CN110940583A - 一种香蕉果指测力仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种香蕉果指测力仪，包括动力推动组件、果实夹持组件和拉力测量组件；其中，所述果实夹持组件包括果实弹力夹和果柄弹力夹，所述果实弹力夹用于夹持香蕉果实部位，果柄弹力夹用于夹持香蕉果柄；所述动力推动组件和果实夹持组件相传动，用于带动果柄弹力夹或果实弹力夹直线往复运动；拉力测量组件，用于测量动力推动组件和果实夹持组件相传动时，香蕉果柄所受到的拉力。本香蕉果指测能够直接、快速地测定每个催熟后的香蕉果指拉力，进而能够快速准确地评价每个香蕉品种催熟后果指的抗断把或掉把能力，为香蕉的品种选育提供直接证据，从而加快优质、高产、商品性优良的香蕉新品种选育。

Description

一种香蕉果指测力仪

技术领域

本发明涉及测试仪，具体涉及一种香蕉果指测力仪。

背景技术

香蕉从收获到最终供应市场买到消费者手中，需要经过采收、保鲜、运输、催熟到摆上货架销售给销售者等环节。而香蕉属于呼吸跃变性果实，在催熟过程中有一个呼吸速率突然升高的过程，容易引起香蕉在催熟后出现“果指断把或掉把”的现象，从而导致香蕉的商品性价值急剧下跌，甚至没有商品价值。从香蕉催熟到摆上货架销售买给消费者的过程中，由于香蕉的果指断把或掉把等现象，不利于催熟香蕉的继续保存，进而影响消费者的购买，给香蕉供货商造成严重的经济损失，最终的结果是影响蕉农种植该品种的销路。

因此，通过在香蕉育种过程中，对选育的香蕉品种果指断把或掉把能力的综合评价，选育出果指在催熟后不易断把或掉把的香蕉新品种，对于香蕉从产品到商品的最后一个环节尤为重要。而为了快速高效地评价不同香蕉品种(或种质资源)果指在催熟后的果指断把或掉把难易程度，需要专门的仪器对香蕉催熟果指进行测定，然而现有技术中并没有专门用于测试香蕉催熟果指抗断把或掉把能力的测力仪。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种香蕉催熟果指抗断把或掉把能力的测力仪，该仪器能够快速准确地测定各个香蕉品种果指在催熟后的拉力，进而评价该品种的抗断把或掉把指标。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种香蕉果指测力仪，包括动力推动组件、果实夹持组件和拉力测量组件；其中，

所述果实夹持组件包括果实弹力夹和果柄弹力夹，所述果实弹力夹用于夹持香蕉果实部位，果柄弹力夹用于夹持香蕉果柄；

所述动力推动组件和果实夹持组件相传动，用于带动果柄弹力夹或果实弹力夹直线往复运动；

拉力测量组件，用于测量动力推动组件和果实夹持组件相传动时，香蕉果柄所受到的拉力。

进一步地，所述的香蕉果指测力仪还包括壳体，所述动力推动组件、果实夹持组件均安装在壳体内，果实夹持组件安装在壳体上。

进一步地，所述动力推动组件包括前挡板和后挡板，在所述前挡板和后挡板之间平行安装有两条直线导轨；在所述直线导轨上装配有滑块，在所述滑块上安装有推动滑块，在所述推动滑块的下表面固定安装有螺母固定座，所述螺母固定座装配在丝杆上；所述丝杆由电机带动传动，以带动推动滑块在所述直线导轨上来回移动；所述推动滑块凸出一台阶，与所述壳体为推动滑块预留的滑槽相配合。

