CN110013040A - 一种全自动差速水果清洗机及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了水果清洗技术领域内的一种全自动差速水果清洗机及清洗方法，包括用来运输水果的输送机构，输送机构输出水果的一端设置有清洗机构，清洗机构包括清洗箱，清洗箱上连接有若干并排设置且可转动的滚刷一，每两个滚刷一之间的清洗箱上连接有可转动的滚刷二，相对输送机构设置的清洗箱上连接有向上伸出的连接架，连接架上连接有图像采集器，图像采集器的镜头朝下设置；本发明的清洗效果好。
Description
技术领域
本发明属于水果清洗设备技术领域，特别涉及一种全自动差速水果清洗机及清洗方法。
背景技术
近年来，随着农村产业结构调整和机械化的发展，果树的种植也已出现规模化、产业化。对于采摘的水果，第一步要做的就是水果的清洗，因为水果在生长过程中，其表面容易积存很多尘土、细菌以及农药残留，水果能否清洗干净，对提高水果的食用安全和水果的外观非常重要。现有的水果清洗机大多采用滚刷刷洗清洗的方式，所有滚刷的转速相同，滚刷对水果进行刷洗，无法将水果上附着的杂质清洗掉，清洗不干净。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术中清洗不干净的技术问题，本发明提出一种全自动差速水果清洗机及清洗方法，本发明清洗水果干净。
本发明的目的是这样实现的：一种全自动差速水果清洗机，包括用来运输水果的输送机构，所述输送机构输出水果的一端设置有清洗机构，所述清洗机构包括清洗箱，所述清洗箱上连接有若干并排设置且可转动的滚刷一，每两个滚刷一之间的清洗箱上连接有可转动的滚刷二，相对输送机构设置的清洗箱上连接有向上伸出的连接架，连接架上连接有图像采集器，图像采集器的镜头朝下设置。
本发明中的清洗机，输送机构先将水果输送到清洗箱内，滚刷一和滚刷二转动，滚刷一和滚刷二给水果向前的推力，通过滚刷一和滚刷二转速的调节，滚刷一和滚刷二的转速不同，增加水果和滚刷一、滚刷二之间的摩擦力，使水果清洗的更加干净，同时，水果在滚刷一和滚刷二的作用下转动并向前移动，实现水果的清洗，无需人工干预，降低人力成本，提高效率；可应用于清洗柑橘、苹果等呈球形的水果。
为了提高水果的清洗效果，所述清洗箱上排布有若干水管，所述水管上连接有若干喷嘴，喷嘴的进水口与水管的内腔连通，喷嘴的出水口朝下设置，喷嘴在滚刷一的上方。
作为本发明的进一步改进，所述清洗箱在前后方向上的两端设有保护罩，滚刷一和滚刷二的两端均可转动地连接在保护罩内。
为了进一步实现滚刷一和滚刷二的转动，所述清洗箱的外侧连接有电机一和电机二，所述电机一上传动连接有主动链轮一，所述电机二上传动连接有主动链轮二，伸进保护罩的滚刷一上连接有可转动的从动链轮一，伸进保护罩的滚刷二上连接有可转动的从动链轮二，主动链轮一经链条一与从动链轮一传动连接，主动链轮二经链条二与从动链轮二传动连接。
为了实现水果的识别以提高水果的清洗效果，所述清洗箱的外侧还连接有控制器，所述图像采集器将采集到的信号传输给控制器，控制器根据图像采集器采集到的信号分析出水果种类，控制器根据分析出的水果种类控制电机一和电机二的动作。
为了实现水果的传送，所述输送机构包括固定架，固定架上可转动地连接有主动轮和从动轮，所述固定架上连接有电机三，所述电机三与主动轮传动连接，主动轮经输送带与从动轮传动连接，从输送带输出的水果刚好落到滚刷一上。
为了实现废水的回收，所述滚刷一和滚刷二下方的清洗箱上设有流水板，清洗箱的下方设有滤水箱，流水板上开有过滤孔，从过滤孔过滤出的水流入滤水箱内。
使用上述清洗机进行清洗水果的方法，包括以下清洗步骤：
（1）将水果放置到输送带上；
（2）控制电机三动作，使输送带往清洗箱所在方向移动，当有水果输送至图像采集器下方时，喷嘴打开，图像采集器实时采集输送带上的图像，控制器根据接收到的图像判断水果种类，控制器根据识别出的水果种类控制电机一和电机二的动作；若在设定时间内，图像采集器无法采集到新的水果时，喷嘴关闭，电机一、电机二和电机三关闭；
其中，假设水果从清洗箱的一端输送至清洗箱的另一端的时间为t1，设定时间为k*t1，k为设定的系数阈值，k为大于10的自然数。
为了实现不同水果的识别，所述步骤（2）中，识别水果种类的方法具体的为：
