一种蔬菜沙拉自动出料装置的制作方法

本发明涉及一种蔬菜沙拉自动出料装置，属于机电一体化技术领域。

背景技术：

本发明专利为一种蔬菜沙拉自动出料装置，能够实现十种蔬菜原材的定量出料，可制作多种搭配的沙拉产品，满足用户的定制化需求。随着零售业不断向多元化、智能化方向发展，自动贩卖机逐渐成为其中一类广泛而重要的载体，蔬菜沙拉自动贩卖贴合当今时代推崇的健康饮食理念，迎合人们快节奏的生活习惯，具有良好的发展前景。蔬菜原材的定类搭配和定量出料是自动蔬菜沙拉制作的核心技术，涉及机械结构、控制和电源系统设计，本发明专利即是实现这一技术。

技术实现要素：

本发明主要由储料筒、出料筒、旋转支架、同步带、电磁推杆、电源、步进电机、控制器、电机驱动器、光电感应器、压力传感器、触摸屏构成。蔬菜沙拉有标准套餐和自由制作两种选择模式，用户通过触摸屏完成沙拉定制后，给控制器发送制作信息，控制器根据收到的信息解析出用户的需求，转动旋转支架，然后逐步执行相应的蔬菜出料操作，沙拉容器放置在统一出料口下方的圆盘上。

本发明实例采用的技术方案：

1）采用储料筒储存10种鲜切沙拉原材。

2）采用出料筒输出定量的鲜切沙拉原材。

3）采用旋转支架带动蔬菜储料筒和出料筒转动。

4）采用步进电机与同步带实现旋转支架转动，以下称为“转架步进电机”。

5）采用步进电机与电磁推杆实现不同蔬菜出料筒出料，以下称为“出料步进电机”。

6）采用步进电机驱动器驱动步进电机。

7）采用光电感应器检测出料筒位置是否与容器对准。

8）采用压力传感器保证每种蔬菜原材的出料量达到设定要求。

9）采用触摸屏输入沙拉定制信息，并且显示与用户之间的交互信息。

10）采用树莓派作为控制器。

11）采用交流转直流开关电源和直流降压模块给电机、控制器和传感器供电。

本发明实例中的工作原理是：

执行机构主要包括储料筒、出料桶、旋转支架、步进电机、同步带和电磁推杆。储料筒中存放不同种类的鲜切蔬菜原材，竖直放置；出料筒内安装螺旋扇叶，水平放置，出料筒与储料筒连为一体，两者共同完成蔬菜原材的下料和出料；旋转支架中心设计旋转轴，四周设计环形圆柱槽，用于固定储料筒和出料筒；转架步进电机用于带动旋转支架旋转，出料步进电机用于带动出料筒内螺旋扇叶旋转完成出料；同步带大直径和小直径轮分别于旋转支架转轴和步进电机转轴连接，用于实现两者间的传动；电磁推杆推动和撤回出料步进电机，用于实现出料步进电机与不同出料筒螺旋叶片的对接和分离。

测控系统主要包括树莓派、步进电机驱动器、光电感应器、压力传感器和触摸屏。树莓派采用第三代b型，64位armv8四核处理器，运行速度达1200mhz，具有40个扩展io口，可挂载iic、spi、hdmi、usb等设备，可满足本发明中所有的应用开发要求；步进电机驱动器输入电压为24-50v直流电压，输出电流范围为0.71-3a，输入端口有正反转控制接口，脉冲输入端口和使能端口；光电传感器输入电压5v，最大感应距离80cm，感应到物体时输出低电平，没有感应到物体时输出高电平，两个光电传感器安装在出料口左右边沿，用于检测出料筒与出料口是否对准；压力传感器输入电压5-10v，量程700g，精度0.1g，安装在出料口下方；触摸屏采用ips电容屏，配有hdmi和usb接口。

电源系统采用交流220v转直流24v开关电源，采用降压模块将24v降到5v，24v直流电压给步进电机驱动器和电磁推杆供电，5v直流电压给控制器和传感器供电。

附图说明

附图1为蔬菜沙拉自动出料装置执行机构的主视图；

附图2为蔬菜储料筒和出料筒侧视图；

附图3为旋转支架转动结构侧视图；

附图4为螺旋驱动机构侧视图；

附图5为蔬菜沙拉自动出料装置测控系统框图；

附图6为蔬菜沙拉自动出料装置程序控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实例对本发明作进一步说明。

