CN209284248U - 一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种莲子自动化加工设备，具体是一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备。该设备包括供料装置、机架及安装在机架上的移动导轨、夹紧导轨、夹紧换位装置、图像识别系统、穿芯装置和莲芯收集箱。新鲜的莲子堆积在供料装置的料斗中，供料装置对堆积的莲子进行单个且有序的分离，夹紧换位装置将鲜莲子移动到指定工位后，图像识别系统进行图像采集和特征提取与识别，并将输出的位置信号转换为移动导轨、夹紧导轨和穿芯装置的移动距离，使穿芯装置中的钢针将莲芯从莲子中穿出，从而实现莲芯的完整去除。本穿芯设备采用图像识别系统有效解决了传统机械设备中莲芯定位不准导致莲子与莲芯完整性遭到破坏的问题，有效提高了莲子与莲芯的综合利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种莲子自动化加工设备，具体是一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备。
背景技术
莲子加工过程中，需要将莲芯从完整的莲子中去除。例如，公告号为206836146U的中国实用新型专利，公开了“一种鲜莲子去芯机”，其利用摆正滚轮对莲子位置横向摆正后，利用去芯气泵结构完成莲子去芯过程。然而，受限于鲜莲子生长过程中的各方面因素，莲子外观形状不一，难以对莲芯位置进行精准定位，使用该机械设备易造成在去除莲芯过程中，气针穿入方向与莲芯中心部位的轴线存在偏斜，莲芯无法保证完整去除，同时莲子破损率较高。
实用新型内容
为了克服现有的鲜莲子穿芯设备无法精确定位莲心位置的缺陷，本实用新型提供了一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，采用图像识别系统对莲子外形特征及莲芯位置进行识别并将输出的位置信号转换为移动导轨、夹紧导轨和穿芯装置的移动距离，使穿芯装置中的钢针将莲芯从莲子中穿出，从而实现莲芯的完整去除。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，包括供料装置、机架及安装在机架上的移动导轨、夹紧导轨、夹紧换位装置、图像识别系统、穿芯装置和莲芯收集箱：
所述供料装置设有料斗，新鲜的白莲堆积在料斗中，所述料斗通过料斗套与气缸中的活塞杆螺纹连接，所述气缸通过L形支架与安装螺栓固定在气缸支撑架上，当活塞杆上下移动时，料斗上下移动，从而使莲子以一定频率进入送料管中，所述送料管入口与料斗的尾端相接，距离送料管出口的上表面4厘米处与下表面5.5厘米处分别设有上、下两个缺口，用于安装筛选杆件，所述筛选杆件安装在筛选滑块上，所述筛选滑块通过凹槽与筛选导轨贴合，实现沿筛选导轨方向的移动，从而使单个莲子有序的滑落至夹紧换位装置中的滑块机架的轨道，所述滑块机架设有滑块，所述滑块与连杆铰链连接，所述连杆与曲柄铰链连接，所述曲柄通过第一联轴器由第一电机带动旋转，从而使滑块推动莲子进入夹紧换位装置的U型块中，所述夹紧换位装置包含有固定挡板，所述固定挡板通过压紧弹簧与移动挡板连接，所述移动挡板在莲子进入U 型块过程中沿立柱方向移动，所述立柱以间隔角90°圆周分布于换位圆盘上，所述换位圆盘通过第二电机带动旋转，所述第二电机安装在电机固定框上，所述电机固定框通过紧定螺钉与夹具滑块连接，所述夹具滑块通过凹槽与夹紧导轨贴合实现沿夹紧导轨方向的移动，所述夹紧导轨设有左右两个凹槽，分别用于贴合左、右移动导轨，实现沿移动轨道方向的移动，夹紧换位装置将鲜莲子移动到指定工位后经图像识别系统进行图像采集和特征提取与识别，所述图像识别系统设有升降机构，所述升降机构包括上、下两块支撑板，所述支撑板通过固定螺栓安装在机架上，支撑板上安装有止推轴承，所述止推轴承与滚珠丝杠、丝杠螺母组装，所述丝杠螺母与导柱共同支撑工作台，使工作台在第三电机的带动下沿导柱方向移动，所述导柱通过导柱螺母安装在支撑板上，所述工作台上放置有图像采集元件和控制器，所述图像采集元件通过信号线与控制器相连，且控制器置于图像采集元件后方，图像采集元件首次采集图像判断出莲子首尾位置后，换位圆盘进行正向或反向的90°旋转换位，然后通过图像采集元件重新采集图像识别莲芯位置，穿芯装置将莲芯去除，所述穿芯装置包括升降机构和钢针，所述钢针固定在升降机构的工作台上，穿芯过程中，夹紧导轨沿移动导轨方向的移动，从而完成穿芯操作，最后，莲芯掉落至莲芯收集箱内，所述莲芯收集箱位于指定工位的正下方。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗在设备运行过程中始终保持装满莲子状态。