專利名稱：一種帶氣動裝置的球形水果自動分級機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水果分級機，特別涉及一種帶氣動裝置的球形水果自動分級機。
背景技術(shù)：
新鮮水果的產(chǎn)后商品化處理包括清洗、打蠟、分級、包裝，其中分級是果品商品化處理的重要環(huán)節(jié)。水果產(chǎn)量較大的農(nóng)戶或水果生產(chǎn)基地，已出現(xiàn)采用水果自動分級機代替人工進行水果分級的分級方式?，F(xiàn)已公開的球形水果自動分級機，分為機械式和基于機器視覺式兩種，前者主要采用塞孔和滾筒式，這種方法只能針對水果的大小、重量進行分級， 對于水果的表面顏色、表面缺陷等則不能判別且傷果率相對較高；后者主要基于機器視覺技術(shù)，采用CCD攝像頭、數(shù)據(jù)采集卡、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機等配合水果輸送流水線進行分級操作，為了用攝像頭采集到水果全表面的圖像，水果輸送流水線一般安裝有水果翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，否則只能獲取到水果單側(cè)表面面積，所獲面積占全面積的比率小于50%。這種方法雖然可以實現(xiàn)根據(jù)水果的大小、表面顏色、表面缺陷進行分級，但是分級機整體結(jié)構(gòu)復雜，體積大，造價高，目前還不適合在所有水果農(nóng)戶和水果生產(chǎn)基地間大面積推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種帶有氣動裝置的球形水果快速無損分級機，它能夠依據(jù)球形水果的大小、表面顏色、表面缺陷進行分級，整機結(jié)構(gòu)簡單，體積小，功耗低，制造成本低，易于大面積推廣。本實用新型采用的技術(shù)方案是包括空壓機，主電機，分級氣缸，雙光源箱，雙攝像頭，水果托盤，傳動齒輪，并行雙鏈條，同步鏈輪，導槽，水果收集箱，機架，電磁閥，電控系統(tǒng)。1)主電機通過傳動齒輪與同步鏈輪上的齒輪嚙合；2)并行雙鏈條繞在兩對同步鏈輪上，上面裝配有水果托盤，兩對同步鏈輪安裝在機架上，同步鏈輪可繞軸轉(zhuǎn)動，主電機轉(zhuǎn)動時帶動放在托盤上的水果在分級機上勻速運行；3)并行雙鏈條上最右端的水果托盤為上料口，雙光源箱并行安裝在上料口后，連續(xù)兩個水果托盤上方；4)分級氣缸安裝在緊鄰雙光源箱的水果托盤的后方，對應托盤前面且與之平齊裝配有導槽，導槽末端與水果收集箱相聯(lián)接，分級氣缸、導槽和水果收集箱的數(shù)量與水果需分級級數(shù)相等；5)雙攝像頭分別安裝在雙光源箱中，每個光源箱箱體的一側(cè)，雙攝像頭的安裝方向相對，攝像頭的鏡頭在光源箱內(nèi)部，攝像頭的接線口在光源箱外部通過電線與電控系統(tǒng)相連；6)雙光源箱的側(cè)面安裝有兩個相對的流水線位置檢測電路，兩個流水線位置檢測電路通過電線與FPGA系統(tǒng)相連； 7)空壓機通過氣管與電磁閥連接，電磁閥分別通過氣管與分級氣缸相連，電磁閥通過電纜與電控系統(tǒng)連接且電磁閥裝配在機架側(cè)面，電磁閥數(shù)量與氣缸數(shù)量相同；8)分級氣缸、電磁閥、水果托盤、導槽、水果收集箱的個數(shù)等于實際球形水果需要分級的級數(shù)，并行雙鏈條和機架的長度根據(jù)實際球形水果需要分級的級數(shù)進行調(diào)節(jié)；9) VGA顯示器與電控系統(tǒng)通過電纜連接；10)電控系統(tǒng)和VGA顯示器固定在機架上；11)電控系統(tǒng)包括FPGA系統(tǒng)，流水線位置檢測電路，氣動控制電路，報警電路，VGA顯示器，遙控器，紅外遙控接收電路，水果分級軟件；12)流水線位置檢測電路、氣動控制電路、報警電路、VGA顯示器、紅外遙控接收電路與FPGA系統(tǒng)電氣連接；13)遙控器發(fā)出控制信號通過紅外遙控接收電路接收并傳給FPGA 系統(tǒng)，F(xiàn)PGA系統(tǒng)內(nèi)的水果分級軟件處理水果信息，得出分級結(jié)果并通過氣動控制電路控制電磁閥驅(qū)動分級氣缸進行分級。分級準備時，水果分級軟件可設置分級模式和分級參數(shù)，通過遙控器發(fā)送控制命令至紅外遙控接收電路，紅外遙控接收電路將控制命令傳送至FPGA系統(tǒng)來進行分級模式和參數(shù)的設置；安裝在FPGA上的水果分級軟件可設置三種單獨模式和兩種綜合模式，三種單獨模式分為大小模式、表面顏色模式、缺陷檢測模式，兩種綜合模 式分為大小優(yōu)先綜合模式，表面顏色優(yōu)先綜合模式；在參數(shù)設置中，可設置不同級別大小范圍參數(shù)和不同級別的水果表面顏色參數(shù)。