CN205289022U - 一种叶菜类蔬菜自动分级系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农产品分级技术领域，尤其涉及一种叶菜类蔬菜自动分级系统，包括输送叶菜的传输装置、采集叶菜信息的检测装置、分级装置和处理叶菜信息并发送分级信号的控制装置，所述检测装置与多个所述分级装置依次设置于所述传输装置上，且所述检测装置与所述控制装置连接，以将采集到的叶菜信息传递至所述控制装置，所述控制装置与所述分级装置连接，以将处理叶菜信息后得到的分级信号输送至所述分级装置，进行叶菜分级。本实用新型的装置组成结构简单，可以针对不规则排序的样品进行分级，机械结构与电控相结合，实现了农产品自动分级的效果，使分级系统的自动化能力提高，避免了采用人工分级的方式，节约人力的同时提高了分级效率。

Description

一种叶菜类蔬菜自动分级系统

技术领域

本实用新型涉及农产品分级技术领域，尤其涉及一种叶菜类蔬菜自动分级系统。

背景技术

目前随着机器视觉技术、光谱技术和传感器技术的发展，以及机械机构的应用，使得快速无损自动对农产品进行分级的技术得到了发展。

何建光等利用基于机器视觉技术实现了对红枣的无损分级，可以对枣果的大小，颜色以及形状等综合指标进行识别分析。

张发军等利用颜色传感器技术设计了一种水果自动分级装置，水果在筛选桶中进行大小筛选后，利用不同的颜色传感器实现了对球形以及椭圆形水果的大小及果品表面的分级，克服了传统的人工分级的不足。

冯雷等利用步进电机以及光谱摄像机等机构设计了一种水果自动分级装置，利用分级模块与控制电机连接控制正反转，实现了装置对水果的自动分级，降低了人工误差，提高了分级效率。

以上的这些分级方法或系统，均是在分级过程中样品之间的距离是一定，或者样品到达分级位置的时间是一定的前提下进行分级，对于样品之间的距离不一致分级系统比较少见。此外叶菜类蔬菜因其菜叶表皮薄而容易破损的特点，在自动分级领域多采用人工分级的方式，该方式大大限制了分级效率。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决现有的分级系统组成的装置和结构繁琐，而且缺少对叶菜类蔬菜分级机构，缺少针对不规则排序的叶菜类样品进行分级的装置，以及大多数分级机构仍需采用人工分级的方式，自动化能力低，限制了分级效率的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种叶菜类蔬菜自动分级系统，包括输送叶菜的传输装置、采集叶菜信息的检测装置、分级装置和处理叶菜信息并发送分级信号的控制装置，所述检测装置与多个所述分级装置沿所述传输装置输送叶菜的方向依次设置于所述传输装置上，且所述检测装置与所述控制装置连接，以将采集到的叶菜信息传递至所述控制装置，所述控制装置与所述分级装置连接，以将处理叶菜信息后得到的分级信号输送至所述分级装置，进行叶菜分级。

其中，所述分级装置包括外壳、色标传感器和分级吹气模块，所述外壳的形状为矩形，且所述外壳垂直于叶菜输送方向上的两侧面分别设置于所述传输装置的两侧，一侧面敞开，另一侧面封闭，所述封闭侧面的底部设有所述分级吹气模块；所述外壳在沿叶菜输送方向上的两侧面的底部设有开口，所述色标传感器设置于所述外壳内部，且位于叶菜上方。

其中，所述色标传感器通过色标传感器支架与所述外壳连接，所述外壳的一侧面设有竖直排列的多个第一安装孔，所述色标传感器支架一端设有用于安装所述色标传感器的第一孔，另一端设有与所述第一安装孔配合连接的固定孔，以调整所述色标传感器距离叶菜的高度。

其中，所述分级吹气模块包括吹气头与空气压缩机，所述吹气头上设有通孔，且一端为进气端，另一端为吹气端，所述吹气端伸入所述外壳的内部，所述进气端与所述空气压缩机通过输出气管道连接。

其中，所述吹气头的形状为楔形，所述吹气头的上斜面由所述进气端向所述吹气端倾斜，所述通孔在所述吹气端为矩形孔，所述通孔在所述进气端为圆形孔；所述吹气头底部设有用于固定所述吹气头的第二安装孔。

