CN114042647B - 一种用于球形果实分选的分选装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于球形果实分选的分选装置，包括机架、果实输送带、倾斜段、平直段、进果疏果机构、落果筛果机构、图像识别机构以及驱动装置，其中：平直段水平设置与机架上部，倾斜段设置于机架前端且能相对于平直段调整倾斜角度；果实输送带安装在倾斜段和平直段上，由驱动装置驱动果实输送带运动，使果实输送带将果实从进果疏果机构输送至落果筛果机构，在所述图像识别机构的配合下进行不同大小果实的分选。相对于传统的机械式和称重式水果分选装置，本发明可作为智能化无损水果分选技术研究的载体，不仅可以实现大小分选，而且在后期能够扩展至对水果的不同特征进行分选。

Description

一种用于球形果实分选的分选装置
技术领域
本发明涉及果实分选技术领域，具体涉及一种用于球形果实分选的分选装置。
背景技术
目前，我国对荔枝、李等球形果实的分选所使用的分选机的种类主要有机械式和称重式两大类。
机械式水果分选机主要有筛子分选式、回转带分选式、辊轴分选式、滚筒分选式等。这类机械式水果分选机在工作过程中存在着一些自身无法克服的缺点：水果在装置内随着机构的振动，翻转等运动时，会由于挤压、碰撞等对水果造成一定程度的损伤；装置结构的简便程度与水果的分选精度不能够兼容；分选装置的功能单一，只能对水果进行大小分选，在后期无法对其进行功能扩展。
称重式水果分选机主要有机械称称重式和电子称称重式。称重式水果分选机虽然克服了机械式水果分选机损伤水果的缺点，并且拥有精度较高的分选效果，但其依然只有单一功能，无法扩展，且结构更加复杂，维护成本更加高昂。
近年来，随着全国人民生活水平的不断提高，人们对于水果的品质也提出了更高的要求。为减少水果在加工处理中出现损伤的现象，农户和商户们在力求实现无损分选，或者能够同时对已损伤的果实进行筛选，但现今广泛使用的机械式和称重式的水果分选机无法满足。因此，亟需一种能够实现无损分选果实，而且具备一定的扩展性以满足不同的分选需求的分选装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于球形果实分选的分选装置，用于减少果实在分选过程中受到的损伤，提升装置的扩展性。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种用于球形果实分选的分选装置，包括机架、果实输送带、倾斜段、平直段、进果疏果机构、落果筛果机构、图像识别机构以及驱动装置，其中：
平直段水平设置与机架上部，倾斜段设置于机架前端且能相对于平直段调整倾斜角度；果实输送带安装在倾斜段和平直段上，由驱动装置驱动果实输送带运动，使果实输送带将果实从进果疏果机构输送至落果筛果机构，在所述图像识别机构的配合下进行不同大小果实的分选；
所述进果疏果机构安装于所述倾斜段的下端，进果疏果机构包括进果斗，进果斗下部设置有落果槽，所述果实输送带经过落果槽下方，果实输送带上成排分布有果实腔；在倾斜段的上端设置有挡果板，用于将果实腔中多余的果实推出果实腔，使其滚落至进果斗中；
所述落果筛果机构包括倾斜设置于果实输送带后端的落果盒，落果盒内部设置有数量与果实腔排数对应的分选腔，并在分选腔的下方设置有合格果实出口；所述分选腔的打开或关闭由筛果摆板控制，筛果摆板由所述图像识别机构控制。
进一步地，所述进果疏果机构中的进果斗上大下小，由底面、导果面以及两个侧面组成，其底面为前高后低的斜面，所述落果槽位于底面上；导果面与所述倾斜段平行，导果面的前端与底面的后端连接，导果面的后端位于挡果板的斜下方；
所述果实输送带的前部经过进果斗的底面上落果槽的下方以及所述导果面的下方，使得此部分果实输送带呈V型结构。