適用于不同種類的球形水果，如蘋果、梨、臍橙、柑橘等的分級要求，也可適用于同種水果的不同分級要求。分級工作時，主電動機轉(zhuǎn)動通過傳動齒輪與鏈輪上的齒輪嚙合，將動力傳送到并行雙鏈條，并行雙鏈條繞兩對同步鏈輪轉(zhuǎn)動，帶動安裝在并行雙鏈條上的水果托盤在機架上勻速運行。球形水果從上料口處放到水果托盤上，水果托盤帶動球形水果通過雙光源箱， 雙光箱內(nèi)的流水線位置檢測電路檢測到球形水果的到位信息，觸發(fā)攝像頭采集球形水果的圖像。由于雙攝像頭安裝在雙光源箱的相對位置，可采集到球形水果兩個相對側(cè)面的圖像， 使水果表面的被采集到的面積占總面積的90%以上，提高了后期用水果分級軟件判斷水果表面顏色和表面缺陷的判斷精度。采集到的兩幅水果圖像傳送至FPGA系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA系統(tǒng)中的水果分級軟件對兩幅圖像進行處理，根據(jù)球形水果的大小、表面顏色、表面缺陷、球形水果形狀等得出分級信號，并控制電磁閥驅(qū)動分級氣缸將水果推入導槽，水果從導槽滾入收集箱，完成自動分級動作。本實用新型的有益效果是采用FPGA系統(tǒng)實現(xiàn)球形水果的大小、表面顏色、表面缺陷、球形水果形狀等的判別，適用于不同種類的球形水果，如蘋果、梨、臍橙、柑橘等的分級要求，也可適用于同種水果的不同分級標準要求，分級功能強，適用性廣。FPGA系統(tǒng)同時控制攝像頭采集圖像和氣動設備的分級動作，并控制在VGA顯示器上顯示分級結(jié)果和分級過程，所有控制工作全部由FPGA系統(tǒng)完成，分級速度快，結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，使用方便，成本低，能有效地代替人工適用于大、中、小型農(nóng)戶以及水果生產(chǎn)基地的水果分級操作，便于進行大面積推廣。

圖1是本實用新型的總結(jié)構(gòu)正向示意圖。圖2是本實用新型的總結(jié)構(gòu)反向示意圖。圖3是本實用新型的總結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖4是電控系統(tǒng)方框圖。圖5是水果分級軟件工作流程圖。下面結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5對本實用新型詳細說明。圖中1空壓機，2水果托盤，3同步鏈輪，4并行雙鏈條，5分級氣缸，6導槽，7雙光源箱，8VGA顯示器，9機架，10水果收集箱，11主電機，12傳動齒輪，13雙攝像頭，14電磁閥，15電控系統(tǒng)，16流水線位置檢測電路，17紅外遙控接收電路，18遙控器，19氣動控制電路， 20報警電路，21FPGA系統(tǒng)。
具體實施方式
如 圖1、圖2所示，本實用新型包括空壓機1，主電機11，分級氣缸5，雙光源箱7，雙攝像頭13，水果托盤2，傳動齒輪12，并行雙鏈條4，同步鏈輪3，導槽6，水果收集箱10，機架9，電磁閥14，電控系統(tǒng)15 ；主電機11通過傳動齒輪12與同步鏈輪3上的齒輪嚙合；并行雙鏈條4繞在兩對同步鏈輪3上，上面裝配有水果托盤2，兩對同步鏈輪3安裝在機架9 上，同步鏈輪3可繞軸轉(zhuǎn)動，主電機11轉(zhuǎn)動時帶動放在托盤上的水果在分級機上勻速運行； 并行雙鏈條4上最右端的水果托盤2為上料口，雙光源箱7并行安裝在上料口順序第三和第四個水果托盤2上方；分級氣缸5分別安裝在緊鄰雙光源箱7第二個水果托盤2以后，順序四個水果托盤2的后方，對應托盤前面且與之平齊裝配有四個導槽6，導槽6末端與水果收集箱10相聯(lián)接。如圖3所示，雙攝像頭13分別安裝在雙光源箱7中每個光源箱的一側(cè)，雙攝像頭 13的安裝方向相對，攝像頭的鏡頭在光源箱內(nèi)部，攝像頭的接線口在光源箱外部通過電線與電控系統(tǒng)15相連；雙光源箱7的側(cè)面安裝有兩個流水線位置檢測電路16，兩個流水線位置檢測電路16通過電線與FPGA系統(tǒng)21相連；空壓機1通過氣管與電磁閥14連接，四個電磁閥14分別通過氣管與四個分級氣缸5相連，電磁閥14通過電纜與電控系統(tǒng)15連接且電磁閥14裝配在機架9側(cè)面；VGA顯示器8與電控系統(tǒng)15通過電纜連接；電控系統(tǒng)15和VGA 顯示器8固定在機架上。