CN111067117A - 一种百合剥片机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种百合剥片机，包括机架、视觉识别系统、调心装置、抓取装置、机械爪转盘和去芯装置，多个调心装置周向安装在机械爪转盘上，机械爪转盘通过转轴枢接在机架上，抓取装置安装在调心装置上，该去芯装置上置有可上升去除百合的蒂芯的去芯刀头，视觉识别系统的摄像头安装于抓取装置的下方，且摄像头朝向抓取装置的中心，视觉识别系统控制调心装置以调整抓取装置上百合的蒂芯位于去芯刀头的正上方。本发明设置有基于视觉识别的抓取装置，自动抓取后能够自动将百合的蒂芯调整到适于去芯刀头作业的位置，同时，该剥片机自动化和智能化程度高，可以有效保证百合剥片时的破损率、作业速率可调控、工序简洁有效。
Description
技术领域
本发明属于农用机械技术领域，具体为一种适用于百合鳞茎剥片的剥片机。
背景技术
龙牙百合栽种于湖南、江西等地，其中湖南隆回县北山乡和江西万载县白水乡尤为知名。龙牙百合种植历史悠久，自宋朝以来被作为历朝代的贡品，可见其品种之优良。百合的地下鳞茎富有淀粉、蛋白质、脂肪以及人体所需要的各种维生素和矿物质。同时在多种医药典籍的记载中，百合有润肺止咳、宁心安神、理脾健胃、补中益气、利大小便、解无名肿毒及止血等功效。现代医学研究也证明，百合含有的秋水仙碱、秋水仙胺等对癌细胞和急性痛风也有明显的治疗效果。因此，是集食品、药品于一身的绿色保健农产品。
龙牙百合采收时间一般在种植后次年7、8月份晴天采挖，百合采挖后主要加工过程主要有剥片、清洗、开水烫煮、烘干或晒干。针对百合的食、药用加工要求以及以百合加工生产为主要收益的工厂企业的效益，实现其加工过程的机械化自动化发展具有良好的发展前景。目前国内在百合鳞茎机械化剥片程度几乎处于空白状态，目前国内外鲜有专门为百合剥片服务的全自动化机械。经查阅，国内的百合机械剥片技术尚存在各方面的问题。剥片效率与剥片质量同时保证的情况下，其自动化程度十分有限而且功能上难以实现。主要在百合剥片时其破损率难以保证。而且在剥片加工环节上，各大百合生产企业都难以脱离人工劳动力的需求，影响工厂企业效益，不利于相关产业链的共同发展，成为制约我国百合生产加工产业的主要因素之一。
为了提高百合剥片工艺流程的加工效率，推动百合产业链的机械化发展，节约劳动成本，增强企业效益，加快百合生产加工产业链的迅速发展，设计一种自动化、智能化、保证百合剥片时的破损率、作业速率可调控、工序简洁有效的百合剥片机在今后具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种自动化、智能化、保证百合剥片时的破损率、作业速率可调控、工序简洁有效的百合剥片机，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明公开了一种百合剥片机，包括机架、视觉识别系统、调心装置、抓取装置、机械爪转盘和去芯装置，多个所述调心装置周向安装在所述机械爪转盘上，所述机械爪转盘转动安装在所述机架上，所述抓取装置安装在所述调心装置上，所述去芯装置设置于所述抓取装置的下方，该去芯装置上设置有可上升去除百合的蒂芯的去芯刀头，所述视觉识别系统的摄像头安装于所述抓取装置的下方，所述摄像头朝向所述抓取装置的中心，所述视觉识别系统控制所述调心装置以调整所述抓取装置上百合的蒂芯正对所述摄像头。
进一步的，所述抓取装置包括夹爪、夹爪连接器、连接器伸缩驱动件、连动杆和安装座，所述夹爪的一端与所述安装座铰接，所述连动杆的一端与所述夹爪连接器铰接，另一端与所述夹爪铰接，所述连接器伸缩驱动件安装在所述安装座上，该连接器伸缩驱动件的驱动端与所述夹爪连接器连接。
进一步的，所述连接器伸缩驱动件包括电机，所述电机安装在所述安装座上，所述电机的输出轴与所述夹爪连接器螺纹传动连接。
进一步的，所述夹爪的另一端设置有可与百合外表面贴合的弧形柔性夹片。