进一步地，所述果实弹力夹的下半部分固定在壳体上，上半部分可旋转开合夹持果实；

所述拉力测量组件包括拉力传感器，所述拉力传感器与所述推动滑块刚性连接；

所述果柄弹力夹的下半部分以刚性连接方式与拉力传感器相连接，上半部分可旋转开合夹持果柄。

进一步地，所述拉力测量组件还包括控制器，拉力传感器通过AD转换芯片与控制器的IO口相连接，电机的电机驱动器数字信号端与控制器IO口相连接，输出端与电机相连接。

进一步地，在所述前挡板中安装有前限位开关，在后挡板中安装有后限位开关；所述前限位开关和后限位开关均和控制器的IO口相连接；所述前限位开关和后限位开关在未触发阶段为常开断路设计，当推动滑块向前运动到前限位位置时前限位开关闭合，推动滑块离开限位位置随即断开；当推动滑块向后运动到后限位位置时后限位开关闭合，推动滑块离开限位位置随即断开。

进一步地，所述拉力测量组件还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏和控制器的IO口相连接，用以显示控制器所输出的信息。

进一步地，所述控制器的IO口还连接有启动开关和复位开关。

进一步地，当仪器开机上电时，自检要求仪器上不夹持果实，开机时液晶显示屏提示请不要放置果实提示信息，随后初始化拉力传感器，接着读取前限位开关、后限位开关状态；

若后限位开关为断开状态，控制器与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机带动推动滑块向后运动，同时检测拉力传感器拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合；

若后限位开关为闭合状态，控制器与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机带动推动滑块向前运动，同时检测拉力传感器拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机带动推动滑块向前运动直到前限位开关的状态为闭合；

最后控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合，重新初始化拉力传感器，将用于记录拉力最大值的变量初始化为0，初始化完成后在液晶显示屏上提示自检完成，显示测量欢迎界面。

进一步地，当通过果实弹力夹和果柄弹力夹固定果实和果柄、按下启动开关时，控制器进入启动开关和复位开关的按键扫描程序后侦测到启动开关按下，进入启动程序；

首先实时扫描拉力传感器测量值并将测量值与记录拉力最大值的变量记录值进行比较，取两者最大值更新至拉力最大值变量中；同时，控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向前运动，并监测前限位开关的状态；若前限位开关的状态为闭合，判断拉力传感器测量值与记录的拉力最大值大小，若拉力传感器测量值小于记录到的最大值，则将记录中的最大值输出到液晶显示屏，随后控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合，然后提示测量完成，持续显示当前测量到的最终值；若拉力传感器测量值大于记录到的最大值，则提示数据错误，取下被测果实并按复位键继续。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本实施例提供的香蕉果指测力仪结构简单，仅仅由三部分组成，是目前用于测定香蕉催熟后果指抗指断把或掉把的拉力的第一款测力仪，能够直接、快速地测定每个催熟后的香蕉果指拉力，进而能够快速准确地评价每个香蕉品种催熟后果指的抗断把或掉把能力，为香蕉的品种选育提供直接证据，从而加快优质、高产、商品性优良的香蕉新品种选育。

附图说明

图1为本发明实施例提供的香蕉果指测力仪的整体结构示意图；

图2为动力推动组件的结构示意图；

图3为控制电路原理图；

图中：1、果实弹力夹；2、果柄弹力夹；3、前挡板；4、后挡板；5、直线导轨；6、滑块；7、推动滑块；8、螺母固定座；9、丝杆；10、电机；11、单片机；12、前限位开关；13、后限位开关；14、液晶显示屏；15、拉力传感器；16、启动开关；17、复位开关；71、台阶；100、壳体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

参阅图1-3所示，本实施例提供的香蕉果指测力仪包括动力推动组件、果实夹持组件和拉力测量组件

其中，该果实夹持组件包括果实弹力夹1和果柄弹力夹2，该果实弹力夹1用于夹持香蕉果实部位，果柄弹力夹2用于夹持香蕉果柄；也就是说，通过果实夹持组件可以将香蕉的果实和果柄相夹持；而该动力推动组件则和果实夹持组件相传动，用于带动果柄弹力夹或果实弹力夹直线往复运动，该拉力测量组件则用于测量动力推动组件和果实夹持组件相传动时，香蕉果柄所受到的拉力，如此，通过动力推动组件来将动果柄弹力夹或果实弹力夹往外拉即可以实现对香蕉果指进行拉力测试，而通过拉力测量组件则可以测量出香蕉品种果指在催熟后的果指断把或掉把难易程度。

