一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置的制作方法

本实用新型涉及一种结球甘蓝分级处理技术领域，尤其涉及一种可检测结球甘蓝根部几何特征并反馈调节割刀位置的整修装置。

背景技术：

我国结球甘蓝产量位居世界第一，但多由人工田间收获后直接销售，经济效益较低。随着“绿色安全”的居民消费理念以及“优质高效”的果蔬市场政策支持，整修后分级销售已逐渐成为市场果蔬销售的主要模式。

目前，结球甘蓝整修大多由人工操作，由人工或收获机从田间收获装箱后，再由人工逐个检查、整修，劳动强度大、工作效率低，亟需设计一种能够自动识别整修的机械装备。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置，该实用新型设置有光电传感检测装置，通过结球甘蓝球体与根部的外部几何特征变化，可实现结球甘蓝的自动整修，减少了人工成本，提高了整修效率和质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置，包括机架，设置在机架上的夹持输送装置、光电传感检测装置、单片机以及割刀装置。其特征在于，所述夹持输送装置由三相异步电机提供动力，经链轮传动、锥齿轮传动带动皮带轮运动，通过安装在皮带上的仿形卡座实现结球甘蓝的夹持输送；机架两侧的侧板上设置有光电传感检测装置和单片机，实现外部几何特征的检测；所述的割刀装置由伺服电机提供动力，通过滑块机构和丝杠实现割刀位置的上下调节；所述割刀由伺服电机提供动力实现切根作业。

作为本实用新型的进一步优化，所述夹持输送装置设置有两组，对称分布在机架两侧上方，通过轴承座固定在机架上。

作为本实用新型的进一步优化，若干仿形卡座在皮带上均匀分布，且两组夹持输送装置上仿形卡座成对组合排列，可夹持球体直径为150mm~250mm。

作为本实用新型的进一步优化，所述光电传感检测装置由若干光电传感器组成，成对对称分布在两侧侧板上，一侧为光电发射端，一侧为光电接收端。

作为本实用新型的进一步优化，所述光电传感检测装置中的光电传感器等间距分布，上下安装间距为3mm~5mm，检测距离大于80mm。

作为本实用新型的进一步优化，所述最高处的光电传感器检测平面低于仿形卡座底面，其间距与光电传感器的间距相同。

作为本实用新型的进一步优化，基于结球甘蓝球体与根部外部几何特征差异性的处理公式如下：

其中，v0为皮带线速度，ti0为检测初始时间，ti1为检测终止时间，Li为检测横截面直径，d为光电传感器检测间距，△H为垂直距离变化值，△L为水平距离变化值，kij为斜率。

作为本实用新型的进一步优化，所述割刀包括两个上下紧贴的圆盘割刀，两者旋转方向相反，角速度相同，重叠切割区域宽度范围为35mm~40mm。

作为本实用新型的进一步优化，所述割刀通过滑块机构与机架连接，由伺服电机带动丝杠正反转实现割刀上下位置的调整。

本实用新型的优势如下所示。

（1）本实用新型的一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置通过等间距排列的光电传感器分别检测不同位置高度的根部信号，依据结球甘蓝球体与根部外部几何特征差异性变化判断最佳整修位置，该方法环境适应性强，检测速度快。

（2）本实用新型的一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置设置有割刀装置，单片机根据光电传感检测结果可快速反馈调节割刀位置，根部整修精度高，提高了结球甘蓝整修质量。

（3）本实用新型的一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置设置有根部检测、位置调节以及割刀单元，实现了结球甘蓝整修的自动化、机械化，节约了人力，更加方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置的整体结构等轴测图。

图2为本实用新型一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置的整体结构侧视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本实用新型一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置的整体结构俯视图。