进一步的，所述调心装置包括调心座、驱动所述抓取装置前后俯仰的第一转动机构和驱动所述第一转动机构左右偏摆的第二转动机构，所述抓取装置安装在第一转动机构上，所述第一转动机构安装在所述第二转动机构上，所述第二转动机构安装在所述调心座上，且所述第一转动机构和第二转动机构的共同转动中心位于所述抓取装置的几何中心。
进一步的，所述第一转动机构包括调心座扭转舵机、双头转板和扭转竖杆，所述第一转动机构包括安装座扭转舵机、安装座转杆、安装座连接架、平行杆、导向架和从动杆，所述调心座扭转舵机安装在所述调心座上，该调心座扭转舵机的输出轴与所述双头转板固接，所述双头转板的两端均与一所述扭转竖杆的一端铰接，所述扭转竖杆的另一端与所述安装座扭转舵机枢接，所述安装座转杆的一端与所述安装座扭转舵机的输出轴连接，另一端与所述平行杆的一端铰接，所述平行杆的另一端与所述从动杆铰接，所述从动杆安装在所述安装座上，所述安装座连接架的一端与所述安装座枢接，另一端与所述安装座转杆铰接，所述导向架安装在所述安装座扭转舵机上，所述导向架上设置有圆弧导向槽，所述圆弧导向槽的中心为所述转动中心，所述平行杆和从动杆铰接处设置有一沿着所述圆弧导向槽滑动的滑杆。
进一步的，所述去芯刀头为螺旋锥形刀头，所述去芯装置还包括刀头转动驱动装置和刀头伸缩驱动装置，所述刀头伸缩驱动装置的驱动端与所述去芯刀头连接，所述刀头转动驱动装置与所述去芯刀头传动连接。
进一步的，所述刀头伸缩驱动装置包括凸轮、凸轮转轴、连杆、套环、花键轴和花键轴套，所述凸轮安装在所述凸轮转轴上，且该凸轮与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述套环铰接，所述套环套接在所述花键轴的下端，所述花键轴的上端与所述去芯刀头连接，所述花键轴套套接在所述花键轴上且与所述机架枢接。
进一步的，还包括一枢接在所述机架上的总传动轴，所述总传动轴与所述凸轮转轴、花键轴套、机械爪转盘均同步传动连接。
进一步的，包括垂直所述总传动轴且与所述机架枢接的机械爪转盘传动轴和花键轴套传动轴，所述机械爪转盘传动轴的一端通过一第一锥齿轮组与所述总传动轴传动，另一端通过第二锥齿轮组与所述机械爪转盘的机械爪转轴传动，所述花键轴套传动轴的一端通过一第三锥齿轮组与所述总传动轴传动，另一端通过一第四锥齿轮组与所述花键轴套传动，所述凸轮转轴通过一第五锥齿轮转轴与所述总传动轴传动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的百合剥片机上设置有基于视觉识别的抓取装置，自动抓取后能够自动将百合的蒂芯调整到适于去芯刀头作业的位置，从而便于准确去芯，同时，该剥片机自动化和智能化程度高，可以有效保证百合剥片时的破损率、作业速率可调控、工序简洁有效。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例公开的百合剥片机的轴测示意图；
图2是本发明优选实施例公开的百合剥片机的右视示意图；
图3是本发明优选实施例公开的百合剥片机的主视示意图；
图4是本发明优选实施例公开的调心装置和抓取装置配合的轴测示意图；
图5是本发明优选实施例公开的调心装置和抓取装置配合的主视示意图；
图6是本发明优选实施例公开的凸轮驱动花键轴的示意图；
图7是本发明优选实施例公开的去芯装置的结构示意图。
图例说明：
1、抓取装置；11、电机；12、柔性夹片；13、夹爪连接器；14、连动杆；15、机械爪转盘；16、机械爪转轴；17、第一从动锥齿轮；18、安装座；19、夹爪；
2、调心装置；20、安装座连接架；21、安装座转杆；22、平行杆；23、从动杆；24、调心座扭转舵机；25、扭转竖杆；26、双头转板；27、安装座扭转舵机；28、调心座；29、导向架；291、圆弧导向槽；292、滑杆；293、转动中心；
3、去芯装置；31、花键轴套；32、花键轴；33、去芯刀头；34、第四从动锥齿轮；35、第四主动锥齿轮；
