CN109759359B - 一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法，包括果盘组件、驱动组件和自动控制系统组件，果盘组件包括果盘部、布设于果盘部上方的弹性避光圈、对称布设于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件；还包括用于检测水果糖度的糖度检测组件，驱动组件包括用于驱动果盘组件的果盘驱动部和用于将果盘组件上水果卸下的果盘翻转部；自动控制系统组件分别与糖度检测组件、果盘驱动部和果盘翻转部相连接。其具有结构简单、设计合理、运行可靠稳定、自动化智能化程度高，能够同时对水果的糖度、外观缺陷、颜色、大小、重量进行在线检测，它具有旋转水果的作用，能进行颜色和外观缺陷的检测，同时有隔离杂散光的功能，糖度测定精度高。

Description

一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水果检测分类技术领域，尤其涉及一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法。

背景技术

水果采摘收获后，为了便于存储、运输、销售等环节，需要对采摘的水果进行分类筛选。近些年，研究人员也提出了一些水果分类检测的装置。早在2011年，申请人申请了一份专利(申请号:CN201110236986.9)，其利用果盘体、设在果盘体的果槽中间的果杯、果杯拨杆、拨杆控制装置、果盘体与传动链的连接件和光纤接收头等装置，实现了对水果内部成分(如糖度等)、卸果速度快、伤果程度低等的分选，然而，经过一段时间的运行发现，该结构存在果盘体不能旋转，在分选过程中对水果颜色、外观缺陷的检查并不能实现有效检查。基于此，本发明提出了一种新型多功能水果检测分类装置以克服上述缺陷。

发明内容

针对现有技术中水果分类检查装置存在的上述缺陷，本发明的目的在于:提供一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法，其具有结构简单、设计合理、运行可靠稳定、自动化智能化程度高，能够有效对水果的糖度、外观缺陷、颜色进行检测，它具有旋转水果的作用，能进行颜色和外观缺陷的检测，同时有隔离杂散光的功能，糖度测定精度高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现:

一种新型多功能水果检测分类装置，该装置包括果盘组件、驱动组件和自动控制系统组件，其中，所述果盘组件包括果盘部、布设于果盘部上方的弹性避光圈、对称布设于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件；还包括用于检测水果糖度的糖度检测组件，所述驱动组件包括用于驱动果盘组件的果盘驱动部和用于将果盘组件上水果卸下的果盘翻转部；所述自动控制系统组件分别与糖度检测组件、果盘驱动部和果盘翻转部相连接。

作为上述方案的进一步优化，所述糖度检测组件包括布设于果盘部正上方两侧的光源、布设于果盘部正下方的用于采集水果糖度色谱的光纤接收器所述光纤接收器与光源配合连接，并且所述光纤接收器还与光纤光谱仪相连接用于对水果糖度进行分析；

所述果盘组件还包括果盘驱动安装部、果盘翻转安装部，所述果盘翻转安装部设置于果盘部底部，所述果盘驱动安装部安装在果盘部的一侧；

所述果盘驱动部包括驱动电机和驱动链条，·所述驱动电机与驱动链条传动连接，所述果盘驱动安装部固定安装在驱动链条上，并随驱动链条作同步运动；

所述果盘翻转安装部可枢转地设置在果盘翻转部的翻转轴上，并随果盘翻转部翻转轴的旋转作同步运动。

作为上述方案的进一步优化，所述水果旋转滚轮组件包括腰鼓状滚轮本体、穿设于滚轮本体中心的转轴，所述转轴上套设有耐磨轴套，或者所述转轴的两端固定设置有滚珠轴承；所述翻转轴的两端也设置有滚珠轴承；所述滚轮本体上设置有橡胶套。

作为上述方案的进一步优化，所述果盘翻转部包括旋转翻块、活动顶块和电磁铁；所述旋转翻块的中部通过转动销可旋转地设置于果盘部底部的安装支架上，所述旋转翻块的一端与果盘翻转安装部底部相连接，旋转翻块的另一端与活动顶块的一端形状配合连接，所述活动顶块的另一端与电磁铁的伸缩杆固定连接，并随电磁铁伸缩杆的伸缩运动带动活动顶块的直线往复运动，活动顶块驱动带动果盘翻转安装部一同作旋转运动。

