CN210726048U - 一种浆果精确采收分级装置 - Google Patents

Abstract

本专利提供一种浆果精确采收分选装置，其以凸轮机构作为动力源，驱动作为采摘执行机构的辊子上下往复振动，通过相机与左右驱动装置控制辊子的左右移动，实现浆果的精确高效采收。它包括门型机架，包括CCD相机在内的机器视觉系统；在机架前后方向上设置有两级梳刷机构，每级梳刷机构包括位于机架内部左右两侧的具有梳刷棒的辊子，辊子通过能够带动其在左右方向移动的左右驱动装置设置在机架上；在机架内部设置有用于对浆果进行拍照的CCD相机；辊子的上下两端分别转动设置在上下轴承座中，上轴承座通过阻尼器与左右驱动装置中的左右移动部件相连；下轴承座固定在顶杆上，顶杆与驱动其上下移动的凸轮机构中的凸轮接触；凸轮机构中的机座左右滑动地设置在下部滑轨上，下部滑轨固定在机架上。

Description

一种浆果精确采收分级装置

技术领域

本专利属于农林机械领域，主要涉及一种浆果如蓝莓精确采收分选装置。

背景技术

我国蓝莓产业发展相对较晚，目前我国包括蓝莓在内的灌木小浆果基本依靠人工采摘与分选，人工采摘成本高，采摘费用约占蓝莓生产总成本的50%-70%，且采摘效率低，并且蓝莓的采收作业季节性强、劳动密集、劳动强度大，果实不能被及时采收，造成掉落浪费，因此人工采摘无法满足蓝莓的采收需要，采摘后的分选作业也占用着大量的社会资源。故发展机械化采收分级，成为我国蓝莓产业的发展方向和必然趋势。为实现蓝莓采摘分级的机械化和自动化，研究一种高效的蓝莓分选装置成为中国蓝莓产业的迫切要求。

CN109743961A公开了一种气力辅助式浆果精确采收装置和方法，其主体单元包括车架、驾驶室、采摘装置、接果装置、动力与传动装置、机器视觉系统。其中，采摘装置由直立梳刷式与气力辅助采摘装置构成，机器视觉系统由面阵CCD与上位机处理器组成，完成浆果果实位置与分布密度识别，该装置首先由面阵CCD判断浆果果实相对位置以及相应位置的果实密度，然后根据位置与密度信息移动梳刷系统中两个梳刷辊相对位置，并调整相应位置区域气流喷头的气流强度，以梳刷为主，气力为辅，完成浆果的采收。

以蓝莓采收为例，其工作时，蓝莓树从鱼鳞板前端进入，进入气力辅助可变距梳刷蓝莓采收机的工作部分，在蓝莓树进入采收机之后，第一级气流喷头开始工作，同时分布在机身内侧的第一级面阵CCD（第一级面阵CCD由三个分布在机身内侧左、上、右的面阵CCD组成）开始工作，并由上位机处理器进行图像处理，以识别出蓝莓分布的疏密程度和位置，喷头根据疏密程度进行气流强度的调节，在蓝莓果实较密的地方提高相应位置气流喷头的气流强度，喷头吹出的气流作用在蓝莓树上，起到减小蓝莓与枝干之间果实结合力的作用，同时第一级梳刷开始工作，第一级梳刷的两个梳刷辊子分别由固定在上部直线导轨的两个滑块上的旋转气缸带动旋转，转动的梳刷辊子与蓝莓果树作用，并结合气流喷头气流的作用，起到将蓝莓果实脱离枝干的目的。第一级梳刷可以根据相机识别出的蓝莓果实分布的疏密程度，相应的调节两个梳刷辊子之间的距离。

经过第一级和第二级梳刷和气流喷头作用掉落的蓝莓，落在与水平面程有一定角度的鱼鳞板上，蓝莓从鱼鳞板滑到两侧的传送带上，传送带上分布有间隔均匀的隔板，可以将蓝莓方便的输送到安放在传送带尾部的接果筐里。