4、升降装置；41、凸轮；42、连杆；43、第五从动锥齿轮；44、套环；45、凸轮转轴；
5、总传动轴装配；51、总传动轴；52、第三主动锥齿轮；53、第二主动锥齿轮；54、第二从动锥齿轮；55、第一主动锥齿轮；56、第五主动锥齿轮；57、机械爪转盘传动轴；58、花键轴套传动轴；59、第三从动锥齿轮；
6、摄像头；
100、机架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1-7所示，本发明公开了一种百合剥片机，包括机架100、视觉识别系统(未示出)、四个调心装置2、四个抓取装置1、机械爪转盘15和去芯装置3，抓取装置1安装在调心装置2上，四个调心装置2安装在机械爪转盘15上，机械爪转盘15通过机械爪转轴16转动安装在机架100上(依次转动90°)，视觉识别系统上用于图像采集识别的集摄像头6朝向抓取装置1上的百合，且视觉识别系统与调心装置2连接并控制调整抓取装置上百合的蒂芯正对摄像头6，从而机械爪转盘15转动90度后，百合的蒂芯可以转动到去芯装置3的去芯刀头33正上方，去芯装置3的主要工作部件去芯刀头33，通过上下运动去除抓取装置内百合的蒂芯，进而完成百合的剥片作业。
在本实施例中，抓取装置1包括夹爪19、夹爪连接器13、连接器伸缩驱动件、连动杆14和安装座18，三个夹爪19沿着夹爪连接器13周向均布，夹爪19的一端与安装座18铰接，夹爪19的另一端固接有弧形柔性夹片12，通过柔性夹片12保证不会损害百合。连动杆14的一端与夹爪连接器13的铰接，另一端与夹爪19的中部铰接，连接器伸缩驱动件安装在安装座18上，该连接器伸缩驱动件的驱动端与夹爪连接器13连接，驱动夹爪连接器13上下运动，进而夹爪19向中心靠拢或者张开。具体的，连接器伸缩驱动件包括电机11，电机11安装在安装座18上，电机11的输出轴与夹爪连接器13螺纹传动连接(电机11的输出轴固接螺杆，夹爪连接器13设置螺纹孔，形成类似丝杠螺母副传递动力)，从而当电机11驱动夹爪连接器13向上运动时，夹爪19向中心运动夹取百合，而电机11驱动夹爪连接器13向下运动时，夹爪19松开放下去芯后的百合。
在本实施例中，调心装置2包括调心座28、驱动抓取装置1前后俯仰旋转的第一转动机构和驱动第一转动机构左右偏摆旋转的第二转动机构，抓取装置1安装在第一转动机构上，第一转动机构安装在第二转动机构上，第二转动机构安装在调心座28上，且第一转动机构和第二转动机构的共同转动中心293位于抓取装置1的几何中心，从而，通过抓取装置1抓取的百合后，无论百合的蒂芯怎样倾斜，通过前后和左右转动调节，都可以调整到固定的转动中心293的下方，进而后续的去芯刀头33可以直接向上运动去除蒂芯，即去芯刀头33不需要左右前后调整去对准百合的蒂芯。具体的，第一转动机构包括调心座扭转舵机24、双头转板26和扭转竖杆25，第一转动机构包括安装座扭转舵机27、安装座转杆21、安装座连接架20、平行杆22、导向架29和从动杆23，调心座扭转舵机24安装在调心座28上，跟随调心座28依次转动90°角度，该调心座扭转舵机24的输出轴与双头转板26固接，双头转板26的两端均与一扭转竖杆25的一端铰接，扭转竖杆25的另一端与安装座扭转舵机27枢接，从而可以控制安装座扭转舵机27绕固定轴线转动(安装座扭转舵机27在两个扭转竖杆25的中部与调心座28枢接)，而安装座转杆21的一端与安装座扭转舵机27的输出轴连接，另一端与平行杆22的一端铰接，平行杆22的另一端与从动杆23铰接，从动杆23竖直固定在安装座18上，平行杆22与安装座连接架20平行设置，从而平行杆22、安装座连接架20、安装座转杆21和从动杆23形成平行四边形机构。安装座连接架20的一端与安装座18枢接，另一端与安装座转杆21铰接，导向架29安装在安装座扭转舵机27上，该导向架29上设置有圆弧导向槽291，圆弧导向槽291的中心为过转动中心293的中心轴线，圆弧导向槽291的中心轴和安装座扭转舵机27的转动中心交点即为转动中心293，平行杆22、安装座转杆21、平行杆22和从动杆23为设置在导向架29两侧的两组，平行杆22和从动杆23铰接处设置有一沿着圆弧导向槽291滑动的滑杆292，滑杆292连接两侧的从动杆23且贯穿圆弧导向槽291设置。
