CN111543257B - 一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，由电导率探头A、吸盘主体、传感器支架、橡胶环、微型摄像头组成；并可以将微型摄像头替换为红外热成像传感器以实现对蘑菇热场的检测。采摘时，微型摄像头或者红外热成像传感器采集待采摘蘑菇菌盖的菌斑分布情况的图像或待采摘蘑菇菌盖的温度分布情况，电导率探头A接触到待采摘蘑菇菌盖，金属探头受到压力随滑动壳体向里滑动，让出位置让菌盖可以被吸盘吸住；然后吸盘开始工作，抽取吸盘内部的空气，形成负压，同时对角分布的两对电导率探头A采集待采摘蘑菇的电导率信号，当蘑菇被吸住之后，提升吸盘，完成一次采摘以及对采摘蘑菇的检测。

Description

一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘
技术领域
本发明属于自动化收获机械领域，尤其涉及一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘。
背景技术
蘑菇称为双孢蘑菇，又叫白蘑菇、洋蘑菇，隶属于伞菌目，伞菌科，蘑菇属，是世界上人工栽培较广泛、产量较高、消费量较大的食用菌品种，很多国家都有栽培，其中我国总产量占世界第二位。近年来，随着食用菌产业的快速发展，双孢蘑菇的产量也在逐年增加，成为许多地区农民增收的支柱产业。随着人民生活水平的提高，对蘑菇周年消费需求不断增加，双孢蘑菇的工厂化栽培也已开始实现。但是目前蘑菇的采摘仍以人工为主，需要投入大量的劳动力来保障采摘的及时性，采摘的劳动强度很大；现有的机器在采摘缺乏对蘑菇质量的检测，在收获之后还需要进行人工分拣，仍然需要投入大量人力。因此，开发一种具有检测功能的蘑菇采摘吸盘具有重要意义，可以大大减轻蘑菇生产的劳动强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，可实现蘑菇采摘过程中对蘑菇进行无损检测和无损伤采摘。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，包括电导率探头A、吸盘主体、传感器支架、橡胶环、微型摄像头；电导率探头A固定在吸盘主体内部；传感器支架固定在吸盘主体内部；橡胶环固定在吸盘主体底部；微型摄像头固定在传感器支架中间。
进一步地，所述橡胶环底部曲线为仿蘑菇菌盖轮廓曲线。
进一步地，所述橡胶环底部曲线为仿蘑菇轮廓曲线，该仿蘑菇轮廓曲线的提取过程为：从具有代表性的一组蘑菇轮廓曲线组中截取的一个区间段，由该区间段中的蘑菇轮廓曲线上的点取均值，再选取其中5个有效数据，用3次多项式进行拟合，得到橡胶环底部曲线的方程如下所示：y＝-0.001111x3-0.1149x2-2.633x-23.3，其中，x∈[-22.5,-17.5]，单位mm；橡胶环底部曲面为该曲线绕y轴旋转一周得到的曲面。
进一步地，所述橡胶环顶部有一圈环形突起与吸盘主体底部的环形凹槽配合，并用胶粘的方式实现橡胶环与吸盘主体的固连。
进一步地，所述电导率探头A数量为两对，且两对电导率探头A呈对角分布。
进一步地，所述吸盘主体为顶端封闭的筒体结构，电导率探头A底部通过外螺纹固定在吸盘主体内部顶端的螺纹孔中，传感器支架通过螺钉固定在吸盘主体内部顶端的螺纹孔中，且电导率探头A位于传感器支架与吸盘主体侧壁之间。
进一步地，所述传感器支架侧面开有若干方形孔，用于气体流动以及传感器导线的排线。
进一步地，所述电导率探头A由金属探头、滑动壳体、弹簧、固定壳体组成；金属探头的导线穿过滑动壳体顶部的通孔，金属探头的底部固定在滑动壳体的顶部；滑动壳体套接在固定壳体外且与固定壳体滑动连接；弹簧安装在滑动壳体的内部，弹簧的上端顶在滑动壳体内部的上端，弹簧的下端顶在固定壳体的顶部；固定壳体与滑动壳体的材料均为绝缘体。