由于其梳刷辊子只进行转动，没有轴向方向的移动，所以掉落的浆果的还是略有不足，浆果采收效果略有不足。同时，其每一级梳刷中的两个梳刷辊子是同步移动的，对不同形状的果树适应性较差。另外，其把采收的浆果是通过传送带送至接果筐，没有对浆果进行分选。

发明内容

本专利提供一种浆果精确采收分选装置，其以凸轮机构作为动力源，驱动作为采摘执行机构的辊子上下往复振动，通过相机与左右驱动装置控制辊子的左右移动，实现浆果的精确高效采收。

本专利所述一种浆果精确采收分级装置，包括门型机架，包括CCD相机在内的机器视觉系统；在机架前后方向上设置有两级梳刷机构，每级梳刷机构包括位于机架内部左右两侧的具有梳刷棒的辊子，辊子通过能够带动其在左右方向移动的左右驱动装置设置在机架上；在机架内部设置有用于对浆果进行拍照的CCD相机；辊子的上下两端分别转动设置在上下轴承座中，上轴承座通过阻尼器与左右驱动装置中的左右移动部件相连；下轴承座固定在顶杆上，顶杆与驱动其上下移动的凸轮机构中的凸轮接触；凸轮机构中的机座左右滑动地设置在下部滑轨上，下部滑轨固定在机架上。

上述的浆果精确采收分级装置，顶杆在轴向方向与凸轮机构中的机座上下滑动接触，在机座与顶杆之间设置用常态时使得顶杆与凸轮接触的弹簧。

上述的浆果精确采收分级装置，凸轮机构包括设置在机座上的与凸轮相连以带动凸轮转动的凸轮驱动电机。

上述的浆果精确采收分级装置，左右驱动装置有四套分别与四个辊子相连，以分别驱动各辊子左右移动。

上述的浆果精确采收分级装置，梳刷棒在辊子周向均布，在轴向方向错开布置。

上述的浆果精确采收分级装置，它还包括设置在机架内部用于接收并传送掉落的浆果的包括传送带在内的接收及输送装置，在传送带的尾部设置有将浆果按大小分级的分选装置。

上述的浆果精确采收分级装置，分选装置包括分选架，分选架可相对于分选架轨道左右移动地设置在分选架轨道上；分选架上固定蜗轮，与蜗轮配合的蜗杆与固定在分选架轨道上的蜗杆驱动装置相连；分选架上设置有开有落料孔的倾斜的分选板，在分选板的下方和分选板较低一端的下方分别设置有收集盒。

上述的浆果精确采收分级装置，分选板有多个，从上到下依次顺序相连，上部的分选板上的落料孔小于下部的分选板上的落料孔。

上述的浆果精确采收分级装置，分选架上设置多对滚轮，每对滚轮分别与分选架轨道上下轨道面滚动接触。优选，蜗杆驱动装置为蜗杆驱动电机，设置在分选架轨道的侧面。

本实用新型的有益效果：本实用新型相对于CN109743961A来说，辊子在周向只是随动，没有驱动辊子转动的驱动装置，结构更加简洁。本专利增加了凸轮机构以驱动辊子沿轴向上下往复移动，梳刷棒因此对果枝产生振动作用，提高了浆果从果枝脱落的可能，因此采净率提高。另外，本专利中，左右驱动装置有四套，分别与四个辊子相连，所以各辊子可以分别左右移动，对不同形状的果树适应性更好。而且，本专利增加了浆果分选装置，能够按浆果大小进行分级。分选装置采用大传动比的蜗轮蜗杆机构，能够使得分选架振动轻微，使得分选的同时防止对浆果造成损伤。