作为上述方案的进一步优化，所述果盘翻转部包括翻转驱动电机、安装于翻转驱动电机输出轴上的小齿轮、安装于翻转轴一端的大齿轮，所述小齿轮与大齿轮通过中间齿轮配合连接，通过翻转驱动电机旋转带动小齿轮转动，小齿轮通过中间齿轮带动大齿轮转动，设置在大齿轮上的翻转轴作同步转动，果盘翻转安装部也作同步转动将果盘部上的水果卸下。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统组件包括单片机、水果图像采集装置、水果图像存储装置、以及布设于果盘部上的用于对水果进行重量进行检测的压力传感器，

所述水果图像采集装置、水果图像存储装置、压力传感器分别与单片机相连，

所述图像采集装置实时采集果盘部上水果经水果旋转滚轮组件旋转前后的图像，并将采集的图像发送至单片机，所述压力传感器实时采集果盘部上水果的重量值发送至单片机，

单片机将收集的图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；所述水果图像存储装置中的图像包括水果颜色和水果外表面缺陷情况图像；

所述水果旋转滚轮组件与间隔布设于驱动链条下方的摩擦板配合连接用于对果盘部上的水果进行旋转。

作为上述方案的进一步优化，所述水果图像采集装置为高清摄像头，所述水果图像存储装置包括固定硬盘或者云盘；所述果盘部的底部设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于果盘部底部周面和/或中央位置处。

作为上述方案的进一步优化，所述翻转驱动电机为直流步进电机，所述小齿轮、中间齿轮、大齿轮的齿数比为1:(1-1.2):(1.5-3)。

作为上述方案的进一步优化，所述自动控制系统还包括与单片机相连的警报器、光线强度传感器，所述光线强度传感器布设于果盘部的中央通孔部下方用于检测果盘部上方水果与弹性避光圈的漏光强度，并将检测的光线强度结果发送至单片机，单片机根据接收的光线强度结果与预设的光线强度阈值进行比较，当接收的光线强度结果值大于光线强度阈值时，单片机控制警报器发出警报信息；反之，当接收的光线强度结果值小于或等于光线强度阈值时，则不发出警报信息。

本发明上述一种新型多功能水果检测分类装置的使用方法包括如下步骤:

1)将水果放置于果盘部上，并将弹性避光圈套设在水果外表面上，启动光纤接收器对水果的糖度色谱进行采集，并将采集的光谱发送至单片机；

2)单片机根据糖度检测的结果，控制果盘驱动部继续旋转，当设置于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件运动至摩擦板的位置处时，水果旋转滚轮组件发生旋转并带动果盘部上的水果也发生旋转，压力传感器采集果盘部上水果的重量值，水果图像采集装置采集水果旋转前后的图像，并将该图像和水果重量值发送至单片机中，单片机将收集的水果图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；

3)对于水果糖度、水果颜色、外表面缺陷情况及称重均满足预设阈值时，单片机控制果盘翻转部发生旋转，带动果盘部作同步旋转，将果盘部上的水果卸下。

采用本发明一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法具有如下有益效果:

1、弹性避光圈是设置在果盘部上方，并托住放在其上的水果，防止杂光影响果盘部下方的光纤接收头的图谱采集，进而可以对水果的糖度进行检测，做到无损检测。

2、水果旋转滚轮组件的设置，能够在随驱动链条运动时借助于与摩擦板通过摩擦可以推动水果旋转，可以便于水果图像采集装置对水果进行全方位拍照，适合水果进行颜色、果面外部缺陷和碰伤分选。

3、果盘部下方还设置有压力传感器，能够对水果的重量进行检测，适合水果重量分选。

4、利用果盘翻转部能够使果盘部可以侧翻，通过外部施力，将果盘部上的水果卸出。

5、果盘部的一侧上设置有果盘驱动部，利用驱动链条可以确保传动的稳定性，同时驱动链条也可以设置成驱动皮带等结构，这样设置能够使果盘部随果盘驱动部一起运动，进而能够与驱动链条下方的摩擦板相互配合实现水果的旋转。

