CN203638545U - 一种苹果自动定向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种苹果自动定向装置，包括机架、驱动机构和由驱动机构带动运转的多个定向壳以一定间距固连在环形机架轨道上的传送机构，该装置还包括定位摩擦机构，安装在定向壳链下方的底部摩擦带和定向壳链侧面的侧向定位带，由驱动机构驱动，底部摩擦带、侧向定位带配合定向壳，用于定位定向壳中的苹果使之果梗和果萼旋转到固定位置上。由电机驱动的电机输出主轴上装有联轴器，联轴器与变速器轴相连本实用新型利用机械装备对苹果进行自动化定向，定向后的苹果按确定方向依次均匀排列在输送带上，为下一苹果加工、检测工序提供必要条件。

Description

一种苹果自动定向装置

技术领域

本发明涉及一种苹果自动定向装置，也可用于梨等有果萼水果的定向，能实现苹果在输送过程中的自动定向。属于机械制造技术领域。 

背景技术

苹果外部品质检测是现代苹果产业中不可缺少的设备，采摘后的苹果在包装前要进行表面缺陷的鉴别，需要利用水果分选系统在线进行分选剔除表面有伤或溃烂的苹果，水果分选系统主要用相机拍摄水果表面，将水果表面的图像信息传输到计算机进行分析处理，分析处理的数据回馈到下一级分选系统，以剔除表面有伤的水果。由于水果的果萼、果梗的图像信息与表面有伤或溃烂的苹果图像信息相一致，在分选时容易造成误判，所以分选系统相机在拍摄苹果表面图像信息时需要避免拍摄到果萼与果梗，如果在拍摄苹果表面前对苹果先进行定向，可以有效地减少分选时的误判。为此，需要研发一种连续输送机构以实现苹果在输送过程中的自动定向，苹果随输送机构做直线平动的同时还需绕苹果果萼、果梗所成轴线自转，保证相机能拍摄到苹果完整的表面图像信息。 

国内外情况：国外研究者在20世纪80年代中期开始了水果品质自动检测的研究，并成功研制了一些水果自动化分级系统，20世纪90年代开始研究基于计算机视觉技术的水果分级系统，到现在已有部分实用的产品，如美国的OSCARTM型和MERLIN型高速水果分级生产线就可用于苹果、梨、橘子、桃子等水果的分等定级和品质检测。输送系统主要用Throop等用的苹果定向机构，需要苹果在完成定向后翻转，此种机构结构复杂、加工成本高、易出现苹果在翻转时出现滑落的现象，且相机拍摄不到定位壳内的苹果部分信息。我国于20世纪90年代开始研究利用计算机视觉进行苹果品质的检测。分选机的输送系统大多采用辊子结构，苹果一边移动一边自身转动，这种输送机构对于苹果来说存在以下问题：(1)传送翻转机构采用辊子传动，但由于苹果果梗、果萼的存在，其在辊子上翻转状态不确定，造成苹果表面信息的获取不准确，易发生表面信息采集不完全和信息采集重复的情况；(2)由于采集信息时苹果的姿态不固定，果梗和果萼的位置不确定，在后期的信息处理中需要进行苹果果梗和果萼的识别以及与苹果表面缺陷的区分工作，导致误判使表面缺陷这一指标的分级误差较大。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对水果分选系统的不足，提供一种结构相对简单，连续作业且效率高，能自动对苹果在分选前进行自动定向的装置。 

本发明的目的是这样实现的：一种苹果自动定向装置，包括机架、驱动机构、由驱动机构带动其运转的由多个定向壳以一定间距固连在机架导轨上的传送机构组成，该装置还包括： 

定位摩擦机构，安装在定向壳链下方的底部摩擦带和定向壳链侧面的侧向定位带，由驱动机构驱动，底部摩擦带、侧向定位带配合定向壳，用于定位定向壳中的苹果使之果梗和果萼旋转到固定位置上； 

所述的定向壳包括内果盘与底板，内果盘中部安装有支撑环，两侧装有支撑轮，内果盘开有大孔且有倒角，内果盘上表面与支撑环上表面成一定的夹角。底板下方连两个U型支架，定位轮外缘高于支撑环上表面，定位轮外缘到内果盘底面的距离为1.5mm，根据不同尺寸的苹果距离可做调整； 

所述的传送机构采用环形链传送方式，两端平行安装主动链轮和从动链轮，链轮上绕有链条，定向壳配合环形机架轨道，使其左右两侧的小支撑轮在机架轨道内滑动，定向壳下方的链条连接销固连在链条上，形成了一个环形输送链； 

所述的定位摩擦机构包括：侧向定位带轮，通过定位动力传输轴安装在机架上，定位动力传输轴上安装的小锥齿轮与主动力轴上的大锥齿轮啮合。侧向定位带，由侧向定位带轮支撑，以一定的速度旋转使得苹果在垂直于输送方向的铅垂面内旋转。底部摩擦带轮由定位支架安装在机架上。底部摩擦带由底部摩擦带辊子与底部摩擦带支撑板支撑，以一定的速度旋转从而带动定位轮旋转，定位轮与苹果表面接触后产生的摩擦力矩使得苹果在垂直于输送方向的水平面内旋转； 

