CN117600102A - 水果自动分选生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水果自动分选生产线，包括上料机构、汇流排果机构、空果托/超限果剔除机构、水果品质自动检测机构、自动分拣机构、下料机构、空果托回流机构、装箱汇流下料机构、电控机构以及连接上述部件的输送线。本发明采用自由果拖输送的方式保证输送过程中水果无磕碰，并通过自动检测系统完成对水果的品质检测分类，利用输送线体完成对水果的分类下料；不仅提高了水果品质分类的效率和准确率，而且完成水果产线从人工到自动化的升级。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测自动化设备技术领域，尤其是一种水果自动分选生产线。
背景技术
目前，市场上针对水果的分拣分为人工分拣和自动检测设备；人工分拣是利用人眼判断水果品质进行分拣；自动检测设备是对水果部分表面进行检测。
但是，人工分拣在水果检测中确实存在诸多挑战。首先，依赖人工进行分拣会导致高昂的人工成本，尤其是在大规模生产环境中，这需要大量的劳动力资源。其次，人工分拣的效率相对较低，容易受到人为因素如疲劳、注意力不集中等影响，从而降低了整体的生产效率。更重要的是，人工分拣存在较大的误差率。由于人的视觉和判断可能存在主观性和不一致性，因此难以保证分拣的准确性和一致性。
相比之下，自动检测设备在某些方面具有优势，比如可以提高检测速度和一致性。然而，这些设备也存在明显的局限性。例如，当水果与相机相对固定时，自动检测设备通常只能对正对相机的水果表面进行检测，这就意味着水果的其他表面可能会被忽略，从而导致检测的不完全和不准确。这是一个显著的问题，因为水果的质量不仅仅取决于其一个表面的状况。
此外，自动检测设备在进行内部检测时也可能出现较大的误差。例如，一些设备可能无法准确地识别出水果内部的缺陷或异常情况。这可能是因为技术的局限性或设备校准的问题。
另一个值得关注的问题是，在自动检测过程中，水果可能会经历碰撞。这些碰撞不仅可能导致水果表面的损伤，从而影响其外观和品质，而且还可能对水果的内部结构造成损害。这种损害可能是不可见的，但会在一定程度上缩短水果的保质期和降低其口感。
综上所述，无论是人工分拣还是现有的自动检测设备，在水果检测中都存在各自的问题和挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种水果自动分选生产线，采用自动化检测设备与输送线体等机械结构，完成水果的等级分类。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水果自动分选生产线，包括上料机构、汇流排果机构、空果托/超限果剔除机构、水果品质自动检测机构、自动分拣机构、下料机构、空果托回流机构、装箱汇流下料机构、电控机构以及连接上述部件的输送线；
上料机构，将盛放有水果的果托传送至汇流排果机构；
汇流排果机构，对无序的果托进行汇流排序，将排序后的单个果托传输至空果托/超限果剔除机构；
空果托/超限果剔除机构，对空果托/超限果进行检测，将空果托/超限果剔除，将非空果托/超限果传输至水果品质自动检测机构；
水果品质自动检测机构，包括水果外部品质检测装置以及水果内部品质检测装置，所述的水果外部品质检测装置对水果的全部表面进行检测；所述的水果内部品质检测装置通过红外光谱检测方式对水果内部进行无损检测；经过外部品质检测和内部品质检测的水果被输送至自动分拣机构；
自动分拣机构，与下料机构连接，将检测过的水果分别输送至相应等级的下料通道中；
下料机构，包括多个不同等级的下料通道，对检测过的水果进行人工下料；
空果托回流机构，分别与空果托/超限果剔除机构以及下料机构连接，将空果托传输至上料机构中；
装箱汇流下料机构，对分级后的水果进行装箱下料；
电控机构，通过电路控制各部分机构工作。
进一步的说，本发明所述的水果外部品质检测装置包括夹持旋转装置、侧面检测机构、上表面检测机构以及下表面检测机构；水果放置于果托中，由外部检测输送线传输至称重机构称重；所述的夹持旋转装置将果托中的水果进行顶升夹紧并在水平传输过程中的进行自转；在自转的过程中，所述的侧面检测机构对水果进行侧面360°的检测；所述的上表面检测机构以及下表面检测机构分别对水果进行上、下表面的检测后所述的水果内部品质检测装置通过近红外照射对水果进行内部品质的检测。