（201）在图像上划若干条相互平行的剖面线；
（202）得到每条剖面线的RGB分量分布，若一条剖面线上RGB分量分布中有一个分量值向下的突变（将该条剖面线命名为剖面线一），且突变处的最低点小于设定的最低阈值且突变前和突变后的分量值小于设定的果实阈值，则突变处的位置对应水果的果梗，控制器根据这一特征初次判断出该水果的种类为柚子或梨子，沿着该剖面线向上或向下划与该条剖面线平行的剖面线，若向下的若干条剖面线的分量分布值无突变，且所有的分量值在果实阈值和最低阈值之间，选择与剖面线一最近的向下的剖面线为分割线一，同时取向上的剖面线为参考，若向上的剖面线中，有一条剖面线（剖面线二）的分量分布值有两个突变，且突变处的分量值在最低阈值和果实阈值之间且突变之外的分量值大于果实阈值，确定两个突变处的位置，取两个突变处位置的中心点01和O2，过中心点01作垂直于剖面线二的垂直线一，过中心点O2作垂直于剖面线二的垂直线二，垂直线一和垂直线二分别为分割线二和分割线三，剖面线二向上的剖面线中，当有剖面线上的分量值没有突变且分量值均在最小阈值和果实阈值之间时，选取距离剖面线二最近的剖面线（剖面线三），将剖面线三作为分割线四，消除分割线一、分割线二、分割线三和分割线四外区域的背景，保留分割线一、分割线二、分割线三和分割线四围成的区域作为最终的识别图像，根据最终的识别图像的大小判断是梨子还是柚子；否则，若其中一条剖面线（剖面线四）上有三个突变，其中一个突变的分量值小于最低阈值，另外两个突变的分量值在最低阈值和果实阈值之间时，则控制器初步判断出该水果为苹果或者柑橘，剖面线四上，分量值在最低阈值和果实阈值之间的两个突变位置，取两个突变位置的中心点03和O4，过中心点O3作垂直于剖面线四的垂直线三，过中心点P4作垂直于剖面线四的垂直线四，垂直线三和垂直线四分别为分割线五和分割线六，剖面线四两端分别朝外的剖面线上，若有剖面线上的分量值无突变，且分量值均处于最低阈值和果实阈值之间，选取距离剖面线四最近的剖面线五和剖面线六，剖面线五和剖面线六作为分割线七和分割线八，分割线五、分割线六、分割线七和分割线八围成的区域作为最终的识别图像，根据图像的形状判定该水果为柑橘还是苹果；此设计中，在清洗前，先经过试验，将很多个同种水果有序放在输送带上时，输送带将水果输送到图像识别器下方时，图像识别器一次性可拍到几个水果，选取合适的输送带移动速度和图像识别器拍摄的频率，同一排的水果中，图像识别器每次只能拍到三个水果，中间的水果为全景，另外两个水果为果实的某个部分，设置的剖面线数量足以过果实、果梗，梨子和柚子为椭圆形，放置在输送带上时，果梗朝着侧部，最好统一方向放置；苹果或柑橘放置在输送带上时，苹果和柑橘的果梗朝上，果实的底侧与输送带上侧接触。
附图说明
图1是本发明的立体结构图一。
图2为本发明的立体结构图二。
图3为图2中A处的局部放大图。
图4为本发明的立体结构图三。
图5为本发明中驱动滚刷一和滚刷二转动的结构示意图。
图6为本发明中驱动输送带移动的结构示意图。
图7为本发明中识别椭圆形水果时的图像原理图。
图8为本发明中识别球形水果时的图像原理图。
图中：1固定架，2电机一，3清洗箱，301保护罩，302流水板，4喷嘴，5水管，6图像识别器，7连接架，8输送带，9滤水箱，10过滤孔，11电机三，12滚刷一，13滚刷二，14电机二，15主动链轮一，16从动链轮一，17链条一,18链条二，19从动链轮二，20主动链轮二，21主动轮，22从动轮，23转动链轮，24驱动链轮，25传动链轮，26链条三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1～图6所示的一种全自动差速水果清洗机，包括用来运输水果的输送机构，输送机构输出水果的一端设置有清洗机构，清洗机构包括清洗箱3，清洗箱3上连接有若干并排设置且可转动的滚刷一12，每两个滚刷一12之间的清洗箱3上连接有可转动的滚刷二13，滚刷一12和滚刷二13的上侧齐平；清洗箱3在前后方向上的两端设有保护罩301，滚刷一12和滚刷二13的两端均可转动地连接在保护罩301内；相对输送机构设置的清洗箱3上连接有向上伸出的连接架7，连接架7上连接有图像采集器，图像采集器的镜头朝下设置；实现滚刷一12和滚刷二13转动的结构具体为，清