CN110038808A - 水果分拣装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水果分拣装置，包括传送机构、检测机构、分类器和控制机构，所述传送机构包括皮带式传送机构、滚筒式传送机构和步进式传送机构，所述检测机构包括支架、推杆电机和检测握爪，所述推杆电机安装在支架上，所述推杆电机和检测握爪相连接，所述分类器包括支撑座、活动销、过渡导板、输出导板和销带动电机，所述销带动电机安装在支撑座内，并与活动销相连接，所述过渡导板和输出导板均与支撑座相连接，所述活动销穿过支撑座，并从支撑座表面上露出，所述推杆电机和支撑座正对，所述皮带式传送机构、滚筒式传送机构、步进式传送机构和分类器依次相对，所述步进式传送机构和检测握爪均与控制机构电性连接。

Description

水果分拣装置
技术领域
本发明涉及机械设计领域，特别是涉及一种水果分拣装置。
背景技术
水果是常见的食物和食材，其包括苹果、梨子、橘子和橙子等，有时需要对含有多种类型的水果细分出各个类别，如将大批量水果中的苹果或者梨子单独挑出，这大多通过人工分拣实现，而由于大部分水果，在不同成熟度下，其味道和价值也不相同，有时需要对特定水果的不同成熟度进行细分，这也大多通过人工分拣实现。但是，上述采用人工分拣，工作效率低，成本高，分拣质量会受工人的熟手程度影响，导致分拣质量参差不齐，难以适用于大批量的水果分拣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水果分拣装置，可以解决上述问题中的一个或者多个。
根据本发明的一个方面，提供了一种水果分拣装置，包括传送机构、检测机构、分类器和控制机构，所述传送机构包括皮带式传送机构、滚筒式传送机构和步进式传送机构，所述检测机构包括支架、推杆电机和检测握爪，所述推杆电机安装在支架上，所述推杆电机和检测握爪相连接，所述分类器包括支撑座、活动销、过渡导板、输出导板和销带动电机，所述销带动电机安装在支撑座内，并与活动销相连接，所述过渡导板和输出导板均与支撑座相连接，所述活动销穿过支撑座，并从支撑座表面上露出，所述推杆电机和支撑座正对，所述皮带式传送机构、滚筒式传送机构、步进式传送机构和分类器依次相对，所述步进式传送机构和检测握爪均与控制机构电性连接。
本发明的有益效果是：本发明中，水果能通过传送机构输送到分类器中，并且传送机构通过设置多级传动结构，使得最终实现水果的步进进料，以避免一次于分类器的进料过多，造成后续检测失败，而检测机构则能便于对分类器上的水果的类别或者成熟度进行检测，检测后能通过控制机构获取相应的数据，根据上述数据，能通过操作销带动电机，来使得活动销缩回，最终使得水果掉落到相应的输出导板中，实现水果的分拣。本发明的自动化程度高，工作效率高，并且能避免因人工熟手程度不同造成的分拣质量参差不齐的问题。
在一些实施方式中，所述皮带式传送机构包括支路皮带式传送机构和主路皮带式传送机构，所述支路皮带式传送机构为多条，多条支路皮带式传送机构均与主路皮带式传送机构相连接，所述支路皮带式传送机构的摩擦系数和传输速度与主路皮带式传送机构的摩擦系数和传输速度相匹配。由此，从各个支路皮带式传送机构输送来到主路皮带式传送机构的水果，其最终速度能与主路皮带式传送机构的水果速度相当，保证水果输送的可靠性。
在一些实施方式中，所述滚筒式传送机构上设有第一开口和第二开口，所述第一开口与皮带式传送机构相对，所述第二开口与步进式传送机构相对，所述第一开口大于第二开口。由此，能方便实现从滚筒式传送机构的第二开口处只能每次输送出一个水果，以防止多个水果同时进入后续的分拣操作。
在一些实施方式中，所述步进式传送机构设有多个等间距排列的凸起基座，所述凸起基座上设有凹槽，所述凹槽内设有第一压力传感器，所述第一压力传感器与控制机构电性连接。第一压力传感器能感应是否有水果需要进行进给分拣，并将相应信息发送到控制机构中，控制机构据此驱动步进式传送机构的工作，同时，通过设置步进式传送机构能保证每次进入到分类器中仅为一个水果，防止多个水果同时进入到分类器中造成后续分拣错误。
