CN116851282A - 一种食用菌的自动分拣装置 - Google Patents

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姜博
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Abstract

本发明公开了一种食用菌的自动分拣装置，包括机架(1)，机架(1)上设有输送转盘(2)，输送转盘(2)上设有环形均匀分布的放置座(3)，所述的输送转盘(2)外侧的机架(1)上依次设有切根机构(4)、视觉识别模块(5)和分拣机构(6)，所述放置座(3)中部设有通槽(34)，通槽(34)的下部设有竖直转动连接的直角推杆(7)，直角推杆(7)的外侧受到放置座(3)的限位只进行向内的转动；所述分拣机构(6)包括沿物料输送方向设置的主动推出组件(8)和被动推出组件(9)；本发明的菌菇分拣准确性高，误差小，且具有分拣动作迅速的特点。

Description

一种食用菌的自动分拣装置
技术领域
本发明涉及菌菇处理技术领域，特别涉及一种食用菌的自动分拣装置。
背景技术
食用菌是指子实体硕大、可供食用的蕈菌，通称为蘑菇，其所具有的多种营养成分使其具备较高的食用价值，食用菌在被投入市场前通常需要经过一系列预加工，我国食用菌加工行业机械化和自动化水平不高，对新鲜食用菌的处理主要通过人工切根、目测分拣，效率低下，为此市面上出现了许多菌菇自动切根设备，例如公开号为CN210988145U的中国实用新型专利公开了一种菌菇切根装置及其菌菇切根组件，具体包括输送系统以及切割系统，菌菇在输送系统上移动过程中受到切割系统的作用实现切根，但此设备不具备分拣机构，大小不一的菌菇在被切割后被一并收集，后续还需要人工进行目测分拣，使用不便的同时不利于食用菌经济效益发挥最大化。为此，公开号为CN209715738U的中国实用新型专利公开了一种桑枝食用菌加工用自动分拣装置，该分拣机构是依靠物料的重量来进行分拣，但是当物料沾上泥土后，容易造成物料的分拣不准确。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种食用菌的自动分拣装置。本发明的菌菇分拣准确性高，误差小，且具有分拣动作迅速的特点。
本发明的技术方案：一种食用菌的自动分拣装置，包括机架，机架上设有输送转盘，输送转盘上设有环形均匀分布的放置座，所述的输送转盘外侧的机架上依次设有切根机构、视觉识别模块和分拣机构，所述放置座中部设有通槽，通槽的下部设有竖直转动连接的直角推杆，直角推杆的外侧受到放置座的限位只进行向内的转动；所述分拣机构包括沿物料输送方向设置的主动推出组件和被动推出组件，主动推出组件包括设置于机架上的舵机，舵机的输出端设有曲柄滑块，当视觉识别模块检测到指定物料后，视觉识别模块发信号给舵机，舵机带动曲柄滑块内端向里推动直角推杆下端内移使直角推杆的上端转动外翻，指定物料被向外翻出实现初道分拣；所述的被动推出组件包括设置于机架上的推块，推块的侧部具有第一斜面，输送转盘带动放置座内的直角推杆转动，直角推杆接触到推块，第一斜面推动直角推杆下端内移进而使直角推杆的上端转动外翻，剩余物料被向外翻出实现二道分拣。
上述的食用菌的自动分拣装置中，所述切根机构包括设置于机架上的支撑架，支撑架上设有位于放置座上方的压料滚筒，压料滚筒的滚动方向与输送转盘的转动方向一致；所述支撑架之间的机架上还设有驱动电机，驱动电机的输出端设有靠近放置座外端的切根刀片。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述机架上设有朝向输送转盘中心设置的调节滑轨，调节滑轨上设有滑动连接的移动座，所述驱动电机与移动座固定连接。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述压料滚筒包括多个依次连接的圆柱形的海绵筒，外侧的海绵筒直径大于内侧的海绵筒直径。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述放置座上设有固定槽，固定槽包括位于放置座内侧的菌盖嵌合部和位于放置座外侧的菌柄嵌合部，所述直角推杆的中部转动连接于菌柄嵌合部的下方，直角推杆的上端位于菌盖嵌合部下方。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述曲柄滑块包括设置于机架上并朝向输送转盘中心方向的导轨，导轨上设有滑动连接并与直角推杆下端对应的作用块，舵机的输出端设有第一转动杆，第一转动杆的端部设有转动连接的第二转动杆，第二转动杆的端部与作用块转动连接。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述作用块的两侧设有第二斜面。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述主动推出组件和被动推出组件的外侧均设有导向座，导向座上设有进料端与放置座外边缘相对应的出料斜面，出料斜面两侧设有挡板，机架侧部设有出料斜面的下料端对应的收集筐放置架。