由此可见，本实施例提供的香蕉果指测力仪结构简单，仅仅由三部分组成，是目前用于测定香蕉催熟后果指抗指断把或掉把的拉力的第一款测力仪，能够直接、快速地测定每个催熟后的香蕉果指拉力，进而能够快速准确地评价每个香蕉品种催熟后果指的抗断把或掉把能力，为香蕉的品种选育提供直接证据，从而加快优质、高产、商品性优良的香蕉新品种选育。

可选地，上述的香蕉果指测力仪还包括壳体100，该动力推动组件、果实夹持组件和拉力测量组件均安装在壳体内，以使得整个仪器更为的紧凑、美观。

如图2所示，该动力推动组件包括前挡板3和后挡板4，在所述前挡板3和后挡板4之间平行安装有两条直线导轨5，在直线导轨5上装配有滑块6，也就是说，该滑块6在外力的带动下可以在直线导轨5上来回直线移动，在该滑块6上安装有推动滑块7，在该推动滑块7的下表面固定安装有螺母固定座8，该螺母固定座8装配在丝杆9上，该丝杆9由电机10带动传动，以带动推动滑块7在该直线导轨5上来回移动，如此即可实带动推动滑块7在直线导轨5上来回移动。具体地，该推动滑块7凸出一台阶71，与该壳体100为推动滑块预留的滑槽相配合，也就是说，整一个动力推动组件大部分都是安装于壳体内的，只有一少部分即该推动滑块的台阶露出于壳体中，以使得整个仪器结构更为地紧凑、美观。

可选地，该果实弹力夹1的下半部分固定在壳体上，上半部分可旋转开合夹持果实，该果柄弹力夹2的下半部分以刚性连接方式与拉力测量组件的拉力传感器15相连接，上半部分可旋转开合夹持果柄，该拉力传感器15与该推动滑块7刚性连接。也就是说，在本实施例中，该果实弹力夹1是固定不可移动的，而该果柄弹力夹2则可以跟随推动滑块而往复移动，而通过拉力传感器15来测量果柄弹力夹2的所受的拉力情况就可以测量出香蕉品种果指在催熟后的果指断把或掉把难易程度，整个结构虽然简单，但设计巧妙。当然，在其他的一些实施例中，也可以是果柄弹力夹2固定不动，果实弹力夹1可以跟随推动滑块而往复移动。

优选地，该拉力测量组件还包括控制器，在本实施例中，该控制器为单片机11，拉力传感器15通过AD转换芯片与单片机11的IO口相连接，电机10的电机驱动器数字信号端与单片机11的IO口相连接，输出端与电机10相连接，也就是说，电机10带动推动滑块7往复移动的动作可以跟随果柄弹力2夹所受的拉力变化而变化，以满足不同品种香蕉果指进行拉力测试的情况，通用性良好。

优选地，在该前挡板3中安装有前限位开关12，在后挡板4中安装有后限位开关13；该前限位开关12和后限位开关13均和单片机11的IO口相连接；该前限位开关12和后限位开关13在未触发阶段为常开断路设计，当推动滑块7向前运动到前限位位置时前限位开关12闭合，推动滑块7离开限位位置随即断开；当推动滑块7向后运动到后限位位置时后限位开关13闭合，推动滑块7离开限位位置随即断开，通过设计有限位开关，可以有效地防止推动滑块过度地移动。

优选地，该拉力测量组件还包括液晶显示屏14，该液晶显示屏14和单片机11的IO口相连接，用以显示单片机11所输出的信息。也就是说，通过液晶显示屏14可以显示出不同的测量信息，以便于操作使用者及时地得知。而该单片机的IO口还连接有启动开关16和复位开关17。