6、利用光线强度传感器能够对光纤接收器上方的杂光进行检测，提高了检测的精度，可靠性大大提高。

附图说明

附图1为本发明一种新型多功能水果检测分类装置的结构示意图。

附图2为本发明一种新型多功能水果检测分类装置的左视结构示意图。

附图3为本发明一种新型多功能水果检测分类装置的正视结构示意图。

附图4为本发明一种新型多功能水果检测分类装置中果盘部卸果状态结构示意图。

附图5为本发明一种新型多功能水果检测分类装置水果旋转滚轮组件与摩擦板配合的结构示意图。

附图6为本发明一种新型多功能水果检测分类装置果盘翻转部的作用原理及结构示意图。

附图7为本发明一种新型多功能水果检测分类装置果盘翻转部在驱动作用下使得果盘翻转安装部作旋转运动将水果卸下的结构示意图。

附图8为本发明一种新型多功能水果检测分类装置中糖度分析所涉及的光源、光纤接收器、光纤光谱仪等结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-8对本发明一种新型多功能水果检测分类装置及其使用方法作以详细说明。

一种新型多功能水果检测分类装置，该装置包括果盘组件、驱动组件和自动控制系统组件，其中，

所述果盘组件包括果盘部1、布设于果盘部上方的弹性避光圈B、对称布设于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件2；还包括用于检测水果糖度的糖度检测组件，所述驱动组件包括用于驱动果盘组件的果盘驱动部和用于将果盘组件上水果卸下的果盘翻转部3；

所述自动控制系统组件分别与糖度检测组件、果盘驱动部和果盘翻转部相连接。

所述糖度检测组件包括布设于果盘部正上方两侧的光源L、布设于果盘部正下方的用于采集水果糖度色谱的光纤接收器S所述光纤接收器与光源配合连接，并且所述光纤接收器还与光纤光谱仪M相连接用于对水果F糖度进行分析；

所述果盘组件还包括果盘驱动安装部4、果盘翻转安装部，所述果盘翻转安装部设置于果盘部底部，所述果盘驱动安装部安装在果盘部的一侧；

所述果盘驱动部包括驱动电机和驱动链条，所述驱动电机与驱动链条D传动连接，所述果盘驱动安装部固定安装在驱动链条上，并随驱动链条作同步运动；

所述果盘翻转安装部可枢转地设置在果盘翻转部的翻转轴5上，并随果盘翻转部翻转轴的旋转作同步运动。

所述水果旋转滚轮组件包括腰鼓状滚轮本体、穿设于滚轮本体中心的转轴，所述转轴上套设有耐磨轴套，或者所述转轴的两端固定设置有滚珠轴承；所述翻转轴的两端也设置有滚珠轴承；所述滚轮本体上设置有橡胶套。

所述果盘翻转部包括旋转翻块7、活动顶块8和电磁铁9；所述旋转翻块的中部通过转动销10可旋转地设置于果盘部底部的安装支架上，所述旋转翻块的一端与果盘翻转安装部底部相连接，旋转翻块的另一端与活动顶块的一端形状配合连接，所述活动顶块的另一端与电磁铁的伸缩杆11固定连接，并随电磁铁伸缩杆的伸缩运动带动活动顶块的直线往复运动，活动顶块驱动带动果盘翻转安装部一同作旋转运动。

所述果盘翻转部包括翻转驱动电机、安装于翻转驱动电机输出轴上的小齿轮、安装于翻转轴一端的大齿轮，所述小齿轮与大齿轮通过中间齿轮配合连接，通过翻转驱动电机旋转带动小齿轮转动，小齿轮通过中间齿轮带动大齿轮转动，设置在大齿轮上的翻转轴作同步转动，果盘翻转安装部也作同步转动将果盘部上的水果卸下。

所述自动控制系统组件包括单片机、水果图像采集装置、水果图像存储装置、以及布设于果盘部上的用于对水果进行重量进行检测的压力传感器，

所述水果图像采集装置、水果图像存储装置、压力传感器分别与单片机相连，

所述图像采集装置实时采集果盘部上水果经水果旋转滚轮组件旋转前后的图像，并将采集的图像发送至单片机，所述压力传感器实时采集果盘部上水果的重量值发送至单片机，

单片机将收集的图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；所述水果图像存储装置中的图像包括水果颜色和水果外表面缺陷情况图像；