洗箱3的外侧连接有电机一2和电机二14，电机一2上传动连接有主动链轮一15，电机二14上传动连接有主动链轮二20，伸进保护罩301的滚刷一12上连接有可转动的从动链轮一16，伸进保护罩301的滚刷二13上连接有可转动的从动链轮二19，主动链轮一15与从动链轮一16传动连接，各个从动链轮一16经链条一17连接在一起，主动链轮二20与从动链轮二19传动连接，各个从动链轮二19经链条二18连接在一起；实现水果往清洗箱3所在方向传送的结构具体为，输送机构包括固定架1，固定架1上可转动地连接有主动轮21和从动轮22，固定架1上连接有电机三11，电机三11与主动轮21传动连接，主动轮21经输送带8与从动轮22传动连接，驱动主动轮21和从动轮22转动的结构具体为，电机三11上传动连接有驱动链轮24，主动轮21上可转动地连接有传动链轮25，固定架1上可转动地连接有若干从动轮22，从动轮22伸出输送带8的端部连接有转动链轮23，传动链轮25经链条三26与转动链轮23传动连接，从输送带8输出的水果刚好优先落到滚刷一12上；清洗箱3上排布有若干水管5，水管5上连接有若干喷嘴4，喷嘴4的进水口与水管5的内腔连通，喷嘴4的出水口朝下设置，喷嘴4在滚刷一12的上方；为了实现废水的回收，滚刷一12和滚刷二13下方的清洗箱3上设有与清洗箱3设为一体的流水板302，清洗箱3的下方设有滤水箱9，流水板302上开有过滤孔10，从过滤孔10过滤出的水流入滤水箱9内。
为了实现水果的识别以提高水果的清洗效果，清洗箱3的外侧还连接有控制器，图像采集器将采集到的信号传输给控制器，控制器根据图像采集器采集到的信号分析出水果种类，控制器根据分析出的水果种类控制电机一2和电机二14的动作。
使用上述清洗机进行清洗水果的方法，包括以下清洗步骤：
（1）将水果有序放置到输送带8上；
（2）控制电机三11动作，使输送带8往清洗箱3所在方向移动，当有水果输送至图像采集器下方时，图像采集器实时采集输送带8上的图像，控制器根据接收到的图像判断水果种类，控制器根据识别出的水果种类控制电机一2和电机二14的动作；
步骤（2）中，识别水果种类的方法具体的为：（201）在图像上划若干条相互平行的剖面线；
（202）得到每条剖面线的RGB分量分布，若一条剖面线上RGB分量分布中有一个分量值向下的突变，且突变处的最低点小于设定的最低阈值且突变前和突变后的分量值小于设定的果实阈值（随机选取满足上述条件的任意一条剖面线，为了方便描述，将此命名为剖面线一l1，如图7所示），则突变处的位置对应水果的果梗，控制器根据这一特征初次判断出该水果的种类为柚子或梨子，沿着该剖面线向上或向下划与该条剖面线平行的剖面线，若向下的若干条剖面线中至少有一条剖面线上的分量分布值无突变，该剖面线与剖面线一之间的距离不超过设定的距离阈值且所有的分量值在果实阈值和最低阈值之间（条件一），选择满足条件一的且与剖面线一最近的剖面线为分割线一l5，同时取向上的剖面线为果实参考区，若向上的剖面线中，有一条剖面线（剖面线二l2）的分量分布值有两个突变，且突变处的分量值在最低阈值和果实阈值之间且突变之外的分量值大于果实阈值，确定两个突变处的位置，取两个突变处位置的中心点01和O2，过中心点01作垂直于剖面线二的垂直线一，过中心点O2作垂直于剖面线二的垂直线二，垂直线一和垂直线二分别为分割线二l4和分割线三l3，剖面线二向上的剖面线中，当有剖面线上的分量值没有突变且分量值均在最小阈值和果实阈值之间时，选取距离剖面线二最近的剖面线（剖面线三），将剖面线三作为分割线四l6，消除分割线一l5、分割线二l4、分割线三l3和分割线四l6外区域的背景，保留分割线一l5、分割线二l4、分割线三l3和分割线四l6围成的区域作为最终的识别图像，根据最终的识别图像的大小判断是梨子还是柚子（如图7所示）；否则，若其中一条剖面线（剖面线四l7）上有三个突变，其中一个突变的分量值小于最低阈值，另外两个突变的分量值在最低阈值和果实阈值之间时，则控制器初步判断出该水果为苹果或者柑橘，剖面线四上，分量值在最低阈值和果实阈值之间的两个突变位置，取两个突变位置的中心点03和O4，过中心点O3作垂直于剖面线四的垂直线三，过中心点P4作垂直于剖面线四的垂直线四，垂直线三和垂直线四分别为分割线五l8和分割线六l9，剖面线四两端分别朝外的剖面线上，若有剖面线上的分量值无突变，且分量值均处于最低阈值和果实阈值之间，选取距离剖面线四最近的剖面线五和剖面线六，剖面线五和剖面线六作为分割线七l10和分割线八l11，分割线五l8、分割线六l9、分割线七l10和分割线八l11围成的区域作为最终的识别图像（如图8所示），根据图像的形状判定该水果为柑橘还是苹果。