再进一步的说，本发明所述的夹持旋转装置包括夹持组件和旋转组件；所述的夹持组件分别设置于输送流线的上方和下方；所述的夹持组件包括链轮回转组件以及通过导轨组件升降设置在链轮回转组件上的夹持载具；设置于下方的夹持载具将水果从果托中顶出的同时设置于上方的夹持载具下降与下方的夹持载具配合夹持水果进行输送；经过旋转组件时，所述的旋转组件通过摩擦力带动上方与下方的夹持载具同步转动，实现夹持载具传输过程中的自转。
再进一步的说，本发明所述的果托包括果托底座以及设置于果托底座内的底座遮光环以及果托盘；所述的果托盘为中空结构，所述的果托盘的底部与底座遮光环连接，所述的果托盘的顶部沿边沿圆周设置有多个托爪，所述的托爪的端部具有向下的弧度。
更进一步的说，本发明所述的夹持载具包括转轴轴承座以及设置于转轴轴承座内的转轴，所述的转轴轴承座通过固定块与导轨组件连接，所述的转轴的一端设置有限位顶块；所述的限位顶块的端部具有内凹的弧面。
更进一步的说，本发明所述的旋转组件包括上层皮带轮组、与上层皮带轮组连接的上层旋转皮带、下层皮带轮组以及与下层皮带轮组连接的下层旋转皮带；所述的上层旋转皮带和下层旋转皮带内侧分别设置有弹性固定板；所述的上层皮带轮组和下层皮带轮组通过同步带与旋转电机连接；所述的旋转电机驱动上层旋转皮带以及下层旋转皮带同步转动；所述的上层旋转皮带通过摩擦力带动设置于上方的转轴转动，所述的下层旋转皮带通过摩擦力带动设置于下方的转轴转动。
进一步的说，本发明所述的水果内部品质检测装置包括内部检测机架，所述的内部检测机架上设置有内部检测果托输送线、近红外光源模组以及接收模组；所述的近红外光源模组架设在内部检测果托输送线上方，所述的近红外光源模组通过近红外光源对内部检测果托输送线上果托承托的水果进行照射；所述的接收模组设置于内部检测果托输送线的下方，所述的接收模组与光谱仪连接，所述的接收模组接收散射或穿过水果透射出来的光线并传送至光谱仪。
再进一步的说，本发明所述的近红外光源模组包括两组光源，所述的两组光源分别通过光源支架模块设置于内部检测果托输送线的两侧；所述的光源为卤素灯光源，所述的卤素灯光源的侧面设置有光源遮罩，所述的光源遮罩转动设置在遮罩旋转气缸上。
更进一步的说，本发明所述的光源支架模块包括横向调节组件、纵向调节组件以及角度调节组件；所述的横向调节组件设置于内部检测机架上，所述的纵向调节组件在横向调节组件上移动，所述的角度调节组件与纵向调节组件连接，所述的光源与角度调节组件连接。
进一步的说，本发明所述的内部检测果托输送线包括两组皮带传动组件，所述的两组皮带传动组件之间设有间距，两组皮带传动组件托住果托的两侧进行传输；所述的接收模组包括光纤镜头，所述的光纤镜头与光谱仪通过电路连接；所述的光纤镜头设置于两组皮带传动组件的间距中且位于果托的下方。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中存在的缺陷，采用自由果拖输送的方式保证输送过程中水果无磕碰，并通过自动检测系统完成对水果的品质检测分类，利用输送线体完成对水果的分类下料；不仅提高了水果品质分类的效率和准确率，而且完成水果产线从人工到自动化的升级。
附图说明
图1是本发明生产线的结构示意图；
图2是本发明水果品质自动检测机构的结构示意图；
图3是本发明果托的结构爆炸图；
图4是本发明夹持旋转装置结构示意图；
图5是本发明夹持载具的结构示意图；
图6是本发明旋转组件的结构示意图；
图7是本发明水果内部品质检测装置结构示意图；
图8是本发明水果内部品质检测装置另一视角结构示意图；
图中：1、上料机构；2、汇流排果机构；3、空果托/超限果剔除机构；4、水果品质自动检测机构；5、自动分拣机构；6、下料机构；7、空果托回流机构；8、装箱汇流下料机构；9、电控机构；10、果托；
41、水果外部品质检测装置；42、水果内部品质检测装置；
411、称重机构；412、夹持旋转装置；413、上表面检测装置；414、下表面检测装置；415、侧面检测装置；418、夹持组件；419、旋转组件；420、驱动组件；
4181、链轮回转组件；4182、导轨组件；4183、夹持载具；4184、转轴轴承座；4185、转轴；4186、固定块；4187、限位顶块；4188、弧面；4191、上层皮带轮组；4192、上层旋转皮带；4193、下层皮带轮组；4194、下层旋转皮带；4195、弹性固定板；4196、同步带；4197、旋转电机；4201、链轮模组；
