CN204974510U - 一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，包括机架以及机架上设置的滚轴式传送带，所述滚轴式传送带上部设有摄像头，所述滚轴式传送带一侧设有第一舵机，所述滚轴式传送带的机架一侧设有第一交流电机；所述机架上设有格式传送带，所述格式传送带设置在滚轴式传送带一端，所述格式传送带一侧设有第二交流电机，所述第二直流电机通过同步带连接拨轮，所述拨轮一侧设有过渡传送带，所述过渡传送带与称重传送带相连接，所述称重传送带与分级传送带相连接。本实用新型拨盘来控制每两个产品之间的距离，以防止产品距离太近而出现重量分级失误,在由单片机处理这些信息，进而控制舵机的转动来实现产品的重量分级。

Description

一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置

技术领域

本实用新型涉及一种加工生产线，特别涉及一种食品加工生产线。

背景技术

目前，在很多食品加工行业都需要对加工的食品进行质量的检测与重量等级的分类，国内绝大多数企业还是依靠人工来实现质量检测与重量分级的，即用人眼来识别食品好坏，用手工剔除次品进而完成质量检测；用手拿起食品放在电子秤上称重，根据重量再用手把它放到相应重量等级的储物箱中来进行重量分级。这样不仅处理效率低下，浪费人力，分级精度低下，出错率高，劳动强度大，而且劳动力成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，使用摄像头和压力传感器，图像处理及重量检测两方面技术来对食品进行筛选，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，包括机架以及机架上设置的滚轴式传送带，所述滚轴式传送带上部设有摄像头，所述滚轴式传送带一侧设有第一舵机，所述第一舵机一侧设有次品储物箱，所述滚轴式传送带的机架一侧设有第一交流电机；所述机架上设有格式传送带，所述格式传送带设置在滚轴式传送带一端，所述格式传送带一侧设有第二交流电机，所述第二直流电机通过同步带连接拨轮，所述拨轮一侧设有过渡传送带，所述过渡传送带的机架一侧设有控制模块，所述过渡传送带与称重传送带相连接，所述称重传送带与分级传送带相连接，所述称重传送带一侧设有第二舵机。

作为本实用新型的一种优选技术方案，一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，其特征在于，所述第一舵机与第一机械臂相连接，所述第二舵机与第二机械臂连接，所述机架一侧设有若干挡板，所述挡板下部设有合格品储物箱。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述称重传送带上设有压力传感器和电路板单元，所述压力传感器与电路板单元电性连接，所述称重传送带底端设有支撑轮，所述称重传送带两端分别设有两个皮带滚轮，所述皮带滚轮与皮带滚轮通过连接轴相连接。

与现有技术相比本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型设计的这种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置是由摄像头捕捉单元，滚轴式传送带，次品剔除单元，定距放料单元，称重单元，机械臂分级单元，控制单元，输送单元，远程监控单元九个单元组成。设计的这种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置创造性的应用了图像处理的技术，通过摄像头来摄取食品的360度照片，经过matlab语言编程，stm32单片机处理来判断食品质量的好坏，如发现次品就控制舵机转动进而带动机械臂将其剔除。合格产品经过传送带进入定距放料单元，由拨盘来控制每两个产品之间的距离，以防止产品距离太近而出现重量分级失误。经传动带运动到称重单元的压力传感器上方时，传感器会把检测到的重量信息传送给单片机，由单片机处理这些信息，进而控制后面舵机的转动来实现产品的重量分级。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型质量检测部分的结构示意图；

