CN112495819A - 一种农产品分级智能分拣设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农产品分级智能分拣设备及其使用方法，包括：供料装置、传送带、视觉检测装置、分拣装置以及控制装置，供料装置将供料托盘移动至传送带，并且供料装置每移动若干供料托盘为一组；若干视觉检测装置均设置于传送带上，每个视觉检测装置均搭载视觉传感器和摄像机；分拣装置包括若干对称设置的机械手臂，与机械手臂连接的移载装置，以及分拣托盘；移载装置包括：支撑板，设置于支撑板上的滑轨和活动块，以及与活动块连接的连接杆；连接杆一端还连接有抓取器；控制装置包括控制箱、控制盘、显示屏和控制按钮。该设备满足供料、传送、视觉检测和移载的工序，采用机器视觉装置和机械手臂的配合，极大提高分拣的效率和准确度。

Description

一种农产品分级智能分拣设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及农产品分级分拣的技术领域或机器视觉分拣技术领域，尤其涉及一种农产品分级智能分拣设备及其使用方法。

背景技术

智慧农业通过生产领域的智能化、经营领域的差异性以及服务领域的全方位信息服务，推动农业产业链改造升级实现现代农业精细化、高效化与绿色化，保障农产品安全、农业竞争力提升和农业可持续发展。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。

目前，市场上对于农产品的分拣一般采用人工分拣的方法，人工通过对农产品表面缺陷与大小、形状判断农产品的品质，实现分级分拣。但是这种分拣方式难以避免人工主观评价的限制，人工成本较高，在分拣的精度、效率上都有所限制，已不能满足现代企业生产的要求，无法跟上时代发展的步伐，尤其是在要求运行频率高以及工件单件重量大的情况下，人工的分拣速度、准确度已经远远落后于现代化机械。

为了解决以上问题，需要研发一种农产品分级智能分拣设备，该设备通过一套智能分拣设备，满足了供料、传送、视觉检测以及移载的所有工序，采用多个机器视觉装置和机械手臂的配合，实现分级分拣，避免了人工主观评价，极大提高了分拣的效率和准确度。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种农产品分级智能分拣设备及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种农产品分级智能分拣设备，包括：供料装置、传送带、视觉检测装置、分拣装置以及控制装置，其特征在于，

所述供料装置将供料托盘移动至所述传送带，并且供料装置每移动若干所述供料托盘为一组；若干所述视觉检测装置均设置于所述传送带上，每个所述视觉检测装置均搭载视觉传感器和摄像机；

所述分拣装置包括若干对称设置的机械手臂，与所述机械手臂连接的移载装置，以及分拣托盘；所述移载装置包括：支撑板，设置于所述支撑板上的滑轨和活动块，以及与所述活动块连接的连接杆；所述连接杆一端还连接有抓取器；

所述控制装置包括控制箱、控制盘、显示屏和控制按钮，所述控制装置控制所述供料装置、所述传送带、所述视觉检测装置以及所述分拣装置的工作模式。

本发明一个较佳实施例中，所述连接杆能够伸缩，所述连接杆能够带动所述农产品沿所述滑轨移动至相应位置排布。

本发明一个较佳实施例中，所述供料托盘依次通过所述视觉检测设备，每个所述机械手臂分拣不同品级的农产品，实现逐级分拣检测。

本发明一个较佳实施例中，所述视觉检测装置等距离设置，相邻所述视觉检测装置的安装距离与每组所述供料托盘之间的距离一致。

本发明一个较佳实施例中，所述活动块与所述分拣托盘的呈放孔的数量相对应。

本发明一个较佳实施例中，所述控制盘和所述控制按钮能够切换自动模式、手动模式以及单步模式，所述自动模式包括在自动模式下所述农产品智能分拣设备做循环分拣；所述手动模式包括所述农产品智能分拣设备能够控制单个元件的动作；所述单步模式包括所述农产品智能分拣设备完成单个循环的分拣动作。

本发明一个较佳实施例中，所述控制装置的电气配置控制部分均使用PLC控制，采用低压安全电路。

本发明一个较佳实施例中，所述供料装置、所述传送带、所述视觉检测装置以及所述分拣装置的驱动部分均设置有自锁装置，以实现自锁保护。

本发明还提供一种农产品分级智能分拣设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、供料装置将供料托盘移动至传送带上，供料装置每移动若干供料托盘为一组；