421、内部检测机架；422、内部检测果托输送线；423、近红外光源模组；424、接收模组；425、散热罩；426、散热风扇；4221、皮带传动组件；4231、光源；4232、光源遮罩；4233、遮罩旋转气缸；4234、横向调节组件；4235、纵向调节组件；4236、角度调节组件；4241、光纤镜头；
101、果托底座；102、底座遮光环；103、果托盘；104、托爪。
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8所示的一种水果自动分选生产线，包括上料机构1、汇流排果机构2、空果托/超限果剔除机构3、水果品质自动检测机构4、自动分拣机构5、下料机构6、空果托回流机构7、装箱汇流下料机构8、电控机构9以及连接上述部件的输送线。
如图2-图6所示，水果品质自动检测装置4包括称重机构411、水果外部品质检测装置41以及水果内部品质检测装置42，所述的水果外部品质检测装置包括夹持旋转装置412、侧面检测机构415、上表面检测机构413以及下表面检测机构414；水果放置于果托中，由外部检测输送线传输至称重机构称重；外部检测输送线包括两条留有间距的输送滑条，所述的输送滑条托住果托的两侧进行传输。称重机构包括动态称重传感器，所述的动态称重传感器通过连接件与称重板连接，对进入水果外部品质检测装置的水果进行称重。夹持旋转装置将果托中的水果进行顶升夹紧并在水平传输过程中的进行自转；在自转的过程中，所述的侧面检测机构对水果进行侧面360°的检测；水果侧面检测完成后由所述的上表面检测机构以及下表面检测机构分别对水果进行上、下表面的检测，之后所述的水果内部品质检测装置通过近红外照射对水果进行内部品质的检测。
如图3所示，果托10包括果托底座101以及设置于果托底座101内的底座遮光环102以及果托盘103；所述的果托盘为中空结构，中空结构能够做到无遮挡，方便检测部件对水果的顶部以及底部进行图像采集；所述的果托盘的底部与底座遮光环连接，所述的果托盘的顶部沿边沿圆周设置有多个托爪104，所述的托爪的端部具有向下的弧度，托爪104的弧度能够更好的贴合水果的底部同时不损伤水果。
如图4-图6所示，夹持旋转装置412，包括夹持组件418、旋转组件419以及驱动组件420；夹持组件418分别设置于果托输送流线的上方和下方；所述的夹持组件419包括链轮回转组件4181以及通过导轨组件4182升降设置在链轮回转组件上的夹持载具4183；驱动组件420通过链轮模组4201分别与设置于上方和下方的链轮回转组件4181连接。设置于下方的夹持载具4183将水果从果托中顶出的同时设置于上方的夹持载具下降与下方的夹持载具配合夹持水果进行输送；经过旋转组件419时，所述的旋转组件通过摩擦力带动上方与下方的夹持载具同步转动，实现夹持载具传输过程中的自转。
夹持载具4183包括转轴轴承座4184以及设置于转轴轴承座内的转轴4185，所述的转轴轴承座通过固定块4186与导轨组件连接，所述的转轴的一端设置有限位顶块4187；所述的限位顶块的端部具有内凹的弧面4188。
旋转组件419包括上层皮带轮组4191、与上层皮带轮组连接的上层旋转皮带4192、下层皮带轮组4193以及与下层皮带轮组连接的下层旋转皮带4194；所述的上层旋转皮带和下层旋转皮带内侧分别设置有弹性固定板4195；所述的上层皮带轮组和下层皮带轮组通过同步带4196与旋转电机4197连接；所述的旋转电机4197驱动上层旋转皮带以及下层旋转皮带同步转动；所述的上层旋转皮带通过摩擦力带动设置于上方的转轴转动，所述的下层旋转皮带通过摩擦力带动设置于下方的转轴转动。
夹持旋转装置还包括拨料杆，所述的果托在输送滑条上由拨料杆进行拨料输送。当果托由输送流线送至检测工位时，下方的夹持载具上升，轴承与限位顶块穿过中空的果托将果托中的水果顶起，同时，上方的夹持载具下降，利用限位顶块的弧面与水果表面贴合将水果夹紧并且不损伤水果；随后，链轮回转组件带动夹持住水果的夹持载具水平向前输送；当经过旋转组件时，旋转组件的皮带与转轴接触，并在摩擦力的作用下皮带带动转轴旋转，从而带动被转轴夹持的水果也跟随转轴同步旋转，因此达到对水果侧面360°的检测。本实施例中的上、下方的夹持载具由同一驱动电机驱动；上、下层的皮带由同一旋转电机驱动，因此能够很好的保证运行时的同步性。如图7-图8所示，水果内部品质自动检测装置42，包括内部检测机架421，所述的内部检测机架421上设置有内部检测果托输送线422、近红外光源模组423以及接收模组424；所述的近红外光源模组423架设在内部检测果托输送线422上方，所述的近红外光源模组423通过近红外光源对内部检测果托输送线上果托承托的水果进行照射。
