CN115041421B - 一种果蔬分选工作装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬分选工作装置及工作方法，解决了现有技术中存在分拣设备不适用于不耐磕碰蔬果的问题，具有有效降低对蔬果的磕碰，结构紧凑的有益效果，具体方案如下：一种果蔬分选工作装置，包括至少一块托盘以支撑果蔬，托盘进行回转运动；至少一处吸盘组件，吸盘组件位于托盘的上方，且吸盘组件与托盘的位置一一对应以吸取托盘支撑的果蔬，吸盘组件沿着导轨进行水平移动或升降运动；分级单元包括称重模块，称重模块位于托盘的下方以获取托盘和其所支撑果蔬的重量；至少一条输送线，输送线位于托盘与吸盘组件之间，分级单元与输送线错开位置布置，吸盘组件将吸取的果蔬运送至输送线上。

Description

一种果蔬分选工作装置及工作方法

技术领域

本发明涉及果蔬分选领域，尤其是一种果蔬分选工作装置及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在果蔬分选行业，目前应用较多的案例大多集中在柑橘(橙子、柚子、橘子、柑子、柠檬)这类不怕磕碰的水果上面，但在不耐磕碰的水果，例如苹果、梨、桃、草莓等，这些水果或蔬菜一旦发生磕碰，就会发生表面磕碰伤，影响水果质量，而目前针对这类水果的分选设备应用案例还比较少，并且现有的处理方案和工作方法大都存在成本高、占地面积大的缺点，同时还存在外观检测无法全面覆盖的问题。

现有的农产品分拣设备，例如JP4875425B2、P4953854B2、CN111774324A等专利公开的方案，虽然能实现果蔬分拣，但托盘作为一种自动运动的对象，其物流系统占据了系统过多的空间和成本；部分果蔬在分级后，检测不全面，用户在产品包装前还需要对每个果蔬再次核对外观瑕疵，对后续扩展自动包装同样存在局限。

JP2007204235A果蔬分拣设备中介绍了另外一种防磕碰的果蔬分选方法，放置果蔬的托盘在分级前经过各种检测模块时都是通过链条固定输送的，而在进入分级通道时，上层托盘脱离动力链条，之后进行自由托盘输送。这种方法的局限性同样在于自由托盘的物流系统占地面积大、成本高并且也无法实现外观检测的全覆盖。

因此，发明人发现，现有的分拣设备整个设备占地面积较大、成本较高；并不适用于不耐磕碰的蔬果；还存在分拣效果并不理想的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种果蔬分选工作装置，结构设置较为紧凑合理，能够有效保证分级结果。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种果蔬分选工作装置，包括：

至少一块托盘以支撑果蔬，托盘进行回转运动；

至少一处吸盘组件，吸盘组件位于托盘的上方，且吸盘组件与托盘的位置一一对应以吸取托盘支撑的果蔬，吸盘组件沿着导轨进行水平移动或升降运动，并随导轨进行回转运动；

分级单元，分级单元包括称重模块，称重模块位于托盘的下方以获取托盘和其所支撑果蔬的重量；

至少一条输送线，输送线位于托盘与吸盘组件之间，分级单元与输送线错开位置布置，吸盘组件将吸取的果蔬运送至输送线上；

控制单元，分级单元、吸盘组件、托盘和输送线分别与控制单元连接。

如上所述的工作装置，回转运动的托盘占地面积小，吸盘组件与托盘配合，使得整个装置的占地面积小，而吸盘组件通过导轨的高低来实现升高或降低，来保证在较低位置对果蔬的准确吸取，也不会影响上果、分级单元的工作。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述导轨通过支撑板支撑；

导轨在所述分级单元处的高度抬高，导轨在所述输送线处的高度降低；导轨在输送线上方的位置高于导轨整段的最低点。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述吸盘组件包括导向杆，导向杆的一端设置吸盘，导向杆固定有导向球头，导向球头卡入所述导轨，导向杆为中空结构件，导向杆与气源连接，气源用于吸盘的吸取或松开动作；