其中，所述检测装置包括检测相机和用于检测叶菜到达检测位置的光电检测传感器，所述检测相机位于所述叶菜上方，所述检测相机与所述光电检测传感器均与所述控制装置连接。

其中，所述检测装置还包括检测暗箱和位于所述检测暗箱内部的光源，所述检测相机位于所述检测暗箱内部，所述光电检测传感器设置于所述检测暗箱的侧壁上，所述光源位于所述检测暗箱的侧壁上，且位于所述检测相机与所述光电检测传感器之间。

其中，所述控制装置包括控制计算机与单片机控制模块，所述光电检测传感器、所述检测相机和所述单片机控制模块一端均与所述控制计算机连接，所述单片机控制模块的另一端与所述色标传感器和所述空气压缩机连接。

其中，所述外壳顶部设有供所述色标传感器的引线穿出所述外壳与所述单片机控制模块连接的引线孔。

其中，所述传输装置为传输皮带。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：通过检测装置对叶菜的信息的采集，并将信息传送至控制装置，控制装置统一对接收到的叶菜信息进行处理分析，并发送分级信号至分级装置，叶菜通过传输装置进入分级装置后，控制装置控制分级装置将叶菜根据分级信号进行分级处理，本实用新型叶菜类蔬菜自动分级系统的装置组成结构简单，可以针对不规则排序的样品进行分级，机械结构与电控相结合，实现了农产品自动分级的效果，使分级系统的自动化能力提高，避免了采用人工分级的方式，节约人力的同时提高了分级效率。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统分级装置的外壳的结构示意图；

图3是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统分级装置的外壳的结构示意图；

图4是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统分级装置的色标传感器支架的结构示意图；

图5是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统分级装置的吹气头的结构示意图；

图6是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统分级装置的吹气头的结构示意图；

图7是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统控制装置的控制流程图；

图8是本实用新型实施例叶菜类蔬菜自动分级系统控制装置的单片机控制模块控制分级结构的电路图。

图中：1：传输装置；2：检测装置；3：分级装置；4：控制装置；5：叶菜；21：检测相机；22：光电检测传感器；23：检测暗箱；24：光源；31：外壳；32：色标传感器；33：色标传感器支架；34：吹气头；35：空气压缩机；36：输出气管道；41：控制计算机；42：单片机控制模块；311：第一安装孔；312：引线孔；331：固定孔；332：第一孔；341：矩形孔；342：圆形孔；343：第二安装孔；421：外部接口；422：定时器；423：电磁阀连接端口；424：继电器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1所示，本实用新型实施例提供的叶菜类蔬菜自动分级系统，包括输送叶菜5的传输装置1、采集叶菜5信息的检测装置2、分级装置3和处理叶菜5信息并发送分级信号的控制装置4，检测装置2与多个分级装置3沿传输装置1输送叶菜5的方向依次设置于传输装置1上，且检测装置2与控制装置4连接，以将采集到的叶菜5信息传递至控制装置4，控制装置4与分级装置3连接，以将处理叶菜5信息后得到的分级信号输送至分级装置3，进行叶菜分级。

通过检测装置对叶菜的信息的采集，并将信息传送至控制装置，控制装置统一对接收到的叶菜信息进行处理分析，并发送分级信号至分级装置，叶菜通过传输装置进入分级装置后，控制装置控制分级装置将叶菜根据分级信号进行分级处理，本实用新型叶菜类蔬菜自动分级系统的装置组成结构简单，可以针对不规则排序的样品进行分级，机械结构与电控相结合，实现了农产品自动分级的效果，使分级系统的自动化能力提高，避免了采用人工分级的方式，节约人力的同时提高了分级效率。

其中，如图2和图3所示，分级装置包括外壳31、色标传感器32和分级吹气模块，外壳的形状为矩形，且外壳31垂直于叶菜输送方向上的两侧面分别设置于传输装置1的两侧，一侧面敞开，另一侧面封闭，封闭侧面的底部设有分级吹气模块；外壳31在沿叶菜5输送方向上的两侧面的底部设有开口，色标传感器32设置于外壳31内部，且位于叶菜5上方；外壳31在垂直于叶菜5输送方向上的一侧面敞开。外壳优选为弓形外壳，弓形的向外翻边位于外壳垂直于叶菜输送方向的两侧面，并且通过外向翻边将外壳的两侧面分别固定于传输装置两侧，弓形外壳长度为传输装置的宽度，高度为15-18cm之间，宽度为10-15cm之间，叶菜样品由传输装置通过外壳的底部开口输送至外壳内部后，外壳拥有一定的高度和宽度能够保证叶菜样品在外壳内进行分级，不会被分级吹气装置的气流吹飞。位于封闭侧面的分级吹气模块将叶菜吹至敞开侧面，叶菜会落入与敞开侧面连接的相应的分级收容装置内。