S2、每组供料托盘匀速通过视觉检测装置，对称分布的机械手臂分别通过抓取器抓取对应品级的农产品，机械手臂依次抓取同组供料托盘的农产品；

S3、当抓取到相同位置的农产品时，连接杆伸长带动农产品并沿滑轨移动，并移动其他位置的抓取器抓取相同位置的农产品，机械手臂将农产品移至对应的分拣托盘中。

本发明一个较佳实施例中，在所述S3中，在同组分拣中，移载装置布满农产品，机械手臂将农产品移至对应的分拣托盘后，重复一次移载；并且每组供料托盘进入传送带时，保证移载装置为空载。

本发明一个较佳实施例中，所述供料装置包括平面移动机器人。

本发明一个较佳实施例中，所述农产品分级智能分拣设备的主体框架采用铝型材搭建并做氧化处理，并配备有能够拆装灵活的布线底板和按钮安装盒。

本发明一个较佳实施例中，所述分拣装置中的所述机械手臂为六轴机械手臂，能够运动各个方向移载农产品。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

（1）本发明提供了一种农产品分级智能分拣设备，该设备通过一套智能分拣设备，满足了供料、传送、视觉检测以及移载的所有工序，采用多个机器视觉装置和机械手臂的配合，实现分级分拣，避免了人工主观评价，极大提高了分拣的效率和准确度。

（2）本发明每组供料托盘匀速通过视觉检测装置，对称分布的机械手臂分别通过抓取器抓取对应品级的农产品，机械手臂依次抓取同组供料托盘的农产品，实现了不同品级的农产品的分级分拣；当抓取到相同位置的农产品时，连接杆伸长带动农产品并沿滑轨移动，并移动其他位置的抓取器抓取相同位置的农产品，机械手臂将农产品移至对应的分拣托盘中，一次性抓取并移载，节省了机械手臂反复抓取的流程，提高了分拣的效率，同时降低产品的成本。

（3）本发明的视觉检测装置搭载了视觉传感器和摄像机，将机器视觉技术应用于农产品分拣中。采用视觉检测农产品表面缺陷与大小、形状从而判断农产品品质，采用机器视觉技术的客观评价，不仅可以排除分级分拣时人工主观因素的干扰，而且还能够对这些指标进行定量描述,避免了因人而异的检测结果，减小了检测分级误差，提高了效率和分级分拣精度。

（4）本发明的分拣设备由供料装置、传送带、视觉检测装置、分拣装置以及控制装置组成，体现了农业生产环节的智能化，充分运用现代农业生产技术、机器人应用技术、PLC控制技术、人机界面应用技术、智能视觉应用技术、气动应用技术、传动技术、数据采集分析技术等，实现设备自动化和智能化。

（5）本发明通过控制盘和控制按钮对设备的控制程序进行操作，快速有效的实现了农产品的分拣。农产品分拣装置设备可以设置自动、手动、单步模式，不同的模式下能够实现全自动化和机械的维护调试。此外，控制部分使用PLC控制，使用24V低压安全电路，并设置人机界面方便操作。关键部位设置传感器，驱动部分采用自锁保护，全方位保证操作人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明的优选实施例的立体结构图；

图2是本发明的优选实施例的传送带和视觉检测装置的局部放大图；

图3是本发明的优选实施例的移载装置的立体结构图；

图4是本发明的优选实施例的移载装置的俯视图；

图5是本发明的优选实施例的控制装置的立体结构图；

图中：100、供料装置；110、供料托盘；200、传送带； 300、视觉检测装置；

400、机械手臂；410、移载装置；411、支撑板；412、滑轨；413、活动块；414、连接杆；415、抓取器；420、分拣托盘；

500、控制装置；510、控制箱；520、控制盘；530、显示屏；540、控制按钮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1和图2所示，一种农产品分级智能分拣设备，包括：供料装置100、传送带200、视觉检测装置300、分拣装置以及控制装置500。供料装置100将供料托盘110移动至传送带200，并且供料装置100每移动若干供料托盘110为一组。若干视觉检测装置300均设置于传送带200上，每个视觉检测装置300均搭载视觉传感器和摄像机；供料托盘110依次通过视觉检测设备，每个机械手臂400分拣不同品级的农产品，实现逐级分拣检测。视觉检测装置300等距离设置，相邻视觉检测装置300的安装距离与每组供料托盘110之间的距离一致。

需要说明的是，本发明的视觉检测装置300搭载了视觉传感器和摄像机，将机器视觉技术应用于农产品分拣中。采用视觉检测农产品表面缺陷与大小、形状从而判断农产品品质，采用机器视觉技术的客观评价，不仅可以排除分级分拣时人工主观因素的干扰，而且还能够对这些指标进行定量描述,避免了因人而异的检测结果，减小了检测分级误差，提高了效率和分级分拣精度。