进一步地，导向杆通过气动旋转接头与气源连接，通过气动旋转接头的设置保证吸盘组件的回转运动；

进一步地，吸盘组件与所述托盘进行同步运动。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，相邻两条所述输送线相互平行设置，输送线的一端与托盘的一侧齐平或者输送线的一端超过托盘设置；

为进一步降低对果蔬造成磕碰，输送线为柔性输送线。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述分级单元还包括糖度检测模块，糖度检测模块位于所述称重单元的一侧以获取果蔬的糖度；

进一步地，所述糖度检测模块为透射式或反射式或透、反射式。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述分级单元还包括外观检测模块，外观检测模块高于或低于所述托盘设置。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述外观检测模块包括上外观检测模块和下外观检测模块，上外观检测模块和下外观检测模块之间间隔设定距离布置；

所述导轨在上外观检测模块和下外观检测模块之间先下降后抬高，通过下外观检测模块能够在吸盘组件吸取果蔬在设定高度后，从果蔬的下方对果蔬进行外观检测，与上外观检测模块配合，保证分级结果的准确度。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，所述外观检测单元包括至少一处相机，相机相对于运动至其下方的托盘中心轴线倾斜设置。

如上所述的一种果蔬分选工作装置，还包括杀菌单元和\或清洗烘干单元；杀菌单元用于对托盘\或吸盘组件的杀菌，以降低果蔬之间不产生交叉污染的概率，清洗烘干单元用于对托盘和\或吸盘组件的清洗、烘干。

杀菌单元、清洗烘干单元位于托盘的侧部，并位于所述输送线和所述分级单元之间。

第二方面，本发明还提供了一种果蔬分选工作装置的工作方法，包括如下内容：

托盘进行回转运动；

通过人工或机器向托盘依次运送果蔬；

装有果蔬的托盘到达分级单元，由分级单元获取果蔬的信息并传送给控制单元，控制单元记录各果蔬的信息并与控制单元存储的编号进行对应，编号与输送线对应；

吸盘组件位置降低以吸取托盘支撑的果蔬，吸取后吸盘组件位置抬高；

吸盘组件运动至输送线处并降低高度；

控制单元控制吸盘组件在对应的输送线处执行松开操作；

输送线运送果蔬离开。

上述本发明的有益效果如下：

1)本发明通过回转运动的托盘占地面积小，吸盘组件与托盘配合，使得整个装置的占地面积小，而吸盘组件通过导轨的高低来实现升高或降低，来保证在较低位置对果蔬的准确吸取，也不会影响上果、分级单元的工作；整体占地面积小，节省了投资等运营成本。

2)本发明通过吸盘组件的设置降低对果蔬的磕碰，整个装置在工作过程中，不会对果蔬造成磕碰，实现了果蔬的全面保护，有效减少果损率。

3)本发明通过将输送线设为柔性输送线，进一步避免对果蔬造成磕碰。

4)本发明通过分级单元的设置，分级单元包括多个模块，称重单元对果蔬有效称重，糖度检测模块获取果蔬的糖度信息，外观检测模块能够从上方和下方分别对果蔬进行外观检测，保证分级结果。

5)本发明通过控制单元对各单元的统一控制，控制单元能够将分级单元收集的信息与输送线对应的编号一一对应，有效保证分级结果的准确性，避免后期还需要人工重复工作。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种果蔬分选工作装置的主视图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种果蔬分选工作装置中吸盘组件与部分导轨配合示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1、输送线；2、托盘；3、吸盘组件；4、果蔬上果工位；5、称重模块；6、糖度检测模块；6-1、光纤收集束；7、上外观检测模块；8、果蔬；9、下外观检测模块；

10、导轨，10-1、支撑板；3-1、导向球头；3-2、导向杆；3-3、吸盘。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在分拣装置占地面积大、果蔬容易磕碰等问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种果蔬分选工作装置。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种果蔬分选工作装置，包括：