进一步地，所述果实输送带上分布有两排挡板，两排挡板之间存在间隙；在所述平直段和倾斜段上位于果实输送带两侧设置有外部围板；
在每一排挡板中，相邻的两个挡板以及外部围板之间构成一个所述的果实腔；在所述两排挡板之间设置隔果板，隔果板分布且固定在所述倾斜段和平直段上；果实输送带运动时，两排挡板之间的间隙用于穿过所述隔果板。
进一步地，所述进果疏果机构中的落果盒呈三角形结构，落果盒的前端进口处具有分道板，落果盒后端两侧分别设置一个小果出口，分道板与落果盒的左右侧壁之间分别形成一个所述的分选腔；每个分选腔的下部设置一个所述的筛果摆板；筛果摆板对应的分选腔闭合时，果实进入分选腔后经由筛果摆板的阻挡而进入到对应的小果出口；分选腔打开时，两个分选腔中的果实将直接掉落至下方的合格果实出口中。
进一步地，所述筛果摆板由连杆连接至固定在所述落果盒外部的动力气缸，由动力气缸驱动筛果摆板摆动，以使对应的分选腔打开或关闭。
进一步地，所述图像识别机构包括相机和控制器，相机通过支架安装在平直段上，位于果实输送带的正上方；在每个分选腔入口处均设置有压力传感器，用于记录果实进入分选腔的顺序；
所述相机用于获取经过其下方识别区域中果实腔内的果实图像，经由控制器识别果实直径后，控制器控制对应的动力气缸带动筛果摆板执行对应的动作。
进一步地，当某果实腔内的果实直径符合设定的标准时，通过压力传感器监控到该果实到达分选腔中后，控制器控制该分选腔对应的筛果摆板旋转以打开分选腔，使得该果实掉落至合格果实出口中；否则筛果摆板不旋转，使得分选腔处于闭合状态，从而使得该果实从小果出口被导出。
进一步地，所述驱动装置包括减速电机、减速器；电机输出的动力经过减速器减速增扭后，由同步带轮将动力输送到果实输送带的主动轴上，从而带动果实输送带运动。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
1.本发明提供的分选装置在分选过程中，参与分选的果实从进果斗进入装置中，进果疏果机构中使得果实按顺序排列在输送带的果实腔中，并随输送带向前输送，进入相机的识别范围后，识别出果实果径的大小，并将果径信息传送到控制器中，控制器根据压力传感器记录的果实下落的顺序控制动力气缸的开闭，从而实现筛果摆板的左右摆动，使得果实从不同的出口滑出，从而实现对果实的分选，降低果实在分选过程中损伤，提高了果实在出售时的质量。相对于传统的机械式和称重式水果分选装置，本发明可作为智能化无损水果分选技术研究的载体，不仅可以实现大小分选，而且在后期能够扩展至对水果的不同特征进行分选。
2.本发明装置的前部可以与果实采摘机构方便地对接，承接采摘的果实进入进果斗内，依次进行分选；而后端的落果筛果机构又可以与不同的包装流水线简单承接，将不同大小品质的果蔬方便地导入到不同的包装流水线上，从而使得本装置具有良好的扩展性；另外可通过调整挡板间距、果实输送带长度等来使得装置适用于不同类型的果实分选。
附图说明
图1为本发明分选装置的整体结构示意图；
图2为落果筛果机构的结构示意图；
图中标号说明：1平直段，2减速电机，3减速器，4机架，5倾斜段，6底面，7进果斗，8导果面，9挡果板，10隔果板，11果实腔，12挡板，13图像识别机构，14外部围板，15果实输送带，16分选腔，17筛果摆板，18落果盒，19连杆，20压力传感器，21动力气缸，C1、C2小果出口，C3合格果实出口。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见附图1和图2，本发明提供了一种用于球形果实分选的分选装置，以解决现有果实分选装置存在的问题，能够减少果实在分选过程中受到的机械损伤，进而有利于提高果实出售时的品质。所述包括机架4、果实输送带15、倾斜段5、平直段1、进果疏果机构、落果筛果机构、图像识别机构13以及驱动装置，其中：