具体地，本仪器的程序运行逻辑结构及使用方法具体如下：

1、仪器开机上电自检

仪器开机上电自检要求仪器上不夹持果实，开机时液晶显示屏13提示请不要放置果实提示信息，随后初始化拉力传感器15，接着读取前限位开关12、后限位开关13状态。

若后限位开关13为断开状态，单片机10与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机10带动推动滑块7向后运动，同时检测拉力传感器15拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机10刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机10带动推动滑块7向后运动直到后限位开关13的状态为闭合，随后继续执行限位开关为闭合状态的分支程序。具体地，在此步骤中，该设定阈值是指接近于拉力传感器测量范围的上限值，其目的是为了当用户在测力仪上夹持的物体是不可被拉断的刚性物体或者超出测力仪最大量程时，以及发生机械故障出现卡死的情况时，测力仪能够在超出拉力传感器测量范围前停止工作，起到保护作用

若后限位开关13为闭合状态，单片机11与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机10带动推动滑块向前运动，同时检测拉力传感器15拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机10刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机10带动推动滑块7向前运动直到前限位开关12的状态为闭合。在此步骤中，该设定阀值为接近0的负值，目的也是排除用户错误操作和故障，起到保护作用。正常情况下果柄夹回到初始位置的过程中不会受到阻力，但如果此时有未取下的夹持果实在机器上则会阻止果柄夹复位，此时如果继续复位果柄夹会受到反向的推力，本步是在当检测到这种情形时及时停止继续工作。

最后单片机11发出信号驱动电机10带动推动滑块7向后运动直到后限位开关13的状态为闭合，重新初始化拉力传感器15，将用于记录拉力最大值的变量初始化为0，初始化完成后在液晶显示屏14上提示自检完成，显示测量欢迎界面，同时进入启动开关16和复位开关17的按键扫描程序。

2、测量拉力并读数

首先通过果实弹力夹1和果柄弹力夹2固定果实和果柄，然后按下启动开关16开始测量。

单片机进入启动开关16和复位开关17的按键扫描程序后侦测到启动开关15按下，进入启动程序。首先实时扫描拉力传感器15测量值并将测量值与记录拉力最大值的变量记录值进行比较，取两者最大值更新至拉力最大值变量中，通过更新最大值，能够固定测量过程中拉断的瞬间的拉力值；同时，单片机11发出信号驱动电机10带动推动滑块7向前运动，并监测前限位开关12的状态。若前限位开关12的状态为断开则维持以上程序状态，即驱动电机推动滑块带动果柄夹继续向前运动的状态。；若前限位开关12的状态为闭合，判断拉力传感器15测量值与记录的拉力最大值大小，若拉力传感器15测量值小于记录到的最大值，则将记录中的最大值输出到液晶显示屏14，随后单片机11发出信号驱动电机10带动推动滑块7向后运动直到后限位开关13的状态为闭合，然后提示测量完成，持续显示当前测量到的最终值；若拉力传感器15测量值大于记录到的最大值，则提示数据错误，取下被测果实并按复位键继续。也就是说，在此步骤中，仪器夹上果实后，只要不超拉力传感器的测量上限，则不管拉断和没拉断，果柄夹一直会运动到最后位置的。通过检测运动到最后位置时的拉力值与运动过程中测量到的最大值相比较判断到最终果实有没有被拉断；如果拉断，正常输出拉断时的拉力值，如果到最后没拉断则提示错误信息；从而能够快速准确地评价每个香蕉品种催熟后果指的抗断把或掉把能力

3、测量数据值异常及其他意外情况下复位

当测量过程中有异常情况或者初始化过程出现异常初始化失败时可通过复位键进行复位。

当按下复位开关17时，首先初始化拉力传感器，读取前限位开关12、后限位开关13状态，则重复上述的仪器开机上电自检过程。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种香蕉果指测力仪，其特征在于，包括动力推动组件、果实夹持组件和拉力测量组件；其中，