图3是本实用新型重量分级部分的结构示意图；

图4是本实用新型重量分级秤的结构示意图；

图5是本实用新型质量筛选系统示意图；

图中标号：1、机架；2、滚轴式传送带；3、摄像头；4、第一舵机；5、次品储物箱；6、第一交流电机；7、格式传送带；8、第二交流电机；9、拨轮；10、过渡传送带；11、控制模块；12、称重传送带；13、第二舵机；14、挡板；15、合格品储物箱；16、分级传送带；17、皮带滚轮；18、连接轴；19、压力传感器；20、电路板单元；21、支撑轮。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：如图1-5所示，本实用新型提供一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，包括机架1以及机架1上设置的滚轴式传送带2，所述滚轴式传送带2上部设有3摄像头，所述滚轴式传送带2一侧设有第一舵机4，所述第一舵机4一侧设有次品储物箱5，所述滚轴式传送带2的机架1一侧设有第一交流电机6；所述机架1上设有格式传送带7，所述格式传送7带设置在滚轴式传送带2一端，所述格式传送带7一侧设有第二交流电机8，所述第二直流电机8通过同步带连接拨轮9，所述拨轮9一侧设有过渡传送带10，所述过渡传送带10的机架1一侧设有控制模块11，所述过渡传送带10与称重传送带12相连接，所述称重传送带12与分级传送带16相连接，所述称重传送带12一侧设有第二舵机13。

所述第一舵机4与第一机械臂相连接，所述第二舵机13与第二机械臂连接，所述机架1一侧设有若干挡板14，所述挡板14下部设有合格品储物箱15；所述称重传送带12上设有压力传感器19和电路板单元20，所述压力传感器19与电路板单元20电性连接，所述称重传送带12底端设有支撑轮21，所述称重传送带12两端分别设有两个皮带滚轮17，所述皮带滚轮17与皮带滚轮17通过连接轴18相连接。

一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，具体有摄像头捕捉单元，滚轴式传送带，次品剔除单元，定距放料单元，称重单元，机械臂分级单元，控制单元，输送单元，远程监控单元九个单元组成。

摄像头3捕捉单元由机器视觉系统和图像处理系统组成。机器视觉系统又由摄像头3，光照箱子，电路模块，计算机等组成。光源安放于光照箱子内合适的位置，phantom高速摄像机固定在光照箱正上方，当运动的食品到达视场内一定位置，食品的运动状况检测传感器被触发，具有外触发功能的图像采集卡开始采集图像，模拟信号经图像采集卡输入通道进入图像采集卡，经解码器把PAL制式的模拟信号转化为数字分量为R.G.B的数字图像，通过PCI总线传入计算机内存，供后续处理。

图像处理系统包括单体图像分割和图像预处理。单体分割是研究开发这套装备的关键技术之一，把每件食品都作为一个单独产品处理。每件食品被电脑独立识别，每件食品的数据清晰可得，便于后续的批量包装，产品追踪，对每件食品去向加以控制和记录。通过机器视觉系统采用时间序列连续场扫描采集到的食品图片，单体提取后在识别处理前首先要对其进行预处理操作。主要包括：图像的灰度变换，图像的增强（消噪处理），图像边缘检测，图像分割。

滚轴式传送带2是由传动链条，传动齿轮，轴承，销轴，辊子，电机等组成，传动齿轮固定在机架上面，电机通过传动皮带带动皮带轮转动，皮带轮与齿轮是同轴转动，辊子通过轴承及销轴固定在传动链条的销轴上，传动链条在传动齿轮的带动下转动。当食品运动到摄像头下面时，辊子在摩擦带上摩擦进而带动辊子转动，从而会使辊子上方的食品发生转动，便于摄像头3来进行360度无死角的采集拍照。

次品剔除单元包括舵机，机械臂等组成，当发现次品时，电脑会通过无线蓝牙模块发送信息给下位机，由下位机来控制舵机转动进而带动机械转动实现次品的剔除。

定距放料单元包括格式传送带，摩擦滚轴，轴承，传动带，带轮，销轴，电机，拨轮等组成，摩擦滚轴两侧通过轴与传动带轮连接，带轮通过传动带与电机上的带轮连接，这样格式传送带在摩擦滚轴的带动下而运动，速度大小由电机决定。拨轮会把格式传送带上的每一小格子里食品逐一拨出来，拨到称重传送带之前的过渡传动带上，过渡传动带是为了使食品的速度稳定，防止直接落到称重传动带上带来的重力冲击影响测量准确性。这个定距放料单元是为了控制食品间距，方便后面对食品进行单独称重，防止两个食品距离太近而影响称重结果。

