尤其适于桃子的用于自动去核的水果识别和定向设备及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适于对水果识别和定向，尤其是对桃子识别和定向的设备，用于 对其自动化去核还涉及一种对水果识别和定向的方法。
【背景技术】
[0002] 同一申请人的国际专利申请PCT/IT2012/000209公开了一种尤其适用于桃子的 多行水果定位设备，包括：框架和在所述框架的纵向方向上行进的水果刮板输送机（flight conveyor)，水果固持刮板由多个横切间隔的凹部成型，置于底部的每一凹部具有开口，水 果的一部分通过该开口伸出。水果固持刮板下方设置有用于定向水果的装置，包括多个横 向轴，所述多个横向轴纵向间隔开，每一横向轴承载有横向地间隔开的与所述的多个凹部 数量相同的多个定向元件。每一定向元件可与承载其的横向主轴一起旋转，在凹部开口中， 定向元件与包含在凹部中的水果接触，并移动水果以便定位使包含每一水果的缝合线的平 面正交于纵向方向且使所述水果的梗洼（stalkcavity)朝下。
[0003] 定向自动操作的缺点，例如在上述专利申请的装置中的缺点为，定向的自动操作 不能保证定位每一水果的缝合平面使其与垂直裁切面平行，该垂直裁切面与水果前进路线 正交。这是因为水果的与定向元件结合的梗洼并不总是那么明显。最后导致水果的盲定位。 随后，在裁切站，并非所有水果达到上述的定位，结果是裁切不理想。
【发明内容】
[0004] 本发明基于检测每一水果缝合线以便取得它们各自的定向。
[0005] US6691854描述了一种用于定向水果的装置。该装置具有一固持输送机，其具有用 于水果的固持器；可与该固持器同步一起位移的升降机，该升降机还可相对固持器旋转，用 于把水果升起到固持器外并转动水果；一检测器，例如相机，用于检测每一水果的位置；以 及用于该升降机的控制器，其连接至该检测器，并在只要有需要转动每单一水果时对应关 联的对象来启动升降机。
[0006] EP2167408提供了用于自动测定置于辊上的水果的位置和定向，所述水果包括至 少一个旋转轴。该欧洲专利基于这样的事实，即由于一个或两个辊的旋转，水果在辊上具有 稳定的和可预测的移动。例如，苹果将绕它的轴冠茎或垂直于该冠茎的轴转动。对水果的 可预测的旋转动作的认识，允许在一短时间隔内使用一视觉系统对水果的朝向和位置进行 自动测定，该视觉系统适用于获得和分析转动中的水果的图像。水果的朝向和位置信息可 随后用于操纵该水果，例如受操纵于按理想位置和朝向来包装水果的机械人。
[0007] 上面提到的美国专利和欧洲专利的目的均为有序的水果包装，特别是苹果，并使 用与视觉系统关联的漏斗或空竹形辊式运输机，该辊式运输机允许对每一水果进行基于统 计学的自动定向。
[0008] 应该清楚的是，这些发明主要用作以这样的方式放置水果，以使其中心轴垂直，但 它们不能用于定向那些其轴已经垂直的水果，不能使包含缝合线的横截面平面置为平行于 该水果的剖切面。
[0009] 进一步，所述的引用的专利未能给出对于例如桃子缝合线的任何精确定义。
[0010] 本发明的目的是，估定水果的缝合线是否足够明显，以确定该水果是否可提送至 沿其缝合线本身的精确裁切。如果是可以的，随后的目的为计算二面角，在该二面角处转动 水果以便使其缝合处平面平行于剖切面，以从水果固持刮板的凹部机械地握持并通过该二 面角转动该水果，然后将其放回在同一凹部上。如果不可以，随后的目的为在水果固持刮板 中从凹部提升该水果，并使其从前进路线分离。