在一些实施方式中，所述检测握爪包括单元握爪和握爪支架，所述单元握爪为多个，所述单元握爪包括第一舵机、第二舵机、第一连接件、第二连接件、连杆和握爪，所述第一舵机安装在握爪支架内，并与第一连接件相连接，所述第一连接件与连杆相连接，所述握爪与第二连接件相连接，所述第二舵机安装在连杆内，并与第二连接件相连接，所述握爪支架与推杆电机相连接，所述握爪上设有电极片或者第二压力传感器。第一舵机能控制第一连接件的运动，而第二舵机能控制握爪的运动，从而实现单元握爪的多自由度运动，最终使得多个单元握爪共同实现夹持或者松开的操作，而于握爪上设置电极片或者第二压力传感器，电极片能获得水果的阻抗数据，方便后续根据测得的阻抗数据获取水果内部水分等情况，来判断水果的类别或者成熟度，而第二压力传感器则能便于测量水果的硬度等参数，也于此来辅助判断水果的类别或者成熟度。
在一些实施方式中，所述控制机构包括运算控制模块、阻抗数模转换模块和显示模块，所述运算控制模块与显示模块电性连接，所述阻抗数模转换模块与运算控制模块电性连接，所述第二压力传感器与运算控制模块电性连接，所述电极片与阻抗数模转换模块电性连接。阻抗数模转换模块能便于从电极片测量的数据转换为运算控制模块所能识别的数据，运算控制模块则能便于对第二压力传感器和阻抗数模转换模块传输来的数据进行运算对比，以此辨别出所测量的水果的类别或者成熟度，显示模块则能便于对上述测得水果的类别或者成熟度进行分类。
在一些实施方式中，所述销带动电机与运算控制模块电性连接。由此，当运算控制模块在计算出水果的类别或者成熟度后，能通过控制销带动电机来缩回活动销，使得检测后的水果能掉落到输出导板中，以便于下个水果的检测。
在一些实施方式中，所述推杆电机、第一舵机和第二舵机均与控制机构电性连接。由此，控制机构能控制推杆电机、第一舵机和第二舵机的运动，以进一步提高本申请的自动化程度。
在一些实施方式中，所述支撑座上设有气孔，所述气孔与推杆电机正对。由此，用户可以通过对气孔进行抽气，以提高水果于活动销上的固定效果。
在一些实施方式中，所述活动销为多个，所述活动销上设有斜面，所述斜面朝向支撑座的中心倾斜。斜面的设置能增加活动销与水果的接触面积，提高水果于活动销上的固定强度。
在一些实施方式中，所述检测机构和分类器均为多个，多个所述检测机构和多个分类器一一对应设置，一个所述分类器的输出导板与另一个分类器的过渡导板相连接。由此，可以实现多级分拣，从而分拣质量，来避免仅进行一级分拣，而造成分拣精度太低的问题。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的水果分拣装置的结构示意图。
图2为图1的水果分拣装置的正视图。
图3为图1的水果分拣装置的皮带式传送机构的结构示意图。
图4为图1的水果分拣装置的滚筒式传送机构的结构示意图。
图5为图1的水果分拣装置的步进式传送机构的结构示意图。
图6为图1的水果分拣装置的检测机构的结构示意图。
图7为图1的水果分拣装置的分类器的结构示意图。
图8为图6的水果分拣装置的单元握爪的正视图。
图9为图1的水果分拣装置的控制机构的方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参考图1～图9，本发明的一种水果分拣装置，包括传送机构1、检测机构2、分类器3和控制机构4。
传送机构1包括皮带式传送机构11、滚筒式传送机构12和步进式传送机构13，皮带式传送机构11、滚筒式传送机构12和步进式传送机构13依次相对，使得水果能依次经过皮带式传送机构11和滚筒式传送机构12，最终传送到步进式传送机构13上。
皮带式传送机构11包括支路皮带式传送机构111和主路皮带式传送机构112。支路皮带式传送机构111可以为多条，本实施例中优选为两条，两条支路皮带式传送机构111均与主路皮带式传送机构112相连接，而无论是支路皮带式传送机构111或者是主路皮带式传送机构112，其是利用电机带动皮带实现物料的传送。另外，各个支路皮带式传送机构111的摩擦系数和传输速度与主路皮带式传送机构112的摩擦系数和传输速度相匹配，例如，当支路皮带式传送机构111的摩擦系数和传输速度分别为μ0和V0时，而支路皮带式传送机构111的摩擦系数和传输速度分别为μ1和V1时，当V1大于V0时，令μ1小于μ0，这样从支路皮带式传送机构111上传送的水果在进入到主路皮带式传送机构112上时，由于受到的摩擦力增大，其速度会逐渐减少，最终维持在主路皮带式传送机构112的传送速度，以实现从各个支路皮带式传送机构111传送来的水果能最终于主路皮带式传送机构112上实现速度一致。
