CN115608624A - 一种果蔬自动分级装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种果蔬自动分级装置，包括上料机构、称重机构、视觉检测机构、翻转落料机构以及输送机构；上料机构设置于称重机构的前道，上料机构将果蔬运输至称重机构，称重机构对果蔬进行称重；视觉检测机构对果蔬的外观进行360°成像；输送机构对上料后的果蔬进行传输；翻转落料机构设置于输送机构上；经过称重机构以及视觉检测机构的果蔬在翻转落料机构上沿输送机构传送，并在对应等级的料仓上方通过翻转落料机构进行翻转落料后出料。本发明能够实现对果蔬360°的全方位的表面质量检测；并且分级动作连贯，分级速度快。

Description

一种果蔬自动分级装置
技术领域
本发明涉及视觉检测分级设备技术领域，尤其是一种果蔬自动分级装置。
背景技术
目前市场上现有的果蔬分级方式都是采用对果蔬重量或者对果蔬直径大小进行分选，基本采用称重传感器进行称重分选，或者变间距滚杠进行直径大小的等级分选。
但是，上述设备结构都较为简单；如，称重分选设备，采用普通链式传动，多组载具固定在链条上回转循环运动，设有上料工位、一个称重工位，多个分级工位，对称重后到达相应分级工位的载具采用侧推翻转形式，将载具中的果蔬倒出载具，从而达到分级的效果。而直径大小分级设备，采用回转链条传动，两侧链条设有多组相同的长槽板，在长槽板上设有可沿长槽滑动滚筒，在设备运作是，通过改变滚筒的高低从而改变滚筒的间距，滚筒间距由小到大的变化，不同直径果蔬在滚筒上端不同的间隙位置掉落，进入相应的分级工位，从而达到对果蔬直径大小的分级。
此外，市场上少有对于红薯或其他果蔬通过视觉检测来进行表面质量及重量称重双检测的分选设备，即使存在视觉检测功能，也是单一的上端面检测，无法做到对果蔬的360°全方位视觉检测。视觉检测系统对于企业的技术要求很高，需要大量的人才及资金投入，进行研发，且开发难道大。而传统的分级设备，果蔬底部或侧面均存在遮挡，不适用360°全方位视觉图像的采集，达不到视觉检测的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种果蔬自动分级装置，通过对果蔬进行360°的外观质量及重量数据分析，进行等级分类。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种果蔬自动分级装置，包括上料机构、称重机构、视觉检测机构、翻转落料机构以及输送机构；所述的上料机构设置于称重机构的前道，上料机构将果蔬运输至称重机构，所述的称重机构对果蔬进行称重；所述的视觉检测机构对果蔬的外观进行360°成像；所述的输送机构对上料后的果蔬进行传输；所述的翻转落料机构设置于输送机构上；经过称重机构以及视觉检测机构的果蔬在翻转落料机构上沿输送机构传送，并在对应等级的料仓上方通过翻转落料机构进行翻转落料后出料。
进一步的说，本发明还包括对接落料机构，所述的对接落料结构设置于称重机构的上方；所述的对接落料机构包括转动设置的接料毛刷，所述的接料毛刷表面均匀设置有多个接料凹槽，所述的上料机构输送的果蔬先落入接料凹槽中，随后所述的接料毛刷转动并带动接料凹槽中的果蔬落入称重机构中。
再进一步的说，本发明所述的称重机构包括第一称重机构以及第二称重机构；所述的第一称重机构设置于果蔬下落位置的前方，所述的第二称重机构设置于果蔬下落位置的后方；所述的第一称重机构与第二称重机构分别包括称重架，所述的称重架上设置有称重传感器以及称重托板；所述的第一称重机构在果蔬下落前进行称重计算，所述的第二称重机构在果蔬下落后进行称重计算。
更进一步的说，本发明所述的视觉检测机构包括端头视觉检测模组、上侧视觉检测模组以及下侧视觉检测模组；所述的端头视觉检测模组设置于对接落料机构的下方，所述的端头视觉检测模组在果蔬下落至称重机构的过程中对果蔬的端部进行飞拍；所述的上侧视觉检测模组和下侧视觉检测模组均设置于称重机构的后道，所述的上侧视觉检测模组设置于输送机构的上方，上侧视觉检测模组对果蔬的上端面进行图像采集；所述的下侧视觉检测模组设置于输送机构的下方，下侧视觉检测模组对果蔬的下端面进行图像采集。
又进一步的说，本发明所述的端头视觉检测模组包括端头视觉支架组件，所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两个端头方向的位置处设置有第一相机以及第二相机，所述的第一相机以及第二相机分别对应设置有第一光源和第二光源；所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两侧方向的位置处设置有第三、第四、第五、第六光源；所述的第三、第四光源设置于果蔬的一侧，第五、第六光源设置于果蔬的另一侧。