在本实施例中，去芯刀头33为螺旋锥形刀头，去芯装置3还包括刀头转动驱动装置和刀头伸缩驱动装置，刀头伸缩驱动装置的驱动端与去芯刀头33连接，刀头转动驱动装置与去芯刀头33传动连接。具体的，刀头伸缩驱动装置包括由凸轮41、凸轮转轴45、连杆42和套环44组成的升降装置4，去芯装置3包括花键轴32和花键轴套31，花键轴32的上端与去芯刀头33连接，花键轴套31套接在花键轴32上且与机架100枢接，凸轮41安装在凸轮转轴45上，且该凸轮41与连杆42的一端铰接，连杆42的另一端与套环44铰接，套环44套接在花键轴32的下端。当凸轮转轴45驱动凸轮41转动时，由于凸轮41、连杆42和花键轴32形成曲柄滑块机构，花键轴32即可上下运动。同时，由于连杆42与套环44铰接，而套环44套接在花键轴32上且轴向限位，从而不影响花键轴套31带动花键轴32转动，进而通过花键轴32顶端的去芯刀头33可以一遍旋转一边上升，由于去芯刀头33的尖端类似自攻螺钉，从而可以轻松钻入百合去除根蒂。
在本实施例中，其动力的传递是总传动轴装配5实现，总传动轴装配5包括枢接在机架100上的总传动轴51、机械爪转盘传动轴57和花键轴套传动轴58，总传动轴51与凸轮转轴45、花键轴套31、机械爪转盘15均同步传动连接。机械爪转盘传动轴57的一端通过一第一锥齿轮组(包括第一主动锥齿轮55和第一从动锥齿轮17)与总传动轴51传动，另一端通过第二锥齿轮组(包括第二从动锥齿轮54和第二主动锥齿轮53)与机械爪转盘15的机械爪转轴16传动，花键轴套传动轴58的一端通过一第三锥齿轮组(包括第三主动锥齿轮52和第三从动锥齿轮59)与总传动轴51传动，另一端通过一第四锥齿轮组(包括第四主动锥齿轮35和第四从动锥齿轮34)与花键轴套31传动，凸轮转轴45通过一第五锥齿轮转轴(包括第五主动锥齿轮56和第五从动锥齿轮43)与总传动轴51传动，从而可以通过一个动力源输入总传动轴51，就可以同步控制所有部件动作，从而布局更加紧凑、各部件之间的动作配合更加精确。
其中，具体工作过程如下，具体参见附图3：
总传动轴51的动力由第三主动锥齿轮52输入，经总传动轴51分别传动至抓取装置1、去芯装置3及升降装置4。抓取装置1在位置Ⅰ时，完成抓取百合动作；转动90°在位置Ⅱ时，结合视觉识别系统的摄像头6，完成百合调心动作；再转动90°在位置Ⅲ时，去芯刀头33一边旋转一边向上运动，完成百合去芯动作后向下回退；最后转动90°在位置Ⅳ时，夹爪19松开，完成百合卸料动作。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种百合剥片机，其特征在于，包括机架(100)、视觉识别系统、调心装置(2)、抓取装置(1)、机械爪转盘(15)和去芯装置(3)，多个所述调心装置(2)周向安装在所述机械爪转盘(15)上，所述机械爪转盘(15)转动安装在所述机架(100)上，所述抓取装置(1)安装在所述调心装置(2)上，所述去芯装置(3)设置于所述抓取装置(1)的下方，该去芯装置(3)上设置有可上升去除百合的蒂芯的去芯刀头(33)，所述视觉识别系统的摄像头(6)安装于所述抓取装置(1)的下方，所述摄像头(6)朝向所述抓取装置(1)的转动中心(293)，所述视觉识别系统控制所述调心装置(2)以调整所述抓取装置(1)上百合的蒂芯正对所述摄像头(6)。
2.根据权利要求1所述的百合剥片机，其特征在于，所述抓取装置(1)包括夹爪(19)、夹爪连接器(13)、连接器伸缩驱动件、连动杆(14)和安装座(18)，所述夹爪(19)的一端与所述安装座(18)铰接，所述连动杆(14)的一端与所述夹爪连接器(13)铰接，另一端与所述夹爪(19)铰接，所述连接器伸缩驱动件安装在所述安装座(18)上，该连接器伸缩驱动件的驱动端与所述夹爪连接器(13)连接。