平直段1水平设置与机架4上部，倾斜段5设置于机架4前端且能相对于平直段1调整倾斜角度；果实输送带15安装在倾斜段5和平直段1上，由驱动装置驱动果实输送带15运动，使果实输送带15将果实从进果疏果机构输送至落果筛果机构，在所述图像识别机构13的配合下进行不同大小果实的分选。
本方案中倾斜段5具有多重功能，例如安装进果疏果机构，提升果实，以及配合挡果板9筛除果实腔11中多余的果实。为了适应不同果实的筛选需求，倾斜段5可以调整倾斜角度，参见图1，倾斜段5后端与平直段1连接部分为活动式安装方式，例如可采用弧形的连接耳片配合弧形滑槽的形式，使得倾斜段5能转动，位置调整好之后，通过螺栓等固定件固定倾斜段5相对于平直段1的位置。果实输送带15为循环式传送带。进果疏果机构主要实现果实的导入和分配，使得果实输送带15上每个果实腔11内只有一个果实；而落果筛果机构则用于根据图像识别机构13识别出的果实大小进行分选。
参见图1，所述进果疏果机构安装于所述倾斜段5的下端，进果疏果机构包括进果斗7，进果斗7下部设置有落果槽，所述果实输送带15经过落果槽下方，果实输送带15上成排分布有果实腔11；在倾斜段5的上端设置有挡果板9，用于将果实腔11中多余的果实推出果实腔11，使其滚落至进果斗7中。
在一个可选的实现方式中，进果斗7上大下小，由底面6、导果面8以及两个侧面组成，其底面6为前高后低的斜面，所述落果槽位于底面6上；导果面8与所述倾斜段5平行，导果面8的前端与底面6的后端连接，导果面8的后端位于挡果板9的斜下方；所述果实输送带15的前部经过进果斗7的底面6上落果槽的下方以及所述导果面8的下方，使得此部分果实输送带15呈V型结构。
进果疏果机构的工作原理是：待分选的果实统一倒入到进果斗7中，由于进果斗7的底面6为斜面，因此果实在进果斗7的底面6上滚动过程中，将不断从落果槽掉落至下方的果实腔11中，随着果实输送带15的不断运动，带动果实向平直段1提升。果实腔11的大小是根据果实的平均直径设计的，其不能同时容纳两个果实，但有可能一个或多个果实叠落在一起。为了解决这个问题，本方案设计了挡果板9，挡果板9为平板结构，设置在倾斜段5的上端，位置略高于果实腔11；配合倾斜段5的倾斜角度，当装有多个果实的果实腔11被提升至与挡果板9接触后，挡果板9将果实腔11中多余的果实推出，推出的果实将沿着进果斗7的导果面8滚落至进果斗7内，重新进行装载；本方案中的这种倾斜段5结合挡果板9以及果实腔11的综合设计，不采用电动机构而简单有效地解决了一个果实腔11内一个果实的问题，以利于后续的分选过程。将果实输送带15前端设计成先下后上式V型结构，主要是考虑到尽可能使果实能充分从落果槽进入到果实输送带15上；如进果斗7下部开口过小，果实可能产生拥挤堆积而影响装载效率。
在本方案中，所述果实输送带15上分布有两排挡板12，两排挡板12之间存在间隙；在所述平直段1和倾斜段5上位于果实输送带15两侧设置有外部围板14；在每一排挡板12中，相邻的两个挡板12以及外部围板14之间构成一个所述的果实腔11；在所述两排挡板12之间设置隔果板10，隔果板10分布且固定在所述倾斜段5和平直段1上；果实输送带15运动时，两排挡板12之间的间隙用于穿过所述隔果板10。隔果板10的作用是将果实腔11分成两排，以提升分选效率。当然，也可以设置多个隔果板10，以形成多排果实腔11。
参见图2，所述落果筛果机构包括倾斜设置于果实输送带15后端的落果盒18，落果盒18内部设置有数量与果实腔11排数对应的分选腔16，并在分选腔16的下方设置有合格果实出口；所述分选腔16的打开或关闭由筛果摆板17控制，筛果摆板17由所述图像识别机构13控制。