又进一步的说，本发明所述的上侧视觉检测模组包括上侧视觉支架组件，所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第三相机、第四相机、第八光源以及第十一光源；所述的第三相机与第八光源设置于果蔬一侧斜上方，所述的第四相机以及第十一光源设置于果蔬另一侧斜上方；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬正上方位置处设置有第七光源；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第九光源以及第十光源。
又进一步的说，本发明所述的下侧视觉检测模组包括下侧视觉支架组件，所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第五相机、第六相机、第十三光源以及第十六光源；所述的第五相机与第十三光源设置于果蔬一侧斜下方，所述的第六相机以及第十六光源设置于果蔬另一侧斜下方；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬正下方位置处设置有第十四光源；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第十二光源以及第十五光源。
进一步的说，本发明所述的翻转落料机构包括翻转载具，所述的翻转载具通过载具转轴与输送机构连接，所述的输送机构带动翻转载具沿分级侧板向前移动；所述的翻转载具包括载具架，所述的载具架上设置有承托果蔬的网兜载具，所述的载具架的两端设置有载具导向轮；所述的分级侧板上设置有耐磨导向条、分级摆动板以及载具回位板，所述的分级摆动装置通过PLC控制向上摆动；所述的分级摆动装置向上摆动后与分级侧板水平面之间形成分级槽口；所述的翻转载具通过载具导向轮经过分级槽口在重力作用下沿载具转轴向下翻转；所述的载具回位板设置于分级摆动板的后方，所述的翻转载具向下翻转后再沿载具回位板恢复至翻转前的水平状态。
进一步的说，本发明所述的输送机构包括侧滚轮链条组件、落料缓冲刷、出料输送带以及分级接料斗；所述的侧滚轮链条组件与翻转落料机构连接带动翻转落料机构向前移动；所述的落料缓冲刷设置于翻转落料机构的下方，所述的出料输送带对应设置于落料缓冲刷的下方，所述的分级接料斗设置于出料输送带的输出端。
进一步的说，本发明所述的上料机构包括上料回转链条组件以及固定在上料回转链条组件上的多个无动力上料辊，所述的上料回转链条组件带动无动力上料辊向前运动。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，采用滚杠式对接上料方式，对落料果蔬两侧进行飞拍；落料前空载具称重，进料后二次称重，差值及为果蔬准确重量，称重准确且精度高；载具采用网兜形式，下侧镂空，便于上侧及下侧的视觉图像采集，从而达到360°的全方位的表面质量检测；网兜分级采用垂直下落翻转形式，下侧设有缓冲机构，有效避免果蔬损伤；链条采用外侧滚轮形式，阻力小，设备动作连贯，分级速度快。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明上料机构及对接落料机构结构示意图；
图3是本发明称重机构结构示意图；
图4是本发明端头视觉检测模组结构示意图；
图5是本发明上侧视觉检测模组结构示意图；
图6是本发明下侧视觉检测模组结构示意图；
图7是本发明翻转落料机构结构示意图；
图8是本发明翻转载具结构示意图；
图9是本发明输送机构结构示意图；
图中：1、上料机构；2、对接落料机构；3、称重机构；4、视觉检测机构；5、翻转落料机构；6、输送机构；7、果蔬；
11、上料底座；12、上料侧板；13、上料回转链条组件；14、无动力上料辊；
21、接料毛刷；22、接料凹槽；
31、第一称重机构；32、第二称重机构；33、承重架；34、称重传感器；35、称重托板；
41、端头视觉检测模组；42、上侧视觉检测模组；43、下侧视觉检测模组；
411、端头视觉支架组件；412、第一相机；413、第二相机；414、第一光源；415、第二光源；416、第三光源；417、第四光源；418、第五光源；419、第六光源；
421、上侧视觉支架组件；422、第三相机；423、第四相机；424、第七光源；425、第八光源；426、第九光源；427、第十光源；428、第十一光源；
431、下侧视觉支架组件；432、第五相机；433、第六相机；434、第十二光源；435、第十三光源；436、第十四光源；437、第十五光源；438、第十六光源；
51、翻转载具；52、载具转轴；53、载具架；54、网兜载具；55、载具导向轮；56、分级侧板；57、耐磨导向条；58、分级摆动板；59、载具回位板；591、第一回位板；592、第二回位板；510、分级槽口；
