一种农产品自动采样仪的制作方法

本实用新型属于检测采样装备领域，特别涉及一种农产品自动采样仪。

背景技术：
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随着食品安全问题的突出，越来越多的人开始重视饮食安全。在平常生活中，人们最先关注的是餐桌上的水果蔬菜肉类是否具有农药残留。然而由于市场上的果蔬肉类农药残留检测的方法繁琐，检验流程复杂，操作要求高，多数要求有一定操作水平的专业人员进行检测，目前市场上符合此操作规范的人员不多，从而使造成检测时效性不强，检测效果不理想，甚至是人为的疏忽等。如何提供一种自动化程度高，无需专业检测人员，适应各种使用环境的检测设备，即成为本实用新型研究的对象。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是发明一种由机械自动完成果蔬肉类产品检测前采样流程的农产品自动采样仪。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种农产品自动采样仪，包括有工作台、分杯机构、采样机构、取液机构和试管上料机构；其特征是：

工作台：具有上、中、下三层台面，中台面通过轴承定位有一环状结构的转盘，该转盘圆周上均匀分布有若干缺口，每个缺口上设置有托板和称重传感器；所述转盘下方固定有一内齿圈；下台面安装有工位电机和取样电机，工位电机轴带动有第一齿轮，该第一齿轮与所述内齿圈啮合，驱动转盘旋转至设计工位上；所述分杯机构、采样机构、取液机构和试管上料机构分布在上台面和中台面上，上台面对应开设有通向中台面的落杯孔、采样孔、取液孔和落管孔；

分杯机构：包括分杯座、分杯盖、外齿圈、分杯齿轮和步进电机；分杯座和分杯盖具有落杯通孔，所述外齿圈与通孔同心旋转定位在分杯座上，所述复数个分杯齿轮均匀分布在外齿圈外围，与外齿圈啮合，且被约束在分杯座与分杯盖之间；分杯齿轮上固定有分杯螺旋轮，借助复数个分杯螺旋轮共同支撑着套叠在一起的取样杯，分杯螺旋轮旋转一周能卸去对一个取样杯的支撑，取样杯从所述通孔、中台面落杯孔、下落至转盘对 应的托板上；所述步进电机输出与外齿圈传动连接；

采样机构：包括安装在上台面的进给总成和安装在中台面的取样刀具总成；进给总成包括进给座、进给电机、丝杆、滑块和杯座；进给电机和丝杆分别定位在进给座两侧，且通过齿轮副传动连接；滑块滑动定位在杯座导轨上、且通过丝母与所述丝杆配合，由丝杆驱动滑块升降运动，并带动固定在滑块下部的杯座升降，该杯座能下降穿过所述采样孔；所述杯座具有杯腔，该杯腔能容纳和定位采集杯；所述取样刀具总成包括取样电机、变速箱和刀具，取样电机轴经变速箱带动刀具旋转；所述刀具由若干三角刀片搭建成的圆锥形结构，刀具上方正对着采集杯、下方正对着托板上的取样杯；

取液机构：包括取液器座和吸管总成，该吸管总成借助升降座活动定位在取液器座上，升降座一侧通过直线轴承定位在取液器座的导柱上、另一侧设置有一齿条；所述取液器座上设置一由升降舵机带动的取液齿轮，该取液齿轮与所述齿条啮合，驱动升降座带吸管总成往复升降动作；所述取液器座通过一转轴定位在上台面上，该转轴上固定有摆动齿轮，该摆动齿轮与固定在上台面底面的取液电机输出轴上的齿轮啮合，由取液电机驱动吸管总成在不同工位完成吸液、释放和更换吸嘴动作；在吸管总成摆动轨迹的中台面上设置有吸嘴料座；

试管上料机构：包括安装在上台面的料仓总成和活动定位在中台面上的试管旋转座，料仓总成嵌设在上台面的落管孔中，从料仓总成出管口排出的正置试管，一—落入正下方的试管旋转座中，等待接纳所述吸管总成释放的取样液。