本发明的具体工作原理为：供料装置100将供料托盘110移动至传送带200，并且供料装置100每移动两个供料托盘110为一组，视觉检测装置300通过搭载视觉感应器和摄像机对农产品的品质进行检测，对称分布的机械手臂400分别通过抓取器415抓取对应品级的农产品，机械手臂400依次抓取同组供料托盘110的农产品，当抓取到相同位置的农产品时，连接杆414伸长带动农产品并沿滑轨412移动，并移动其他位置的抓取器415抓取相同位置的农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420中，若移载装置410布满农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420后，重复一次移载；并且每组供料托盘110进入传送带200时，保证移载装置410为空载。本发明提供了一种农产品分级智能分拣设备，该设备通过一套智能分级设备，满足了供料、传送、视觉检测以及移载的所有工序，采用多个机器视觉装置和机械手臂400的配合，实现分级分拣，避免了人工主观评价，极大提高了分拣的效率和准确度。

需要说明的是，本发明每组供料托盘110匀速通过视觉检测装置300，对称分布的机械手臂400分别通过抓取器415抓取对应品级的农产品，机械手臂400依次抓取同组供料托盘110的农产品，实现了不同品级的农产品的分级分拣；当抓取到相同位置的农产品时，连接杆414伸长带动农产品并沿滑轨412移动，并移动其他位置的抓取器415抓取相同位置的农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420中，一次性抓取并移载，节省了机械手臂400反复抓取的流程，提高了分拣的效率，同时降低产品的成本。

如图3所示，分拣装置包括若干对称设置的机械手臂400，与机械手臂400连接的移载装置410，以及分拣托盘420；移载装置410包括：支撑板411，设置于支撑板411上的滑轨412和活动块413，以及与活动块413连接的连接杆414；连接杆414一端还连接有抓取器415；分拣装置中的机械手臂400为六轴机械手臂400，能够运动各个方向移载农产品。连接杆414能够伸缩，连接杆414能够带动农产品沿滑轨412移动至相应位置排布。对称设置的机械手臂400均对应于一个视觉检测装置300，能够保证分拣的级别更高，农产品分级更加细化，分拣的准确性、可靠性更好，成本也极大降低。

如图4所示，活动块413与分拣托盘420的呈放孔的数量相对应，当同组抓取器415抓取到相同位置的农产品时，连接杆414伸长带动农产品并沿滑轨412移动，并移动其他位置的抓取器415抓取相同位置的农产品，为同位置的农产品预留位置，保证一次性能够抓到更多的农产品。此外，连接杆414伸长的目的是保证移动过程中农产品之间不会发生干涉。

如图5所示，控制装置500包括控制箱510、控制盘520、显示屏530和控制按钮540，控制装置500控制供料装置100、传送带200、视觉检测装置300以及分拣装置的工作模式。控制盘520和控制按钮540能够切换自动模式、手动模式以及单步模式，自动模式包括在自动模式下农产品智能分拣设备做循环分拣；手动模式包括农产品智能分拣设备能够控制单个元件的动作；单步模式包括农产品智能分拣设备完成单个循环的分拣动作。控制装置500的电气配置控制部分均使用PLC控制，采用低压安全电路。本发明采用了现代大规模集成电路技术和严格的生产工艺来制造内部电路，PLC具有先进的抗干扰能力，使用PLC的故障率相较于其他电气设备极低。本发明PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线。同时具有很强的自我诊断能力，能随时查出自身的故障，并显示给技术人员，使技术人员能迅速检查、判断故障的原因。如果是PLC自身的原因，在维修时只需更换插入式模块及其它易损坏的部件即可，既方便又减少了影响生产的时间，使维护也变得容易。

本发明的分拣设备由供料装置100、传送带200、视觉检测装置300、分拣装置以及控制装置500组成，体现了农业生产环节的智能化，充分运用现代农业生产技术、机器人应用技术、PLC控制技术、人机界面应用技术、智能视觉应用技术、气动应用技术、传动技术、数据采集分析技术等，实现设备自动化和智能化。