61、侧滚轮链条组件；62、落料缓冲刷；63、出料输送带；64、分级接料斗。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图9所示的一种果蔬自动分级装置，包括上料机构1、对接落料机构2、称重机构3、视觉检测机构4、翻转落料机构5以及输送机构6；上料机构1对果蔬进行上料输送，经过称重机构3以及视觉检测机构4的果蔬在翻转落料机构5上沿输送机构6传送，并在对应等级的料仓上方通过翻转落料机构5进行翻转落料后出料。本实施例中的果蔬7采用红薯。
如图2所示，上料机构1设置于称重机构的前道，上料机构1包括上料底座11，上料底座11上固定上料侧板12，上料侧板12内设有沿轨道回转运动的上料回转链条组件13以及均匀布置固定在上料回转链条组件上的多个无动力上料辊14，果蔬放置于无动力上料辊上，上料回转链条组件带动无动力上料辊向前运动。
对接落料结构2设置于上料机构1的出料端以及称重机构3的上方；所述的对接落料机构2包括转动设置且与上料回转链条组件的上料链轮相衔接的接料毛刷21，所述的接料毛刷表面均匀设置有多个接料凹槽22，所述的上料机构输送的果蔬先落入接料凹槽22中，随后所述的接料毛刷转动并带动接料凹槽中的果蔬落入称重机构中。接料毛刷转动接料放料可以为果蔬提供一个缓冲下落的过程，防止果蔬下落时受损；同时，接料毛刷转动时与上料链轮之间的间距刚好为果蔬的外径大小。
如图3所示，称重机构3对果蔬进行称重；称重机构3包括第一称重机构31以及第二称重机构32；所述的第一称重机构31设置于果蔬下落位置的前方，所述的第二称重机构32设置于果蔬下落位置的后方；所述的第一称重机构31与第二称重机构32分别包括称重架33，所述的称重架33上设置有称重传感器34以及称重托板35；所述的第一称重机构在果蔬下落前进行称重计算，所述的第二称重机构在果蔬下落后进行称重计算。采用双称重设置，果蔬(红薯)落料前与落料后的重量差可精准显示果蔬(红薯)的重量。
如图4-图6所示，视觉检测机构4对果蔬的外观进行360°成像；视觉检测机构4包括端头视觉检测模组41、上侧视觉检测模组42以及下侧视觉检测模组43；所述的端头视觉检测模组41设置于对接落料机构的下方，所述的端头视觉检测模组在果蔬下落至称重机构的过程中对果蔬的端部进行飞拍；所述的上侧视觉检测模组42和下侧视觉检测模组43均设置于称重机构的后道，所述的上侧视觉检测模组设置于输送机构的上方，上侧视觉检测模组对果蔬的上端面进行图像采集；所述的下侧视觉检测模组设置于输送机构的下方，下侧视觉检测模组对果蔬的下端面进行图像采集。
如图4所示，端头视觉检测模组41包括端头视觉支架组件411，所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两个端头方向的位置处设置有第一相机412以及第二相机413，所述的第一相机412以及第二相机413分别对应设置有第一光源414和第二光源415；所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两侧方向的位置处设置有第三、第四、第五、第六光源416、417、418、419；所述的第三、第四光源设置于果蔬的一侧，第五、第六光源设置于果蔬的另一侧。
如图5所示，上侧视觉检测模组42包括上侧视觉支架组件421，所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第三相机422、第四相机423、第八光源425以及第十一光源428；所述的第三相机422与第八光源425设置于果蔬一侧斜上方，所述的第四相机423以及第十一光源428设置于果蔬另一侧斜上方；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬正上方位置处设置有第七光源424；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第九光源426以及第十光源427。
如图6所示，下侧视觉检测模组43包括下侧视觉支架组件431，所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第五相机432、第六相机433、第十三光源435以及第十六光源438；所述的第五相机与第十三光源设置于果蔬一侧斜下方，所述的第六相机以及第十六光源设置于果蔬另一侧斜下方；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬正下方位置处设置有第十四光源436；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第十二光源434以及第十五光源437。