称重单元由：悬臂梁式称重传感器，称重传送带12，机架1，集成电路等构成，当食品运动到称重传送带12上时，称重传感器中的电阻应变片会发生形变，进而电阻变化转化为电压的变化，经过放大电路，滤波电路，A\D模数转换电路传给单片机，由单片机来处理这些信息。

机械臂分级单元由：舵机，机械臂，轴承等组成，舵机在单片机的控制下发生转动来实现食品的重量分级。本设备图是按照重量可分为7级来画的，第7级食品直接运动到传送带的尽头掉到储物箱中。

控制单元是整套装备的大脑包括：上位机联想牌计算机，ATK-HC05蓝牙，下位机STM32F103ZET6单片机，集成电路等组成。主要是负责对采集的信息进行信息处理，并对执行机构发出命令。

输送单元主要是负责食品的运输，包括：传动带，滚轴，滚筒，直流电机，机架等组成。

远程监控单元是是有labview编程的一个labview电脑实时显示界面，即一个远程实时监控界面。通过这个界面可以实时的显示现场机器的工作状况，具体包括显示加工食品的总数量，总重量，加工的速度，现场的工作温度，湿度等。

当食品经传动带运动到滚轴式传送带时，滚轴在摩擦带的摩擦之下发生转动，相应的食品也会在滚轴上发生转动，当运动的食品到达视场内一定位置，食品的运动状况检测传感器（即红外线对管检测传感器）被触发，具有外触发功能的图像采集卡开始采集图像，模拟信号经图像采集卡输入通道进入图像采集卡，经解码器把PAL制式的模拟信号转化为数字分量为R.G.B的数字图像，通过PCI总线传入计算机内存，供后续处理。摄像头会捕捉转动食品的360度图像，检测食品的质量，当所拍摄图片经过图像处理系统处理后，不同于数据库图片时即为次品，计算机会通过蓝牙模块传送命令给下位机单片机，下位机再控制舵机转动，舵机带动机械臂转动进而将次品剔除。然后，合格产品紧接着进入称重模块，我们把整个称重模块传动部分固定在悬臂梁式称重传感器上，这样就可以避免传动带的张紧力对称重的影响。

称重原理为：当食品进入称重模块时，称重传感器检测到重量数据先呈现上升趋势，然后维持一定小幅度的波动，最后呈现下降趋势，当其值维持小幅波动时即认为是食品完全进入称重模块，此时，开始记录称重数据。食品完全进入称重模块时，电阻应变片发生应变，电阻变化经桥式电路转化为电压变化，经过放大电路放大微弱的电压信号，经过滤波电路滤波，再由A/D采集信号传给单片机处理。本专利的程序部分是利用keil软件经过C语言编程利用静态标定算法，误差分析补偿算法对检测数据进行处理即可得出食品重量。通过对射式光电开关检测食品位置，原理为对射式光电开关是将投光器与受光器置于相对的两个装置，光束也是在相对的两个装置之间，穿达投光器与受光器之间的鸡腿会阻断光束并启动受光器。当食品挡住红外线时，光电开关输出电平发生转变。通过检测光电开关的电平转换次数来判断是第几个食品到达相应的机械臂处。配合检重单元的重量二者构成一个与运算，当检测到一个重量m之后,先判断这个重量m的取值范围是处于哪一个重量等级，当这个食品运动到相应的重量区间分级单元时通过检测光电开关的电平转换进而由单片机发出指令控制相应舵机转动，进而将食品扫到储物箱中，实现重量分级。