所述水果旋转滚轮组件与间隔布设于驱动链条下方的摩擦板6配合连接用于对果盘部上的水果进行旋转。

所述水果图像采集装置为高清摄像头，所述水果图像存储装置包括固定硬盘或者云盘；所述果盘部的底部设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于果盘部底部周面和/或中央位置处。

所述翻转驱动电机为直流步进电机，所述小齿轮、中间齿轮、大齿轮的齿数比为1:(1-1.2):(1.5-3)。

所述自动控制系统还包括与单片机相连的警报器、光线强度传感器，所述光线强度传感器布设于果盘部的中央通孔部下方用于检测果盘部上方水果与弹性避光圈的漏光强度，并将检测的光线强度结果发送至单片机，单片机根据接收的光线强度结果与预设的光线强度阈值进行比较，当接收的光线强度结果值大于光线强度阈值时，单片机控制警报器发出警报信息；反之，当接收的光线强度结果值小于或等于光线强度阈值时，则不发出警报信息。

本发明上述新型多功能水果检测分类装置的使用方法包括如下步骤:

1)将水果放置于果盘部上，并将弹性避光圈套设在水果外表面上，启动光纤接收器对水果的糖度色谱进行采集，并将采集的光谱发送至单片机；

2)单片机根据糖度检测的结果，控制果盘驱动部继续旋转，当设置于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件运动至摩擦板的位置处时，水果旋转滚轮组件发生旋转并带动果盘部上的水果也发生旋转，压力传感器采集果盘部上水果的重量值，水果图像采集装置采集水果旋转前后的图像，并将该图像和水果重量值发送至单片机中，单片机将收集的水果图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；

3)对于水果糖度、水果颜色、外表面缺陷情况及称重均满足预设阈值时，单片机控制果盘翻转部发生旋转，带动果盘部作同步旋转，将果盘部上的水果卸下

本发明的上述水果检测分类装置能同时实现称重、水果旋转、水果全面颜色和外部缺陷检测、不透杂散光的无损糖度检测、果盘部侧翻等全面性能，超越目前已有的各类果盘部结构。相较于现有技术,本发明的其中一个主要改进点在于无损检测采集装置不同，现有技术中的照射光及周围环境光都会进入到果盘部上部的光谱仪内；而本发明的果盘部是水果放在弹性避光圈内，周围环境光和水果反射光均被挡在外面，只有真正透过水果的光才能进入到果盘底部的光谱仪内。本装置改进后，明显改进了水果光谱质量，稳定性高达95％以上，而其他装置的光谱稳定性只有70％，主要是杂散光和反射光的干扰。由此我们的光谱糖度测定准确度也在90％以上。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型多功能水果检测分类装置，其特征在于:该装置包括果盘组件、驱动组件和自动控制系统组件，其中，

所述果盘组件包括果盘部(1)、布设于果盘部上方的弹性避光圈(B)、对称布设于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件(2)；还包括用于检测水果糖度的糖度检测组件，所述驱动组件包括用于驱动果盘组件的果盘驱动部和用于将果盘组件上水果卸下的果盘翻转部(3)；

所述自动控制系统组件分别与糖度检测组件、果盘驱动部和果盘翻转部相连接；

所述糖度检测组件包括布设于果盘部正上方两侧的光源(L)、布设于果盘部正下方的用于采集水果糖度色谱的光纤接收器(S)所述光纤接收器与光源配合连接，并且所述光纤接收器还与光纤光谱仪(M)相连接用于对水果(F)糖度进行分析；

所述果盘组件还包括果盘驱动安装部(4)、果盘翻转安装部，所述果盘翻转安装部设置于果盘部底部，所述果盘驱动安装部安装在果盘部的一侧；

所述果盘驱动部包括驱动电机和驱动链条，所述驱动电机与驱动链条(D)传动连接，所述果盘驱动安装部固定安装在驱动链条上，并随驱动链条作同步运动；

所述果盘翻转安装部可枢转地设置在果盘翻转部的翻转轴(5)上，并随果盘翻转部翻转轴的旋转作同步运动；

所述水果旋转滚轮组件包括腰鼓状滚轮本体、穿设于滚轮本体中心的转轴，所述转轴上套设有耐磨轴套，或者所述转轴的两端固定设置有滚珠轴承；所述翻转轴的两端也设置有滚珠轴承；所述滚轮本体上设置有橡胶套；