所述取样刀具总成的变速箱驱动有一对刀具，一对刀具对称分布在取样电机轴两侧，且刀具和变速箱可绕取样电机轴旋转。

所述取样刀具总成中的变速箱通过轴承定位在取样电机轴上，所述取样电机轴上固定的齿轮与变速箱中一对对称分布的刀具齿轮啮合，该刀具齿轮通过空心轴定位在变速箱上，刀具的底部锁固在空心轴上端面；所述取样电机轴上套设有一轴套，该轴套上端部锁固在变速箱上、下端部固定有一大齿轮，该大齿轮与工位电机轴上设置的第二主动齿轮啮合，由工位电机驱动转盘换位的同时，使一对刀具同步换位。

所述吸管总成包括吸管、管套、升降座和吸液舵机；管套套设在吸管外，两者分别定位在升降座上，管套顶端的外展部在升降座升至接近高位时能被取液器座抵触及，并迫使管套相对于吸管向下移位，能够顶出套设在吸管下端部的吸嘴，实现更换吸嘴动作； 吸液舵机驱动一凸轮，该凸轮抵触在吸管活塞端，凸轮旋转驱动吸管吸液或释放动作。

所述料仓总成具有进料斗、圆形腔、旋转试管叉和出管口；圆形腔厚度能容纳一试管，出管口处于圆形腔相切的垂直向下方向，进料斗下方切入圆形腔；所述旋转试管叉安装在圆形腔中心上，旋转试管叉具有复数根径向辐射状叉柄，在叉柄前端设置有切向叉杆，复数根叉杆朝同一旋转方向，旋转时从进料斗下方钩起倒致的试管，旋转半周后送入出管口，逐一排出落入正下方的试管旋转座中；所述试管旋转座同一圆周上均匀分布有复数个试管插孔，在管座电机驱动下，试管旋转座上的试管插孔逐一处于所述出管口正下方，承纳落入的试管。

所述转盘上设置有四个缺口，分别对应落杯、采样、取液和回收工位。

所述转盘在缺口旋转后沿设置有挡板；回收工位对应设置有取样杯导向板，该导向板固定在上台面底部，并延伸至转盘外沿。

本实用新型由机械代替人工检测，自动完成采样、取液检测等流程，尤其是采用四工位的转盘，旋转一周即可完成落杯、采样、取液和旧杯的回收四个步骤，并配合采样机构的设计，可兼容对不同农产品的取样，简化取样过程和难度；取液过程也采用四工位，分别完成取液、释放、退吸嘴、上新吸嘴，并在一弧形空间内完成，与四工位转盘形成有机衔接，使得结构更为紧凑，自动化程度高，检测过程无需专业人员操作的特点，可广泛运用于农产品生产、销售和加工的各个环节。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1采样仪立体示意图