如圖4所示，電控系統(tǒng)15包括FPGA系統(tǒng)21，流水線位置檢測電路16，氣動控制電路19，報警電路20，VGA顯示器8，遙控器18，紅外遙控接收電路17，水果分級軟件；流水線位置檢測電路16、氣動控制電路19、報警電路20，VGA顯示器8、紅外遙控接收電路17與 FPGA系統(tǒng)21電氣連接；遙控器18發(fā)出控制信號通過紅外遙控接收電路17接收并傳給FPGA 系統(tǒng)21，F(xiàn)PGA系統(tǒng)21內(nèi)的水果分級軟件處理水果信息，得出分級結(jié)果并通過氣動控制電路 19控制電磁閥14驅(qū)動分級氣缸5進行分級。如圖5所示，水果分級軟件可設置分級模式和分級參數(shù)，通過遙控器發(fā)送控制命令至紅外遙控接收電路，紅外遙控接收電路將控制命令傳送至FPGA系統(tǒng)來進行分級模式和參數(shù)的設置；安裝在FPGA上的水果分級軟件可設置三種單獨模式和兩種綜合模式，三種單獨模式分為大小模式、表面顏色模式、缺陷檢測模式，兩種綜合模式分為大小優(yōu)先綜合模式，表面顏色優(yōu)先綜合模式；在參數(shù)設置中，可設置不同級別大小范圍參數(shù)和不同級別的水果表面顏色參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種帶氣動裝置的球形水果自動分級機，其特征在于它包括空壓機，主電機，分級氣缸，雙光源箱，雙攝像頭，水果托盤，傳動齒輪，并行雙鏈條，同步鏈輪，導槽，水果收集箱， 機架，電磁閥，電控系統(tǒng)；其中，1)主電機通過傳動齒輪與同步鏈輪上的齒輪嚙合；2)主電機轉(zhuǎn)動時帶動托盤上的水果在分級機上勻速運行；3)并行雙鏈條上最右的水果托盤為上料口，雙光源箱并行安裝在上料口后，連續(xù)兩個水果托盤上方；4)分級氣缸安裝在緊鄰雙光源箱的水果托盤的后方，對應托盤前面且與之平齊裝配有導槽，導槽末端與水果收集箱相聯(lián)接，分級氣缸、導槽和水果收集箱的數(shù)量與水果需分級級數(shù)相等；5)雙攝像頭分別安裝在雙光源箱中，每個光源箱箱體的一側(cè)，雙攝像頭的安裝方向相對，攝像頭的鏡頭在光源箱內(nèi)部，攝像頭的接線口在光源箱外部通過電線與電控系統(tǒng)相連；6)雙光源箱的側(cè)面安裝有兩個相對的流水線位置檢測電路，兩個流水線位置檢測電路通過電線與FPGA系統(tǒng)相連；7)空壓機通過氣管與電磁閥連接，電磁閥分別通過氣管與分級氣缸相連，電磁閥通過電纜與電控系統(tǒng)連接且電磁閥裝配在機架側(cè)面，電磁閥數(shù)量與氣缸數(shù)量相同；8)VGA顯示器與電控系統(tǒng)通過電纜連接；9)電控系統(tǒng)和VGA顯示器固定在機架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶氣動裝置的球形水果自動分級機，其特征是所述電控系統(tǒng)包括FPGA系統(tǒng)，流水線位置檢測電路，氣動控制電路，報警電路，VGA顯示器，遙控器，紅外遙控接收電路，水果分級軟件；流水線位置檢測電路、氣動控制電路、報警電路、VGA 顯示器、紅外遙控接收電路與FPGA系統(tǒng)電氣連接。
專利摘要本實用新型是一種帶氣動裝置的球形水果自動分級機，包括空壓機，主電機，分級氣缸，雙光源箱，雙攝像頭，水果托盤，傳動齒輪，并行雙鏈條，同步鏈輪，導槽，水果收集箱，機架，電磁閥，電控系統(tǒng)；主電機轉(zhuǎn)動時帶動水果在分級機上勻速運行；分級機上方依次安裝有雙光源箱、分級氣缸和導槽，導槽末端與水果收集箱相聯(lián)接；遙控器發(fā)出控制信號通過紅外遙控接收電路接收并傳給FPGA系統(tǒng)，F(xiàn)PGA系統(tǒng)內(nèi)的水果分級軟件處理水果信息，得出分級結(jié)果并通過氣動控制電路控制電磁閥驅(qū)動分級氣缸進行分級，VGA顯示器上顯示分級結(jié)果和分級過程。水果分級軟件可設置分級模式和分級參數(shù)，適用于不同種類的球形水果分級要求，也可適用于同種水果的不同分級標準要求。
文檔編號B07C5/00GK202207664SQ201120222018
公開日2012年5月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者何志龍, 周小軍, 徐偉, 李盼, 楊華, 武小棟, 韓赟波, 高云, 黎煊 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學