前述的食用菌的自动分拣装置中，所述机架内设有收集筐收纳腔。
前述的食用菌的自动分拣装置中，还包括控制系统，控制系统经线路与输送转盘、切根机构、视觉识别模块以及舵机相连。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明放置座中部设有通槽，通槽的下部设有竖直转动连接的直角推杆，直角推杆的外侧受到放置座的限位只进行向内的转动；所述分拣机构包括沿物料输送方向设置的主动推出组件和被动推出组件，主动推出组件包括设置于机架上的舵机，舵机的输出端设有曲柄滑块，当视觉识别模块检测到指定物料后，视觉识别模块发信号给舵机，舵机带动曲柄滑块内端向里推动直角推杆下端内移使直角推杆的上端转动外翻，指定物料被向外翻出实现初道分拣；所述的被动推出组件包括设置于机架上的推块，推块的侧部具有第一斜面，输送转盘带动放置座内的直角推杆转动，直角推杆接触到推块，第一斜面推动直角推杆下端内移进而使直角推杆的上端转动外翻，剩余物料被向外翻出实现二道分拣；将食用菌的菌柄朝外菌盖朝内置于放置座上，输送转盘启动带动食用菌移动，切根机构对经过的食用菌根部进行切割处理，随后视觉识别模块对经过的食用菌的大小进行识别，识别后的食用菌到达主动推出组件位置时，依据食用菌的大小，舵机进行对应的开启或关闭，开启时通过曲柄滑块内端推动所对应放置座的直角推杆下端内移进而使其上端外翻，外翻时放置座内部的食用菌被推出实现收集，经过主动推出组件后放置座继续移动到达被动推出组件位置，推块通过第一斜面对经过的所有放置座的直角推杆进行推动，使得其余食用菌在此处被推出实现收集，最终实现自动分拣，分拣准确性高，误差小，且具有分拣动作迅速的特点。
2、本发明切根机构包括设置于机架上的支撑架，支撑架上设有位于放置座上方的压料滚筒，压料滚筒的滚动方向与输送转盘的转动方向一致；所述支撑架之间的机架上还设有驱动电机，驱动电机的输出端设有靠近放置座外端的切根刀片；机架上设有朝向输送转盘中心设置的调节滑轨，调节滑轨上设有滑动连接的移动座，所述驱动电机与移动座固定连接；压料滚筒对经过的放置座内的食用菌产生挤压实现固定，确保其根部可以被切根刀片准确切除，此外，放置不同种类的食用菌时，可以通过移动座的移动来调节切根刀片的位置，从而实现不同位置的根部切割，进一步提升实用性。
3、本发明主动推出组件和被动推出组件的外侧均设有导向座，导向座上设有进料端与放置座外边缘相对应的出料斜面，出料斜面两侧设有挡板，机架侧部设有出料斜面的下料端对应的收集筐放置架，收集筐放置架上设置收集筐，被推出的食用菌受到挡板的限位同时沿着出料斜面准确进入对应的收集筐内实现收集，进一步提升使用的可靠性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明切根机构的结构示意图；
图3是本发明主动推出组件的结构示意图；
图4是本发明主动推出组件的内部结构示意图；
图5是本发明被动推出组件的结构示意图；
图6是本发明被动推出组件的内部结构示意图；
图7是本发明控制系统的连接示意图。
附图中的标记为：1-机架；2-输送转盘；3-放置座；4-切根机构；5-视觉识别模块；6-分拣机构；7-直角推杆；8-主动推出组件；9-被动推出组件；10-舵机；11-曲柄滑块；12-推块；13-第一斜面；14-支撑架；15-压料滚筒；16-驱动电机；17-调节滑轨；18-移动座；19-海绵筒；20-固定槽；21-菌盖嵌合部；22-菌柄嵌合部；23-导轨；24-作用块；25-第一转动杆；26-第二转动杆；27-导向座；28-出料斜面；29-收集筐放置架；30-收集筐收纳腔；31-控制系统；32-挡板；33-切根刀片；34-通槽；35-第二斜面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种食用菌的自动分拣装置，如附图1所示，包括机架1，机架1上设有输送转盘2，输送转盘2上设有环形均匀分布的放置座3，输送转盘2外侧的机架1上依次设有切根机构4、视觉识别模块5和分拣机构6，分拣机构6与视觉识别模块5相连，视觉识别模块5采用反射式光电传感器ITR20001和OV2640摄像头，反射式光电传感器ITR20001对经过的放置座进行计数，OV2640摄像头作为输入捕获设备，对食用菌的形状进行采集，位于放置座正上方12cm处，视角场68°，可视范围近120°；所述放置座(3)中部设有通槽(34)，通槽(34)的下部设有竖直转动连接的直角推杆7，直角推杆7的外侧受到放置座3的限位只