一种步进式多通道类球形果实分级装置的制作方法

本发明涉及农产品品质分级设备，具体为一种步进式多通道类球形果实分级装置。

背景技术：

我国土地资源丰富，苹果和柑橘等类球形水果在中国为产量最高，消费量最大的水果。近年来，国内外基于机器视觉和近红外的农产品品质检测技术已趋于成熟，能高效自动识别农产品的尺寸、形状、颜色、破损和腐烂等品质情况。在高通量检测、农产品产地商品化处理的大趋势下，与前端检测相匹配的高效分级装置及方法显得尤为重要。

经检索，目前国内外自动检测后端分级普遍使用两侧推拨式的果杯分级方法，其优势在于检测和分级一体化处理，但该结构在分级时要求左右两侧均需要一定的空间，不利于多通道检测线的设计，特别是农产品现场分级处理的车载式检测分级装置。申请号为201721005378.6的实用新型专利公开了一种分级大小可调节的球形水果分级机，包括机架、进料端、清洁装置、分果架和分果槽，但该装置仅针对大小的球形果实物理分级；申请号为201810159429.3的发明专利申请公开了一种基于计算机视觉的步进式自动分级装置，包括进料单元、传送单元、推料单元以及识别单元，该发明通过计算机视觉技术，并结合传送单元和推料单元作用，可以实现对苹果外观品质的自动识别和分级处理，其不足之处在于，分级装置难以向多通道扩展；申请号为201811457297.9的发明专利申请公开了一种流动式柑橘品质现场检测分级方法，使用车载式装备直接进行田间采后分级，该装置的不足之处在于分级装置局限于单通道，分级输送线两侧空间无法得到利用，车厢内大部分空间无法得到利用；申请号为201920120846.7的实用新型专利公开了一种苹果分级执行装置，通过出果滑道的角度控制连接对应等级框，该装置的在等级划分的数量上具有一定的限制，且单一出果滑道仅能匹配单通道的果实检测线。

技术实现要素：

针对现有装置和方法的上述不足，本发明提出了一种步进式多通道类球形果实分级装置，提供了多个检测通道，提高了检测效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种步进式多通道类球形果实分级装置，其特征在于，包括传输平台、传输模块、下料模块、控制器模块；

所述传输平台为一多通道水平台面，起止两端分别设置弧形板；相邻通道之间设置有隔板，每个通道上等间距设置有多个下料孔；

所述传输模块由伺服电机、链轮、链条、挡块组成，所述伺服电机驱动链轮，链条装在链轮上，所述多个挡块固定于链条，并且挡板与在传输平台中隔板相对应的位置设置有槽，用于推动分级果实的前行；

所述下料模块包括一平板、下料导槽、气嘴及平板开关控制机构；平板位于下料孔处，下料导槽位于下料孔下方，所述气嘴安装于对应下料孔上方；平板开关控制机构用于控制平板与下料孔的相对位置，在打开、关闭之间切换；

所述控制器模块由分级控制器、前端信号模组、分级控制模组、传感器检测模组和驱动模组；

所述分级控制器为分级装置的主控制单元，通过数据接口与前端信号模组相连，进行品质检测等级及运行状态的传输；

所述前端信号模组包括用于果实品质检测的pc和检测线控制器；所述pc为前端多通道检测线的检测处理器，实时输出被检果实的等级信息，并将其等级以十六进制数进行发送；所述检测线控制器为前端多通道检测线的主控制器，与分级控制器实时交换各自运行状态；

所述分级控制器接收到等级信息后，存入对应通道的移位寄存器，并向前移动一位，分级控制器循环检测每个下料模块对应工位的移位寄存器存储单元信息，并判断该存储单元的存储信息与下料模块所在工位的果实级别信息是否一致，若一致则进行下料操作，若不一致则通过该工位；

所述分级控制器与分级控制模组连接，所述分级控制模组由驱动器、平板开关控制机构的驱动机构和气嘴电磁阀组成；驱动器分别通过平板开关控制机构的驱动机构和气嘴电磁阀控制平板开关控制机构和气嘴的工作，控制各个下料模块的工作状态；

所述分级控制器与传感器检测模组相连；所述传感器检测模组用于反馈分级线运行状态信息，主要包括分级线编码器、检测线编码器、与门模块和归位接近开关模组；所述分级线编码器用于反馈分级线运行距离和运行状态；所述检测线编码器用于反馈前端多通道检测线运行速度，实现检测线和分级线之间的速度匹配；所述与门电路将归位接近开关满足信号进行综合判别，判断是否已归位，并将结果反馈至分级控制器；所述归位接近开关用于监测下料模块归位情况。

进一步地，所述下料模块中的平板开关控制机构为电磁控制开关，包括伸缩电磁铁、支撑柱，所述伸缩电磁铁的一端部与平板的一端相连，另一端装在固定于传输平台下方的折弯板筋上，支撑柱活动连接在折弯板筋上，上端与平板的中间或另一端球铰接。