具体的，如图4所示，色标传感器32通过色标传感器支架33与外壳31连接，外壳31的一侧面设有竖直排列的多个第一安装孔311，色标传感器支架33一端设有用于安装色标传感器32的第一孔332，色标传感器支架33另一端设有与第一安装孔311配合连接的固定孔331，以调整色标传感器33距离叶菜5的高度。不同种类的蔬菜大小和颜色深浅不一，色标传感器需要检测的信息也是不同的，因此色标传感器在外壳内部与叶菜样品之间高度距离需是可调的，一般距离在3cm-10cm之间，竖直设置的多个第一安装孔可用于色标传感器支架根据分级检测需要调整高度，以使安装在色标传感器支架上的色标传感器改变高度。

具体的，如图5和图6所示，分级吹气模块包括吹气头34与空气压缩机35，吹气头34上设有通孔，且吹气头34一端为进气端，吹气头34另一端为吹气端，吹气端34伸入外壳31的内部，进气端与空气压缩机35通过输出气管道36连接。分级吹气模块的设置有利于叶菜类蔬菜的分级，通过空气压缩机输出气体至吹气端，将叶菜吹出，避免了在分级时因硬物接触而导致的菜叶表皮薄的叶菜类蔬菜破损，节省人力劳动，保证蔬菜分级后的质量，提高了自动化分级水平。

其中，吹气头34的形状为楔形，吹气头34的上斜面由进气端向吹气端倾斜，通孔在吹气端为矩形孔341，通孔在进气端为圆形孔342；吹气头34底部设有用于固定吹气头34的第二安装孔343。楔形吹气头的上斜面为与水平面呈30°-45°的斜面，进气端为圆形孔，吹气端为矩形孔，且圆形孔的面积与矩形孔的面积相等，吹气头的上斜面对进入通孔气流具有压缩作用，保证气流从矩形孔喷出对叶菜样品进行分级处理。圆形孔与输出气管道相连接，且圆形孔直径等于输出气管道直径，第二安装孔将吹气头固定在传输装置上。

进一步的，如图1所示，检测装置2包括检测相机21和用于检测叶菜5到达检测位置的光电检测传感器22，检测相机21位于叶菜5上方，检测相机21与光电检测传感器22均与控制装置4连接。传输装置将叶菜输送至检测装置的检测位置，光电检测传感器检测到叶菜样品到位信息后，将信号传递至控制装置，控制装置控制检测相机对叶菜样品进行拍摄和信息采集。

其中，检测装置2还包括检测暗箱23和位于检测暗箱23内部的光源24，检测相机21位于检测暗箱23内部，光电检测传感器22设置于检测暗箱23的侧壁上，光源24位于检测暗箱21的侧壁上，且光源24位于检测相机21与光电检测传感器22之间。检测暗箱的设置一方面固定了叶菜的被检测位置和检测相机的拍摄位置，另一方面避免了因外界光线或事物对检测相机对叶菜信息采集的影响而导致的信息检测不准确，分级出现误差等问题，检测暗箱内部设置光源，对叶菜样品进行打光照射，有利于检测相机在检测暗箱中的拍摄和信息采集工作。

另外，控制装置4包括控制计算机41与单片机控制模块42，光电检测传感器22、检测相机21和单片机控制模块42一端均与控制计算机41连接，单片机控制模块42的另一端与色标传感器32和空气压缩机35连接。外壳31顶部设有供色标传感器32的引线穿出外壳31与单片机控制模块42连接的引线孔312。控制计算机接收光电传感器的信号对检测相机进行控制，并对检测相机采集的叶菜样品信息进行处理得出分级结果，将结果暂存入单片控制模块中，叶菜进入分级装置的外壳后，色标传感器将第一时间对其进行信息检测结果传递至单片机控制模块，单片机控制模块将检测信息与暂存的结果进行比对，以此控制分级吹气模块对叶菜进行分级。每个分级装置都独自对应一个单片机控制模块，有利于单片机控制模块的单一处理分析，控制更加准确，不易产生误差或混淆，防止不同的分级信号产生相互影响。