本实用新型可以说是对CN109743961A的改进，其它内容可以参考CN109743961A。

附图说明

图1是蓝莓精确采收分级装置的立体图；

图2是梳刷机构、凸轮机构等立体图；

图3是传送带、分选装置等俯视图；

图4是左侧或右侧的两个辊子、凸轮机构等示意图；

图5是四个辊子等俯视图；

图6是一级梳刷机构中的两个辊子、凸轮机构示意图；

图7是一个辊子等的示意图；

图8是凸轮机构等示意图；

图9是分选装置在分选时的立体图；

图10是分选架、蜗轮、蜗杆等立体图；

图11是分选架、分选板等的俯视图；

图12是分选装置侧视图；

图13是分选架轨道、滚轮等立体图。

图中，1机架、2相机、3凸轮机构、31凸轮驱动电机、32凸轮、33机座、4传送带、5接果装置、6驱动装置、7梳刷机构、71上轴承座、72直线滑轨，73压簧、74顶杆、75下轴承座、76梳刷棒、77辊子、78联轴器、79阻尼器，710丝杠、711滑块、712导轨、713伺服电机713、8分选装置、分选架81、分选板82、落料孔83、收集盒84、蜗杆驱动电机85、蜗轮86、分选架轨道87、滚轮88、89蜗杆、9浆果。

具体实施方式

参见图1所示的蓝莓精确采收分级装置，包括门型机架1，包括CCD相机2在内的机器视觉系统；CCD相机设置在机架内部。在机架前后方向上设置有两级梳刷机构。机架上具有驱动机架前进的驱动装置6。

每级梳刷机构7包括位于机架内部左右两侧的具有梳刷棒的两个辊子77。

辊子的上下两端分别转动设置在上轴承座71、下轴承座75中，上轴承座71通过联轴器78、阻尼器79与丝杠滑块机构（左右驱动装置）中的滑块711相连。丝杠滑块机构包括与滑块711以螺旋副相连的丝杠710、对滑块进行导向的固定在机架上的导轨712、驱动丝杠的伺服电机713等，此属于现有技术。丝杠滑块机构有四套分别与四个辊子相连，以分别驱动各辊子左右移动。阻尼器79能够在辊子轴向收缩伸长并对辊子施加一定阻尼，以适应辊子上下移动。采用联轴器78把上轴承座71与阻尼器79相连，方便装配。

凸轮机构3包括设置在机座33上的凸轮驱动电机31，凸轮驱动电机31的输出轴与凸轮32相连以带动凸轮转动。

下轴承座75固定在顶杆74上端。顶杆74穿过机座33上部在轴向方向与机座33上下滑动配合，顶杆74下端与凸轮32接触；在机座与顶杆下端之间设置用常态时使得顶杆与凸轮接触的压簧73。

机座33底部通过直线滑轨72的滑动件与机架内侧相连，直线滑轨72的固定件固定在机架上。直线滑轨72与丝杠滑块机构中的丝杠相平行。

梳刷棒76以质地柔软的材料制成，在辊子周向均布，在轴向方向错开布置。

在机架内部用于接收并传送掉落的蓝莓的包括接果装置5、传送带4在内的接收及输送装置（属于现有技术），在传送带的尾部设置有将蓝莓按大小分级的分选装置8。

参见图9，分选装置8包括分选架81，分选架上设置有两块倾斜的、从上到下顺序相连的分选板82、802，分选板82、802上开有落料孔83、803，上部的分选板82上的落料孔83小于下部的分选板802上的落料孔803。两块分选板之间及分选板与分选架之间通过合页相连。

在两块分选板的下方和下部的分选板802较低一端的下方分别设置有收集盒84。

蜗杆驱动电机85设置在分选架轨道87的侧面，分选架81上固定蜗轮86，与蜗轮配合的蜗杆89与蜗杆驱动电机85相连。通过改变蜗杆驱动电机85的转速可以改变辊子上下振动频率。

分选架上设置多对滚轮88，每对滚轮分别与分选架轨道87上下轨道面滚动接触。浆果9从分选板82上滚落，较小的浆果经落料孔83落入分选板82下的收集盒内，较大的浆果继续向下滚动到分选板802上部，经落料孔803落入分选板802下的另一个收集盒内，最大的浆果继续向下滚动，经过分选板803的较低端落入在分选板802较低一端下方放置的第三个收集盒内。

