本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)分揀領(lǐng)域，尤其涉及一種基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)撞擊聲特性的開(kāi)閉口分揀設(shè)備。

背景技術(shù)：

開(kāi)心果是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值頗高的堅(jiān)果，開(kāi)口開(kāi)心果易食用，而閉口開(kāi)心果外殼堅(jiān)硬食用困難，因此，開(kāi)心果的開(kāi)口率在很大程度上決定了開(kāi)心果的價(jià)格。開(kāi)心果閉口果殼的挑選方法經(jīng)歷了由人工到純機(jī)械的轉(zhuǎn)變，但這些方法都存在效率低、成本高、挑選精度不高的缺點(diǎn)，最重要的是純機(jī)械挑選方法容易破壞果仁，影響開(kāi)心果的質(zhì)量和售價(jià)。因此，市場(chǎng)上迫切需要一款能夠高效、準(zhǔn)確分揀開(kāi)心果的自動(dòng)化設(shè)備，降低挑選成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)撞擊聲特性的開(kāi)閉口分揀設(shè)備，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效快速分揀而且不造成果仁的破壞，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)撞擊聲特性的開(kāi)閉口分揀設(shè)備，包括分揀速度測(cè)試器、開(kāi)心果喂料器、撞擊腔體、聲傳感器加持裝置、被撞擊裝置、支撐架、控制分析裝置、分揀執(zhí)行裝置。分揀速度測(cè)試器和開(kāi)心果喂料器可通過(guò)轉(zhuǎn)接頭安裝在撞擊腔體頂端，分別實(shí)現(xiàn)分揀速率測(cè)試和自動(dòng)分揀功能；被撞擊裝置、撞擊腔體可控制開(kāi)心果撞擊角度及下落路徑?？刂品治鲅b置可通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)控制開(kāi)心果喂料器、分揀執(zhí)行裝置的反應(yīng)速度，并通過(guò)內(nèi)置的基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)發(fā)聲特性的判別算法準(zhǔn)確識(shí)別開(kāi)心果的開(kāi)閉口狀態(tài)。

所述分揀速度測(cè)試器的落料管側(cè)面開(kāi)有多個(gè)等距通槽，將插板插在不同的位置可調(diào)節(jié)分揀速度測(cè)試器中相鄰開(kāi)心果的下落高度差。

所述開(kāi)心果喂料器可按順序以某速率向自動(dòng)分揀設(shè)備提供單子開(kāi)心果。

所述撞擊腔體隨著開(kāi)心果下落軌跡逐漸收緊，最終呈漏斗狀以便開(kāi)心果順利進(jìn)入分揀執(zhí)行裝置，而且，收緊部分需鋪有硬質(zhì)海綿以防止開(kāi)心果與撞擊腔體發(fā)生碰撞，干擾開(kāi)心果開(kāi)口狀態(tài)的判別。

所述聲傳感器加持裝置應(yīng)避開(kāi)撞擊腔體軸心線(xiàn)，以免開(kāi)心果下落時(shí)出現(xiàn)干涉。

所述被撞擊裝置裝有被撞擊塊，其材料的選取優(yōu)先選擇脆性材料，如大理石板。被撞擊裝置可以通過(guò)調(diào)節(jié)安裝角度來(lái)改變開(kāi)心果撞擊時(shí)的入射角度。

所述支撐架中的螺栓可以對(duì)撞擊腔體、被撞擊裝置起到限位作用，實(shí)現(xiàn)兩部件的角度調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果為：利用開(kāi)心果撞擊發(fā)出的聲學(xué)特性進(jìn)行開(kāi)心果開(kāi)口狀態(tài)識(shí)別不僅快于人工挑選而且相較于純機(jī)械挑選方式更精確且不破壞果仁，做到了無(wú)損檢測(cè)。由于設(shè)備分揀時(shí)只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)選定，基本不存在機(jī)器學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，大大簡(jiǎn)化了開(kāi)心果分揀流程，操作簡(jiǎn)便，更易于推廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)撞擊聲特性的開(kāi)閉口分揀設(shè)備分揀速率測(cè)試狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖2為本發(fā)明自動(dòng)分揀狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖3為圖1的側(cè)視圖。