滚筒式传送机构12是由电机带动滚筒转动实现物料的传送的，且滚筒式传送机构12上设有第一开口121和第二开口122，第一开口121与皮带式传送机构11的物料输出位置相对，第二开口122与步进式传送机构13的物料输入位置相对，且第一开口121大于第二开口122，并且第二开口122的大小与步进式传送机构13的物料输入位置的大小相当，同时第二开口122的大小可以根据需要传送的水果大小匹配设置，使得每次能通过第二开口122的水果数量维持在一个。
步进式传送机构13是由步进式电机带动皮带实现物料的传送的，且皮带上设有多个等间距排列的凸起基座131，每次步进电机动作，能使得一个凸起基座131运动到下个凸起基座131的位置，而凸起基座131上还设有凹槽132，凹槽132能便于水果的放置，且凹槽132内封装有第一压力传感器133。
分类器3包括支撑座31、活动销32、过渡导板33、输出导板34和销带动电机35。输出导板34可以为多个，本实施例中优选为三个，过渡导板33则与步进式传送机构13相对，使得步进式传送机构13所传送的水果能传送到过渡导板33上，过渡导板33通过合页与支撑座31固定连接，且过渡导板33稍微朝向支撑座31，而三个输出导板34均通过焊接与支撑座31固定连接，支撑座31的中心上还设有气孔311。活动销32的数量可以为过渡导板33和输出导板34的总和，本实施例中优选为四个，销带动电机35也为四个，四个销带动电机35分别和四个活动销32相连接，四个活动销32还均匀分布在气孔311的四周，且四个活动销32均穿过支撑座31，并从支撑座31表面上露出，而各个销带动电机35可以分别带动对应的活动销32于支撑座31上的伸出或者缩回，另外，每个活动销32上均设有斜面321，斜面321朝向支撑座31的中心倾斜。
检测机构2包括支架21、推杆电机22和检测握爪23。检测握爪23包括单元握爪231和握爪支架232，单元握爪231可以为多个，本实施例中优选为四个，每个单元握爪231均包括第一舵机2311、第二舵机2312、第一连接件2313、第二连接件2314、连杆2315和握爪2316，第一舵机2311通过螺栓固定安装在握爪支架232内，且第一舵机2311与第一连接件2313相铰接，第一连接件2313与连杆2315的一端通过螺栓相连接，握爪2316的一端与第二连接件2314的一端相铰接，第二舵机2312通过销轴安装在连杆2315内，第二舵机2312与第二连接件2314的另一端相铰接，而握爪2316的另一端上可以根据需要设置电极片2318或者第二压力传感器2317，本实施例中，其中两个单元握爪231的握爪上设置了电极片2318，另外两个单元握爪231的握爪上设置了第二压力传感器2317。而握爪支架232与推杆电机22的推杆通过连杆固定连接，而推杆电机22的机身则通过螺栓固定安装在支架21上。另外，支撑座31上的气孔311与推杆电机22正对。
控制机构4则包括运算控制模块41、阻抗数模转换模块42和显示模块43，运算控制模块41可以选择市售的51单片机，阻抗数模转换模块42可以选择市售的AD5933芯片，显示模块43可以选择市售的显示器，运算控制模块41与显示模块43通过导线电性连接，阻抗数模转换模块42与运算控制模块41则能集成于PCB板上实现电性连接，电极片2318和第二压力传感器2317能与上述集成PCB板通过导线连接，以实现第二压力传感器2317与运算控制模块41的电性连接和电极片2318与阻抗数模转换模块42的电性连接，而销带动电机35、推杆电机22、第一舵机2311、第二舵机2312和步进式传送机构13上的步进电机还均与上述集成PCB板通过导线连接，实现销带动电机35、推杆电机22、各个单元握爪231的第一舵机2311和第二舵机2312、第一压力传感器133、步进式传送机构13上的电机与运算控制模块41的电性连接。
