DE，因此只需比较CE与DE两点长度之间的关系，即可得出二者斜度的关系。由于传送带匀速运动，所以待测量结束后，在已知测量时长和香梨8最大直径端AB位置的前提下，比较香梨8斜边的梯增和梯减区域大小，即最高点两侧的长度有差别，以此判断香梨朝向。若梯增区域所用的时长较短，则前端为果鄂，反之，则为果梗。

具体的，首先需要对香梨位姿进行初步调整，即使一向调整传送带7上的香梨8的果梗朝向与传送方向同向或反向；在本实施例中，通过输送斜面2的方式对香梨位姿进行初步调整，即在通过输送斜面2将香梨8输送至一向调整传送带7上，利用香梨8果身圆滚的特点，使香梨8通过输送斜面2滚下至一向调整传送带7，在本实施例中，输送斜面2的下端面临近或连接一向调整传送带7，且输送斜面2垂直于一向调整传送带7，香梨8在输送斜面2滚动过程中，会自动调整为果梗同向或反向，即香梨8从输送斜面2滚动到一向调整传送带7后，其果梗朝向便调整为与传送方向同向或反向。

在本实施例中，香梨8自输送斜面2滚下至一向调整传送带7后，实现了方位角的初步调整，即果梗朝向与传送方向同向或反向；还需要进一步调整，使果梗朝向相同，在本实施例中，以果萼朝向与传送方向相同为方位角调整目标。

具体的，首先需要检测一向调整传送带7上的各香梨8的果梗朝向是否满足预设果梗朝向，本实施例中，基于香梨8果梗端、果萼端分别于与最大直径截面之间斜度具有较大差别，即最高点两侧的长度有差别，判断果梗是否在前，从而确定一向调整机械手6是否动作。通过向传送过程中的香梨8发送检测信号，以获取一向调整传送带7上香梨8的最高点，即香梨梨身截面直径最大的位置，以该最高点位置做截面将最高点两侧的香梨8分为两部分，并进一步获取最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中的较大者作为果梗所在的一侧。

在本实施例中，还可根据已知测量时长和最高点位置的前提下，比较香梨斜边的梯增和梯减区域大小，以此判断香梨朝向。若梯增区域所用的时长较短，则前端为果鄂，反之，则为果梗。

得到香梨果梗朝向后，即可判断是否与预设果梗朝向相同，若不同则触发一向调整单元，对香梨方位角进行调整。

在上述实施例的基础上，所述一向调整传送带7上沿传送方向设有香梨卡槽10，所述香梨卡槽10用于限制香梨8在传送过程中转动；所述香梨卡槽10宽度为5.5～6cm。

在本实施例中，为了保证香梨8在一向调整传送带7上传送时不转动，在一向调整传送带7上设置香梨卡槽10。

如图1和图3中所示，该香梨卡槽10两侧槽壁为波浪状或裙带状，且槽壁为柔性材料制得。

在本实施例中，基于香梨平均纵径为6.5厘米，横径为5.7厘米的特点，将香梨卡槽10的宽度设为5.5～6cm，即可容纳香梨，又可防止香梨8在传送过程中转动，导致果梗朝向发生变动。

在上述各实施例的基础上，所述输送斜面2下端设有供香梨8滚动至所述香梨卡槽10的导向板和挡板，所述导向板和挡板分别连接所述香梨卡槽10的两侧；所述输送斜面2、所述香梨卡槽10、所述导向板和所述挡板的表面均为柔性面。

在上述各实施例的基础上，如图3和图4所示，所述二向识别单元包括激光位移传感器4和朝向分析模块12；

所述激光位移传感器4用于对所述香梨8进行等间隔距离测量，即相隔设定时间进行一次测量，测量激光位移传感器与香梨之间的距离，得到距离测量数据；

所述朝向分析模块12用于对距离测量数据进行分析，若距离小于设定阈值则判断香梨8进入检测区域；并将距离最小值作为香梨8的最高点的距离测量数据，基于每个香梨8的总测量时长和一向调整传送带7的传送速度获取第一香梨长度和所述第二香梨长度；将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；所述朝向分析模块12在检测到果梗朝向与预设果梗朝向不同时，向所述一向调整单元发送一向调整信号。

具体的，所述一向调整传送带7的传送速度为6.4～6.8m/h，所述激光位移传感器4每45～55ms进行一次距离测量；所述激光位移传感器4设于所述一向调整传送带7上方，且所述一向调整传送带7与所述激光位移传感器4间距105～115mm。

在本实施例中，激光位移传感器4的测距间距为50ms，即每间隔50ms测一次，检测香梨的特征点，例如香梨全长、至高点位置以及香梨斜边的梯增和梯减区域等参数，在保证传送带速度为6.6m/h时，香梨表面检测到的特征掉为25～35个，以此测量出香梨最大直径端与香梨果梗端、果萼端的斜度。激光位移传感器4距离一向传送带的高度为105～115mm。