[0011] 本发明提供了一种适用于识别和定向水果的设备，特别是桃子，用于对其自动去 核，所述设备包括：水果刮板输送机，其中由网孔（mesh)元件和水果刮板构成的带在一框 架中纵向地前进，直到一裁切站；在所述裁切站中，设置有与前进的带正交的垂直裁切面， 水果刮板成型为具有多个凹部，水果置于该凹部中，且包含缝合线的水果缝合平面设置为 垂直；其中所述设备进一步包括：
[0012] -用于检测每一水果的缝合线的水果识别站，适于检测垂直缝合平面的位置，并计 算垂直缝合平面和垂直裁切面之间形成的二面角，以及传达计算出的二面角信息或无检测 信息；以及
[0013] -连接至移除站的定向站，包括可编程序逻辑控制器（PLC)、一排握持单元，其中 所述PLC适配为接收一给定水果的垂直缝合平面和垂直裁切面之间形成的二面角信息，以 及控制该排握持单元的各自握持单元，每一握持单元各自包括承载于其主轴上的电机和握 持装置，所述握持装置适配为在水果所在的凹部中握持水果，并从该水果的起始位置将其 转动至最终位置，其中在该起始位置中水果的垂直缝合平面与所述垂直裁切面相交，而在 最终位置中该垂直缝合平面平行于所述垂直裁切面，该可编程序逻辑控制器还适配为接收 对应给定水果的检测不到垂直缝合平面和垂直裁切面之间形成的二面角的信息，并控制所 述移除站用于从水果路线移去该水果。
[0014] 受益于本发明的设备，真正可能地允许去核设备的裁切站以理想的方式裁切接收 到的全体水果。
[0015] 事实上，可能导致不准确裁切的水果会从水果路线移除；至于其余的，具有设置在 一垂直面的明显缝合线的水果，将受益于前面的水果旋转装置，各自受分析以便显示相对 于与水果的多个路线正交的平面的垂直缝合平面位置，并计算二面角，例如由垂直缝合平 面相对于设备中的随后的裁切站的垂直裁切面而形成的空间角度。定向站使用对二面角的 认识，其根据该二面角通过一夹具握取和转动每一水果，以使其垂直缝合平面平行于垂直 裁切面。
[0016] 有利地，水果识别站对应每一水果路线使用一相机。合适地，相机固定在支撑上， 例如三脚架，其脚架置于地面上，优选地置于用于自动去核的设备框架的侧面，以便从水果 路线的底部，通过凹部的开口，对每一水果的缝合线进行拍照。相机的支撑未固定在设备框 架上，不与水果路线的返回部分干涉，也不需忍受设备框架的振动，该振动会恶化相机的拍 摄。相机置于壳体内，设置有透明屏幕以便保护相机远离污垢；有利地，该透明屏幕为倾斜 的，以允许更好的清洁。
[0017] 对于定向站，其跨过（astride)该框架，以相对于纵向前行的水果承载带从上方， 通过可与裁切站的刀子同步上下垂直移动的装置来握取水果。
[0018] 通常，本发明还涉及一种识别和定向水果的方法，特别是桃子，用于对其自动去 核，以便在前一倾转步骤（使每一水果的缝合平面倾转至垂直布置）中对每一水果进行转 动之后，使包含水果缝合线的缝合平面平行于与水果路线正交的垂直裁切面，其中对于每 一水果所述方法包括：
[0019] ?缝合线检测步骤，其中相对于垂直裁切面，产生对水果的垂直缝合平面位置的正 确检测，或检测不到（nondetection);
[0020] ?在正确检测缝合线的情况下，计算垂直缝合平面和垂直裁切面之间形成的二面 角，并传送该二面角以作后续使用；
[0021] ?在检测不到缝合线的情况下，传送无检测的信息以作后续使用；
[0022] ?基于二面角传送的调整水果位置的步骤，其中握持装置使用该传送，从水果路线 握持水果，以根据该二面角转动水果，然后释放该水果至其垂直缝合平面与垂直裁切面重 合