基于图像处理技术的自动大蒜切脐机的制作方法

专利名称：基于图像处理技术的自动大蒜切脐机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农产品加工设备，尤其是一种基于图像处理的自动大蒜切脐机。
背景技术：
大蒜是出口创汇的畅销商品，其加工过程往往包括切脐、脱皮、再切片和脱水加工等多个步骤。其中，脱皮、切片和脱水等工艺已全部实行机械操作，唯独大蒜切脐的自动化程度仍然有待提高。而新鲜大蒜经风吹日晒，大蒜脐部的粗纤维逐步木质化，如果木质部分不能切除干净，将大大降低蒜干的质量。目前，大蒜切脐的手段主要有以下几种(1)手工切脐这种加工工艺不但生产率低、劳动力成本高，而且由于采用普通菜刀平切，大蒜利用率也低，最高仅为80% ; (2)半自动化切脐机工作时，掀起手把，刀杆通过导套将上模提起，把蒜头放在下模口上，然后按下手把，刀杆压弹簧，弹簧压上模，从而将蒜头弹性地压紧。继续按手把，刀杆沿导套继续下行，柱形刀头沿着夹模上同弧度的滑道将模中大蒜的蒜脐切掉；这种半自动化切脐机一定程度上提高了生产效率，但仍然自动化程度不够。专利200820237608. 6公开了一种“自动切脐机”，该自动切脐机包括作为输送装置的链板、位于链板下方的切削机构以及位于链板上方、用于固定大蒜的弹性压爪。该专利实现了大蒜或洋葱脐部的自动切除，然而，仍然存在如下几个方面的缺陷(1)大蒜通过设置在链板上的窝眼将脐部露出，然后采用切削机构切除；然而作为自然生长的农作物，大蒜的个头和直径必然有所区别，从而导致不同的大蒜从窝眼处露出的脐部大小不一致，难以保证切除的一致性和精确性；(2)链板的运动依靠槽轮机构的转动，切削机构则通过另一个独立的电机控制。二者之间毫无联动，且没有保护机制，因此在切削过程中发生误操作时会导致大量大蒜的误切，造成不必要的损失。

发明内容
为了解决现有大蒜切脐机所存在的问题，本发明提供了一种基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，所述自动大蒜切脐机大大提高了切割精度，减少了大蒜的损失；并具有实时通信、人机交互、数据显示存储和多重保护的功能，实现了大蒜切脐的自动化控制。本发明的技术方案是基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，包括底座、机架以及安装在机架上的控制箱1、物料输送机构和切削机构，所述控制箱分别与物料输送机构、切削机构相连，所述物料输送机构包括设于底座上的驱动电机I和物料盘，所述物料盘上设有多个位于同一圆圈上的料杯；所述切削结构包括驱动电机I1、滑轨、滚珠丝杠和设置在切削座上的切削刀；所述切削座上还设有切削电机和位点检测装置，所述切削座与滚珠丝杠固定连接，所述切削刀与滑轨为滑动连接；还包括与控制箱相连的图像采集机构，所述图像采集机构包括支架和安装在支架上的镜头，所述镜头设置在料杯所在圆圈的正上方。优选的是，所述切削座通过滑块与滑轨滑动相连，所述滑块为套在滑轨上的环状结构。优选的是，所述切削刀通过连接轴安装在切削座的下方，所述切削电机安装在切削座的上方。优选的是，所述物料盘的下方设有减速机，所述物料盘通过减速机与驱动电机I相连。优选的是，所述物料盘的上方设有定位桩，所述料杯通过定位桩固定位置；所述料杯均匀分布在靠近物料盘边缘的圆圈上。优选的是，所述滚珠丝杠上还设有编码红外传感器和行程限位机构，所述编码红外传感器用于检测滚珠丝杠的转速，所述行程限位机构用于限定滚珠丝杠的行程。优选的是，所述控制箱包括电源、控制电路板、驱动电路板、设备保护模块和显示模块；所述控制电路板通过驱动电路板控制驱动电机1、驱动电机II和切削电机的开关；所述设备保护模块包括电源保护模块和电机保护模块。优选的是，所述控制电路板包括单片机和数字模拟电路。本发明的工作原理①将待切脐的大蒜放入到料杯中，打开控制箱中的电源开关;在确定设备正常下，按下键盘的“开始”键，物料盘在减速机的带动下自动旋转，使大蒜转动到图像处理结构的镜头下；②镜头将其采集的数据发送给控制箱中的单片机，单片机处理后得到切割数据，并将其发送给切削机构和物料盘；物料盘继续旋转，将大蒜转动到切削刀正下方切削座上的位点检测装置检测到定位桩后，将数据传输给控制箱，控制箱通过控制驱动电机I停转使物料盘停止运动，滚珠丝杠在驱动电机II的驱动下精确移动，并带动切削座上的切削刀沿滑轨结构向下运动，切削大蒜的根部和脐部；④人工的不断辅助把大蒜放置到8料杯中，大蒜切脐机自动循环切割大蒜；在设备工作过程中，发生误操作、系统故障和人为操控等情况，大蒜切脐机会停止工作，并发出报警声和红灯闪烁，起到警示作用。本发明的有益效果