至少一块托盘2以支撑果蔬，托盘进行回转运动；

至少一处吸盘组件3，吸盘组件3位于托盘2的上方，且吸盘组件与托盘的位置一一对应以吸取托盘支撑的果蔬，吸盘组件沿着导轨进行水平移动或升降运动；

分级单元，分级单元包括称重模块5，称重模块5位于托盘2的下方以获取托盘2和其所支撑果蔬8的重量；

至少一条输送线1，输送线1位于托盘2与吸盘组件3之间，分级单元与输送线错开位置布置，吸盘组件将吸取的果蔬运送至输送线上；

控制单元，分级单元、吸盘组件、托盘和输送线分别与控制单元连接。

其中，导轨10通过支撑板10-1支撑，支撑板10-1竖直设置，支撑板10-1与设备机架连接，设备机架通过地面支撑，支撑板包括两段直线段和两段回转段，回转段位于直线段的侧部，直线段、回转段、直线段和回转段依次连接，支撑板10-1的侧部设置导轨10，形成回转导轨系统，保证吸盘组件与托盘一一对应，导轨通过两条平行板形成，导轨包括多段以实现吸盘组件沿着导轨的水平运动、下降运动或升高运动；其中，导轨具有倾斜向下段和倾斜向上段以保证导轨缓慢抬高或下降；导轨10在分级单元处的高度抬高，这样吸盘组件3和托盘2上下拉开最大的垂直距离，留出足够的空间给上果和部分分级等相关操作；导轨10在输送线处的高度降低，以便于吸盘组件到达输送线表面。

参考图2所示，吸盘组件3包括导向杆3-2，导向杆3-2的一端设置吸盘3-3，导向杆3-2固定有导向球头3-1，导向球头3-1卡入导轨10，导向杆3-2为中空结构件，导向杆3-2与气源、直线移动部件连接，在直线移动部件的带动下吸盘组件沿着导轨移动，保证移动路径，气源用于吸盘的吸取或松开动作；具体地，直线移动部件具体为传动链条。

其中，导向球头3-1为球状，且导向球头处安装有滚动轴承，由此通过导向球头和导轨之间的滚动摩擦实现连续运动，以保证导向球头沿着导轨的运动，导向球头的一侧与导向杆3-2固连。

为避免干涉，导向杆3-2通过气动旋转接头与气源连接，气动旋转接头可连接多个电磁阀进气气路，通过电磁阀再转接至导向杆3-2，通过气动旋转接头的设置保证吸盘组件的回转运动，通过气动旋转接头提供回转过程中的连续气源供应，气源为真空气路，提供吸取水果所需的负压。

其中，需要解释地是，由于真空气路流量较大，普通电磁阀的功率无法有效驱动阀芯运动，因此有两种选择：一是真空气路采用大孔径电磁阀搭配先导气来实现负压气源的通断，另一种真空气路是通过气控阀实现负压气源的通断，其中气控阀的先导气可通过普通电磁阀来控制。通过两种选择的任一结合气动旋转接头，可实现回转运动过程中每个吸盘组件的气源控制。

另外，传动链条与导向杆3-2连接，传动链条由伺服电机带动实现回转运动，实现吸盘组件的水平运动，在水平运动的同时，由于每个吸盘组件通过导向球头3-1在导轨中滑动，通过导轨的导向实现吸盘组件的上下运动。具体地，导向杆上有直线轴承，该直线轴承能够在导向杆上下滑动，链条与该直线轴承连接，确保能够带动吸盘组件前后运动，而当吸盘组件的导向杆3-2上下运动时，直线轴承不随着上下运动。