进行向内的转动，内转失去作用力后受重心影响实现自动复位，如附图3至附图6所示，所述分拣机构6包括沿物料输送方向设置的主动推出组件8和被动推出组件9，主动推出组件8包括设置于机架1上的舵机10，舵机10的输出端设有曲柄滑块11，当视觉识别模块5检测到指定物料后，视觉识别模块5发信号给舵机10，舵机10带动曲柄滑块11内端向里推动直角推杆7下端内移使直角推杆7的上端转动外翻，指定物料被向外翻出实现初道分拣；所述的被动推出组件9包括设置于机架1上的推块12，推块12的侧部具有第一斜面13，输送转盘2带动放置座内的直角推杆7转动，直角推杆7接触到推块12，第一斜面13推动直角推杆7下端内移进而使直角推杆7的上端转动外翻，剩余物料被向外翻出实现二道分拣；如附图2所示，所述切根机构4包括设置于机架1上的支撑架14，支撑架14上设有位于放置座3上方的压料滚筒15，压料滚筒15的滚动方向与输送转盘2的转动方向一致；所述支撑架14之间的机架1上还设有驱动电机16，驱动电机16的输出端设有靠近放置座3外端的切根刀片33；所述机架1上设有朝向输送转盘2中心设置的调节滑轨17，调节滑轨17上设有滑动连接的移动座18，所述驱动电机16与移动座18固定连接；所述压料滚筒15包括多个依次连接的圆柱形的海绵筒19，外侧的海绵筒19直径大于内侧的海绵筒19直径，契合食用菌菌柄朝外放置时的形态；所述放置座3上设有固定槽20，固定槽20包括位于放置座3内侧的菌盖嵌合部21和位于放置座3外侧的菌柄嵌合部22，所述直角推杆7的中部转动连接于菌柄嵌合部22的下方，直角推杆7的上端位于菌盖嵌合部21下方；所述曲柄滑块11包括设置于机架1上并朝向输送转盘2中心方向的导轨23，导轨23上设有滑动连接并与直角推杆7下端对应的作用块24，舵机10的输出端设有第一转动杆25，第一转动杆25的端部设有转动连接的第二转动杆26，第二转动杆26的端部与作用块24转动连接，第一转动杆的转动带动第二转动杆的前后移动，进而实现作用块的移动，所述作用块24的两侧设有第二斜面35；所述主动推出组件8和被动推出组件9的外侧均设有导向座27，导向座27上设有进料端与放置座3外边缘相对应的出料斜面28，出料斜面28两侧设有挡板32，机架1侧部设有出料斜面28的下料端对应的收集筐放置架29，收集筐放置架29上设置有重力传感器，便于采集食用菌的收集量；所述机架1内设有收集筐收纳腔30；如附图5所示，还包括控制系统31，控制系统31经线路与输送转盘2、切根机构4、视觉识别模块5以及舵机10相连，光电传感器通过发射端发射红外光束并经过放置座反射，被结束段接收并处理，根据时间差计算放置座和光电传感器的距离，从而计算出放置座的运行位置，并进行切根计数，辅助对分拣舵机的控制，提高其精准度，光电计数算法依据公式为放置座间隙到光电传感器的距离，传感器与放置座的距离记录如下，分为A、B、C、D、E段，A、E段为放置座与放置座间距，即从计数n到n+1的运动过程，B、D段为放置座进入与离开计数中心的边缘抖动距和切角距离，C段为放置座位于计数中心的距离，数据较为稳定，通过指定的函数收敛，符合预期抖动的计数距离函数选定在此完成一次计数并进入下一个计数周期，控制系统读出计数结果，并存储进数组空间内，摄像头与分拣机构相差5个放置座，当食用菌A经过摄像头，输送转盘继续转动，判断光电计数器计数为5，食用菌到达分拣机构，控制系统依据计数数组驱动分拣机构实现食用菌的分拣；摄像头对食用菌的形状进行采集并传入控制系统，完成菌的大小分类并筛选，识别算法采用FasterRCNN改进型检测方案来实现食用菌大小分辨，提取的菌特征图的每个cell上基于AnchorBox去判断物体的二分类和物体相对AnchorBox-Moving的回归计算，把菌特征图上所有Box位置做标记并Box外做非极大值抑制，并过滤大部分背景，此时，食用菌特征图被提取，按Box区分并送入卷积层和全连接层的网络，就可以预测目标食用菌和放置座以及两物体位置，再通过位置校准，边缘噪点的去除，运用欧几里得距离计算，即可得到食用菌实际大小和根的长度；控制系统可以控制各电机的启停、加速及减速，当食用菌菌进入电机阻力增大时，在保持转速下，适当增加电流以保证快速切根同时减少能源消耗。