3.根据权利要求2所述的百合剥片机，其特征在于，所述连接器伸缩驱动件包括电机(11)，所述电机(11)安装在所述安装座(18)上，所述电机(11)的输出轴与所述夹爪连接器(13)螺纹传动连接。
4.根据权利要求3所述的百合剥片机，其特征在于，所述夹爪(19)的另一端设置有可与百合外表面贴合的弧形柔性夹片(12)。
5.根据权利要求2-4任一所述的百合剥片机，其特征在于，所述调心装置(2)包括调心座(28)、驱动所述抓取装置(1)前后俯仰的第一转动机构和驱动所述第一转动机构左右偏摆的第二转动机构，所述抓取装置(1)安装在第一转动机构上，所述第一转动机构安装在所述第二转动机构上，所述第二转动机构安装在所述调心座(28)上，且所述第一转动机构和第二转动机构的共同转动中心(293)位于所述抓取装置(1)的几何中心。
6.根据权利要求5所述的百合剥片机，其特征在于，所述第一转动机构包括调心座扭转舵机(24)、双头转板(26)和扭转竖杆(25)，所述第一转动机构包括安装座扭转舵机(27)、安装座转杆(21)、安装座连接架(20)、平行杆(22)、导向架(29)和从动杆(23)，所述调心座扭转舵机(24)安装在所述调心座(28)上，该调心座扭转舵机(24)的输出轴与所述双头转板(26)固接，所述双头转板(26)的两端均与一所述扭转竖杆(25)的一端铰接，所述扭转竖杆(25)的另一端与所述安装座扭转舵机(27)枢接，所述安装座转杆(21)的一端与所述安装座扭转舵机(27)的输出轴连接，另一端与所述平行杆(22)的一端铰接，所述平行杆(22)的另一端与所述从动杆(23)铰接，所述从动杆(23)安装在所述安装座(18)上，所述安装座连接架(20)的一端与所述安装座(18)枢接，另一端与所述安装座转杆(21)铰接，所述导向架(29)安装在所述安装座扭转舵机(27)上，所述导向架(29)上设置有圆弧导向槽(291)，所述圆弧导向槽(291)的中心为所述转动中心(293)，所述平行杆(22)和从动杆(23)铰接处设置有一沿着所述圆弧导向槽(291)滑动的滑杆(292)。
7.根据权利要求2-4任一所述的百合剥片机，其特征在于，所述去芯刀头(33)为螺旋锥形刀头，所述去芯装置(3)还包括刀头转动驱动装置和刀头伸缩驱动装置，所述刀头伸缩驱动装置的驱动端与所述去芯刀头(33)连接，所述刀头转动驱动装置与所述去芯刀头(33)传动连接。
8.根据权利要求7所述的百合剥片机，其特征在于，所述刀头伸缩驱动装置包括凸轮(41)、凸轮转轴(45)、连杆(42)、套环(44)、花键轴(32)和花键轴套(31)，所述凸轮(41)安装在所述凸轮转轴(45)上，且该凸轮(41)与所述连杆(42)的一端铰接，所述连杆(42)的另一端与所述套环(44)铰接，所述套环套(44)接在所述花键轴(32)的下端，所述花键轴(32)的上端与所述去芯刀头(33)连接，所述花键轴套(31)套接在所述花键轴(32)上且与所述机架(100)枢接。
9.根据权利要求8所述的百合剥片机，其特征在于，还包括一枢接在所述机架(100)上的总传动轴(51)，所述总传动轴(51)与所述凸轮转轴(45)、花键轴套(31)、机械爪转盘(15)均同步传动连接。
10.根据权利要求9所述的百合剥片机，其特征在于，还包括垂直所述总传动轴(51)且与所述机架(100)枢接的机械爪转盘传动轴(57)和花键轴套传动轴(58)，所述机械爪转盘传动轴(57)的一端通过一第一锥齿轮组与所述总传动轴(51)传动，另一端通过第二锥齿轮组与所述机械爪转盘(15)的机械爪转轴(16)传动，所述花键轴套传动轴(58)的一端通过一第三锥齿轮组与所述总传动轴(51)传动，另一端通过一第四锥齿轮组与所述花键轴套(31)传动，所述凸轮转轴(45)通过一第五锥齿轮转轴与所述总传动轴(51)传动。
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