所述的小支撑轮上包有橡胶套减轻在传输过程中的振动，定位轮也包有橡胶套在定向过程中增加与苹果的摩擦； 

所述的驱动机构由变速器、主动链轮、皮带轮和皮带组成，变速器为主动链轮提供动力，链条与定向壳通过链条连接销连接固定，链条随链轮转动带动定向壳在环形机架轨道内做循环往复运动，动力输入轴旋转时，通过摩擦带辊子为底部摩擦带旋转提供动力，同时通过动力输入轴配合啮合的大锥齿轮和小锥齿轮为侧向定位带提供动力。实现传送机构与摩擦定位机构的动力都由变速器提供； 

一种苹果自动定向装置进行苹果定向的方法，包括以下步骤： 

当苹果进入定向壳后，摩擦定位机构配合定向壳在定向区对苹果进行定位，使得苹果的果梗或果萼部分转到内果盘的下部，苹果完成定向； 

定向后的苹果进入摄像区，在定位摩擦机构的作用下，苹果在垂直于输送方向的水平面内旋转。摄像区的摄像头开始采集苹果的表面图像信息并传送至数据处理装置进行图像数据分析。 

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步的描述， 

图1是本发明的苹果自动定向装置整体结构俯视图。 

图2是本发明的苹果自动定向装置整体结构主视图。 

图3是本发明的苹果定向壳结构左视图。 

图4是本发明的苹果定位块整体结构示意图。 

图中：I——定向区；II——摄像区；1——定向壳；2——环形机架轨道；3——侧向定位带；4——底部摩擦带；5——侧向定位带支撑轮轴；6——侧向定位带支撑轮；7——侧向定位带轮；8——侧向定位带轮轴；9——变速器；10——皮带；11——机架；12——皮带轮；13——动力输入轴；14——主动链轮；15——定位动力传输轴；16——大锥齿轮；17——小锥齿轮；18——底部摩擦带辊子；19——底部摩擦带辊子支架；20——链条；21——底部摩擦带支撑板；22——底部摩擦带；23——底部摩擦带支撑板支架；24——从动链轮；25——苹果；26——内果盘；27——连接底板；28——小支撑轮；29——U型支架；30——调节片；31——链条连接销；32——支撑环；33——定位轮；34——定位轮轴。 

具体实施方式

此装置可用于苹果的自动定向。如图1、图2、图3、图4所示一种苹果自动定向装置，包括机架11、驱动机构、传送机构、摩擦机构，图1中可以看出该装置分为定向区I和摄像区II两部分。图2中可以看出整个装置为环形形式，定向壳1以一定的间距排放在环形机架轨道2内，该装置通过固定在机架11上的变速器9提供动力，变速器输出轴通过皮带10与皮带轮12相连接，皮带轮12带动动力输入轴13为整个装置提供动力，一部分动力带动主动链轮14转动，主动链轮14、链条20与从动链轮24平行放置，链条20与定向壳1上的链条连接销31相固连，定向壳1通过小支撑轮28夹在环形机架轨道2之间，当主动链轮14转动带动链条20转动时，定向壳1前后两侧4个小支撑轮28在环形机架轨道2内滑动，定向壳1随链条20移动；一部分动力通过动力输入轴13带动底部摩擦带22转动，底部摩擦带辊子18与底部摩擦带辊子支架19使得位于定向壳1下方的摩擦带22与传输方向平行；为保证定向效果使得底部摩擦带22在定向区I内始终与定位轮33接触，在底部摩擦带22下方通过底部摩擦带支撑板支架23在机架11上安装底部摩擦带支撑板21；另一部分动力通过动力输入轴13带动互相啮合的大锥齿轮16与小锥齿轮17，从而带动定位动力传输轴 15转动，通过侧向定位带轮7将动力传输至侧向定位带3。 

苹果定向壳：如图3，图4所示，定向壳两侧的4个小支撑轮28夹在环形机架轨道2上，支撑整个定向壳1的同时使得定向壳1在环形机架轨道2内平稳滑动，内果盘26与苹果25相接触，内果盘26开有倒角增大了与苹果的接触面积，内果盘26一侧开槽且整体为楔形形状，下平面与内果盘底板27相连接，楔形角向上翘起与输送水平面成α=5°夹角，支撑环32上表面与内果盘26上表面平行，即与输送水平面成α=5°夹角。内果盘26内侧有倒角，在定向过程中增加了与苹果25接触面积，使得苹果25定位准确且苹果25在定向过程中不易从定向壳1上滑落，同时也满足了不同尺寸苹果的定向。由于支撑环32上表面与水平输送方向有夹角，苹果25在定向过程中始终倾斜依靠在侧向定位带3上，增加了与侧向定位带3的接触面积，使得苹果定位快速且准确。内果盘26与底板27连接，在底板27下方连接两个U型支架29用于安装支撑环32，U型支架上用螺栓固定调节片30，调节片30开有长孔可调节连接销31与链条20的距离，以便于安装。同时U型支架27上装有定位轮轴34，定位轮轴34上装有定位轮33，定位轮的外缘凸出内果盘底面，根据不同品种的苹果大小高度差可调整。 