果托10包括果托底座101以及设置于果托底座101内的底座遮光环102以及果托盘103；所述的果托盘为中空结构，中空结构能够做到无遮挡，方便检测部件对水果的顶部以及底部进行图像采集；所述的果托盘的底部与底座遮光环连接，所述的果托盘的顶部沿边沿圆周设置有多个托爪104，所述的托爪的端部具有向下的弧度，托爪104的弧度能够更好的贴合水果的底部同时不损伤水果。
近红外光源模组423包括两组光源4231，所述的两组光源分别通过光源支架模块设置于内部检测果托输送线的两侧。光源为卤素灯光源，为了保护光纤镜头，所述的卤素灯光源的侧面设置有光源遮罩4232，所述的光源遮罩转动设置在遮罩旋转气缸4233上；当无检测水果进入时，遮罩旋转气缸转动90°，带动光源遮罩遮住卤素灯光源。
由于卤素灯光照使产生的热量较大，因此，为了降低检测区域的温度，防止因温度过高影响检测效果，近红外光源模组423外部设置有散热罩425，所述的散热罩上设置有多个散热风扇426。
内部检测果托输送线包括两组皮带传动组件4221，所述的两组皮带传动组件之间设有90mm宽的间距，两组皮带传动组件托住果托的两侧进行传输。
光源支架模块包括横向调节组件4234、纵向调节组件4235以及角度调节组件4236；所述的横向调节组件4234设置于内部检测机架上，所述的纵向调节组件4235在横向调节组件上移动，所述的角度调节组件4236与纵向调节组件连接，所述的光源与角度调节组件连接。通过横向、纵向以及角度的调节可以使设备适用于检测不同品种不同大小的水果。
接收模组424包括光纤镜头4241，所述的光纤镜头与光谱仪通过电路连接；所述的光纤镜头4241设置于两组皮带传动组件4221的间距中且位于果托10的下方，接收散射或穿过水果透射出来的光线并传送至光谱仪。
检测原理是：采用卤素灯作为近红外光源照射水果，一部分光会反射，一部分光会消失在水果内部，其余的一部分光会散射或者穿过水果透射出来，此部分散射或透射的光便携带着水果内部品质的信息，例如糖度、黑心病等。通过光谱仪接收这部分光，获得原始光谱，再经由化学计量软件对原始光谱进行分析处理，在事先建好预测模型的基础上，就可以分析出水果内部品质信息。
整个生产线由电控机构通过电路控制各部分机构工作，整个生产流程为：
1、上料机构，将盛放有水果的果托传送至汇流排果机构；
2、汇流排果机构，对无序的果托进行汇流排序，将排序后的单个果托传输至空果托/超限果剔除机构；
3、空果托/超限果剔除机构，对空果托/超限果进行检测，将空果托/超限果剔除，将非空果托/超限果传输至水果品质自动检测机构；
4、水果品质自动检测机构，包括水果外部品质检测装置以及水果内部品质检测装置，所述的水果外部品质检测装置对水果的全部表面进行检测；所述的水果内部品质检测装置通过红外光谱检测方式对水果内部进行无损检测；经过外部品质检测和内部品质检测的水果被输送至自动分拣机构；
5、自动分拣机构，与下料机构连接，将检测过的水果分别输送至相应等级的下料通道中；
6、下料机构，包括多个不同等级的下料通道，对检测过的水果进行人工下料；
7、空果托回流机构，分别与空果托/超限果剔除机构以及下料机构连接，将空果托传输至上料机构中；
8、装箱汇流下料机构，对分级后的水果进行装箱下料。
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)
1.一种水果自动分选生产线，其特征在于：包括上料机构、汇流排果机构、空果托/超限果剔除机构、水果品质自动检测机构、自动分拣机构、下料机构、空果托回流机构、装箱汇流下料机构、电控机构以及连接上述部件的输送线；
上料机构，将盛放有水果的果托传送至汇流排果机构；
汇流排果机构，对无序的果托进行汇流排序，将排序后的单个果托传输至空果托/超限果剔除机构；
空果托/超限果剔除机构，对空果托/超限果进行检测，将空果托/超限果剔除，将非空果托/超限果传输至水果品质自动检测机构；
水果品质自动检测机构，包括水果外部品质检测装置以及水果内部品质检测装置，所述的水果外部品质检测装置对水果的全部表面进行检测；所述的水果内部品质检测装置通过红外光谱检测方式对水果内部进行无损检测；经过外部品质检测和内部品质检测的水果被输送至自动分拣机构；
自动分拣机构，与下料机构连接，将检测过的水果分别输送至相应等级的下料通道中；
下料机构，包括多个不同等级的下料通道，对检测过的水果进行人工下料；
空果托回流机构，分别与空果托/超限果剔除机构以及下料机构连接，将空果托传输至上料机构中；