本实施例中，设置多条通过设备支架支撑的输送线1，输送线1具体为主动辊、从动辊带动的输送带，输送线1具有各自的编号，输送线1的数量同控制单元存储的编号信息对应，相邻两条输送线相互平行设置；可以理解地，在一些示例中，每条输送线为了避免相邻两果蔬发生磕碰，每一输送线沿着其宽度方向设有至少一条横隔条；

为进一步降低对果蔬造成磕碰，输送线为柔性输送线，柔性输送线为表面经过处理的毛毡带或毛刷带，目的在于保护果蔬在运动过程中不受到磕碰；为保证果蔬放置于输送线上，输送线的一端与托盘的一侧(托盘靠近回转中心的一侧)齐平或者输送线的一端超过托盘设置。

托盘形成一个回转圈，输送线1设于分级单元的对面。

可以理解地是，托盘2通过链条或模组网带实现回转运动，多个托盘可通过链条附件固定于链条，保证托盘之间间隔设定距离，或者将托盘直接放置于模组网带，模组网带表面安装具有设定间距的隔板以间隔相邻的托盘，相邻两托盘间隔设定距离或者相邻两托盘接触设置；具体地，托盘可为环状托盘，托盘底部镂空设置。

而且，托盘与吸盘组件3通过同步传动关系实现同步运动，首先托盘与吸盘组件各自通过传动链条实现回转运动，而且吸盘组件同样通过链条附件与上方的传动链条连接，托盘通过链条附件与下方的传动链条连接，用于固定托盘的链条附件之间的距离同用于连接吸盘组件的链条附件之间的距离是相同的，伺服电机通过齿轮传动实现托盘与吸盘组件传动链条的运动，在连续的回转运动中托盘与吸盘组件始终保持上下一一对应的关系。

整个托盘2回转工位中，包括至少一处果蔬上果工位4，最后一条输送线与果蔬上果工位4之间有多个托盘2。

其中，果蔬上果工位4的一侧即为称重模块5，称重模块5具体可为皮带秤，实现自动称重，皮带秤还可替换为其他称重模块，皮带秤可置于链条或模组网带设定位置处，这样链条或模组网带分成多段，皮带秤带动托盘称重的同时，继续向前移动至下一段链条或模组网带。

分级单元还包括糖度检测模块6，糖度检测模块6位于称重模块5相对于果蔬上果工位的一侧，二者之间不间隔托盘或间隔有托盘，糖度检测模块6可实现无损测糖，糖度检测模块位于称重单元的一侧以获取果蔬的糖度；

需要解释地是，糖度检测模块6为透射式或反射式或透、反射式。

本实施例中，糖度检测模块6采用透射式，具体包括卤素光源和光纤收集束6-1，光纤收集束与光纤光谱仪连接，卤素光源位于托盘及果蔬的斜上方，卤素光源、光纤收集束分别通过支架进行固定，卤素光源低于位于此工位上方的吸盘组件设置，具体可倾斜设置两处卤素光源，卤素光源的朝向果蔬发射光源，光纤收集束6-1位于托盘的下方，光纤收集束6-1在果蔬下部收集，果蔬放置在托盘2上可将杂散光完全遮住，因此透射式的优点在于光纤光谱仪接收到的光信号是准确且不受干扰的，因此其检测精度更高。

在另一些示例中，糖度检测模块6采用反射模式，将卤素光源的照射角度进行调整，将光纤收集束6-1放置在果蔬8的上方，此时就可实现反射模式下的无损测糖。由于反射式时光纤接收的高度被固定，果蔬8的果径大小对糖度检测的精度有一定的影响，同时，由于环境杂散光的影响，反射信号也容易受其他信号的干扰；虽然受到干扰，但仍然可以使用。

分级单元还包括外观检测模块，外观检测模块高于或低于托盘设置。

为保证外观检测效果，外观检测模块包括上外观检测模块7和下外观检测模块9，上外观检测模块7和下外观检测模块9之间间隔设定距离布置，上外观检测模块7位于糖度检测模块6的下一工位，二者之间不间隔托盘或间隔托盘，保证紧凑，上外观检测模块7和下外观检测模块9之间可间隔至少3个托盘；