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗与料斗套装配采用过盈配合，以确保在活塞杆作用下料斗与料斗套的连接。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗插入送料管的尾部长度大于活塞杆移动的最大距离。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述送料管的内壁光滑，以确保莲子在重力作用下可滑动。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述换位圆盘下表面与电机固定框上表面贴合且表面光滑。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述筛选导轨、移动导轨及夹紧导轨内部设有内置电机，所述内置电机通过带动主动链轮转动，使链条在从动链轮配合下移动，所述链条上设有多个链条螺钉，所述链条螺钉与滑动体螺纹连接，所述滑动体包括筛选滑块、夹具滑块，夹紧导轨。
上述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述的图像采集元件采用CCD摄像头或 Kinect摄像头。
本实用新型的有益效果是，本实用新型鲜莲子穿芯设备采用图像设别系统有效解决了传统机械设备中莲芯定位不准导致莲子与莲芯完整性遭到破坏的问题，有效提高了莲子与莲芯的综合利用率。该设备通过设置的穿芯装置及机架上的移动导轨实现穿芯过程中的位置移动，使整体结构简单紧凑。设有的其他辅助机构，可将堆积的莲子有序且单个的输送到夹紧装置中，减少人工参与，提高生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为供料装置结构示意图及局部放大图；
图3为夹紧换位装置结构示意图；
图4为隐藏部分结构后的图像识别系统和穿芯装置相对位置关系示意图；
图5为升降机构结构示意图；
图6为筛选导轨、移动导轨及夹紧导轨内部构造示意图。
图中1.供料装置，2.夹紧换位装置，3.图像识别系统，4.机架，5.穿芯装置，6.夹紧导轨，7.移动导轨，8.莲芯收集箱，9.气缸支撑架，10.安装螺栓，11.气缸，12.L型支架，13.活塞杆，14.料斗套，15. 料斗，16.送料管，17.筛选导轨，18.莲子，19.筛选滑块，20.筛选杆件，21.第一电机，22.第一联轴器， 23.滑块机架，24.曲柄，25.连杆，26.滑块，27.固定挡板，28.移动挡板，29.U型块，30.第二电机，31. 紧定螺钉，32.夹具滑块，33.电机固定框，34.换位圆盘，35.立柱，36.压紧弹簧，37.第三电机，38.第二联轴器，39.滚珠丝杠，40.导柱，41.工作台，42.丝杆螺母，43.支撑板，44.固定螺栓，45.止推轴承， 46.导柱螺母，47.升降机构，48.钢针，49.图像采集元件，50.控制器，51.主动链轮，52.内置电机，53. 链条螺钉，54.链条，55从动链轮。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图作进一步说明，但本实用新型包括但不限于以下实施例。
【实施例1】
如图1和图2所示，新鲜的莲子18堆积在供料装置1的料斗15中，料斗15在设备运行过程中始终保持装满莲子18状态，所述料斗15通过料斗套14与气缸11中的活塞杆13螺纹连接，所述气缸11通过 L形支架12与安装螺栓10固定在气缸支撑架9上，当活塞杆13上下移动时，料斗15上下移动，从而使莲子18以一定频率进入送料管16中，所述送料管16入口与料斗15的尾端相接，料斗15插入送料管16 的尾部长度大于活塞杆13移动的最大距离，距离送料管16出口的上表面4厘米处与下表面5.5厘米处分别设有上、下两个缺口，用于安装筛选杆件20，所述筛选杆件20安装在筛选滑块19上，所述筛选滑块 19通过凹槽与筛选导轨17贴合，实现沿筛选导轨17方向的移动，当筛选滑块19下移时，送料管16中的莲子18位于图中标示的a位置，此时筛选杆件20阻挡莲子18因重力作用向下滑落，而当前一个莲子18 完成送料时，筛选滑块19上移，送料管16中的莲子18位于图中标示的b位置，莲子18因不受筛选杆件 20的阻挡滑落至夹紧换位装置2中的滑块机架23的轨道中，通过筛选杆件20、筛选滑块19与筛选导轨 17的组合使用，实现了对堆积的莲子18进行单个且有序的分离。
【实施例2】