图1中，当食品从工作台传送带上运动到2滚轴式传送带上，在摩擦带的摩擦之下，辊子发生转动，进而带动食品转动。当食品运动到3摄像头下时，光电开关会打开，进而控制摄像头连续摄取多张图片传给计算机进行图像处理，当所拍摄图片经过图像处理系统处理后，不同于数据库图片时即为次品，计算机会通过蓝牙模块传送命令给下位机单片机，下位机再控制舵机转动，舵机带动机械臂转动进而将次品剔除出去，存放在5次品储物箱当中。通过食品质量检测之后的合格产品直接掉落在7格式传动带的小格子之中，运动到9拨轮附近时由拨轮将食品拨到10过渡传送带上，以保持食品运动速度与12称重传送带运动速度的一致性，便于进行重量的称重。图5中，我们特别设计的一种重量检测传动带，19应变压力传感器一端用螺丝固定到称重传动带的机架上，另一端通过螺丝固定到支撑架上。支撑架上面又与两根支撑18连接轴固定连接，支撑轴与滚珠轴承轴过盈配合，滚珠轴承与21支撑滚轮是过盈配合。支撑滚轮是直接接触传动带的，当食品运动到5称重传动带之上时，下面的应变压力传感器检测到重量信号，经过放大电路，滤波电路，A/D模数转换电路传送给单片机进行信息处理，经过C语言编程利用静态标定算法，误差分析补偿算法对检测数据进行处理即可得出食品重量。通过检测光电开关的电平转换次数来判断是第几个食品到达相应的机械臂处。配合检重单元的重量二者构成一个与运算，当检测到一个重量m之后,先判断这个重量m的取值范围是处于哪一个重量等级，当这个食品运动到相应的重量区间分级单元时通过检测光电开关的电平转换进而由单片机发出指令控制相应舵机转动，进而将食品扫到相应的合格品储物箱中，实现重量分级。

在整个重量分级装备工作的过程中，我们可以在任何一个有互联网的地方，及时对生产现场进行监控。我们通过labview编程的一个电脑实时显示界面，即一个远程实时监控界面。所述的重量分级装备中的电路控制单元中有个无线wi-fi模块，这个无线wi-fi模块可以实时的将机器的工作状态通过发射无线信号发射出去，和车间路由器连接的电脑就可以实时的接受到这个信号，进而通过这个界面可以实时的显示现场机器的工作状况，具体包括显示加工食品的总数量，总重量，加工的速度，现场的工作温度，湿度等。可以车间管理人员对该生产工序进行实时的监控。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，包括机架（1）以及机架（1）上设置的滚轴式传送带（2），其特征在于，所述滚轴式传送带（2）上部设有（3）摄像头，所述滚轴式传送带（2）一侧设有第一舵机（4），所述第一舵机（4）一侧设有次品储物箱（5），所述滚轴式传送带（2）的机架（1）一侧设有第一交流电机（6）；所述机架（1）上设有格式传送带（7），所述格式传送带（7）设置在滚轴式传送带（2）一端，所述格式传送带（7）一侧设有第二交流电机（8），所述第二直流电机（8）通过同步带连接拨轮（9），所述拨轮（9）一侧设有过渡传送带（10），所述过渡传送带（10）的机架（1）一侧设有控制模块（11），所述过渡传送带（10）与称重传送带（12）相连接，所述称重传送带（12）与分级传送带（16）相连接，所述称重传送带（12）一侧设有第二舵机（13）。

2.根据权利要求1所述的一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，其特征在于，所述第一舵机（4）与第一机械臂相连接，所述第二舵机（13）与第二机械臂连接，所述机架（1）一侧设有若干挡板（14），所述挡板（14）下部设有合格品储物箱（15）。

3.根据权利要求1所述的一种食品加工生产线动态品质检测与重量自动分级装置，其特征在于，所述称重传送带（12）上设有压力传感器（19）和电路板单元（20），所述压力传感器（19）与电路板单元（20）电性连接，所述称重传送带（12）底端设有支撑轮（21），所述称重传送带（12）两端分别设有两个皮带滚轮（17），所述皮带滚轮（17）与皮带滚轮（17）通过连接轴（18）相连接。