待检测的香梨8从输送斜面2撞到挡板落入一向调整传送带7，当香梨8进入激光位移传感器4的检测区域后，激光位移传感器4将香梨8的距离测量数据反馈给朝向分析模块12，朝向分析模块12对信号进行分析，若检测到果萼在前，显示屏显示“0”状态，朝向分析模块12不发出信号；若果梗在前，显示屏显示“1”状态，向所述一向调整单元发送一向调整信号，以使一向调整单元做出准备动作。

在本实施例中，朝向分析模块12首先对读取的每个数据进行限幅滤波，滤除系统中较为明显的随机干扰；当测量距离小于一设定阈值时表示有香梨8进入检测区域。

在本实施例中，由于系统中可能存在随机干扰，从而造成测量数据与实际值有所偏差。本实施例中采用限幅滤波法进行预处理，具体如下所示：

限幅滤波是一种有效的方法。通过是比较相邻n和n-1时刻的两个采样值y_n和y_n-1。然后根据经验确定两次采样允许的最大偏差。如果两次采样值y_n和y_n-1的差值超过了所允许的最大偏差范围,则认为发生可随机干扰,并认为后一次采样值y_n为非法值,应予删除，删除y_n后,可用y_n-1代替y_n。若未超过所允许的最大偏差范围，则认为本次采样值有效。

在上述实施例的基础上，如图3和图4所示，所述一向调整单元包括一向调整机械手6、光电开关感应模块5和机械手控制模块13；

所述光电开关感应模块5在检测到香梨8进入一向调整机械手6的抓取区域时，将反馈信号发送至机械手控制模块13；

所述机械手控制模块13在接收到上述一向调整信号时，控制所述一向调整机械手6准备动作，并在接收到所述反馈信号时，控制一向调整机械手6按预设果梗朝向调整香梨方位角；

所述一向调整机械手6包括U型臂11和舵机9；所述U型臂11设于所述香梨卡槽10内，所述舵机9用于控制控制所述U型臂定轴转动，所述U型臂定轴转动时拨动香梨转动，以调整香梨的果梗朝向。具体的，若以果梗朝后为预设果梗朝向，则所述U型臂定轴转动时拨动香梨果梗向传送带相反方向转动，即拨动香梨翻转，以调整香梨的果梗朝向。

在本实施例中，一向调整机械手6的结构示意图如图3所示，所述一向调整机械手6的动作部分由舵机9实现定轴转动功能，一向调整机械手6前端设计为U型臂11结构，U型臂11在得到机械手控制模块13的信号后，由舵机9带动向香梨8方向旋转，由于香梨8依旧向前运动，香梨8与U型臂11前端形成相对运动，香梨8调整为果梗在后的状态，果萼端的运动状态为朝前—接触传送带—朝后。U型臂11前端设计为弧形斜面，即U型臂11的横截面为弧形，一方面不损害香梨，另一方面当香梨果梗朝地时，方便将果梗铲起。

如图3所示，为香梨卡槽10的一种结构，即裙带状，这样的设计保证香梨8在下落时，只能调整为两种状态，即果梗在前或果梗在后，裙带状槽壁为连续的两组均匀的粘连在一向调整传送带7上，香梨8在两组裙带状槽壁之间向前随着一向调整传送带7运动。

在上述实施例的基础上，上述供给传送带3朝向分析模块12集成于单片机控制模块中，本实施例中选用STC80C51单片机作为整体装置的核心控制，具有核心运算、控制输入与输出和稳定整体系统操作的功能。激光位移传感器4通讯方式为RS422。

在上述实施例的基础上，还包括电源供电模块，用于为装置供电。

如图4所示，在本实施例中，朝向分析模块12和机械手控制模块13共同构成本实施例中的控制部分，由电源供电模块14进行供电。

在上述实施例的基础上，还包括固定机座、供给传送带3和电机1，电机1电连接一向调整传送带7；所述供给传送带3连接所述输送斜面2，用于向所述输送斜面2传送香梨8；所述供给传送带3、输送斜面2、一向调整传送带7、二向识别单元和一向调整机械手6设于所述固定机座上。

测量时要保证供给传送带3及一向调整传送带7匀速传动，并且速度不宜过快，以保证激光位移传感器4的检测点数量，从而增加测量的正确率。

在上述各实施例的基础上，本实施例中还提供了一种香梨方位角调整方法，如图5所示，包括：

S1、垂直于香梨的果梗朝向向所述香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度；

基于激光位移传感器4对所述香梨8进行等间隔距离测量，得到距离测量数据；

朝向分析模块12对距离测量数据进行分析，若距离小于设定阈值则判断香梨进入检测区域；并将距离最小值作为香梨的最高点的距离测量数据，基于每个香梨的总测量时长和一向调整传送带7的传送速度获取第一香梨长度和所述第二香梨长度。

S2、将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧，根据预设果梗朝向，基于香梨方位角调整设备对香梨方位角进行调整。

在本实施例中，如图6所示，基于上述香梨方位角调整装置，输送斜面2的下端面设于一向调整传送带7上方，香梨8通过输送斜面滚下至所述一向调整传送带7时，香梨8的果梗朝向与传送方向同向或反向；

一向调整传送带7用于传送香梨8；

二向识别单元用于向一向调整传送带7上的香梨8发送检测信号，以获取香梨8的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，将第一香梨长度和第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；