图2采样仪工作台三层台面分解示意图

图3中台面分解示意图

图4分杯机构分解示意图

图5进给总成与取样刀具总成位置关系示意图

图6取样刀具总成剖面示意图

图7取液机构立体示意图

图8试管上料机构示意图

其中

11—上台面 111—落杯孔 112—采样孔 113—取液孔

114—落管孔 12—中台面 13—下台面 2—转盘

21—缺口 22—托板 23—称重传感器 24—内齿圈

25—工位电机 26—第一齿轮 27—第二齿轮 28—挡板

29—导向板 31—分杯座 310—通孔 32—分杯盖

33—外齿圈 34—分杯齿轮 341—分杯螺旋轮 35—步进电机

4—进给总成 41—进给座 42—进给电机 43—丝杆

44—滑块 45—杯座 46—齿轮副 47—杯座导轨

5—取样刀具总成 51—取样电机 511—取样电机轴 52—变速箱

521—齿轮 522—刀具齿轮 523—空心轴 524—轴套

525—大齿轮 53—刀具 6—吸管总成 61—取液器座

611—导柱 612—取液齿轮 613—摆动齿轮 62—升降座

621—直线轴承 622—齿条 63—取液电机 64—吸嘴料座

65—吸管 66—管套 67—凸轮 68—收纳斗

69—万向轮 7—料仓总成 71—进料斗 72—圆形腔

73—旋转试管叉 731—叉柄 732—叉杆 74—出管口

8—试管旋转座 81—试管插孔 82—管座电机 9—取样杯

91—采集杯 92—吸嘴 93—试管

具体实施方式：

参照图1、图2和图3，农产品自动采样仪，包括有工作台、分杯机构、采样机构、取液机构和试管上料机构；其中：

工作台：具有上台面11、中台面12和下台面13三层结构，中台面12通过轴承定位有一环状结构的转盘2，该转盘2圆周上均匀分布有若干缺口21，每个缺口21上设置有托板22和称重传感器23；转盘2下方固定有一内齿圈24；下台面13安装有工位电机25和取样电机，工位电机轴带动有第一齿轮26，该第一齿轮与内齿圈24啮合，驱动转盘2旋转至设计工位上。

具体地说，转盘2上设置有四个缺口21，分别对应落杯、采样、取液和回收工位，也即转盘2旋转一周，每个托板22上的取样杯9即可完成全部工序。为了取样杯9能 顺利回收，转盘2在缺口旋转后沿设置有挡板28；回收工位对应设置有取样杯导向板29，该导向板29固定在上台面11底部，并延伸至转盘2外沿，将使用过的取样杯往转盘外侧推送出，落入接纳的收集桶中。

在上台面11和中台面12上还分布有分杯机构、采样机构、取液机构和试管上料机构，而上台面11对应开设有通向中台面12的落杯孔111、采样孔112、取液孔113和落管孔114。

结合图4，分杯机构：包括分杯座31、分杯盖32、外齿圈33、分杯齿轮34和步进电机35；分杯座31和分杯盖32具有落杯通孔310，外齿圈33与通孔310同心旋转定位在分杯座31上，复数个分杯齿轮34均匀分布在外齿圈33外围，与外齿圈33啮合，且被约束在分杯座31与分杯盖32之间；分杯齿轮34上固定有分杯螺旋轮341，借助复数个分杯螺旋轮341共同支撑着套叠在一起的取样杯9，分杯螺旋轮341旋转一周能卸去对一个取样杯9的支撑，取样杯从通孔310、中台面的落杯孔111、下落至转盘2对应的托板22上；步进电机35输出与外齿圈33传动连接，由步进电机35驱动实现分杯动作。

结合图5和图6，采样机构：包括安装在上台面11的进给总成4和安装在中台面12的取样刀具总成5；进给总成4包括进给座41、进给电机42、丝杆43、滑块44和杯座45；进给电机42和丝杆43分别定位在进给座41两侧，且通过齿轮副46传动连接，由进给电机42带动丝杆43正反旋转；滑块44滑动定位在杯座导轨47上、且通过丝母与丝杆43配合，由丝杆43驱动滑块44升降运动，并带动固定在滑块44下部的杯座45升降，该杯座45能逐渐下降穿过采样孔112，完成取样动作；杯座45具有杯腔，该杯腔能容纳和定位采集杯91，采集杯91用来装农产品取下的块样。

取样刀具总成5包括取样电机51、变速箱52和刀具53，取样电机轴511经变速箱52带动刀具53旋转，切削采集杯91中的农产品块样，将其切削成碎末或湖状；刀具53由若干三角刀片531搭建成的圆锥形结构，刀具53上方正对着采集杯91、下方正对着托板上的取样杯9，切削的碎末直接落入取样杯9中；更进一步地说，取样刀具总成5的变速箱52驱动有一对刀具53，一对刀具53对称分布在取样电机轴两侧，且刀具53和变速箱52可绕取样电机轴511旋转，切换刀具53，以便一把处于切削作业，另一把处于清洗状态，交替进行，既保证取样效率，又不会产生交叉污染。