本发明在使用时，需要进行分拣的水果能通过各个支路皮带式传送机构111传送到主路皮带式传送机构112上，并且在主路皮带式传送机构112上的水果其传送速度最终会变为一致。而主路皮带式传送机构112会再把上述水果传送到滚筒式传送机构12上，由于滚筒式传送机构12的第一开口121大于第二开口122，则滚筒式传送机构12会再将水果逐个逐个地传送到步进式传送机构13的凸起基座131上，且水果会位于凸起基座131上的凹槽132上，此时，凹槽132内的第一压力传感器133能感应到压力并发送相应信号到运算控制模块41中，则运算控制模块41发送信号驱动步进式传送机构13上的步进电机工作，即凸起基座131能以一定的时间间隔移动到相邻的凸起基座131的位置上，而靠近过渡导板14的凸起基座131上的水果则能以一定的时间间隔传送到过渡导板14上，而上述时间间隔可以根据水果需要检测的时间设定。
运算控制模块41发送信号驱动所有销带动电机35工作，所有活动销32缩回，而水果顺着过渡导板14滑到支撑座31中部，而销带动电机35再次工作，使得活动销32顶起，则水果被支撑在活动销32上。另外，为了提高水果的支撑稳定性，可以于气孔311内设置抽气装置，通过抽气装置抽走气孔311内的空气，以提高水果的固定可靠性。当水果被支撑在活动销32后，运算控制模块41发送信号到推杆电机22中，推杆电机22带动检测握爪23向下移动，然后，运算控制模块41再发送信号到各个单元握爪231的第一舵机2311和第二舵机2312中，使得检测握爪23握住活动销32上的水果，此时，电极片2318能检测水果的阻抗，并发送信号到阻抗数模转换模块42中，阻抗数模转换模块42再将该信号转换为运算控制模块41能识别的信号然后发送到运算控制模块41中，而第二压力传感器2317能发送反馈的压力信号到运算控制模块41中，运算控制模块41再根据上述信号，判断出该水果的类型或者成熟度，并发送信号到显示模块43中，以便于用户观测。之后运算控制模块41再发送信号到各个单元握爪231的第一舵机2311和第二舵机2312处，使得检测握爪23松开检测后的水果，并发送信号到推杆电机22，使推杆电机22带动检测握爪23向上移动回到原位，之后运算控制模块41再根据水果的类型或者成熟度发送信号到需要工作的销带动电机35，上述销带动电机35使得对应的活动销32缩回，则水果的一部分位置失去支撑，掉落到相应的输出导板34中，即完成一个水果分拣，之后运算控制模块41再次驱动所有销带动电机35工作，使得所有活动销32缩起，则而随着步进式传送机构13所传送来的下个水果进入到分类器3中，则重复上述步骤，对新的水果进行分拣，直至对所有水果进行分拣结束后，即第一压力传感器133不再感应到其上有水果，则运算控制模块41驱动其他机构复位完成分拣。
另外，本实施例中的水果分拣装置中的销带动电机35、推杆电机22、第一舵机2311和第二舵机2312还可以采用不与运算控制模块41电性连接的形式设置，而改与外部电源控制，用户可以通过操作外部电源来开启或者关闭销带动电机35、推杆电机22、第一舵机2311和第二舵机2312的工作，即将活动销32的动作时机，检测握爪23的上下动作时机或者单元握爪231的动作时机能以人为控制来取代运算控制模块41的控制。
当需要分拣的水果成熟度范围比较小时，可以采用多级分拣的方式进行分拣以提高分拣精度，具体实施中可以将水果分拣装置中检测机构2和分类器3均可以设置为多个，多个检测机构2和多个分类器3一一对应设置，即多个检测机构2分别对应分拣多个分类器3上的水果，而一个分类器3的输出导板34可以与另一个分类器3的过渡导板33通过常见的皮带式传送机构相连接。举个例子，在一批成熟度在1-9的水果中分拣出成熟度为2、6、8的水果，则在本实施例中的水果分拣装置中，再额外设置三个检测机构2和三个分类器3，三个检测机构2和三个分类器3一一对应设置，使得三个检测机构2能分别分拣三个分类器3上的水果，而三个分类器3的过渡导板33分别和本实施例中的最初设置的分类器3的三个输出导板34通过皮带式传送机构相连接，由此，本实施例中的最初设置的分类器3能分别先分拣出成熟度为1-3、4-6、7-9的三批水果，而这三批水果再分别传送到后续的三个分类器3中，从而分别分拣出成熟度为2、6、8的三批水果，这样可以有效避免在一个分类器3中设置过多的过渡导板33，并且避免较大范围中直接分拣出小范围而造成分拣精度太低的问题。以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.