图5为本实用新型中结球甘蓝外部几何特征检测方法示意图。

图6为本实用新型中光电传感器输出数据示意图。

图7为本实用新型中单片机数据处理原理图。

【附图标记】

1、机架；2、锥齿轮传动；3、链轮传动；4、滑块机构；5、丝杠；6、伺服电机；7、割刀；8、皮带；9、皮带轮；10、仿形卡座；11、结球甘蓝；12、三相异步电机；13、侧板；14、光电传感检测装置；15、单片机；16、轴承座；Si、光电传感器i；Li、Si检测的结球甘蓝根部横截面直径；d、相邻光电传感器的垂直间距；ti0、Si检测到结球甘蓝根部的初始时间；ti1、Si检测到结球甘蓝根部的终止时间；kij、Li和Lj经单片机处理后的斜率。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在对本实用新型说明之前，需要定义的是，本实用新型中所述方位词，如前方、后方等均是以图1中一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置的运行方向为依据，即当整修装置工作时，结球甘蓝喂入端为前端，割刀装置为后端；如底部、顶部等方位词，其是以装置如图1中正常工作状态的放置位置为依据。

参见图1至图4，本实用新型的一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置，包括机架1，设置在机架1上的夹持输送装置、光电传感检测装置14、单片机15以及割刀装置。其特征在于，所述夹持输送装置由三相异步电机12提供动力，经链轮传动3、锥齿轮传动2带动皮带轮9运动，通过安装在皮带8上的仿形卡座10实现结球甘蓝11的夹持输送；机架1两侧的侧板13上设置有光电传感检测装置14和单片机15，实现外部几何特征的检测；所述的割刀装置由伺服电机6提供动力，通过滑块机构4和丝杠5实现割刀7位置的上下调节；所述割刀7由伺服电机6提供动力实现切根作业。

参见图5和图6，当一种基于外部几何特征的结球甘蓝根部整修装置正常工作时，由光电传感器S1、S2、S3、S4发射的射线形成一个检测区域。仿形卡座10夹持结球甘蓝11匀速通过该区域，其根部以及部分球体在检测区域内，由于物体遮挡造成信号接收中断，从而造成高低电平（1和0）的出现。此时，从根部遮挡射线即光电接收端接收不到光电发射端信号时计时，记为ti0，到根部完全通过即光电接收端再次接收到光电发射端信号为止，记为ti1。基于结球甘蓝11的外部几何特征可知：越接近球体的光电传感器，检测开始时间越早，持续时间越长，即t40 < t30 < t20 < t10，L4 > L3 > L2 > L1。由于每台结球甘蓝整修装备的运行速度v0等作业参数存在差异性，在此不具体限定检测时长t。同时，装备运行速度v0可在编程中直接编辑修改，再根据检测时长t以及运行速度v0求得各光电传感检测装置检测的横截面直径L1、L2、L3、L4。对此的具体要求，不做具体限定。

参见图7，L1、L2、L3为根部横截面直径，L4为球体横截面直径，经数学分析可知其斜率k12、k23、k34。该情况下k34 < k12 = k23，差异性明显，故最佳整修位置为L3处。因此，根据结球甘蓝11外部几何特征即球体曲率与根部斜率变化差异性较大的检测方法可行。

继续参见图1-4，所述夹持输送装置设置有两组，对称分布在机架1两侧上方，通过轴承座16固定在机架1上。

若干仿形卡座10在皮带8上均匀分布，且两组夹持输送装置上仿形卡座10成对组合排列，可夹持球体直径为150mm~ 250mm。

所述光电传感检测装置14由若干光电传感器Si组成，成对对称分布在两侧侧板13上，一侧为光电发射端，一侧为光电接收端。

所述光电传感检测装置14中的光电传感器Si等间距分布，上下安装间距为3mm~5mm，检测距离大于80mm。

所述最高处的光电传感器S4检测平面低于仿形卡座10底面，其间距与光电传感器Si的间距相同。

基于结球甘蓝球体与根部外部几何特征差异性的处理公式如下：

其中，v0为皮带线速度，ti0为检测初始时间，ti1为检测终止时间，Li为检测横截面直径，d为光电传感器检测间距，△H为垂直距离变化值，△L为水平距离变化值，kij为斜率。

所述割刀7包括两个上下紧贴的圆盘割刀，两者旋转方向相反，角速度相同，重叠切割区域宽度范围为35mm~40mm。

所述割刀7通过滑块机构4与机架1连接，由伺服电机6带动丝杠5正反转实现割刀7上下位置的调整。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。