导轨10在上外观检测模块7和下外观检测模块9之间先下降后抬高，通过下外观检测模块能够在吸盘组件吸取果蔬在设定高度后，从果蔬8的下方对果蔬进行外观检测，与上外观检测模块7配合，以完成360度无死角的果蔬外表面检测,保证分级结果的准确度。

可以理解地是，因输送线高于回转运动的托盘设置，故导轨在输送线上方的位置高于导轨整段的最低点(吸盘组件吸取果蔬的位置)。

具体地，外观检测单元包括至少一处相机，实现果蔬外表面的有效检测，相机通常为彩色相机，也可以是彩色相机与红外相机和\或3D相机结合，本实施例中，上外观检测模块包括两朝下设置的相机，两相机位于同一竖直平面，相机通过支架支撑，相机的安装位置低于位于高处的吸盘组件3，相机相对于运动至其下方的托盘中心轴线倾斜设置；下外观检测模块9同样包括两相机，两相机向上拍摄果蔬的下表面。

在其他示例中，上外观检测模块或下外观检测模块可设置三个相机或其他数量的相机，相机的数量和固定位置根据不同水果的特点而不尽相同。

一些示例中，控制单元具体可为计算机，计算机连接有输入设备和显示屏，分级单元获取果蔬的信息并传送给控制单元，控制单元记录各果蔬的重量信息、糖度信息和外观信息，控制单元对收集的所有信息进行综合分析，并与控制单元存储的编号进行对应。

在一些示例中，工作装置还包括杀菌单元和\或清洗烘干单元；杀菌单元用于对托盘\或吸盘组件的杀菌，以降低果蔬之间不产生交叉污染的概率，清洗烘干单元用于对托盘和\或吸盘组件的清洗、烘干。

杀菌单元、清洗烘干单元位于托盘的侧部，各自可通过支架支撑，杀菌单元、清洗烘干单元位于最后一条输送线和果蔬上果工位4之间(吸盘组件在运送完果蔬位置抬高后)，具体位于果蔬上果工位4之前，杀菌单元、清洗烘干单元分别与控制单元单独连接；当杀菌单元、清洗烘干单元均设置时，杀菌单元、清洗烘干单元之间间隔设定距离；通常情况下，杀菌单元相对于清洗烘干单元更靠近果蔬上果工位4。

具体地，杀菌单元采用现有的紫外线杀菌或等离子体杀菌；清洗烘干单元包括朝向托盘和吸盘组件设置的清洗喷嘴和热风机，清洗喷嘴和热风机之间间隔设定距离设置，目的在于清洗托盘和吸盘组件的灰尘与残余果蔬碎屑，并与杀菌单元协同作用保证食品安全。

可以理解地是，分级单元的各模块、杀菌单元、清洗烘干单元均可通过支架的竖直架或者支架设置的横向架进行支撑。

本实施例提供的工作装置，回转运动的托盘占地面积小，吸盘组件与托盘配合，使得整个装置的占地面积小，而吸盘组件通过导轨的高低来实现升高或降低，来保证在较低位置对果蔬的准确吸取，也不会影响上果、分级单元的工作。

本实施例提供的工作装置，不仅适用于不怕磕碰的蔬果如柑橘等，还适用于苹果、梨、桃、草莓、圣女果等不耐磕碰的蔬果。

实施例二

本实施例提供了一种果蔬分选工作装置的工作方法，包括如下内容：

托盘进行回转运动；

通过人工或机器在果蔬上果工位向托盘依次运送果蔬；

装有果蔬的托盘到达分级单元，托盘支撑果蔬依次经过称重模块、糖度检测模块、上外观检测模块，此时吸盘组件相对于托盘会逐渐向下靠近果蔬，到达果蔬上方时，吸盘组件接通气源，吸取果蔬后再相对于托盘向上运动，到达设定高度后继续随托盘向前运动，并经过下外观检测模块；