更进一步地，所述滑动壳体内部为阶梯孔，固定壳体顶部有一圈带有倒角的凸台，固定壳体安装在滑动壳体内部的阶梯孔中，实现固定壳体与滑动壳体在阶梯孔的大孔长度范围内的相对滑动。
以上为本发明方案一的结构方案，可以实现在采摘时同时检测蘑菇的电导率和菌斑的分布情况。
根据需要检测的项目不同，可将微型摄像头拆下，将红外热成像传感器以胶粘的方式安装在传感器支架，实现热成像传感器与传感器支架的固连，构成本发明方案二的结构，在采摘时同时检测蘑菇的电导率和热场分布。
本发明的优势在于：吸盘外壳为硬质材料，保障吸盘的刚度，吸盘底部为橡胶柔性材料，保障采摘时不会损伤蘑菇；吸盘具有无损检测功能，可以在采摘的同时对蘑菇进行检测，避免后续的人工分拣，大大降低劳动强度。
附图说明
图1为本发明整体结构轴测图
图2为本发明整体结构爆炸图
图3为本发明整体结构三视图以及上方轴测图
图4为电导率探头爆炸图
图5为电导率探头主视及局部剖视图
图6为方案二整体结构轴测图
图7为方案二整体结构仰视图
图8为橡胶环结构示意图
图9为具有代表性的蘑菇轮廓曲线组示意图
图10为橡胶环底部曲面形成方式示意图
图11为橡胶环底部曲线3次多项式拟合示意图
图中：A、电导率探头；1、吸盘主体；2、传感器支架；3、橡胶环；4、微型摄像头；5、金属探头；6、滑动壳体；7、弹簧；8、固定壳体；9、红外热成像传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步说明：
如图1、图2、图3所示，本发明一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，由电导率探头A、吸盘主体1、传感器支架2、橡胶环3、微型摄像头4组成；其中，吸盘主体1为顶端封闭的筒体结构；电导率探头A通过底部的外螺纹安装固定在吸盘主体1内部顶端的螺纹孔中，实现电导率探头A与吸盘主体1的固连；传感器支架2通过四个螺钉穿过传感器支架2底部的四个通孔旋入吸盘主体1内部顶端的螺纹孔中，实现传感器支架2与吸盘主体1的固连；橡胶环3顶部有一圈环形突起与吸盘主体1底部的环形凹槽配合，并用胶粘的方式实现橡胶环3与吸盘主体1的固连；微型摄像头4通过尾部的外螺纹与传感器支架2中间的螺纹孔配合，实现微型摄像头4与传感器支架2的固连。
本方案共设有两对电导率探头A，且两对电导率探头A呈对角分布固定在吸盘主体1内部，位于传感器支架2与吸盘主体1侧壁之间。
传感器支架侧面开了四个方形孔用于气体流动以及传感器导线的排线。
吸盘主体顶部接口为外螺纹结构。
如图4、图5所示，电导率探头A由金属探头5、滑动壳体6、弹簧7、固定壳体8组成，其中金属探头5的导线穿过滑动壳体6顶部的通孔，金属探头5的底部以胶粘的方式安装固定在滑动壳体6的顶部，实现金属探头5与滑动壳体6的固连；滑动壳体6内部为阶梯孔，上大下小，固定壳体8顶部有一圈带有倒角的凸台，固定壳体8安装在滑动壳体6内部的阶梯孔中，实现固定壳体8与滑动壳体6在阶梯孔的大孔长度范围内的相对滑动；弹簧7安装在滑动壳体6的内部，弹簧7的上端顶在滑动壳体6内部的上端，弹簧7的下端顶在固定壳体8的顶部，实现固定壳体8与滑动壳体6滑动后复位的功能；固定壳体8与滑动壳体6的材料均为绝缘体。
如图6、图7所示，可将微型摄像头4拆下，将红外热成像传感器9以胶粘的方式安装在传感器支架2，实现热成像传感器9与传感器支架2的固连，构成本发明方案二的结构。
如图8所示，橡胶环3底部曲线a为仿蘑菇菌盖轮廓曲线，以更好的贴合蘑菇菌盖。