作为一种可选的方案，所述进果疏果机构中的落果盒18呈三角形结构，本实施例中落果盒18与水平段呈135°倾斜；落果盒18的前端进口处具有分道板，落果盒18后端两侧分别设置一个小果出口C1、C2，分道板与落果盒18的左右侧壁之间分别形成一个所述的分选腔16；每个分选腔16的下部设置一个所述的筛果摆板17；筛果摆板17对应的分选腔16闭合时，果实进入分选腔16后经由筛果摆板17的阻挡而进入到对应的小果出口，参见图2所示的状态；分选腔16打开时，即筛果摆板17向侧面转动，使得筛果摆板17不干涉果实的掉落过程，从而两个分选腔16中的果实将直接掉落至下方的合格果实出口C3中。合格果实出口的宽度应不小于两个分选腔16的宽度之和，并可在合格果实出口的上端设置导向板或导向坡面，以利于合格果实的掉落。
可选地，所述筛果摆板17由连杆19连接至固定在所述落果盒18外部的动力气缸21，三者共同组成摇杆滑块机构；由动力气缸21驱动筛果摆板17摆动，以使对应的分选腔16打开或关闭。
参见图1，所述图像识别机构13包括相机和控制器，相机通过支架安装在平直段1上，位于果实输送带15的正上方；在每个分选腔16入口处均设置有压力传感器20，用于记录果实进入分选腔16的顺序；所述相机用于获取经过其下方识别区域中果实腔11内的果实图像，经由控制器识别果实直径后，控制器控制对应的动力气缸21带动筛果摆板17执行对应的动作。
需要说明的是，本方案中两排果实腔11内的果实筛选过程是独立的，因为每排对应一个分选腔16，而两个分选腔16对应的筛果摆板17是独立的。在图像识别时，两排果实腔11中的果实同时识别直径，继而分别控制对应的动力气缸21带动筛果摆板17执行对应的动作。分选腔16中的压力传感器20用于监控当前是否有果实经过，并将该信息传递给控制器。整个装置提前经过标定，通过标定，可得知在当前相机获取某果实图像后，第几个压力传感器20获取的压力信号是该果实的信号，从而精确地控制筛果摆板17。
控制器控制筛果摆板17的逻辑是：当某果实腔11内的果实直径符合设定的标准时，通过压力传感器20监控到该果实到达分选腔16中后，控制器控制该分选腔16对应的筛果摆板17旋转以打开分选腔16，使得该果实掉落至合格果实出口中；否则筛果摆板17不旋转，使得分选腔16处于闭合状态，从而使得该果实从小果出口被导出。
本方案中的驱动装置可以有多种类型，例如图1给出的示例中，所述驱动装置包括减速电机2、减速器3；电机输出的动力经过减速器3减速增扭后，由同步带轮将动力输送到果实输送带15的主动轴上，从而带动果实输送带15运动。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，包括机架(4)、果实输送带(15)、倾斜段(5)、平直段(1)、进果疏果机构、落果筛果机构、图像识别机构(13)以及驱动装置，其中：
平直段(1)水平设置与机架(4)上部，倾斜段(5)设置于机架(4)前端且能相对于平直段(1)调整倾斜角度；果实输送带(15)安装在倾斜段(5)和平直段(1)上，由驱动装置驱动果实输送带(15)运动，使果实输送带(15)将果实从进果疏果机构输送至落果筛果机构，在所述图像识别机构(13)的配合下进行不同大小果实的分选；
所述进果疏果机构安装于所述倾斜段(5)的下端，进果疏果机构包括进果斗(7)，进果斗(7)下部设置有落果槽，所述果实输送带(15)经过落果槽下方，果实输送带(15)上成排分布有果实腔(11)；在倾斜段(5)的上端设置有挡果板(9)，用于将果实腔(11)中多余的果实推出果实腔(11)，使其滚落至进果斗(7)中；
所述落果筛果机构包括倾斜设置于果实输送带(15)后端的落果盒(18)，落果盒(18)内部设置有数量与果实腔(11)排数对应的分选腔(16)，并在分选腔(16)的下方设置有合格果实出口(C3)；所述分选腔(16)的打开或关闭由筛果摆板(17)控制，筛果摆板(17)由所述图像识别机构(13)控制；