进一步地，所述气嘴距离下料孔的高度由气嘴喷气角度而定，保证喷气面能覆盖下料孔。

进一步地，所述弧形板表面光滑。

进一步地，所述传输平台中通道数和相邻通道之间的间隔均与前端检测线保持一致。

进一步地，所述下料孔的数量根据分级数量而定。

进一步地，所述下料孔的尺寸大于最大尺寸果实直径。

本发明的有益效果是：

1.采用平板式开合孔洞的分级结构，有效利用了分级装置纵向空间，节省果实分级所需的空间，更有利于多通道在线检测分级装置的设计。

2.步进运行方式的分级装置为果实分级下料提供空挡时间，有利于减少短分级工位所需行程，可缩短分级线长度，可满足流动式果实检测线等对尺寸要求高的检测分级线。

3.分级线与检测线之间在电气控制上通过数据接口即可实现信号的同步，有利于通道数扩展，具有一定的适应性。

附图说明

图1为本发明所述步进式多通道类球形果实分级装置的结构示意图；

图2是所述传输平台的结构示意图；

图3是所述传输模块；

图4是所述下料模块一实施例的结构示意图；

图5是步进式多通道类球形果实分级装置的部分结构轴测图；

图6是自动控制系统电气连接图。

图中：1.传输平台；2.传输模块；3.下料模块；4.等外果收集箱；5.被检果实；101.弧形板；102.隔板；103.下料孔；201.伺服电机；202.链轮；203.链条；204.挡块；301.平板；302.支撑柱；303.伸缩电磁铁；304.下料导槽；305.气嘴；306.折弯板筋；4.等外果箱；5.被检果实。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的步进式多通道类球形果实分级装置，包括传输平台1、传输模块2、下料模块3、控制器模块。所述传输平台1为一多通道水平台面，如图2所示，相邻通道之间设置有隔板102，保证不同通道相互独立；所述传输平台通道数和相邻通道之间的间隔均与前端检测线保持一致。所述下料孔103的数量根据分级数量而定；每个通道上等间距设置有多个下料孔103，所述下料孔103的尺寸大于最大尺寸果实直径。传输平台1的起止两端分别设置弧形板101，弧形板101表面光滑，减小分级果实在台面滚动时的摩擦。

如图3所示，所述传输模块2由伺服电机201、链轮202、链条203、挡块204组成，用于将下料果实往前推动。所述伺服电机201与链轮202通过键槽结构连接，伺服电机201驱动链轮202，为传输模块的运动提供动力。多个所述挡块204固定于链条203，并且挡板204与传输平台1中隔板102相对应的位置设置有槽，隔板102能扣容纳于所述槽内、且不产生摩擦。挡块204随链条203而动，用于推动分级果实的前行。

如图4、图5所示，所述下料模块3固定于传输平面1上，包括一平板301、支撑柱302、伸缩电磁铁303、下料导槽304、气嘴305以及折弯板筋306；平板301位于下料孔103处，下料导槽304位于下料孔103下方，所述平板301底部开两圆孔，第一圆孔位于平板301的一端，第二圆孔位于平板301的中部或另一端。折弯板筋306固定于传输平台1下方，伸缩电磁铁303的一端部镶嵌于平板301的第一圆孔内，另一端装在装在折弯板筋306上。支撑柱302上端与平板301第二圆孔球铰接，另一端活动连接在折弯板筋306上。在伸缩电磁铁303断电状态下，所述平板301与传输平台1上表面紧密贴合；在伸缩电磁铁303上电状态下，平板301的一端被顶起，处于倾斜状态，其倾斜角度可满足最大果实滑入所述下料导槽304中。

所述气嘴305安装于对应下料孔103上方，其固定高度由气嘴305喷气角度而定，保证喷气面能覆盖下料孔103；所述下料导槽304连接于下料孔103，将同等级的果实汇集并输出至对应等级包装盒。所述传输平台的终端设置等外果传输通道和/或等外果箱4，等外果料箱4安放于传输平台终端，用于收集等外果5。

所述控制器模块6为本分级装置的电控部分，由分级控制器、前端信号模组、分级控制模组、传感器检测模组和驱动模组；所述分级控制器为分级装置的主控制单元，通过数据接口与前端信号模组相连，进行品质检测等级及运行状态的传输；所述前端信号模组包括用于果实品质检测的pc和检测线控制器，分别通过数据接口与分级控制器相连；所述pc为前端多通道检测线的检测处理器，实时输出被检果实的等级信息，并将其等级以十六进制数进行发送；所述检测线控制器为前端多通道检测线的主控制器，与分级控制器实时交换各自运行状态。

所述分级控制器接收到等级信息后，存入对应通道的移位寄存器，并向前移动一位，分级控制器循环检测每个下料模块对应工位的移位寄存器存储单元信息，并判断该存储单元的存储信息与下料模块所在工位的果实级别信息是否一致，若一致则进行下料操作，若不一致则通过该工位。

所述分级控制器通过i/o输出口与分级控制模组连接，控制各下料模块的工作状态；所述分级控制模组由电磁阀驱动器、伸缩电磁阀和气嘴电磁阀组成；所述电磁阀驱动器通过光电隔离和控制信号放大电路，将分级控制器输出控制信号进行功率放大，满足伸缩电磁铁和气嘴电磁阀的工作要求；所述电磁阀驱动器通过i/o口与分级控制器相连，输出口分别与伸缩电磁阀和气嘴电磁阀相连，通过伸缩电磁阀和气嘴电磁阀分别控制伸缩电磁铁303和气嘴305的工作，控制各个下料模块的工作状态。

所述分级控制器通过i/o输入口与传感器检测模组相连；所述传感器检测模组用于反馈分级线运行状态信息，主要包括分级线编码器、检测线编码器、与门模块和归位接近开关模组；所述分级线编码器用于反馈分级线运行距离和运行状态；所述检测线编码器用于反馈前端多通道检测线运行速度，实现检测线和分级线之间的速度匹配；所述与门电路将归位接近开关满足信号进行综合判别，判断是否已归位，并将结果反馈至分级控制器；所述归位接近开关用于监测下料模块归位情况。

所述分级控制器通过数据接口与驱动模组相连，监控分级装置的运行；所述驱动模组由伺服控制模块与零点接近开关组成；所述伺服驱动模块为一伺服电机与伺服驱动器，为分级线提供动力输出；所述零点接近开关用于触发输出分级线零点位置信号。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。