水果分拣装置，其特征在于，包括传送机构(1)、检测机构(2)、分类器(3)和控制机构(4)，所述传送机构(1)包括皮带式传送机构(11)、滚筒式传送机构(12)和步进式传送机构(13)，所述检测机构(2)包括支架(21)、推杆电机(22)和检测握爪(23)，所述推杆电机(22)安装在支架(21)上，所述推杆电机(22)和检测握爪(23)相连接，所述分类器(3)包括支撑座(31)、活动销(32)、过渡导板(33)、输出导板(34)和销带动电机(35)，所述销带动电机(35)安装在支撑座(31)内，并与活动销(32)相连接，所述过渡导板(33)和输出导板(34)均与支撑座(31)相连接，所述活动销(32)穿过支撑座(31)，并从支撑座(31)表面上露出，所述推杆电机(22)和支撑座(31)正对，所述皮带式传送机构(11)、滚筒式传送机构(12)、步进式传送机构(13)和分类器(3)依次相对，所述步进式传送机构(13)和检测握爪(23)均与控制机构(4)电性连接。
2.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述皮带式传送机构(11)包括支路皮带式传送机构(111)和主路皮带式传送机构(112)，所述支路皮带式传送机构(111)为多条，多条支路皮带式传送机构(111)均与主路皮带式传送机构(112)相连接，所述支路皮带式传送机构(111)的摩擦系数和传输速度与主路皮带式传送机构(112)的摩擦系数和传输速度相匹配。
3.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述滚筒式传送机构(12)上设有第一开口(121)和第二开口(122)，所述第一开口(121)与皮带式传送机构(11)相对，所述第二开口(122)与步进式传送机构(13)相对，所述第一开口(121)大于第二开口(122)。
4.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述步进式传送机构(13)设有多个等间距排列的凸起基座(131)，所述凸起基座(131)上设有凹槽(132)，所述凹槽(132)内设有第一压力传感器(133)，所述第一压力传感器(133)与控制机构(4)电性连接。
5.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述检测握爪(23)包括单元握爪(231)和握爪支架(232)，所述单元握爪(231)为多个，所述单元握爪(231)包括第一舵机(2311)、第二舵机(2312)、第一连接件(2313)、第二连接件(2314)、连杆(2315)和握爪(2316)，所述第一舵机(2311)安装在握爪支架(232)内，并与第一连接件(2313)相连接，所述第一连接件(2313)与连杆(2315)相连接，所述握爪(2316)与第二连接件(2314)相连接，所述第二舵机(2312)安装在连杆(2315)内，并与第二连接件(2314)相连接，所述握爪支架(232)与推杆电机(22)相连接，所述握爪(2316)上设有电极片(2318)或者第二压力传感器(2317)。
6.根据权利要求5所述的水果分拣装置，其特征在于，所述控制机构(4)包括运算控制模块(41)、阻抗数模转换模块(42)和显示模块(43)，所述运算控制模块(41)与显示模块(43)电性连接，所述阻抗数模转换模块(42)与运算控制模块(41)电性连接，所述第二压力传感器(2317)与运算控制模块(41)电性连接，所述电极片(2318)与阻抗数模转换模块(42)电性连接。
7.根据权利要求6所述的水果分拣装置，其特征在于，所述销带动电机(35)与运算控制模块(41)电性连接。
8.根据权利要求6所述的水果分拣装置，其特征在于，所述推杆电机(22)、第一舵机(2311)和第二舵机(2312)均与运算控制模块(41)电性连接。
9.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述支撑座(31)上设有气孔(311)，所述气孔(311)与推杆电机(22)正对。
10.根据权利要求1所述的水果分拣装置，其特征在于，所述检测机构(2)和分类器(3)均为多个，多个所述检测机构(2)和多个分类器(3)一一对应设置，一个所述分类器(3)的输出导板(34)与另一个分类器(3)的过渡导板(33)相连接。
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