一种果蔬农残检测批量取样装置的制作方法

本发明属于农作物检测，具体是指一种果蔬农残检测批量取样装置。

背景技术：

1、现代农业在种植果蔬的过程中会使用各种农药提高作物的产量，为了避免残留农药对人体的伤害，需要对收获的果蔬进行农残检测；现有的检测手段主要是光谱法和显色法，这些检测手段都需要对果蔬进行取样；为了尽量减小误差以确保检测的效果，需要对果蔬进行大量的取样，对于一些叶片类的蔬菜可以直接叠放后切割取样；但是对于一些瓜果类的样品，只能人工手动进行单个取样，效率较低，而且一些果蔬的硬度较大，例如苹果和黄瓜等，人工对其进行批量取样劳动强度大、效率低下，取样速度慢还会导致样本搁置，进一步导致样本失效影响到检测的效果，此外，人工取样存在一定的随意性，取得的样本质量较差。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种果蔬农残检测批量取样装置，包括果蔬样品定位组件、旋转式梯度取样刀具、样本收集组件、主体支架和电力驱动组件，通过果蔬样品定位组件、旋转式梯度取样刀具和电力驱动组件的配合，在旋转式梯度取样刀具上设置刀刃长度递减的切割刀具，实现果蔬的自动批量取样和梯度取样，通过在果蔬样品定位组件上设置样品定位法兰件，实现果蔬的对称取样，提高样本的代表性，解决了目前果蔬批量取样中存在的劳动强度大、效率低下、样本搁置、取样随意和样本质量较差等问题。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，包括果蔬样品定位组件、旋转式梯度取样刀具、样本收集组件、主体支架和电力驱动组件，所述果蔬样品定位组件阵列设于主体支架上，所述旋转式梯度取样刀具转动设于电力驱动组件上，所述样本收集组件和电力驱动组件设于主体支架上，所述旋转式梯度取样刀具位于果蔬样品定位组件的正下方，所述样本收集组件位于旋转式梯度取样刀具的正下方；所述旋转式梯度取样刀具包括圆柱滚轮、切割刀具和弹性刀具底座，所述圆柱滚轮转动设于电力驱动组件上，所述弹性刀具底座阵列设于圆柱滚轮的圆周面上，所述切割刀具卡合设于每一个弹性刀具底座上；所述切割刀具一部分插入弹性刀具底座内部，位于弹性刀具底座外部的另一部分为刀刃段；以所述圆柱滚轮顶部位置的切割刀具的刀刃段长度为基准，所述切割刀具的刀刃段长度沿着圆柱滚轮的转动方向递减，相邻的所述切割刀具的刀刃段长度之差为1mm；

3、将待取样的果蔬依次固定在每个果蔬样品定位组件上，并通过电力驱动组件驱动旋转式梯度取样刀具转动，旋转式梯度取样刀具在转动时对果蔬进行切割取样，具体的原理如下：电力驱动组件驱动圆柱滚轮转动，圆柱滚轮上的弹性刀具底座和切割刀具随着圆柱滚轮同步转动，切割刀具位于弹性刀具底座外部的部分为刀刃段，刀刃段实现对果蔬样品的切削，由于相邻的切割刀具的刀刃段不同，且以圆柱滚轮顶部的切割刀具的刀刃段长度为基准沿着圆柱滚轮的转动方向递减，因此当圆柱滚轮转动时，首先与果蔬样品接触到的切割刀具的刀刃段是最短的，对果蔬样品的表层进行第一次切削取样，随后随着圆柱滚轮的转动，与果蔬样品接触到的切割刀具的刀刃段逐渐变长，对果蔬样品内层进行后续切削取样，从而实现由表到里的梯度批量取样；

4、通过增加果蔬样品定位组件和旋转式梯度取样刀具的数量，同时对多个果蔬样品进行取样，提高取样效率，同时切割刀具的刀刃段长度存在差异，在圆柱滚轮的一次转动周期中可以得到深度不同的多个样本，实现梯度批量取样，提高了取样效率同时确保了取样质量和样本的代表性；