由分级单元的各模块获取果蔬的信息并传送给控制单元，控制单元记录各果蔬的信息并与控制单元存储的编号进行对应，编号与输送线对应；

吸盘组件位置降低以吸取托盘支撑的果蔬，吸取后吸盘组件位置抬高；

吸盘组件运动至输送线处并降低高度，直到运动至果蔬刚要碰触到输送线的位置；

控制单元通过切断吸盘组件的气源的方式控制吸盘组件在对应的输送线处执行松开操作；

输送线运送果蔬离开。

其中，需要解释地是，人工可上果，机器可以是机器人进行上果。

以上所述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 (7)

1.一种果蔬分选工作装置，其特征在于，包括：

至少一块托盘以支撑果蔬，托盘进行回转运动；

至少一处吸盘组件，吸盘组件位于托盘的上方，且吸盘组件与托盘的位置一一对应以吸取托盘支撑的果蔬，吸盘组件沿着导轨进行水平移动或升降运动，并随导轨进行回转运动；

分级单元，分级单元包括称重模块，称重模块位于托盘的下方以获取托盘和其所支撑果蔬的重量；

至少一条输送线，输送线位于托盘与吸盘组件之间，分级单元与输送线错开位置布置，吸盘组件将吸取的果蔬运送至输送线上；

控制单元，分级单元、吸盘组件、托盘和输送线分别与控制单元连接；

所述导轨通过支架支撑；

导轨在所述分级单元处的高度抬高，导轨在所述输送线处的高度降低；导轨在输送线上方的位置高于导轨整段的最低点；

所述分级单元还包括外观检测模块，外观检测模块高于或低于所述托盘设置；

所述外观检测模块包括上外观检测模块和下外观检测模块，上外观检测模块和下外观检测模块之间间隔设定距离布置；

所述导轨在上外观检测模块和下外观检测模块之间先下降后抬高。

2.根据权利要求1所述的一种果蔬分选工作装置，其特征在于，所述吸盘组件包括导向杆，导向杆的一端设置吸盘，导向杆固定有导向球头，导向球头卡入所述导轨，导向杆为中空结构件，导向杆与气源连接；

导向杆通过气动旋转接头与气源连接；

吸盘组件与所述托盘进行同步运动。

3.根据权利要求1所述的一种果蔬分选工作装置，其特征在于，相邻两条所述输送线相互平行设置，输送线的一端与托盘的一侧齐平或者输送线的一端超过托盘设置；

输送线为柔性输送线。

4.根据权利要求1所述的一种果蔬分选工作装置，其特征在于，所述分级单元还包括糖度检测模块，糖度检测模块位于所述称重模块的一侧以获取果蔬的糖度；

所述糖度检测模块为透射式或反射式或透、反射式。

5.根据权利要求1所述的一种果蔬分选工作装置，其特征在于，所述外观检测模块包括至少一处相机，相机相对于运动至其下方的托盘中心轴线倾斜设置。

6.根据权利要求1所述的一种果蔬分选工作装置，其特征在于，还包括杀菌单元和\或清洗烘干单元；

杀菌单元、清洗烘干单元位于托盘和\或吸盘组件的侧部，并位于所述输送线和所述分级单元之间。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的果蔬分选工作装置的工作方法，其特征在于，包括如下内容：

托盘进行回转运动；

通过人工或机器向托盘依次运送果蔬；

装有果蔬的托盘到达分级单元，由分级单元获取果蔬的信息并传送给控制单元，控制单元记录各果蔬的信息并与控制单元存储的编号进行对应，编号与输送线对应；

吸盘组件位置降低以吸取托盘支撑的果蔬，吸取后吸盘组件位置抬高；

吸盘组件运动至输送线处并降低高度；

控制单元控制吸盘组件在对应的输送线处执行松开操作；

输送线运送果蔬离开。