如图1和图3所示，莲子18落入滑块机架23的轨道中，所述滑块机架23设有滑块26，所述滑块26 与连杆25为铰链连接，所述连杆25与曲柄24为铰链连接，所述曲柄24通过第一联轴器22由第一电机 21带动旋转，从而使滑块26推动莲子18进入夹紧换位装置2的U型块29中，所述夹紧换位装置2包含有固定挡板27，所述固定挡板27通过压紧弹簧36与移动挡板28连接，所述移动挡板28在莲子18进入 U型块29过程中沿立柱35方向移动，所述立柱35以间隔角90°圆周分布于换位圆盘34上，所述换位圆盘34通过第二电机30带动旋转，所述第二电机30安装在电机固定框33上，所述电机固定框33通过紧定螺钉31与夹具滑块32连接，所述夹具滑块32通过凹槽与夹紧导轨6贴合实现沿夹紧导轨6方向的移动，可将莲子18运输到指定工位处，同时所述夹紧导轨6设有左右两个凹槽，分别用于贴合左、右两根移动导轨7，实现沿移动轨道方向的移动。
【实施例3】
如图3至图5所示，夹紧换位装置2将鲜莲子18移动到指定工位后经图像识别系统3进行图像采集和特征提取与识别，所述图像识别系统3设有升降机构47，所述升降机构47包括上、下两块支撑板43，所述支撑板43通过固定螺栓44安装在机架4上，支撑板43上安装有止推轴承45，所述止推轴承45与滚珠丝杠39、丝杠螺母42组装，所述滚珠丝杠39通过第二联轴器38由第三电机37带动旋转，所述丝杠螺母42与导柱40共同支撑工作台41，使工作台41在第三电机37的带动下沿导柱40方向移动，所述导柱 40通过导柱螺母46安装在支撑板43上，所述工作台41上放置有图像采集元件49和控制器50，所述图像采集元件49采用Kinect摄像头，Kinect摄像头通过信号线与控制器50相连，所述控制器50置于图像采集元件49后方，Kinect摄像头首次采集图像获得莲子18的外形特征，进而判断出莲子18首尾位置后，夹紧换位装置2中的换位圆盘34进行正向或反向的90°旋转换位，然后通过Kinect摄像头重新采集图像，此时可获得莲子18尾部的图像，对莲子18尾部进行特征提取与识别，由于莲芯位于莲子18中心处，因此可通过识别莲子18尾部的中心位置获得莲芯位置，控制器50将获得的莲芯位置信号转换为移动导轨7、夹紧导轨6及第三电机37中内置电机52的脉冲信号，从而控制莲子18与穿芯装置5中钢针48的相对位置，所述穿芯装置5包括升降机构47和钢针48，所述钢针48固定在升降机构47的工作台上，穿芯过程中，夹紧换位装置2根据获得的莲芯位置信号移动到相应位置，夹紧导轨6沿移动导轨7方向的移动，从而完成穿芯操作，最后，莲芯掉落至莲芯收集箱8内，所述莲芯收集箱8位于指定工位的正下方。
【实施例4】
如图5所示，所述筛选导轨17、移动导轨7及夹紧导轨6内部设有内置电机52，所述内置电机52通过带动主动链轮51转动，使链条54在从动链轮55配合下移动，所述链条54上设有两个链条螺钉53，所述链条螺钉53与滑动体螺纹连接，所述滑动体包括筛选滑块19、夹具滑块32，夹紧导轨6。链条螺钉53 在与滑动体连接时，需使链条螺钉53六角头的下表面与链条链节的圆柱体侧面贴合。
本实用新型工作时，莲子18从料斗15中以一定频率进入送料管16，经过筛选杆件20分离成单个莲子18后，莲子18滑落到滑块机架23的轨道中，第一电机21带动曲柄24旋转，从而使滑块26推动莲子 18进入夹紧换位装置2的U型块29中。夹紧换位装置2在链条54带动夹紧滑块的移动下从初始位置进入图像识别工位，Kinect摄像头首次采集图像，获取莲子18的外形特征从而判断莲子18的首尾位置，然后换位圆盘34根据首尾位置正向或反向旋转90度。Kinect摄像头再次采集图像，获取莲子18尾部特征从而获得莲芯位置，最后，通过夹紧滑块与升降机构47工作台的位置移动，得到钢针48与莲子18的相对位置，夹紧导轨6在链条54带动下沿移动导轨7方向移动，从而完成穿芯操作，莲芯落入莲芯收集箱8 内，去除莲芯后的莲子人工取出。夹紧滑块移动到初始位置，重新接收新的莲子18，使之循环往复。
Claims (8)
1.一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，包括供料装置(1)、机架(4)及安装在机架(4)上的移动导轨(7)、夹紧导轨(6)、夹紧换位装置(2)、图像识别系统(3)、穿芯装置(5)和莲芯收集箱(8)，其特征在于：所述供料装置(1)设有料斗(15)，新鲜的莲子(18)堆积在料斗(15)中，所述料斗(15)与气缸中的活塞杆(13)螺纹连接，所述气缸(11)通过L形支架(12)与安装螺栓(10)固定在气缸支撑架(9)上，当活塞杆(13)上下移动时，料斗(15)上下移动，从而使莲子(18)以一定频率进入送料管(16)中，所述送料管(16)入口与料斗(15)的尾端相接，距离送料管(16)出口的上表面4厘米处与下表面5.5厘米处分别设有上、下两个缺口，用于安装筛选杆件(20)，所述筛选杆件(20)安