步骤（2）中，控制器经过分析后，若判断水果为苹果，则控制器控制驱动奇数排的滚刷一12转动的电机一2的输出转速为100r/min，主动链轮一15和从动链轮一16的转速均为100 r/min，控制器控制电机二14的输出转速为150 r/min，主动链轮二20和从动链轮二19的转速均为150r/min；若判断水果为柑橘，则控制器控制电机一2的输出转速为70 r/min，控制电机二14的输出转速为130 r/min；若判断水果为柚子时，控制器控制电机一2的输出转速为80 r/min，控制电机二14的输出转速为140 r/min；若判断水果为梨子，控制器控制电机一2的输出转速为90 r/min，控制器控制电机二14的输出转速为140 r/min。
使用本发明清洗水果前，先经过试验，将很多个同种水果有序放在输送带8上时，输送带8将水果输送到图像识别器6下方时，图像识别器6一次性可拍到几个水果，选取合适的输送带8移动速度和图像识别器6拍摄的频率，同一排的水果中，图像识别器6每次只能拍到三个水果，中间的水果为全景，另外排到的两个水果为果实的某个部分，设置的剖面线数量足以过果实、果梗，梨子和柚子为椭圆形，放置在输送带8上时，果梗朝着侧部，最好统一方向放置，水果的果梗颜色较暗，采集到的分量值小，水果的颜色鲜艳，采集到的分量值大，利用水果上果实、果梗和输送带8的色差，输送带8的RGB分量位于水果和果梗之间，根据同一剖面线上RGB分量值的变化情况，判断出果实、果梗和背景所在区域，分割出完整水果所在区域作为识别图像，进一步方便水果的识别，提高识别正确率；苹果或柑橘放置在输送带8上时，苹果和柑橘的果梗朝上，果实的底侧与输送带8上侧接触；本发明中的清洗机，输送机构先将水果输送到清洗箱3内，滚刷一12和滚刷二13转动，滚刷一12和滚刷二13给水果向前的推力，通过滚刷一12和滚刷二13转速的调节，滚刷一12和滚刷二13的转速不同，增加水果和滚刷一12、滚刷二13之间的摩擦力，使水果清洗的更加干净；通过图像识别出不同种类的水果，根据识别出的水果模式，控制电机一2和电机二14的输出转速，不同的水果，其果型、坚实度是不同的，不同水果对应相应的转速，增大水果和滚刷之间的摩擦力的同时，水果表皮也不会损坏，提高清洗质量，水果在滚刷一12和滚刷二13的作用下转动并向前移动，实现水果的清洗，无需人工干预，降低人力成本，提高效率；可应用于清洗水果，尤其适用于清洗柑橘、苹果、柚子或梨子。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：包括用来运输水果的输送机构，所述输送机构输出水果的一端设置有清洗机构，所述清洗机构包括清洗箱，所述清洗箱上连接有若干并排设置且可转动的滚刷一，每两个滚刷一之间的清洗箱上连接有可转动的滚刷二，相对输送机构设置的清洗箱上连接有向上伸出的连接架，连接架上连接有图像采集器，图像采集器的镜头朝下设置。
2.根据权利要求1所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述清洗箱上排布有若干水管，所述水管上连接有若干喷嘴，喷嘴的进水口与水管的内腔连通，喷嘴的出水口朝下设置，喷嘴在滚刷一的上方。
3.根据权利要求1所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述清洗箱在前后方向上的两端设有保护罩，滚刷一和滚刷二的两端均可转动地连接在保护罩内。
4.根据权利要求1所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述清洗箱的外侧连接有电机一和电机二，所述电机一上传动连接有主动链轮一，所述电机二上传动连接有主动链轮二，伸进保护罩的滚刷一上连接有可转动的从动链轮一，伸进保护罩的滚刷二上连接有可转动的从动链轮二，主动链轮一经链条一与从动链轮一传动连接，主动链轮二经链条二与从动链轮二传动连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述清洗箱的外侧还连接有控制器，所述图像采集器将采集到的信号传输给控制器，控制器根据图像采集器采集到的信号分析出水果种类，控制器根据分析出的水果种类控制电机一和电机二的动作。