如图7-图8所示，翻转落料机构5设置于输送机构6上；翻转落料机构5包括翻转载具51，所述的翻转载具51通过载具转轴52与输送机构连接，所述的输送机构带动翻转载具沿分级侧板56向前移动；所述的翻转载具51包括载具架53，所述的载具架上设置有承托果蔬的网兜载具54，网兜式或镂空式载具，可同时进行上端面、下端面的图形数据采集；所述的载具架的两端设置有载具导向轮55；所述的分级侧板上设置有耐磨导向条57、分级摆动板58以及载具回位板59，所述的分级摆动装置通过PLC控制向上摆动；所述的分级摆动装置向上摆动后与分级侧板水平面之间形成分级槽口510；所述的翻转载具通过载具导向轮经过分级槽口在重力作用下沿载具转轴向下翻转；垂直翻转的载具形式，果蔬可自由垂直下落；所述的载具回位板设置于分级摆动板的后方，载具回位板分为第一回位板591和第二回位板592，第一回位板为一块倾斜的长条形板，便于载具导向轮行走；第二回位板为一块与分级侧板铰接的水平翻转板，便于载具导向轮回位至原行进方向上；所述的翻转载具向下翻转后再沿载具回位板恢复至翻转前的水平状态。
如图9所示，输送机构6对上料后的果蔬进行传输；输送机构6包括侧滚轮链条组件61、落料缓冲刷62、出料输送带63以及分级接料斗64；所述的侧滚轮链条组件与翻转落料机构连接带动翻转落料机构向前移动；所述的落料缓冲刷设置于翻转落料机构的下方，所述的出料输送带对应设置于落料缓冲刷的下方，所述的分级接料斗设置于出料输送带的输出端。
设备运行时，人工将果蔬(红薯)连续放置于上料机构的无动力上料辊上，上料回转链条组件向前转动，带动固定在上料回转链条组件上的无动力上料辊向前运动，进而带动果蔬(红薯)向上运动，进入对接落料机构的接料毛刷的接料凹槽中，果蔬(红薯)经过接料毛刷下落经过端头视觉检测模组时，由第一相机、第二相机在若干光源的辅助下对果蔬(红薯)的两个端头进行飞拍从而进行图像采集；随后，果蔬(红薯)落入翻转载具的网兜载具中，翻转载具固定在沿着框架组件向前运动的的侧滚轮链条组件上并带着果蔬(红薯)向前运动；在果蔬(红薯)落入前，翻转载具在侧滚轮链条组件的带动下，先通过第一称重机构的称重托板，该称重托板下端且固定在称重架上端的称重传感器会记录翻转载具在无果蔬(红薯)时的重量；在果蔬(红薯)落入后，翻转载具在侧滚轮链条组件的带动下继续向前运动，通过第二称重机构的称重托板，该称重托板下端且固定在称重架上端的称重传感器会记录翻转载具在承载果蔬(红薯)时的重量，系统软件会自动运算两个称重传感器的数据差值，即为掉落果蔬(红薯)的实际重量；载有果蔬(红薯)的翻转载具在侧滚轮链条组件带动下的继续向前运动，通过上侧视觉检测模组与下侧视觉检测模组，翻转载具的网兜载具为网状镂空形式，不会影响果蔬(红薯)下侧的视觉图形采集，由第三相机、第四相机在若干光源的辅助下对果蔬(红薯)的上端面进行图像采集，由第五相机、第六相机在若干光源的辅助下对果蔬(红薯)的下端面进行图像采集；至此，果蔬(红薯)的重量数据信息与两端头、上端面、下端面(即360°全方位)的图形信息均已采集完成，并传入控制系统中，经过算法运行及数据处理，对果蔬(红薯)进行了等级分类；采集完数据的果蔬(红薯)的翻转载具在侧滚轮链条组件的带动下继续向前运动，经过相对应的分级落料位置时，设在翻转落料机构的分级摆动装置在PLC系统的控制下向上摆动，两侧分级侧板上的耐磨导向条与分级摆动装置间形成了可让载具导向轮通过的分级槽口，翻转载具的载具导向轮在经过分级槽口后会脱离耐磨导向条的支撑向下落，载有果蔬(红薯)的翻转载具在重力的作用下会沿着载具转轴向下翻转，果蔬(红薯)脱离翻转载具组件，落入设在翻转载具下方的落料缓冲刷上，并进入出料输送带，经过出料输送带到达相应的分级接料斗，达到对果蔬(红薯)的表面质量与重量的分级效果。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种果蔬自动分级装置，其特征在于：包括上料机构、称重机构、视觉检测机构、翻转落料机构以及输送机构；所述的上料机构设置于称重机构的前道，上料机构将果蔬运输至称重机构，所述的称重机构对果蔬进行称重；所述的视觉检测机构对果蔬的外观进行360°成像；所述的输送机构对上料后的果蔬进行传输；所述的翻转落料机构设置于输送机构上；经过称重机构以及视觉检测机构的果蔬在翻转落料机构上沿输送机构传送，并在对应等级的料仓上方通过翻转落料机构进行翻转落料后出料。
2.如权利要求1所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：还包括对接落料机构，所述的对接落料结构设置于称重机构的上方；所述的对接落料机构包括转动设置的接料毛刷，所述的接料毛刷表面均匀设置有多个接料凹槽，所述的上料机构输送的果蔬先落入接料凹槽中，随后所述的接料毛刷转动并带动接料凹槽中的果蔬落入称重机构中。