装在筛选滑块(19)上，所述筛选滑块(19)通过凹槽与筛选导轨(17)贴合，实现沿筛选导轨方向的移动，从而使单个莲子(18)有序的滑落至夹紧换位装置(2)中的滑块机架(23)的轨道，所述滑块机架(23)设有滑块(26)，所述滑块(26)与连杆(25)铰链连接，所述连杆(25)与曲柄(24)铰链连接，所述曲柄(24)通过第一联轴器(22)由第一电机(21)带动旋转，从而使滑块(26)推动莲子(18)进入夹紧换位装置(2)的U型块(29)中，所述夹紧换位装置(2)包含有固定挡板(27)，所述固定挡板(27)通过压紧弹簧(36)与移动挡板(28)连接，所述移动挡板(28)在莲子(18)进入U型块(29)过程中沿立柱方向移动，所述立柱(35)以间隔角90°圆周分布于换位圆盘(34)上，所述换位圆盘(34)通过第二电机(30)带动旋转，所述第二电机(30)安装在电机固定框(33)上，所述电机固定框(33)通过紧定螺钉(31)与夹具滑块(32)连接，所述夹具滑块(32)通过凹槽与夹紧导轨(6)贴合实现沿夹紧导轨方向的移动，所述夹紧导轨(6)设有左右两个凹槽，分别用于贴合左、右移动导轨(7)，实现沿移动轨道方向的移动，夹紧换位装置(2)将鲜莲子(18)移动到指定工位后经图像识别系统进行图像采集和特征提取与识别，所述图像识别系统(3)设有升降机构(47)，所述升降机构(47)包括上、下两块支撑板(43)，所述支撑板(43)通过固定螺栓(44)安装在机架(4)上，支撑板(43)上安装有止推轴承(45)，所述止推轴承(45)与滚珠丝杠(39)、丝杠螺母(42)组装，所述滚珠丝杠(39)通过第二联轴器(38)由第三电机(37)带动旋转所述丝杠螺母(42)与导柱(40)共同支撑工作台(41)，使工作台(41)在第三电机(37)的带动下沿导柱方向移动，所述导柱(40)通过导柱螺母(46)安装在支撑板(43)上，所述工作台(41)上放置有图像采集元件(49)和控制器(50)，所述图像采集元件(49)通过信号线与控制器(50)相连，且控制器(50)置于图像采集元件(49)后方，图像采集元件(49)首次采集图像判断出莲子(18)首尾位置后，换位圆盘(34)进行正向或反向的90°旋转换位，然后通过图像采集元件(49)重新采集图像识别莲芯位置，穿芯装置(5)将莲芯去除，所述穿芯装置(5)包括升降机构(47)和钢针(48)，所述钢针(48)固定在升降机构(47)的工作台(41)上，穿芯过程中，夹紧导轨(6)沿移动导轨方向的移动，从而完成穿芯操作，最后，莲芯掉落至莲芯收集箱(8)内，所述莲芯收集箱(8)位于指定工位的正下方。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗(15)在设备运行过程中始终保持装满莲子(18)状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗(15)与料斗套(14)装配采用过盈配合，以确保在活塞杆(13)作用下料斗与料斗套的连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述料斗(15)插入送料管(16)的尾部长度大于活塞杆(13)移动的最大距离。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述送料管(16)的内壁光滑，以确保莲子(18)在重力作用下可滑动。
6.根据权利要求5所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述换位圆盘(34)下表面与电机固定框(33)上表面贴合且表面光滑。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述筛选导轨(17)、移动导轨(7)及夹紧导轨(6)内部设有内置电机(52)，所述内置电机(52)通过带动主动链轮(51)转动，使链条(54)在从动链轮(55)配合下移动，所述链条(54)上设有多个链条螺钉(53)，所述链条螺钉(53)与滑动体螺纹连接，所述滑动体包括筛选滑块(19)、夹具滑块(32)，夹紧导轨(6)。
8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的鲜莲子穿芯设备，其特征在于：所述的图像采集元件(49)采用CCD摄像头或Kinect摄像头。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190823 Termination date: 20200527 |
|
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