(1)本发明采用图像采集结构、切削机构和物料输送机构的结合，图像处理机构采集的数据传输给控制箱，然后由控制箱将指令分别传输给切削机构和物料输送机构，保证了根据每头大蒜的具体情况进行切削，实现了对全部大蒜脐部切除的一致性和精确性；
(2)本发明的工作机理为图像采集机构采集数据，传输给控制箱，控制箱根据数据向物料输送机构发出指令，待物料到位后，切削机构开始运转；因此，所有的操作步骤均根据上一个操作步骤的结果为启动指令，确保了切脐过程的顺利进行，避免了误切操作；
(3)滚珠丝杠上还设有用于检测滚珠丝杠的转速的编码红外传感器，由编码红外传感器测得转数信号，经由单片机处理计算得到滚珠丝杠的运动距离，将运动控制精度提高至不大于O. 5mm ；
(4)滚珠丝杠上还设有用于限定滚珠丝杠的行程的行程限位机构，在设备失控或误操作时，行程限位保护开关起到保护作用；
(5)切削机构在滚珠丝杠的联动下，通过滑块沿滑轨做直线运动，保证了运动的稳定性；在位置检测传感器的检测下，当定位桩定位大蒜后，刀具才切削大蒜开始计量，实现了切削的自动识别和稳固定位；
(6)控制箱包括电源、控制电路板、驱动电路板、设备保护模块和显示模块。控制电路板主要由单片机及其数字、模拟电路组成，给驱动电路板发出控制信号，控制驱动电机的工作状态；显示模块主要由LCD12864显示工作信息，并通过键盘设置系统参量以实现自动控制和手动控制切换操作；实现了设备的人机交互、数据显示存储和多重保护等功能符合当今农产品生产加工的机械化和自动化的发展趋势。


图1为本发明的立体结构示意图2为本发明的主视其中1.控制箱，2.机架，3.滑轨，4.滚珠丝杠，5.滑块，6.伺服电机，7.镜头支架，8.料杯，9.物料盘，10.底座，11.连接轴，12.切削刀，13.镜头。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，包括底座10、机架2以及安装在机架2上的控制箱1、物料输送机构、切削机构和图像采集机构，所述控制箱I分别与物料输送机构、切削机构和图像米集机构相连。所述物料输送机构包括设于底座10上的驱动电机I和物料盘9，所述物料盘9的下方设有减速机，所述物料盘9通过减速机与驱动电机I相连；所述物料盘9的上方设有定位桩，所述料杯8通过定位桩固定位置；所述料杯8均匀分布在靠近物料盘9边缘的圆圈上。所述切削结构包括驱动电机I1、滑轨3、滚珠丝杠4和设置在切削座14上的切削刀12 ;所述切削座14上还设有切削电机6和位点检测装置，切削刀12通过连接轴11安装在切削座14的下方，所述切削电机6安装在切削座14的上方；所述切削座14与滚珠丝杠4固定连接，所述切削座14通过滑块5与滑轨3滑动相连，所述滑块5为套在滑轨3上的环状结构。所述滚珠丝杠4上还设有编码红外传感器和行程限位机构，所述编码红外传感器用于检测滚珠丝杠4的转速，所述行程限位机构用于限定滚之丝杠的行程。所述图像采集机构包括支架7和安装在支架7上的镜头13，所述镜头13设置在料杯8所在圆圈的正上方。所述控制箱包括电源、控制电路板、驱动电路板、设备保护模块和显示模块；所述控制电路板所述控制电路板包括单片机和数字模拟电路，并通过驱动电路板控制驱动电机1、驱动电机II和切削电机的开关；所述显示模块主要由IXD12864显示工作信息，通过键盘设置系统参量以及实现自动控制和手动控制切换操作；本发明由AC220V供电，内置24V、12V和5V电源模块为系统供电；所述设备保护模块包括电源保护模块和电机保护模块。本发明的自动大蒜切脐机的实施过程将待切脐的大蒜放入到料杯8中，打开控制箱I中的电源开关；在确定设备正常下，按下键盘的“开始”键，切脐机会自动旋转物料盘9，使大蒜转动到图像处理结构的镜头7下；经图像采集发送给控制箱I中的单片机，单片机进行图像处理后，将切割数据发送给切脐机；切脐机接收数据后，物料盘9旋转，大蒜转动到切削结构的切削刀12下，在控制箱I的控制下，滚珠丝杠4带动切削结构沿滑轨3向下运动，切削大蒜的根部和脐部。在人工的不断辅助把大蒜放置到料杯8中，大蒜切脐机自动循环切割大蒜。在设备工作过程中，发生误操作、系统故障和人为操控等情况，大蒜切脐机会停止工作，并发出报警声和红灯闪烁，起到警示作用。