5、相邻切割刀具的刀刃段长度之差为1mm从而使每份样品的厚度都保持一致，确保取得样品规格统一。

6、进一步地，所述弹性刀具底座还包括刀具挡块和压缩弹簧，所述刀具挡块上设有偏移倾斜面，所述压缩弹簧两端分别设于弹性刀具底座和切割刀具上，所述压缩弹簧将切割刀具抵紧在偏移倾斜面上；所述切割刀具上设有中段刀具和边缘刀具，所述中段刀具和边缘刀具交替设于每个切割刀具的刀刃段上；

7、参考圆柱滚轮的转动方向，刀具挡块位于切割刀具的后方，当圆柱滚轮转动带动切割刀具和弹性刀具底座靠近果蔬样品定位组件和果蔬样品时，切割刀具与果蔬进行接触，此时刀具挡块在切割刀具的后方提供支撑力，使得切割刀具有足够的剪切力以完成取样，在刀具挡块上设置偏移倾斜面，增加切割刀具与果蔬样品之间的夹角，减小切削所需的剪切力，使取样更顺畅；

8、果蔬样品固定于果蔬样品定位组件中，为了能够完成取样，切割刀具必须位于能够与果蔬样品产生干涉的位置，为了在位置干涉的情况下还能正常放置果蔬样品，在弹性刀具底座上设置压缩弹簧，并将果蔬样品沿着圆柱滚轮转动的方向置入果蔬样品定位组件，此时果蔬样品与切割刀具接触产生按压力，压缩弹簧受力压缩，切割刀具向着弹性刀具底座贴近，直至切割刀具与果蔬样品的位置不再产生干涉，即可完成果蔬样品的固定；

9、设置中段刀具和边缘刀具，对果蔬样品进行分段切削，中段刀具负责完成切割刀具中点位置的果蔬样品切削取样，边缘刀具完成切割刀具两侧边位置的果蔬样品切削取样，从而减小单次切削的阻力，减小取样的阻力，提高取样点效率。

10、进一步地，所述主体支架上设有倾斜面板，所述倾斜面板与水平面的夹角不小于45°，所述倾斜面板上阵列设有圆形通孔，所述果蔬样品定位组件包括变径圆筒，所述变径圆筒为两端开口的中空圆台，所述变径圆筒较大开口的一端卡合设于倾斜面板上的通孔中，所述变径圆筒较大开口的一端所在的位置高于较小开口的一端，所述变径圆筒的侧面上设有取样开口，所述取样开口的朝向垂直于水平面，所述旋转式梯度取样刀具位于靠近取样开口的位置；

11、设置倾斜的倾斜面板和变径圆筒，并将果蔬样品放置于变径圆筒中，由旋转式梯度取样刀具对其进行取样，由于变径圆筒的两端开口大小不一，果蔬样品受重力的影响实现在变径圆筒中的固定，旋转式梯度取样刀具通过取样开口对变径圆筒中的果蔬样品进行取样，切削下的样本经取样开口落下到样本收集组件中。

12、进一步地，所述果蔬样品定位组件还包括样品定位法兰件，所述样品定位法兰件设于变径圆筒较小开口的一端上，所述样品定位法兰件与变径圆筒转动连接，所述样品定位法兰件上设有中心通孔和样品固定刀片，所述样品固定刀片位于变径圆筒的内部；

13、在变径圆筒内部设置样品固定刀片，当果蔬样品置入变径圆筒时，样品固定刀片插入果蔬样品中，对果蔬样品进行进一步的固定，同时使样品定位法兰件能够相对于变径圆筒转动，样品定位法兰件在转动时可带动样品固定刀片上固定的果蔬样品一起转动，使果蔬样品与旋转式梯度取样刀具的相对位置发生变化，从而使旋转式梯度取样刀具可以对果蔬样品的不同位置进行取样，提高了检测的准确性。