其中，传输装置1为传输皮带。叶菜样品或其他被检测分样品可在传输皮带上无规则排列传输，进入检测装置和分级装置完成分级工作。期间既可以实现全程自动化分级又能够随时插入人为控制，灵活性和可操作性强。

在实际工作应用中，样品以菠菜样品为例，以检测到部分烂叶，大部分烂叶，正常叶划分为三个等级进行分级，如图7所示，本实用新型具体过程如下：

第一个阶段，当叶菜样品在传输皮带上以非等间距的顺序排列时，依次通过检测暗箱，当叶菜样品进入检测暗箱内，且光电检测传感器检测到位信息后，将该传感信息传输至控制计算机，从而控制检测相机对叶菜样品进行采集，控制计算机将采集的叶菜样品的图像信息进行分析，可根据品质好坏，有无烂叶，黄叶等进行分析，并设定分级阈值q1，q2，且q1<q2，根据烂叶的面积大小s与q1，q2的关系，分为三个第级，其中s>＝q2为第一等级，q1<s<q2为第二等级，s<＝q1为第三等级。

控制计算机首先记录叶菜样品的通过顺序m，并判断记录第m个叶菜样品的等级判断结果，之后记录每个等级所各自所包括的样品总数n，第一等级为n₁，第二等级为n₂，第三等级为n₃，最后将叶菜样品等级判别顺序L发送至相应的单片机控制模块，第一级等级判别顺序L₁＝m发送至第一级单片机控制模块，第二级等级判别顺序L₂＝m-n₁发送至第二级单片机控制模块，第三级等级判别顺序L₃＝m-n₁-n₂发送至第三级单片机控制模块。

第二个阶段，由于第一个阶段控制计算机已经完成对叶菜样品的采集和分析，并记录了所采集样品的等级，总数以及当前叶菜的分级与否等信息。控制计算机将处理后分级信息与顺序信息传输分别传输至第一等级单片机控制模块、第二等级单片机控制模块和第三等级单片机控制模块，并将各自的分级顺序信息在相应单片机控制模块内预存。第一分级装置内安装有色标传感器并与第一等级单片机控制模块进行连接，第二分级装置内安装有色标传感器，并与第二等级单片机控制模块进行连接，第三分级装置内安装有色标传感器，并与第三等级单片机控制模块连接，且三个色标传感器依赖色标传感器安装支架上所设置的固定孔与外壳上设置的第一安装孔调整与传输皮带之间的距离高度为5cm，色标传感器的引线从外壳顶部设置的引线孔穿出与单片机控制模块连接。

当第m个叶菜样品到达分级吹气模块时，且被分级吹气装置的外壳内部的色标传感器感应到后，色标传感器将感应信号传输至各自对应的单片机控制模块，单片机控制模块将进行计数Q，并将计数Q与之前控制计算机预存的等级顺序信号L进行匹配，如果满足匹配调节，即L＝Q，则说明是需要分级的叶菜样品，单片机模块将发送分级信号到分级吹气模块对第m个叶菜样品进行分级。

第三阶段，如图8所示，分级装置接收到第二阶段的分级信号后，触发执行机构控制电路，在色标传感器的信号经由外部接口421模块IN1端口传输至定时器422电路，形成单稳态出发电路，定时器422芯片引脚OUT将控制信号传输至继电器424的P2引脚2进而控制空气压缩机触发电磁阀连接端口423，输出气管道分别与分级装置内吹气头进气端的圆形孔相连接，吹气头吹气端设置为与圆形孔面积相同的矩形孔，楔形吹气头上端的斜面的上斜面为与水平面呈30度的斜面，对气流具有压缩作用，保证气流从矩形孔喷出对叶菜样品进行分级处理。

经过以上三个阶段的过程，本实用新型的叶菜类蔬菜自动分级系统完成对不规则顺序排列菠菜样品的分级。

例如，若所需分级的第一个叶菜样品为第二等级，则具体本实用新型的分级过程为：

(1)相机检测采集叶菜样品信息，控制计算机记录叶菜样品的通过顺序m＝1，并判断叶菜样品为第二等级；控制机算计记录第一等级的样品总数n₁＝0和第二等级的样品总数n₂＝1，并将叶菜样品的等级判别顺序L₁＝0和L₂＝m-n＝1分别发送至第一等级单片机控制模块和第二等级单片机控制模块，单片机控制模块对等级判别顺序信号进行暂存；