如图9、图10、图11所示，橡胶环3底部曲线a为仿蘑菇轮廓曲线，从蘑菇轮廓曲线组c中截取的一个区间b，由区间b中的蘑菇轮廓曲线上的点取均值，再选取其中5个有效数据，用3次多项式进行拟合，得到橡胶环3底部曲线a的方程如下：y＝-0.001111x3-0.1149x2+-2.633x-23.3其中，x∈[-22.5,-17.5]，单位mm。橡胶环3底部曲面为曲线a绕y轴旋转一周得到的曲面。
以下结合附图1、附图3、附图4、附图6描述本实施例中测试装置的具体工作过程：
吸盘移动到待采摘蘑菇的上方时，微型摄像头4或者红外热成像传感器9开始工作，采集待采摘蘑菇菌盖的菌斑分布情况的图像或待采摘蘑菇菌盖的温度分布情况；随着吸盘移动到采摘工位，电导率探头A接触到待采摘蘑菇菌盖，金属探头5受到压力随滑动壳体6向里滑动，让出位置让菌盖可以被吸盘吸住；然后吸盘开始工作，抽取吸盘内部的空气，形成负压，同时对角分布的两对电导率探头A采集待采摘蘑菇的电导率信号，当蘑菇被吸住之后，提升吸盘，完成一次采摘以及对采摘蘑菇的检测。

Claims (6)

1.一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，包括电导率探头A、吸盘主体、传感器支架、橡胶环、微型摄像头；电导率探头A固定在吸盘主体内部；传感器支架固定在吸盘主体内部；橡胶环固定在吸盘主体底部；微型摄像头固定在传感器支架中间；电导率探头A数量为两对，且两对电导率探头A呈对角分布；所述吸盘主体为顶端封闭的筒体结构，电导率探头A底部通过外螺纹固定在吸盘主体内部顶端的螺纹孔中，传感器支架通过螺钉固定在吸盘主体内部顶端的螺纹孔中，且电导率探头A位于传感器支架与吸盘主体侧壁之间；所述电导率探头A由金属探头、滑动壳体、弹簧、固定壳体组成；金属探头的导线穿过滑动壳体顶部的通孔，金属探头的底部固定在滑动壳体的顶部；滑动壳体套接在固定壳体外且与固定壳体滑动连接；弹簧安装在滑动壳体的内部，弹簧的上端顶在滑动壳体内部的上端，弹簧的下端顶在固定壳体的顶部；固定壳体与滑动壳体的材料均为绝缘体。
2.如权利要求1所述的一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，所述橡胶环底部曲线为仿蘑菇轮廓曲线，其曲线方程为：
y＝-0.001111x3-0.1149x2-2.633x-23.3，
其中，x∈[-22.5,-17.5]，单位mm；
橡胶环底部曲面为所述仿蘑菇轮廓曲线绕y轴旋转一周得到的曲面。
3.如权利要求1所述的一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，所述橡胶环顶部有一圈环形突起与吸盘主体底部的环形凹槽配合，并用胶粘的方式实现橡胶环与吸盘主体的固连。
4.如权利要求1所述的一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，所述传感器支架侧面开有若干方形孔，用于气体流动以及传感器导线的排线。
5.如权利要求1所述的一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，所述滑动壳体内部为阶梯孔，固定壳体顶部有一圈带有倒角的凸台，固定壳体安装在滑动壳体内部的阶梯孔中，实现固定壳体与滑动壳体在阶梯孔的大孔长度范围内的相对滑动。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的一种具有检测功能的蘑菇采摘用防损伤仿生吸盘，其特征在于，将所述微型摄像头替换为红外热成像传感器，红外热成像传感器以胶粘的方式安装在传感器支架。
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