14、进一步地，所述电力驱动组件包括链条驱动组件，所述链条驱动组件包括主动链轮、传动链条和链轮驱动伺服电机，所述链轮驱动伺服电机固接于倾斜面板上，所述主动链轮设于链轮驱动伺服电机的输出轴上，所述样品定位法兰件上还设有从动链轮，所述从动链轮位于变径圆筒的外部，所述传动链条设于主动链轮和从动链轮上，所述主动链轮通过传动链条带动从动链轮转动；当链轮驱动伺服电机工作时带动主动链轮转动，主动链轮通过传动链条带动从动链轮转动，从而实现样品定位法兰件相对于变径圆筒的转动，使用传动链条进行动力的传递，传动效率更高，传动平稳，确保装置能够平稳运行。

15、进一步地，所述电力驱动组件还包括转轴驱动组件，所述转轴驱动组件包括旋转轴和转轴驱动伺服电机，所述转轴驱动伺服电机固接于主体支架上，所述旋转轴转动设于主体支架上，所述转轴驱动伺服电机的输出轴与旋转轴转动连接，所述旋转式梯度取样刀具设于旋转轴上；当旋转轴工作时带动旋转轴转动，旋转轴同时带动圆柱滚轮转动，对果蔬样品进行切削取样。

16、进一步地，所述电力驱动组件还包括plc控制器，所述plc控制器固接于主体支架上，所述plc控制器与链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机电连接，所述plc控制器控制链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机交替工作；设置plc控制器控制链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机的启停，使链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机交替工作，链轮驱动伺服电机的单次工作驱动样品定位法兰件旋转180°，实现果蔬样品的对称位置取样，提高样本的代表性，同时转轴驱动伺服电机的单次工作驱动旋转式梯度取样刀具转动一周，确保旋转式梯度取样刀具每次转动都能对果蔬样品进行完整的梯度切削取样。

17、进一步地，所述主体支架上设有水平底座，所述样本收集组件包括样本托盘、托盘滑动底座和侧面把手，所述托盘滑动底座设于水平底座上，所述样本托盘滑动设于托盘滑动底座上，所述托盘滑动底座位于旋转式梯度取样刀具的正下方，所述样本托盘的侧面上设有侧面把手；设置样本收集组件对取得的样本进行收集，旋转式梯度取样刀具切削下的样本落入样本托盘中，取样完成后通过侧面把手拉动样本托盘在托盘滑动底座上滑动，将样本托盘从托盘滑动底座上滑动至合适的位置后取出样本托盘中收集的样本，进行后续检测。

18、进一步地，所述水平底座上设有果蔬样品清理组件，所述果蔬样品清理组件包括双杆气缸、活塞杆延伸板和推杆，所述双杆气缸固接于水平底座上，所述活塞杆延伸板设于双杆气缸的活塞杆上，所述推杆阵列设于活塞杆延伸板上，所述推杆的中轴线与中心通孔的中轴线重合，所述推杆的最大直径不大于中心通孔的内径；

19、设置果蔬样品清理组件对取样完成后的果蔬样品进行清理，当旋转式梯度取样刀具对变径圆筒内的果蔬样品完成取样后，双杆气缸的活塞杆伸出，带动活塞杆延伸板和推杆同步向着中心通孔移动，推杆通过中心通孔进入变径圆筒的内部，将变径圆筒内部的果蔬样本推出变径圆筒，随后双杆气缸的活塞杆缩回带动活塞杆延伸板和推杆回到初始位置；此时变径圆筒内部已经空置，使用水枪清洗果蔬样品定位组件和旋转式梯度取样刀具即可。

20、进一步地，所述变径圆筒上靠近样品定位法兰件的位置设有样本挡板，所述样本挡板靠近取样开口的一面上阵列设有防粘贴凸粒；当旋转式梯度取样刀具转动将切削下的样本抛出时，样本会被样本挡板阻拦，在样本挡板上阵列设置防粘贴凸粒，可以防止样本的平滑切面粘贴在样本挡板上，从而确保样本都能够顺利落入样本托盘中进行收集。