装箱汇流下料机构，对分级后的水果进行装箱下料；
电控机构，通过电路控制各部分机构工作。
2.如权利要求1所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的水果外部品质检测装置包括夹持旋转装置、侧面检测机构、上表面检测机构以及下表面检测机构；水果放置于果托中，由外部检测输送线传输至称重机构称重；所述的夹持旋转装置将果托中的水果进行顶升夹紧并在水平传输过程中的进行自转；在自转的过程中，所述的侧面检测机构对水果进行侧面360°的检测；所述的上表面检测机构以及下表面检测机构分别对水果进行上、下表面的检测后所述的水果内部品质检测装置通过近红外照射对水果进行内部品质的检测。
3.如权利要求2所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的夹持旋转装置包括夹持组件和旋转组件；所述的夹持组件分别设置于输送流线的上方和下方；所述的夹持组件包括链轮回转组件以及通过导轨组件升降设置在链轮回转组件上的夹持载具；设置于下方的夹持载具将水果从果托中顶出的同时设置于上方的夹持载具下降与下方的夹持载具配合夹持水果进行输送；经过旋转组件时，所述的旋转组件通过摩擦力带动上方与下方的夹持载具同步转动，实现夹持载具传输过程中的自转。
4.如权利要求2所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的果托包括果托底座以及设置于果托底座内的底座遮光环以及果托盘；所述的果托盘为中空结构，所述的果托盘的底部与底座遮光环连接，所述的果托盘的顶部沿边沿圆周设置有多个托爪，所述的托爪的端部具有向下的弧度。
5.如权利要求3所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的夹持载具包括转轴轴承座以及设置于转轴轴承座内的转轴，所述的转轴轴承座通过固定块与导轨组件连接，所述的转轴的一端设置有限位顶块；所述的限位顶块的端部具有内凹的弧面。
6.如权利要求3所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的旋转组件包括上层皮带轮组、与上层皮带轮组连接的上层旋转皮带、下层皮带轮组以及与下层皮带轮组连接的下层旋转皮带；所述的上层旋转皮带和下层旋转皮带内侧分别设置有弹性固定板；所述的上层皮带轮组和下层皮带轮组通过同步带与旋转电机连接；所述的旋转电机驱动上层旋转皮带以及下层旋转皮带同步转动；所述的上层旋转皮带通过摩擦力带动设置于上方的转轴转动，所述的下层旋转皮带通过摩擦力带动设置于下方的转轴转动。
7.如权利要求1所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的水果内部品质检测装置包括内部检测机架，所述的内部检测机架上设置有内部检测果托输送线、近红外光源模组以及接收模组；所述的近红外光源模组架设在内部检测果托输送线上方，所述的近红外光源模组通过近红外光源对内部检测果托输送线上果托承托的水果进行照射；所述的接收模组设置于内部检测果托输送线的下方，所述的接收模组与光谱仪连接，所述的接收模组接收散射或穿过水果透射出来的光线并传送至光谱仪。
8.如权利要求7所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的近红外光源模组包括两组光源，所述的两组光源分别通过光源支架模块设置于内部检测果托输送线的两侧；所述的光源为卤素灯光源，所述的卤素灯光源的侧面设置有光源遮罩，所述的光源遮罩转动设置在遮罩旋转气缸上。
9.如权利要求8所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的光源支架模块包括横向调节组件、纵向调节组件以及角度调节组件；所述的横向调节组件设置于内部检测机架上，所述的纵向调节组件在横向调节组件上移动，所述的角度调节组件与纵向调节组件连接，所述的光源与角度调节组件连接。
10.如权利要求7所述的水果自动分选生产线，其特征在于：所述的内部检测果托输送线包括两组皮带传动组件，所述的两组皮带传动组件之间设有间距，两组皮带传动组件托住果托的两侧进行传输；所述的接收模组包括光纤镜头，所述的光纤镜头与光谱仪通过电路连接；所述的光纤镜头设置于两组皮带传动组件的间距中且位于果托的下方。
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