3.如权利要求1或2所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的称重机构包括第一称重机构以及第二称重机构；所述的第一称重机构设置于果蔬下落位置的前方，所述的第二称重机构设置于果蔬下落位置的后方；所述的第一称重机构与第二称重机构分别包括称重架，所述的称重架上设置有称重传感器以及称重托板；所述的第一称重机构在果蔬下落前进行称重计算，所述的第二称重机构在果蔬下落后进行称重计算。
4.如权利要求3所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的视觉检测机构包括端头视觉检测模组、上侧视觉检测模组以及下侧视觉检测模组；所述的端头视觉检测模组设置于对接落料机构的下方，所述的端头视觉检测模组在果蔬下落至称重机构的过程中对果蔬的端部进行飞拍；所述的上侧视觉检测模组和下侧视觉检测模组均设置于称重机构的后道，所述的上侧视觉检测模组设置于输送机构的上方，上侧视觉检测模组对果蔬的上端面进行图像采集；所述的下侧视觉检测模组设置于输送机构的下方，下侧视觉检测模组对果蔬的下端面进行图像采集。
5.如权利要求4所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的端头视觉检测模组包括端头视觉支架组件，所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两个端头方向的位置处设置有第一相机以及第二相机，所述的第一相机以及第二相机分别对应设置有第一光源和第二光源；所述的端头视觉支架组件上位于果蔬两侧方向的位置处设置有第三、第四、第五、第六光源；所述的第三、第四光源设置于果蔬的一侧，第五、第六光源设置于果蔬的另一侧。
6.如权利要求4所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的上侧视觉检测模组包括上侧视觉支架组件，所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第三相机、第四相机、第八光源以及第十一光源；所述的第三相机与第八光源设置于果蔬一侧斜上方，所述的第四相机以及第十一光源设置于果蔬另一侧斜上方；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬正上方位置处设置有第七光源；所述的上侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第九光源以及第十光源。
7.如权利要求4所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的下侧视觉检测模组包括下侧视觉支架组件，所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜下方位置处设置有第五相机、第六相机、第十三光源以及第十六光源；所述的第五相机与第十三光源设置于果蔬一侧斜下方，所述的第六相机以及第十六光源设置于果蔬另一侧斜下方；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬正下方位置处设置有第十四光源；所述的下侧视觉支架组件上位于果蔬两侧斜上方位置处设置有第十二光源以及第十五光源。
8.如权利要求1或2所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的翻转落料机构包括翻转载具，所述的翻转载具通过载具转轴与输送机构连接，所述的输送机构带动翻转载具沿分级侧板向前移动；所述的翻转载具包括载具架，所述的载具架上设置有承托果蔬的网兜载具，所述的载具架的两端设置有载具导向轮；所述的分级侧板上设置有耐磨导向条、分级摆动板以及载具回位板，所述的分级摆动装置通过PLC控制向上摆动；所述的分级摆动装置向上摆动后与分级侧板水平面之间形成分级槽口；所述的翻转载具通过载具导向轮经过分级槽口在重力作用下沿载具转轴向下翻转；所述的载具回位板设置于分级摆动板的后方，所述的翻转载具向下翻转后再沿载具回位板恢复至翻转前的水平状态。
9.如权利要求1或2所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的输送机构包括侧滚轮链条组件、落料缓冲刷、出料输送带以及分级接料斗；所述的侧滚轮链条组件与翻转落料机构连接带动翻转落料机构向前移动；所述的落料缓冲刷设置于翻转落料机构的下方，所述的出料输送带对应设置于落料缓冲刷的下方，所述的分级接料斗设置于出料输送带的输出端。
10.如权利要求1或2所述的一种果蔬自动分级装置，其特征在于：所述的上料机构包括上料回转链条组件以及固定在上料回转链条组件上的多个无动力上料辊，所述的上料回转链条组件带动无动力上料辊向前运动。
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