所述落果盒(18)呈三角形结构，落果盒(18)的前端进口处具有分道板，落果盒(18)后端两侧分别设置一个小果出口，分道板与落果盒(18)的左右侧壁之间分别形成一个所述的分选腔(16)；每个分选腔(16)的下部设置一个所述的筛果摆板(17)；筛果摆板(17)对应的分选腔(16)闭合时，果实进入分选腔(16)后经由筛果摆板(17)的阻挡而进入到对应的小果出口(C1、C2)；分选腔(16)打开时，两个分选腔(16)中的果实将直接掉落至下方的合格果实出口(C3)中。
2.根据权利要求1所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，所述进果疏果机构中的进果斗(7)上大下小，由底面(6)、导果面(8)以及两个侧面组成，其底面(6)为前高后低的斜面，所述落果槽位于底面(6)上；导果面(8)与所述倾斜段(5)平行，导果面(8)的前端与底面(6)的后端连接，导果面(8)的后端位于挡果板(9)的斜下方；
所述果实输送带(15)的前部经过进果斗(7)的底面(6)上落果槽的下方以及所述导果面(8)的下方，使得此部分果实输送带(15)呈V型结构。
3.根据权利要求1所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，所述果实输送带(15)上分布有两排挡板(12)，两排挡板(12)之间存在间隙；在所述平直段(1)和倾斜段(5)上位于果实输送带(15)两侧设置有外部围板(14)；
在每一排挡板(12)中，相邻的两个挡板(12)以及外部围板(14)之间构成一个所述的果实腔(11)；在所述两排挡板(12)之间设置隔果板(10)，隔果板(10)分布且固定在所述倾斜段(5)和平直段(1)上；果实输送带(15)运动时，两排挡板(12)之间的间隙用于穿过所述隔果板(10)。
4.根据权利要求1所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，所述筛果摆板(17)由连杆(19)连接至固定在所述落果盒(18)外部的动力气缸(21)，由动力气缸(21)驱动筛果摆板(17)摆动，以使对应的分选腔(16)打开或关闭。
5.根据权利要求1所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，所述图像识别机构(13)包括相机和控制器，相机通过支架安装在平直段(1)上，位于果实输送带(15)的正上方；在每个分选腔(16)入口处均设置有压力传感器(20)，用于记录果实进入分选腔(16)的顺序；
所述相机用于获取经过其下方识别区域中果实腔(11)内的果实图像，经由控制器识别果实直径后，控制器控制对应的动力气缸(21)带动筛果摆板(17)执行对应的动作。
6.根据权利要求5所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，当某果实腔(11)内的果实直径符合设定的标准时，通过压力传感器(20)监控到该果实到达分选腔(16)中后，控制器控制该分选腔(16)对应的筛果摆板(17)旋转以打开分选腔(16)，使得该果实掉落至合格果实出口(C3)中；否则筛果摆板(17)不旋转，使得分选腔(16)处于闭合状态，从而使得该果实从小果出口(C1、C2)被导出。
7.根据权利要求1所述的用于球形果实分选的分选装置，其特征在于，所述驱动装置包括减速电机(2)、减速器(3)；电机输出的动力经过减速器(3)减速增扭后，由同步带轮将动力输送到果实输送带(15)的主动轴上，从而带动果实输送带(15)运动。
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