权利要求
1.基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，包括底座(10)、机架(2)以及安装在机架(2)上的控制箱(I)、物料输送机构和切削机构，所述控制箱(I)分别与物料输送机构、切削机构相连，其特征在于所述物料输送机构包括设于底座(10)上的驱动电机I和物料盘(9)，所述物料盘(9)上设有多个位于同一圆圈上的料杯(8);所述切削结构包括驱动电机I1、滑轨(3 )、滚珠丝杠(4)和设置在切削座(14)上的切削刀(12 );所述切削座(14)上还设有切削电机(6)和位点检测装置，所述切削座(14)与滚珠丝杠(4)固定连接，所述切削刀(14)与滑轨(3 )为滑动连接；还包括与控制箱(I)相连的图像采集机构，所述图像采集机构包括支架(7)和安装在支架(7)上的镜头(13)，所述镜头(13)设置在料杯(8)所在圆圈的正上方。
2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述切削座(14)通过滑块(5)与滑轨(3)滑动相连，所述滑块(5)为套在滑轨(3)上的环状结构。
3.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述切削刀(12)通过连接轴(11)安装在切削座(14)的下方，所述切削电机(6)安装在切削座(14)的上方。
4.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述物料盘(9)的下方设有减速机，所述物料盘(9)通过减速机与驱动电机I相连。
5.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述物料盘(9)的上方设有定位桩，所述料杯(8)通过定位桩固定位置；所述料杯(8)均匀分布在靠近物料盘(9)边缘的圆圈上。
6.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述滚珠丝杠(4)上还设有编码红外传感器和行程限位机构，所述编码红外传感器用于检测滚珠丝杠(4)的转速，所述行程限位机构用于限定滚珠丝杠的行程。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述控制箱包括电源、控制电路板、驱动电路板、设备保护模块和显示模块；所述控制电路板通过驱动电路板控制驱动电机1、驱动电机II和切削电机的开关；所述设备保护模块包括电源保护模块和电机保护模块。
8.根据权利要求7所述的基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，其特征在于所述控制电路板包括单片机和数字模拟电路。
全文摘要
基于图像处理技术的自动大蒜切脐机，包括底座、机架以及安装在机架上的控制箱1、物料输送机构和切削机构，所述控制箱分别与物料输送机构、切削机构相连，所述物料输送机构包括设于底座上的驱动电机I和物料盘；所述切削结构包括驱动电机II、滑轨、滚珠丝杠和设置在切削座上的切削刀；所述切削座上还设有切削电机和位点检测装置，所述切削座与滚珠丝杠固定连接，所述切削刀与滑轨为滑动连接；还包括与控制箱相连的图像采集机构，所述图像采集机构包括支架和安装在支架上的镜头，所述镜头设置在料杯所在圆圈的正上方。本发明提高了大蒜的切脐质量，减少了损失；并具有实时通信、人机交互和多重保护的功能，实现了大蒜切脐的自动化控制。
文档编号A23N15/08GK103027368SQ20121051834
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者赵丽清 申请人:青岛农业大学