本发明供料装置100、传送带200、视觉检测装置300以及分拣装置的驱动部分均设置有自锁装置，以实现自锁保护。

本发明中农产品分拣装置的主体框架采用铝型材搭建，并配备有能够拆装灵活的布线底板和按钮安装盒，底部地脚组成，整体美观大方，机械结构件采用铝件加工并做氧化处理。

此外，本发明借助摄像机，传感器，PLC，机械手臂400的应用，提高分拣的准确行及效率，而且基于视觉技术智能分拣系统只需要改动较少的硬软件部分就可以完成不同产品的分拣，其可作为球形水果的分拣平台，也可进行柱形水果分拣，本发明的适用性较好。

本发明还提供一种农产品分级智能分拣设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、供料装置100将供料托盘110移动至传送带200上，供料装置100每移动若干供料托盘110为一组；

S2、每组供料托盘110匀速通过视觉检测装置300，对称分布的机械手臂400分别通过抓取器415抓取对应品级的农产品，机械手臂400依次抓取同组供料托盘110的农产品；

S3、当抓取到相同位置的农产品时，连接杆414伸长带动农产品并沿滑轨412移动，并移动其他位置的抓取器415抓取相同位置的农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420中。

需要说明的是，在S3中，在同组分拣中，移载装置410布满农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420后，重复一次移载；并且每组供料托盘110进入传送带200时，保证移载装置410为空载。

本发明使用时，供料装置100将供料托盘110移动至传送带200，视觉检测装置300对农产品的品质进行检测，对称分布的机械手臂400分别通过抓取器415抓取对应品级的农产品，机械手臂400依次抓取同组供料托盘110的农产品，当抓取到相同位置的农产品时，连接杆414伸长带动农产品并沿滑轨412移动，并移动其他位置的抓取器415抓取相同位置的农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420中，若移载装置410布满农产品，机械手臂400将农产品移至对应的分拣托盘420后，重复一次移载。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种农产品分级智能分拣设备，包括：供料装置、传送带、视觉检测装置、分拣装置以及控制装置，其特征在于，

所述供料装置将供料托盘移动至所述传送带，并且供料装置每移动若干所述供料托盘为一组；若干所述视觉检测装置均设置于所述传送带上，每个所述视觉检测装置均搭载视觉传感器和摄像机；

所述分拣装置包括若干对称设置的机械手臂，与所述机械手臂连接的移载装置，以及分拣托盘；所述移载装置包括：支撑板，设置于所述支撑板上的滑轨和活动块，以及与所述活动块连接的连接杆；所述连接杆一端还连接有抓取器；

所述控制装置包括控制箱、控制盘、显示屏和控制按钮，所述控制装置控制所述供料装置、所述传送带、所述视觉检测装置以及所述分拣装置的工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述连接杆能够伸缩，所述连接杆能够带动所述农产品沿所述滑轨移动至相应位置排布。

3.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述供料托盘依次通过所述视觉检测设备，每个所述机械手臂分拣不同品级的农产品，实现逐级分拣检测。

4.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述视觉检测装置等距离设置，相邻所述视觉检测装置的安装距离与每组所述供料托盘之间的距离一致。

5.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述活动块与所述分拣托盘的呈放孔的数量相对应。

6.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述控制盘和所述控制按钮能够切换自动模式、手动模式以及单步模式，所述自动模式包括在自动模式下所述农产品智能分拣设备做循环分拣；所述手动模式包括所述农产品智能分拣设备能够控制单个元件的动作；所述单步模式包括所述农产品智能分拣设备完成单个循环的分拣动作。

7.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述控制装置的电气配置控制部分均使用PLC控制，采用低压安全电路。

8.根据权利要求1所述的一种农产品分级智能分拣设备，其特征在于：所述供料装置、所述传送带、所述视觉检测装置以及所述分拣装置的驱动部分均设置有自锁装置，以实现自锁保护。

9.基于权利要求1-8中所述的任一一种农产品分级智能分拣设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、供料装置将供料托盘移动至传送带上，供料装置每移动若干供料托盘为一组；

S2、每组供料托盘匀速通过视觉检测装置，对称分布的机械手臂分别通过抓取器抓取对应品级的农产品，机械手臂依次抓取同组供料托盘的农产品；

S3、当抓取到相同位置的农产品时，连接杆伸长带动农产品并沿滑轨移动，并移动其他位置的抓取器抓取相同位置的农产品，机械手臂将农产品移至对应的分拣托盘中。

10.根据权利要求9所述的一种农产品分级智能分拣设备的使用方法，其特征在于：在所述S3中，在同组分拣中，移载装置布满农产品，机械手臂将农产品移至对应的分拣托盘后，重复一次移载；并且每组供料托盘进入传送带时，保证移载装置为空载。

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