圖4為分揀速度測(cè)試器的截面簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方案

下面參照附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1-4，本發(fā)明涉及的一種基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)撞擊聲特性的開(kāi)閉口分揀設(shè)備，主要由分揀速度測(cè)試器1、開(kāi)心果喂料器1`、撞擊腔體2、聲傳感器加持裝置3、被撞擊裝置4、支撐架5、控制分析裝置6、分揀執(zhí)行裝置7等組成。

參照?qǐng)D1并結(jié)合圖4，分揀速度測(cè)試器1包括落料管、插板、把手、轉(zhuǎn)接頭。其中，落料管側(cè)壁開(kāi)有等間距插槽，并根據(jù)實(shí)際測(cè)試需要調(diào)整各插板間距，保證開(kāi)心果等時(shí)間間隔下落撞擊。

參照?qǐng)D2，開(kāi)心果喂料器1`可以保證開(kāi)心果連續(xù)不斷的單子下落，其供料速度受控制分析裝置6控制，并受本發(fā)明測(cè)試的最快分揀速度的影響。

參照?qǐng)D3，撞擊腔體2夾持在被撞擊裝置4中間，兩裝置處于剛性連接狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)兩裝置的等角度調(diào)節(jié)。被撞擊裝置4與支撐架5靠同心軸連接，并利用螺栓固定。在實(shí)際工作中需綜合考慮撞擊腔體2、被撞擊裝置4傾斜角度對(duì)開(kāi)心果的分揀率、分揀速率、開(kāi)心果撞擊后的彈跳軌跡的影響。

參照?qǐng)D1，控制分析裝置6包括開(kāi)心果喂料器1`供料速度控制模塊、聲傳感器加持裝置3信號(hào)存儲(chǔ)隊(duì)列模塊、聲信號(hào)處理判別模塊、分揀執(zhí)行裝置7動(dòng)作執(zhí)行控制模塊。其中，聲信號(hào)處理判別模塊的功能是對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行濾波預(yù)處理、信號(hào)判別并將開(kāi)心果的判別狀態(tài)存儲(chǔ)到隊(duì)列中，當(dāng)接收到分揀執(zhí)行裝置7中開(kāi)心果的觸發(fā)信號(hào)時(shí)將開(kāi)心果判別狀態(tài)按序傳送到分揀執(zhí)行裝置7動(dòng)作執(zhí)行控制模塊。

工作前需進(jìn)行裝置調(diào)節(jié)及參數(shù)設(shè)定。本實(shí)施例的調(diào)節(jié)如下：被撞擊裝置4的傾斜角15度，聲傳感器加持裝置3與撞擊腔體2軸線(xiàn)的距離為150mm，傳感器距被撞擊體表面50mm。此外還需設(shè)定控制分析裝置6中的背景噪聲參數(shù)、噪聲濾波器種類(lèi)等。