21、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

22、（1）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，通过增加果蔬样品定位组件和旋转式梯度取样刀具的数量，同时对多个果蔬样品进行取样，提高取样效率，同时切割刀具的刀刃段长度存在差异，在圆柱滚轮的一次转动周期中可以得到深度不同的多个样本，实现梯度批量取样，提高了取样效率同时确保了取样质量和样本的代表性；

23、（2）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，相邻的切割刀具的刀刃段不同，且以圆柱滚轮顶部的切割刀具的刀刃段长度为基准沿着圆柱滚轮的转动方向递减，随着圆柱滚轮的转动，与果蔬样品接触到的切割刀具的刀刃段逐渐变长，对果蔬样品内层进行切削取样，从而实现由表到里的梯度批量取样，相邻切割刀具的刀刃段长度之差为1mm从而使每份样品的厚度都保持一致，确保取得样品规格统一；

24、（3）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，当圆柱滚轮转动带动切割刀具和弹性刀具底座靠近果蔬样品定位组件和果蔬样品时，切割刀具与果蔬进行接触，此时刀具挡块在切割刀具的后方提供支撑力，使得切割刀具有足够的剪切力以完成取样，在刀具挡块上设置偏移倾斜面，增加切割刀具与果蔬样品之间的夹角，减小切削所需的剪切力，使取样更顺畅；

25、（4）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，设置中段刀具和边缘刀具，对果蔬样品进行分段切削，中段刀具负责完成切割刀具中点位置的果蔬样品切削取样，边缘刀具完成切割刀具两侧边位置的果蔬样品切削取样，从而减小单次切削的阻力，减小取样的阻力，提高取样点效率；

26、（5）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，在变径圆筒内部设置样品固定刀片，当果蔬样品置入变径圆筒时，样品固定刀片插入果蔬样品中，对果蔬样品进行进一步的固定，同时使样品定位法兰件能够相对于变径圆筒转动，样品定位法兰件在转动时可带动样品固定刀片上固定的果蔬样品一起转动，使果蔬样品与旋转式梯度取样刀具的相对位置发生变化，从而使旋转式梯度取样刀具可以对果蔬样品的不同位置进行取样，提高了检测的准确性；

27、（6）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，使用传动链条进行动力的传递，传动效率更高，传动平稳，确保装置能够平稳运行；

28、（7）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，设置plc控制器控制链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机的启停，使链轮驱动伺服电机和转轴驱动伺服电机交替工作，链轮驱动伺服电机的单次工作驱动样品定位法兰件旋转180°，实现果蔬样品的对称位置取样，提高样本的代表性，同时转轴驱动伺服电机的单次工作驱动旋转式梯度取样刀具转动一周，确保旋转式梯度取样刀具每次转动都能对果蔬样品进行完整的梯度切削取样；

29、（8）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，设置样本收集组件对取得的样本进行收集，旋转式梯度取样刀具切削下的样本落入样本托盘中，取样完成后通过侧面把手拉动样本托盘在托盘滑动底座上滑动，将样本托盘从托盘滑动底座上滑动至合适的位置后取出样本托盘中收集的样本，并进行后续检测，有效防止了样本的浪费；

30、（9）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，设置果蔬样品清理组件对取样完成后的果蔬样品进行清理，当旋转式梯度取样刀具对变径圆筒内的果蔬样品完成取样后，双杆气缸的活塞杆伸出，带动活塞杆延伸板和推杆同步向着中心通孔移动，推杆通过中心通孔进入变径圆筒的内部，将变径圆筒内部的果蔬样本推出变径圆筒，以便进行后续取样操作，自动化程度高，提高取样效率；

31、（10）本发明提出了一种果蔬农残检测批量取样装置，当旋转式梯度取样刀具转动将切削下的样本抛出时，样本会被样本挡板阻拦，在样本挡板上阵列设置防粘贴凸粒，可以防止样本的平滑切面粘贴在样本挡板上，从而确保样本都能够顺利落入样本托盘中进行收集。