6.根据权利要求1～4任一项所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述输送机构包括固定架，固定架上可转动地连接有主动轮和从动轮，所述固定架上连接有电机三，所述电机三与主动轮传动连接，主动轮经输送带与从动轮传动连接，从输送带输出的水果刚好落到滚刷一上。
7.根据权利要求1～4任一项所述的一种全自动差速水果清洗机，其特征在于：所述滚刷一和滚刷二下方的清洗箱上设有流水板，清洗箱的下方设有滤水箱，流水板上开有过滤孔，从过滤孔过滤出的水流入滤水箱内。
8.使用权利要求1～6任一项所述的全自动差速水果清洗机对水果进行清洗的方法，其特征在于，包括以下清洗步骤：
（1）将水果有序放置到输送带上；
（2）控制电机三动作，使输送带往清洗箱所在方向移动，当有水果输送至图像采集器下方时，喷嘴打开，图像采集器实时采集输送带上的图像，控制器根据接收到的图像判断水果种类，控制器根据识别出的水果种类控制电机一和电机二的动作；若在设定时间内，图像采集器无法采集到新的水果时，喷嘴关闭，电机一、电机二和电机三关闭。
9.根据权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，所述步骤（2）中，识别水果种类的方法具体的为：
（201）在图像上划若干条相互平行的剖面线；
（202）得到每条剖面线的RGB分量分布，若一条剖面线上RGB分量分布中有一个分量值向下的突变（将该条剖面线命名为剖面线一），且突变处的最低点小于设定的最低阈值且突变前和突变后的分量值小于设定的果实阈值，则突变处的位置对应水果的果梗，控制器根据这一特征初次判断出该水果的种类为柚子或梨子，沿着该剖面线向上或向下划与该条剖面线平行的剖面线，若向下的若干条剖面线的分量分布值无突变，且所有的分量值在果实阈值和最低阈值之间，选择与剖面线一最近的向下的剖面线为分割线一，同时取向上的剖面线为参考，若向上的剖面线中，有一条剖面线（剖面线二）的分量分布值有两个突变，且突变处的分量值在最低阈值和果实阈值之间且突变之外的分量值大于果实阈值，确定两个突变处的位置，取两个突变处位置的中心点01和O2，过中心点01作垂直于剖面线二的垂直线一，过中心点O2作垂直于剖面线二的垂直线二，垂直线一和垂直线二分别为分割线二和分割线三，剖面线二向上的剖面线中，当有剖面线上的分量值没有突变且分量值均在最小阈值和果实阈值之间时，选取距离剖面线二最近的剖面线（剖面线三），将剖面线三作为分割线四，消除分割线一、分割线二、分割线三和分割线四外区域的背景，保留分割线一、分割线二、分割线三和分割线四围成的区域作为最终的识别图像，根据最终的识别图像的大小判断是梨子还是柚子；否则，若其中一条剖面线（剖面线四）上有三个突变，其中一个突变的分量值小于最低阈值，另外两个突变的分量值在最低阈值和果实阈值之间时，则控制器初步判断出该水果为苹果或者柑橘，剖面线四上，分量值在最低阈值和果实阈值之间的两个突变位置，取两个突变位置的中心点03和O4，过中心点O3作垂直于剖面线四的垂直线三，过中心点P4作垂直于剖面线四的垂直线四，垂直线三和垂直线四分别为分割线五和分割线六，剖面线四两端分别朝外的剖面线上，若有剖面线上的分量值无突变，且分量值均处于最低阈值和果实阈值之间，选取距离剖面线四最近的剖面线五和剖面线六，剖面线五和剖面线六作为分割线七和分割线八，分割线五、分割线六、分割线七和分割线八围成的区域作为最终的识别图像，根据图像的形状判定该水果为柑橘还是苹果。
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- 2019-05-22 CN CN201910428875.4A patent/CN110013040A/zh active Pending
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