本专利涉及机架主体为门形结构，使得蓝莓车在前进过程中，蓝莓树可以顺利从机架中间通过。梳刷机构位于门形结构内，均匀分布于车身两侧，凸轮机构作为动力传输机构，将凸轮的转动转换为顶杆的直线往复运动，从而采摘梳刷棒上下振动，给蓝莓树枝施加一个向上的瞬间载荷，当蓝莓果实受到超过果柄结合力的外力时，果实就会落下，从而实现采摘果实作用。当果实从蓝莓树身落下时，接果装置最先与落下的果实接触，然后果实在有一定斜度的接果装置上滚落到传送带中，由传送带集中，运送到车尾，然后经过分选装置实现三级分选，分选后落到对应的三级收集盒中。

采摘梳刷棒高度上错开，每个辊子一圈有5根均匀分布的梳刷棒，辊子在采收作业进行时绕着轴随树转动，辊子的激振动力由凸轮机构提供。由于蓝莓为容易受伤的小浆果，因此采摘梳刷棒选取材料为质地柔软的尼龙棒，以最大限度地减小采收过程中对蓝莓果实的损伤。

本专利特点：

（1） 通过四组左右驱动装置与CCD相机实现辊子的直线方向移动，以适应不同蓝莓树形状况的采收，增强结构通用性。

（2） 本装置实现了果实的采摘、收集、传送、分选一体化。

（3） 本装置满足连续作业要求，并做到凸轮传动机构的激振频率可调，能够保证在收获成熟蓝莓果实的同时，可以保留未成熟果实，以便二次采收。

（4） 通过对分选装置施加轻微振动可以促进果实顺利通过分选板，防治果实堆积，同时避免对果实造成损伤。

（5） 通过将两级分选板布置在同一斜面，在尽量小的占用空间的基础下实现果实三级分选。

Claims (10)

1.一种浆果精确采收分级装置，包括门型机架，包括CCD相机在内的机器视觉系统；在机架前后方向上设置有两级梳刷机构，每级梳刷机构包括位于机架内部左右两侧的具有梳刷棒的辊子，辊子通过能够带动其在左右方向移动的左右驱动装置设置在机架上；在机架内部设置有用于对浆果进行拍照的CCD相机；其特征是：辊子的上下两端分别转动设置在上下轴承座中，上轴承座通过阻尼器与左右驱动装置中的左右移动部件相连；下轴承座固定在顶杆上，顶杆与驱动其上下移动的凸轮机构中的凸轮接触；凸轮机构中的机座左右滑动地设置在下部滑轨上，下部滑轨固定在机架上。

2.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：顶杆在轴向方向与凸轮机构中的机座上下滑动接触，在机座与顶杆之间设置用常态时使得顶杆与凸轮接触的弹簧。

3.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：凸轮机构包括设置在机座上的与凸轮相连以带动凸轮转动的凸轮驱动电机。

4.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：左右驱动装置有四套分别与四个辊子相连，以分别驱动各辊子左右移动。

5.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：梳刷棒在辊子周向均布，在轴向方向错开布置。

6.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：它还包括设置在机架内部用于接收并传送掉落的浆果的包括传送带在内的接收及输送装置，在传送带的尾部设置有将浆果按大小分级的分选装置。

7.如权利要求1所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：分选装置包括分选架，分选架可相对于分选架轨道左右移动地设置在分选架轨道上；分选架上固定蜗轮，与蜗轮配合的蜗杆与固定在分选架轨道上的蜗杆驱动装置相连；分选架上设置有开有落料孔的倾斜的分选板，在分选板的下方和分选板较低一端的下方分别设置有收集盒。

8.如权利要求7所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：分选板有多个，从上到下依次顺序相连，上部的分选板上的落料孔小于下部的分选板上的落料孔。

9.如权利要求7所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：分选架上设置多对滚轮，每对滚轮分别与分选架轨道上下轨道面滚动接触。

10.如权利要求9所述的浆果精确采收分级装置，其特征是：蜗杆驱动装置为蜗杆驱动电机，设置在分选架轨道的侧面。

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