工作時(shí)，首先在撞擊腔體2頂端安裝分揀速度測(cè)試器1，進(jìn)行本發(fā)明最快分揀速度測(cè)試。其具體操作為：根據(jù)目標(biāo)時(shí)間間隔如0.1s調(diào)整落料管中各插板間距，放入開(kāi)心果，接通電源，準(zhǔn)備測(cè)試。準(zhǔn)備就緒后，手握分揀速度測(cè)試器1中的把手并迅速抽離，開(kāi)心果進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)，自第一顆開(kāi)心果撞擊起，每隔0.1s便有一顆開(kāi)心果到達(dá)撞擊點(diǎn)，相當(dāng)于開(kāi)心果以0.1s的速度勻速供料。開(kāi)心果撞擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生蘊(yùn)含其自身結(jié)構(gòu)特性的聲波，該聲波將由聲傳感器加持裝置3中的聲傳感器采集并通過(guò)信號(hào)線(xiàn)傳送到控制分析裝置6中信號(hào)存儲(chǔ)隊(duì)列模塊存儲(chǔ)并按序傳送到聲信號(hào)處理判別模塊進(jìn)行聲信號(hào)的預(yù)處理、狀態(tài)判別并將結(jié)果傳送到狀態(tài)存儲(chǔ)隊(duì)列子模塊中存儲(chǔ)。開(kāi)心果到達(dá)被撞擊裝置4表面產(chǎn)生碰撞后，會(huì)因傾斜角度的存在向撞擊腔體2傾斜的方向彈跳，開(kāi)心果會(huì)在重力的作用下從撞擊腔體2的收緊部分進(jìn)入到分揀執(zhí)行裝置7的分揀通道。分揀通道側(cè)壁安裝有紅外線(xiàn)信號(hào)觸發(fā)裝置，當(dāng)開(kāi)心果通過(guò)時(shí)，該信號(hào)裝置觸發(fā)信號(hào)返回到控制分析裝置6，此時(shí)，控制分析裝置6將根據(jù)狀態(tài)存儲(chǔ)隊(duì)列子模塊中最近的狀態(tài)信號(hào)控制分揀執(zhí)行裝置7中的分揀機(jī)器手動(dòng)作，完成開(kāi)心果狀態(tài)的分揀工作。

若以目標(biāo)時(shí)間間隔0.1s的設(shè)定下落，本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確的分揀，那么，就說(shuō)明本發(fā)明完全可以適應(yīng)10個(gè)/s的供料速度，可以適當(dāng)加快供料速度重復(fù)上述操作進(jìn)行速度驗(yàn)證，如若在分揀過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)心果在分揀執(zhí)行裝置7分揀通道中積壓現(xiàn)象，說(shuō)明供料過(guò)快，應(yīng)減慢供料速度重復(fù)測(cè)試，最終得到本發(fā)明在特定參數(shù)下的最優(yōu)分揀速率v。

上述工作完成后，將分揀速度測(cè)試器1換為開(kāi)心果喂料器1`并在控制分析裝置6中設(shè)置本發(fā)明開(kāi)心果喂料器1`供料速率為v，在開(kāi)心果喂料器1`漏斗中裝入適量開(kāi)心果，便可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)心果的自動(dòng)分揀。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)分揀領(lǐng)域，是一種能夠根據(jù)開(kāi)心果的撞擊聲特性將閉口開(kāi)心果分揀開(kāi)來(lái)的自動(dòng)化設(shè)備。它包括分揀速度測(cè)試器、開(kāi)心果喂料器、撞擊腔體、聲傳感器加持裝置、被撞擊裝置、支撐架、控制分析裝置、分揀執(zhí)行裝置。分揀速度測(cè)試器和開(kāi)心果喂料器可通過(guò)轉(zhuǎn)接頭安裝在撞擊腔體頂端，分別實(shí)現(xiàn)分揀速率測(cè)試和自動(dòng)分揀功能；被撞擊裝置、撞擊腔體可控制開(kāi)心果撞擊角度及下落路徑?？刂品治鲅b置可通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)控制開(kāi)心果喂料器、分揀執(zhí)行裝置的反應(yīng)速度，并通過(guò)內(nèi)置的基于開(kāi)心果物理結(jié)構(gòu)發(fā)聲特性的判別算法準(zhǔn)確識(shí)別開(kāi)心果的開(kāi)閉口狀態(tài)。本發(fā)明有分揀效率高、節(jié)省人工成本、無(wú)損分揀等諸多優(yōu)點(diǎn)，大大提高了開(kāi)心果的開(kāi)口比率和分揀效率。

技術(shù)研發(fā)人員：馮濤;臧富瑤;鐘晨玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工商大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.04.20
技術(shù)公布日：2017.10.31