具体地说，取样刀具总成5中的变速箱52通过轴承定位在取样电机轴511上，取样电机轴511上固定的齿轮521与变速箱中一对对称分布的刀具齿轮522啮合，该刀具齿轮522通过空心轴523定位在变速箱52上，刀具53的底部锁固在空心轴523上端面；取样电机轴511上套设有一轴套524，该轴套524上端部锁固在变速箱52上、下端部固定有一大齿轮525，该大齿轮525与工位电机25轴上设置的第二主动齿轮27啮合，由工位电机驱动转盘2换位的同时，使一对刀具53同步换位。刀具齿轮522和空心轴523可如本实例连体结构，也可以为分体结构。

结合图7，取液机构：包括吸管总成6和取液器座61，该吸管总成6借助升降座62活动定位在取液器座61上，升降座62一侧通过直线轴承621定位在取液器座61的导柱611上、另一侧设置有一齿条622；取液器座61上设置一由升降舵机带动的取液齿轮612，该取液齿轮612与齿条622啮合，驱动升降座62带吸管总成6往复升降动作；所述取液器座61通过一转轴定位在上台面11上，该转轴上固定有摆动齿轮613，该摆动齿轮613与固定在上台面11底面的取液电机63输出轴上的齿轮啮合，由取液电机63驱动吸管总成6在不同工位完成吸液、释放和更换吸嘴动作；在吸管总成6摆动轨迹的中台面12上设置有吸嘴料座64，在吸嘴料座64中预备洁净的吸嘴92，以便每次提取、释放完成后，更换新的吸嘴92，避免交叉污染。为了保持取液器座61的运行平稳，在悬出端设置有万向轮69，该万向轮69可在上台面11滚动，支撑着取液座61的摆动运行。

更具体地说，吸管总成6包括吸管65、管套66、升降座62和吸液舵机；管套66套设在吸管65外，两者分别定位在升降座62上，管套66顶端的外展部在升降座62升至接近高位时能被取液器座61抵触及，并迫使管套66相对于吸管65向下移位，能够顶出套设在吸管65下端部的吸嘴92，实现更换吸嘴动作；吸液舵机驱动一凸轮67，该凸轮67抵触在吸管65的活塞端，凸轮67旋转驱动吸管65吸液或释放取样液的动作。

如图2，吸管总成6运动轨迹为圆弧线，故上台面11开设的取液孔113也圆弧形，吸管总成6的行程两端，对应中台面12上的试管旋转座8的一试管插孔81和转盘2一托板22正上方，完成取液和释放取样液动作；在试管旋转座8与转盘2之间的中台面12上，设置有吸嘴料座64和收纳斗68，收纳斗68用来收集更换后的吸嘴92或者导入下方的收纳桶中。吸管总成6运行到此两工位时，完成退下用过的吸嘴92，从吸嘴料座 64中再套上新的吸嘴，而后移动至转盘2处，再吸入取样液。

结合图8，试管上料机构：包括安装在上台面11的料仓总成7和活动定位在中台面12上的试管旋转座8，料仓总成7嵌设在上台面11的落管孔114中。

料仓总成7具有进料斗71、圆形腔72、旋转试管叉73和出管口74；圆形腔72厚度能容纳一试管，出管口74处于圆形腔72相切的垂直向下方向，进料斗71下方切入圆形腔72；旋转试管叉73安装在圆形腔72的中心上，旋转试管叉73具有复数根径向辐射状叉柄731，在叉柄731前端设置有切向叉杆732，复数根叉杆732朝同一旋转方向，旋转时从进料斗71下方钩起倒致的试管93，旋转半周后送入出管口74，从出管口74排出正置的试管93，逐一落入正下方的试管旋转座8中，等待接纳吸管总成6释放的取样液；

结合图3，试管旋转座8同一圆周上均匀分布有复数个试管插孔81，在管座电机82驱动下，试管旋转座上的试管插孔81逐一处于所述出管口74正下方，承纳落入的试管93。试管93注入取样液后，即由人工取走放置检测箱中检测。