所述果实夹持组件包括果实弹力夹和果柄弹力夹，所述果实弹力夹用于夹持香蕉果实部位，果柄弹力夹用于夹持香蕉果柄；

所述动力推动组件和果实夹持组件相传动，用于带动果柄弹力夹或果实弹力夹直线往复运动；

拉力测量组件，用于测量动力推动组件和果实夹持组件相传动时，香蕉果柄所受到的拉力。

2.如权利要求1所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，还包括壳体，所述动力推动组件、和拉力测量组件均安装在壳体内，果实夹持组件安装在壳体上。

3.如权利要求2所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，所述动力推动组件包括前挡板和后挡板，在所述前挡板和后挡板之间平行安装有两条直线导轨；在所述直线导轨上装配有滑块，在所述滑块上安装有推动滑块，在所述推动滑块的下表面固定安装有螺母固定座，所述螺母固定座装配在丝杆上；所述丝杆由电机带动传动，以带动推动滑块在所述直线导轨上来回移动；所述推动滑块凸出一台阶，与所述壳体为推动滑块预留的滑槽相配合。

4.如权利要求3所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，所述果实弹力夹的下半部分固定在壳体上，上半部分可旋转开合夹持果实；

所述拉力测量组件包括拉力传感器，所述拉力传感器与所述推动滑块刚性连接；

所述果柄弹力夹的下半部分以刚性连接方式与拉力传感器相连接，上半部分可旋转开合夹持果柄。

5.如权利要求4所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，所述拉力测量组件还包括控制器，拉力传感器通过AD转换芯片与控制器的IO口相连接，电机的电机驱动器数字信号端与控制器IO口相连接，输出端与电机相连接。

6.如权利要求5所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，在所述前挡板中安装有前限位开关，在后挡板中安装有后限位开关；所述前限位开关和后限位开关均和控制器的IO口相连接；所述前限位开关和后限位开关在未触发阶段为常开断路设计，当推动滑块向前运动到前限位位置时前限位开关闭合，推动滑块离开限位位置随即断开；当推动滑块向后运动到后限位位置时后限位开关闭合，推动滑块离开限位位置随即断开。

7.如权利要求6所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，所述拉力测量组件还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏和控制器的IO口相连接，用以显示控制器所输出的信息。

8.如权利要求7所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，所述控制器的IO口还连接有启动开关和复位开关。

9.如权利要求8所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，当仪器开机上电时，自检要求仪器上不夹持果实，开机时液晶显示屏提示请不要放置果实提示信息，随后初始化拉力传感器，接着读取前限位开关、后限位开关状态；

若后限位开关为断开状态，控制器与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机带动推动滑块向后运动，同时检测拉力传感器拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合；

若后限位开关为闭合状态，控制器与电机驱动器相连的IO口输出信号驱动电机带动推动滑块向前运动，同时检测拉力传感器拉力值，若拉力值变化大于设定阈值，则输出驱动电机刹车信号并通过液晶显示屏提示用户取下果实弹力夹上的果实或者检查机械故障；若拉力值变化始终小于设定阈值，则驱动电机带动推动滑块向前运动直到前限位开关的状态为闭合；

最后控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合，重新初始化拉力传感器，将用于记录拉力最大值的变量初始化为0，初始化完成后在液晶显示屏上提示自检完成，显示测量欢迎界面。

10.如权利要求8所述的香蕉果指测力仪，其特征在于，当通过果实弹力夹和果柄弹力夹固定果实和果柄、按下启动开关时，控制器进入启动开关和复位开关的按键扫描程序后侦测到启动开关按下，进入启动程序；

首先实时扫描拉力传感器测量值并将测量值与记录拉力最大值的变量记录值进行比较，取两者最大值更新至拉力最大值变量中；同时，控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向前运动，并监测前限位开关的状态；若前限位开关的状态为闭合，判断拉力传感器测量值与记录的拉力最大值大小，若拉力传感器测量值小于记录到的最大值，则将记录中的最大值输出到液晶显示屏，随后控制器发出信号驱动电机带动推动滑块向后运动直到后限位开关的状态为闭合，然后提示测量完成，持续显示当前测量到的最终值；若拉力传感器测量值大于记录到的最大值，则提示数据错误，取下被测果实并按复位键继续。

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