1）附图1显示了蔬菜沙拉自动出料装置执行机构的主视图，装置的承重部分由下支撑板1、上支撑板5、旋转支架支撑8构成，称重盘2、沙拉容器3、挡板4放置在下支撑板1上，光电感应器放置在出料桶左右边沿下方的上支撑板5上，储料和出料部分由储料筒10和出料筒7构成，储料筒10与旋转支架11通过料筒夹9连接。

2）附图2显示了蔬菜储料筒和出料筒的侧视图，出料筒7内部包含有端盖12、轴承座13、深沟球轴承14、螺旋扇叶15和转动盘16，端盖12用于保证原材新鲜，轴承座13和深沟球轴承14用于连接螺旋扇叶15与出料筒7，转动盘16用于出料步进电机31与螺旋扇叶15间的传动，卡紧带17和固定槽18用于连接储料筒10和出料筒7。

3）附图3显示了旋转支架转动结构，同步带19用于转架步进电机转轴24与传动轴20之间的传动，ucf轴承21安装在上支撑板5底部，支撑架滑动板22和牛眼轴承23安装在旋转支架支撑8上方以减小摩擦。

4）附图4显示了螺旋驱动机构，电磁推杆机构由导轨25、电磁铁支架26、滑块27、支架支撑28、电磁铁推杆29和步进电机支架30组成，出料步进电机31安装在步进电机支架30上方，出料步进电机31转轴安装有转动爪32。电磁铁推杆29不通电时出料步进电机31处于撤回状态，转动爪32与转动盘16分离，当继电器供电时，电磁铁推杆29电源通电，推动出料步进电机31前进使转动爪32与转动盘16对接。

5）控制系统硬件连接：触摸屏33通过hdmi接口和usb接口与树莓派连接，hdmi接口用于输出显示信息，usb接口用于接收触摸输入信息；光电感应器35检测到物体时输出低电平，未检测到物体时输出高电平，两个光电感应器与树莓派两个gpio口连接；压力传感器34输出电压模拟量信号，与树莓派ad转换接口连接；步进电机驱动器36有三个输入端口，四个输出端口，三个输入端口分别与树莓派的三个gpio口连接；电磁推杆继电器37的输入信号由树莓派的一个gpio口提供。

6）控制算法流程：首先初始化触摸屏界面，触摸屏界面主要包含三种，第一种是蔬菜原材种类和余量显示界面，在无人点餐状态下告知用户相关信息；第二种是沙拉套餐选择界面，用户可选择已经搭配好的套餐；第三种是沙拉定制界面，用户可选择个性化的蔬菜原材搭配。然后记录当前与出料口对准的出料筒编号，以便进行之后的出料操作。接着不断检测是否有点餐操作，当有点餐操作时，控制器根据接收到的沙拉制作信息，计算距离当前出料筒最近的蔬菜原材位置，并根据其位置判断顺时针还是逆时针依次出料，以保证总的旋转位移最短，当一种原材出料量达到设定要求时，再切换到下一种原材出料。每次沙拉制作完毕后更新出料筒位置信息，且计算每种蔬菜原材的余量，如果某种余量不足则补充该原材，之后在触摸屏上更新每种原材余量，接着开始检测下一次的点餐操作。

7）出料筒和出料口对准实现：在上层支撑平板的出料口位置安装两个光电感应器，设置感应距离为5cm，当出料筒一个边沿经过其中一个光电感应器时，带动旋转支架的步进电机开始减速，当另外一个光电感应器也检测到出料筒时停止给步进电机驱动器发送脉冲，使旋转支架停止转动以实现出料筒对准出料口。

8）原材出料实现：当出料筒与出料口对准时，上层支撑平板的推杆机构推动步进电机前进，使电机转轴上的爪与出料筒螺旋叶片尾部的转动盘对接，然后步进电机旋转带动螺旋叶片旋转出料。一种原材出料完毕后，推杆机构撤回步进电机使转轴爪与转动盘分离，等待下一种原材的出料筒对准时，重复以上的动作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。