一向调整单元，用于根据预设果梗朝向对香梨方位角进行调整。如图6所示为香梨方位调整程序流程图，首先进行程序初始化，初始化包括传感器初始化和机械手初始化，即激光位移传感器4和光电开关感应模块5初始化，以及一向调整机械手6归位，然后电源供电模块14供电，系统开始工作，激光位移传感器4检测到香梨通过并发送斜度信号给二向识别单元，二向识别单元判断香梨朝向，若果梗朝前，启动一向调整单元，一向调整机械手6调整香梨方向，调整后，一向调整机械手6恢复为初始状态，等待下一个香梨的检测；若检测到果梗在后，则不需进行方位角调整，二向识别单元不发出信号，直接进入下一个香梨的检测。

综上所述，本发明实施例提供的一种香梨方位角调整装置和方法，当香梨沿着输送斜面滚落时均可由任意方向调整成二向，利用该特性通过设计带有坡度的朝向调整部件。香梨果梗端、果萼端分别于与最大直径截面之间斜度具有较大差别，即最高点两侧的长度有差别，本发明实施例利用此斜度区别判断果梗是否在前，从而确定一向调整机械手是否动作。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种香梨方位角调整装置，其特征在于，包括输送斜面、一向调整传送带、二向识别单元和一向调整机械手；

所述输送斜面的下端面设于所述一向调整传送带上方，香梨通过所述输送斜面滚下至所述一向调整传送带时，所述香梨的果梗朝向与传送方向同向或反向；

所述一向调整传送带用于传送香梨；

所述二向识别单元用于向一向调整传送带上的香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度，将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；

所述一向调整单元，用于根据预设果梗朝向对香梨方位角进行调整。

2.根据权利要求1所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述一向调整传送带上沿传送方向设有香梨卡槽，所述香梨卡槽用于限制香梨在传送过程中转动；所述香梨卡槽宽度为5.5～6cm。

3.根据权利要求2所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述输送斜面下端设有供香梨滚动至所述香梨卡槽的导向板和挡板，所述导向板和挡板分别连接所述香梨卡槽的两侧；所述输送斜面、所述香梨卡槽、所述导向板和所述挡板的表面均为柔性面。

4.根据权利要求2所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述二向识别单元包括激光位移传感器和朝向分析模块；

所述激光位移传感器用于对所述香梨进行等间隔距离测量，得到距离测量数据；

所述朝向分析模块用于对距离测量数据进行分析，若距离小于设定阈值则判断香梨进入检测区域；并将距离最小值作为香梨的最高点的距离测量数据，基于每个香梨的总测量时长和一向调整传送带的传送速度获取第一香梨长度和所述第二香梨长度；将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧；所述朝向分析模块在检测到果梗朝向与预设果梗朝向不同时，向所述一向调整单元发送一向调整信号。

5.根据权利要求4所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述一向调整单元包括一向调整机械手、光电开关感应模块和机械手控制模块；

所述光电开关感应模块用于在检测到香梨进入一向调整机械手的抓取区域时，将反馈信号发送至机械手控制模块；

所述机械手控制模块用于在接收到所述一向调整信号时，控制所述一向调整机械手准备动作，并在接收到所述反馈信号时，控制一向调整机械手按预设果梗朝向调整香梨方位角；

所述一向调整机械手包括U型臂和舵机；所述U型臂设于所述香梨卡槽内，所述舵机用于控制所述U型臂定轴转动，所述U型臂定轴转动时拨动香梨转动，以调整香梨的果梗朝向。

6.根据权利要求5所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述U型臂的横截面为弧形。

7.根据权利要求4所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，所述一向调整传送带的传送速度为6.4～6.8m/h，所述激光位移传感器每45～55ms进行一次距离测量；所述激光位移传感器设于所述一向调整传送带上方，且所述一向调整传送带与所述激光位移传感器间距105mm～115mm。

8.根据权利要求2所述的香梨方位角调整装置，其特征在于，还包括固定机座和供给传送带；所述供给传送带连接所述输送斜面，用于向所述输送斜面传送香梨；所述供给传送带、输送斜面、一向调整传送带、二向识别单元和一向调整机械手设于所述固定机座上。

9.一种香梨方位角调整方法，其特征在于，包括：

S1、垂直于香梨的果梗朝向所述香梨发送检测信号，以获取所述香梨的最高点，以及最高点一侧的第一香梨长度和最高点另一侧的第二香梨长度；

S2、将所述第一香梨长度和所述第二香梨长度中较大者作为果梗所在的一侧，根据预设果梗朝向，基于香梨方位角调整设备对香梨方位角进行调整。

10.根据权利要求9所述的香梨方位角调整方法，其特征在于，所述S1具体包括：

基于激光位移传感器等间隔对所述香梨进行距离测量，得到距离测量数据；

对距离测量数据进行分析，若距离小于设定阈值则判断香梨进入检测区域；并将距离最小值作为香梨的最高点的距离测量数据，基于每个香梨的总测量时长和一向调整传送带的传送速度获取第一香梨长度和所述第二香梨长度。