苹果的定向：定向壳1在链条20的带动下进入到定向区I，苹果25落入定向壳1后，底部摩擦带4以一定的速度旋转与定位轮33接触，由于摩擦定位轮33旋转，与苹果25接触后使苹果25产生垂直于输送方向的铅垂面内的旋转运动；侧向定位带3旋转时与苹果25的外表面接触，使得苹果25产生垂直于输送方向的水平面内的旋转运动。在侧向定位带3旋转过程中，侧向定位带支撑轮6绕安装在环形机架轨道2上的侧向定位带支撑轮轴5做旋转运动为侧向定位带3提供支撑，使得侧向定位带3振动小并与苹果25表面保持接触。苹果25发生垂直于输送方向铅垂面与水平面两个方向的转动，当苹果25旋转到果萼或果梗与支撑环32正对时，苹果25果萼或果梗部分与定位轮33失去接触，完成苹果25的定向。完成定向的苹果25在进入摄像区时，侧向定位带3继续与苹果25表面接触，此时苹果25只在垂直于输送方向的水平面内旋转，摄像头开始获取完整的苹果表面信息。 

Claims (8)

1.一种苹果自动定向装置，包括机架(11)、驱动机构和由驱动机构带动运转的多个定向壳(1)以一定间距固连在环形机架轨道(2)上的传送机构，该装置还包括：定位摩擦机构，安装在定向壳链下方的底部摩擦带(4)和定向壳链侧面的侧向定位带(3)，由驱动机构驱动，底部摩擦带(4)、侧向定位带(3)配合定向壳(1)，用于定位定向壳(1)中的苹果(25)使之果梗和果萼旋转到固定位置上。 

2.根据权利要求1所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的传送机构采用环形链传送方式，两端平行安装主动链轮(14)、从动链轮(24)，链轮上绕有链条(20)，定向壳(1)配合环形机架轨道(2)，使其左右两侧的小支撑轮(28)在环形机架轨道(2)内滑动，定向壳(1)下方的链条连接销(31)固连在链条(20)上，形成了一个环形输送链。 

3.根据权利要求1所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的定位摩擦机构包括：侧向定位带轮(7)，通过定位动力传输轴(15)安装在机架(11)上，定位动力传输轴(15)上安装的小锥齿轮(17)与动力输入轴(13)上的大锥齿轮(16)啮合，侧向定位带(3)由侧向定位带轮(7)支撑以一定的速度旋转使得苹果(25)在垂直于输送方向的铅垂面内旋转，底部摩擦带辊子(18)由底部摩擦带辊子支架(19)安装在机架(11)上，底部摩擦带(4)由底部摩擦带辊子(18)与底部摩擦带支撑板(21)支撑以一定的速度旋转从而带动定位轮(33)旋转，定位轮(33)在与苹果(25)表面接触后产生的摩擦力矩使得苹果(25)在垂直于输送方向的水平面内旋转。 

4.根据权利要求1所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的定向壳(1)包括内果盘(26)与底板(27)，内果盘(26)中部安装有支撑环(32)，两侧装有小支撑轮(28)，底板(27)下方连两个U型支架(29)，U型支架(29)装有可自由旋转的定位轮(33)，定位轮(33)外缘高于支撑环(32)上表面。 

5.根据权利要求4所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的定位轮(33)外缘到内果盘(26)底面的距离为1.5mm，根据不同尺寸的苹果距离可做调整。 

6.根据权利要求4所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述内果盘(26)开有大孔且有倒角，并在一侧开槽，内果盘(26)整体为楔形形状，下平面与内果盘底板(27)相连接，楔形角向上翘起与输送水平面成α=5°夹角，支撑环(32)上表面与内果盘(26)上表面平行，同样与输送水平面成α=5°夹角，苹果(25)在定向过程中始终倾斜依靠在侧向定位带(3) 上，增加了与侧向定位带(3)的接触面积，使得苹果(25)定位快速且准确。 

7.根据权利要求1所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的驱动机构由变速器(9)、主动链轮(14)、皮带轮(12)和皮带(10)组成，变速器(9)为主动链轮(14)提供动力，链条(20)与定向壳(1)通过链条连接销(31)连接固定，链条(20)随链轮转动带动定向壳(1)在环形机架轨道(2)内做循环往复运动，动力输入轴(13)旋转时，通过摩擦带辊子(18)为底部摩擦带(4)旋转提供动力，同时通过动力输入轴(13)配合啮合的大锥齿轮(16)和小锥齿轮(17)为侧向定位带(3)提供动力，实现传送机构与摩擦定位机构的动力都由变速器提供。 

8.根据权利要求2所述的苹果自动定向装置，其特征在于：所述的小支撑轮(28)上包有橡胶套减轻在传输过程中的振动，定位轮(33)也包有橡胶套在定向过程中增加与苹果(25)的摩擦。 

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