工作原理：将食用菌的菌柄朝外菌盖朝内置于放置座上，输送转盘启动带动食用菌移动，切根机构对经过的食用菌根部进行切割处理，随后视觉识别模块对经过的食用菌的大小进行识别，识别后的食用菌到达主动推出组件位置时，依据食用菌的大小，舵机进行对应的开启或关闭，开启时通过曲柄滑块内端推动所对应放置座的直角推杆下端内移进而使其上端外翻，外翻时放置座内部的食用菌被推出实现收集，经过主动推出组件后放置座继续移动到达被动推出组件位置，推块通过第一斜面对经过的所有放置座的直角推杆进行推动，使得其余食用菌在此处被推出实现收集，最终实现自动分拣，分拣准确性高，误差小，且具有分拣动作迅速的特点。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制，且本实施例中，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种食用菌的自动分拣装置，包括机架(1)，机架(1)上设有输送转盘(2)，输送转盘(2)上设有环形均匀分布的放置座(3)，所述的输送转盘(2)外侧的机架(1)上依次设有切根机构(4)、视觉识别模块(5)和分拣机构(6)，其特征在于：所述放置座(3)中部设有通槽(34)，通槽(34)的下部设有竖直转动连接的直角推杆(7)，直角推杆(7)的外侧受到放置座(3)的限位只进行向内的转动；所述分拣机构(6)包括沿物料输送方向设置的主动推出组件(8)和被动推出组件(9)，主动推出组件(8)包括设置于机架(1)上的舵机(10)，舵机(10)的输出端设有曲柄滑块(11)，当视觉识别模块(5)检测到指定物料后，视觉识别模块(5)发信号给舵机(10)，舵机(10)带动曲柄滑块(11)内端向里推动直角推杆(7)下端内移使直角推杆(7)的上端转动外翻，指定物料被向外翻出实现初道分拣；所述的被动推出组件(9)包括设置于机架(1)上的推块(12)，推块(12)的侧部具有第一斜面(13)，输送转盘(2)带动放置座内的直角推杆(7)转动，直角推杆(7)接触到推块(12)，第一斜面(13)推动直角推杆(7)下端内移进而使直角推杆(7)的上端转动外翻，剩余物料被向外翻出实现二道分拣。
2.根据权利要求1所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述切根机构(4)包括设置于机架(1)上的支撑架(14)，支撑架(14)上设有位于放置座(3)上方的压料滚筒(15)，压料滚筒(15)的滚动方向与输送转盘(2)的转动方向一致；所述支撑架(14)之间的机架(1)上还设有驱动电机(16)，驱动电机(16)的输出端设有靠近放置座(3)外端的切根刀片(33)。
3.根据权利要求2所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述机架(1)上设有朝向输送转盘(2)中心设置的调节滑轨(17)，调节滑轨(17)上设有滑动连接的移动座(18)，所述驱动电机(16)与移动座(18)固定连接。
4.根据权利要求2所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述压料滚筒(15)包括多个依次连接的圆柱形的海绵筒(19)，外侧的海绵筒(19)直径大于内侧的海绵筒(19)直径。
5.根据权利要求1所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述放置座(3)上设有固定槽(20)，固定槽(20)包括位于放置座(3)内侧的菌盖嵌合部(21)和位于放置座(3)外侧的菌柄嵌合部(22)，所述直角推杆(7)的中部转动连接于菌柄嵌合部(22)的下方，直角推杆(7)的上端位于菌盖嵌合部(21)下方。
6.根据权利要求1所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述曲柄滑块(11)包括设置于机架(1)上并朝向输送转盘(2)中心方向的导轨(23)，导轨(23)上设有滑动连接并与直角推杆(7)下端对应的作用块(24)，舵机(10)的输出端设有第一转动杆(25)，第一转动杆(25)的端部设有转动连接的第二转动杆(26)，第二转动杆(26)的端部与作用块(24)转动连接。
7.根据权利要求6所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述作用块(24)的两侧设有第二斜面(35)。
8.根据权利要求1所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述主动推出组件(8)和被动推出组件(9)的外侧均设有导向座(27)，导向座(27)上设有进料端与放置座(3)外边缘相对应的出料斜面(28)，出料斜面(28)两侧设有挡板(32)，机架(1)侧部设有出料斜面(28)的下料端对应的收集筐放置架(29)。
9.根据权利要求6所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：所述机架(1)内设有收集筐收纳腔(30)。
10.根据权利要求1所述的食用菌的自动分拣装置，其特征在于：还包括控制系统(31)，控制系统(31)经线路与输送转盘(2)、切根机构(4)、视觉识别模块(5)以及舵机(10)相连。
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