所述果盘翻转部包括旋转翻块(7)、活动顶块(8)和电磁铁(9)；所述旋转翻块的中部通过转动销(10)可旋转地设置于果盘部底部的安装支架上，所述旋转翻块的一端与果盘翻转安装部底部相连接，旋转翻块的另一端与活动顶块的一端形状配合连接，所述活动顶块的另一端与电磁铁的伸缩杆(11)固定连接，并随电磁铁伸缩杆的伸缩运动带动活动顶块的直线往复运动，活动顶块驱动带动果盘翻转安装部一同作旋转运动；或者，

所述果盘翻转部包括翻转驱动电机、安装于翻转驱动电机输出轴上的小齿轮、安装于翻转轴一端的大齿轮，所述小齿轮与大齿轮通过中间齿轮配合连接，通过翻转驱动电机旋转带动小齿轮转动，小齿轮通过中间齿轮带动大齿轮转动，设置在大齿轮上的翻转轴作同步转动，果盘翻转安装部也作同步转动将果盘部上的水果卸下；

所述自动控制系统组件包括单片机、水果图像采集装置、水果图像存储装置、以及布设于果盘部上的用于对水果进行重量进行检测的压力传感器，

所述水果图像采集装置、水果图像存储装置、压力传感器分别与单片机相连，

所述图像采集装置实时采集果盘部上水果经水果旋转滚轮组件旋转前后的图像，并将采集的图像发送至单片机，所述压力传感器实时采集果盘部上水果的重量值发送至单片机，

单片机将收集的图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；所述水果图像存储装置中的图像包括水果颜色和水果外表面缺陷情况图像；

所述水果旋转滚轮组件与间隔布设于驱动链条下方的摩擦板(6)配合连接用于对果盘部上的水果进行旋转。

2.根据权利要求1所述的一种新型多功能水果检测分类装置，其特征在于:所述水果图像采集装置为高清摄像头，所述水果图像存储装置包括固定硬盘或者云盘；所述果盘部的底部设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于果盘部底部周面和/或中央位置处。

3.根据权利要求2所述的一种新型多功能水果检测分类装置，其特征在于:所述翻转驱动电机为直流步进电机，所述小齿轮、中间齿轮、大齿轮的齿数比为1:(1-1.2):(1.5-3)。

4.根据权利要求3所述的一种新型多功能水果检测分类装置，其特征在于:所述自动控制系统还包括与单片机相连的警报器、光线强度传感器，所述光线强度传感器布设于果盘部的中央通孔部下方用于检测果盘部上方水果与弹性避光圈的漏光强度，并将检测的光线强度结果发送至单片机，单片机根据接收的光线强度结果与预设的光线强度阈值进行比较，当接收的光线强度结果值大于光线强度阈值时，单片机控制警报器发出警报信息；反之，当接收的光线强度结果值小于或等于光线强度阈值时，则不发出警报信息。

5.一种根据权利要求4所述的一种新型多功能水果检测分类装置的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤:

1)将水果放置于果盘部上，并将弹性避光圈套设在水果外表面上，启动光纤接收器对水果的糖度色谱进行采集，并将采集的色谱发送至单片机；

2)单片机根据糖度检测的结果，控制果盘驱动部继续旋转，当设置于果盘部左右两侧的水果旋转滚轮组件运动至摩擦板的位置处时，水果旋转滚轮组件发生旋转并带动果盘部上的水果也发生旋转，压力传感器采集果盘部上水果的重量值，水果图像采集装置采集水果旋转前后的图像，并将该图像和水果重量值发送至单片机中，单片机将收集的水果图像、水果重量值存储于水果图像存储装置中，并将水果图像存储装置中的图像和水果重量值发送至远程监控中心工控机用于对水果颜色、外表面缺陷情况检测和称重；

3)对于水果糖度、水果颜色、外表面缺陷情况及称重均满足预设阈值时，单片机控制果盘翻转部发生旋转，带动果盘部作同步旋转，将果盘部上的水果卸下。

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