(2)叶菜样品通过检测装置后进入第一分级装置，第一分级装置的色标传感器检测到叶菜样品后将信号传递至第一等级单片机控制模块，第一等级单片机控制模块计数Q₁＝1，并判断出L₁≠Q₁，第一分级装置不进行分级；叶菜样品被继续输送至第二分级装置，第二分级装置的色标传感器检测到叶菜样品后将信号传递至第二等级单片机控制模块，第二等级单片机控制模块计数Q₂＝1，并判断出L₂＝Q₂，第二等级单片机控制模块发送分级信号至第二分级装置的分级吹气模块；

(3)第二分级装置的分级吹气模块执行分级命令，将叶菜样品进行吹气操作。

综上所述，通过检测装置对叶菜的信息的采集，并将信息传送至控制装置，控制装置统一对接收到的叶菜信息进行处理分析，并发送分级信号至分级装置，叶菜通过传输装置进入分级装置后，控制装置控制分级装置将叶菜根据分级信号进行分级处理，本实用新型叶菜类蔬菜自动分级系统的装置组成结构简单，可以针对不规则排序的样品进行分级，机械结构与电控相结合，实现了农产品自动分级的效果，使分级系统的自动化能力提高，避免了采用人工分级的方式，节约人力的同时提高了分级效率，为叶菜类农产品自动分级提供了新的方法和思路，拥有广阔的应用前景。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：包括输送叶菜的传输装置、采集叶菜信息的检测装置、分级装置和处理叶菜信息并发送分级信号的控制装置，所述检测装置与多个所述分级装置沿所述传输装置输送叶菜的方向依次设置于所述传输装置上，且所述检测装置与所述控制装置连接，以将采集到的叶菜信息传递至所述控制装置，所述控制装置与所述分级装置连接，以将处理叶菜信息后得到的分级信号输送至所述分级装置，进行叶菜分级。

2.根据权利要求1所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述分级装置包括外壳、色标传感器和分级吹气模块，所述外壳的形状为矩形，且所述外壳垂直于叶菜输送方向上的两侧面分别设置于所述传输装置的两侧，一侧面敞开，另一侧面封闭，所述封闭侧面的底部设有所述分级吹气模块；所述外壳在沿叶菜输送方向上的两侧面的底部设有开口，所述色标传感器设置于所述外壳内部，且位于叶菜上方。

3.根据权利要求2所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述色标传感器通过色标传感器支架与所述外壳连接，所述外壳的一侧面设有竖直排列的多个第一安装孔，所述色标传感器支架一端设有用于安装所述色标传感器的第一孔，另一端设有与所述第一安装孔配合连接的固定孔，以调整所述色标传感器距离叶菜的高度。

4.根据权利要求3所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述分级吹气模块包括吹气头与空气压缩机，所述吹气头上设有通孔，且一端为进气端，另一端为吹气端，所述吹气端伸入所述外壳的内部，所述进气端与所述空气压缩机通过输出气管道连接。

5.根据权利要求4所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述吹气头的形状为楔形，所述吹气头的上斜面由所述进气端向所述吹气端倾斜，所述通孔在所述吹气端为矩形孔，所述通孔在所述进气端为圆形孔；所述吹气头底部设有用于固定所述吹气头的第二安装孔。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述检测装置包括检测相机和用于检测叶菜到达检测位置的光电检测传感器，所述检测相机位于所述叶菜上方，所述检测相机与所述光电检测传感器均与所述控制装置连接。

7.根据权利要求6所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述检测装置还包括检测暗箱和位于所述检测暗箱内部的光源，所述检测相机位于所述检测暗箱内部，所述光电检测传感器设置于所述检测暗箱的侧壁上，所述光源位于所述检测暗箱的侧壁上，且位于所述检测相机与所述光电检测传感器之间。

8.根据权利要求7所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述控制装置包括控制计算机与单片机控制模块，所述光电检测传感器、所述检测相机和所述单片机控制模块一端均与所述控制计算机连接，所述单片机控制模块的另一端与所述色标传感器和所述空气压缩机连接。

9.根据权利要求8所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述外壳顶部设有供所述色标传感器的引线穿出所述外壳与所述单片机控制模块连接的引线孔。

10.根据权利要求9所述的叶菜类蔬菜自动分级系统，其特征在于：所述传输装置为传输皮带。