一种多功能花椒分级机

1.本实用新型涉及农产品分级领域，特别是涉及一种多功能花椒分级机。


背景技术：

2.花椒原产于中国，种植面积较广，主产于甘肃、四川、云南和山东等地，传统以四川产者为佳。花椒经过采摘晒干后，需要将杂质(如枝梗、椒叶、黑籽等)与花椒壳筛分开来，另外为了提高花椒的商品价值，做到优质优价，加工者按照相关的行业标准对花椒进行分级。
3.除人工外，目前针对花椒分级的技术大体上分为两种：一种是机械振动进行筛选，这种方法机器成本低，操作简便，但是筛选效果不理想，花椒枝杆、树叶和小梗等筛选不干净，椒籽与椒壳的分离不够纯净，部分花椒籽会混到花椒壳内部。另一种方法采用色选机，这种方法筛选效果较好，但是功能单一，只能实现粗筛。针对目前多数分拣机存在筛分效率低下、功能单一的问题，本实用新型提出了一种筛选精度高、筛选效率高的多功能花椒分级机，以解决上述提出的技术问题。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种多功能花椒分级机，利用视觉识别和机械振动的方法在提高筛分的效率的同时保证了筛选的效果，使得筛分后花椒不含杂质且在大小和颜色上分级明确。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种多功能花椒分级机,包括传动单元、物料投放单元、图像采集与识别单元和筛分单元；
7.所述传动单元包括电机和皮带；
8.所述物料投放单元包括与外箱体、料斗仓和滚轴箱；
9.所述图像采集与识别单元包括相机和计算机；
10.所述筛分单元包括喷阀、筛网、出料口和挡板；
11.外箱体两端分别记为第一端和第二端；在所述外箱体第一端的上部一体化连接有料斗仓，所述料斗仓的下方固定有滚轴箱，物料经料斗仓进入滚轴箱，最终由滚轴箱的出口飞落至不同腔室；所述滚轴箱与电机连接，由电机控制运转；
12.在所述外箱体内部，沿第一端至第二端的方向依次设有第一腔室、第二腔室、
……
、第n腔室，其中n为正整数；物料经滚轴箱获得前进初速度，经第一腔室、第二腔室、
……
、第n-1腔室，最终掉落至第n腔室；
13.在各个腔室的上方各设有线性排列的多个相机，依次记为第一排相机、第二排相机、
……
、第n排相机；在相机的一侧对应设有喷阀；
14.在第一腔室、第二腔室、
……
、第n腔室的下方、垂直于物料运动方向，设有倾斜设置的筛网，筛网的两端固定在外箱体的两个侧壁，且在筛网的倾斜尾端对应设置出料口；
15.所述各腔室之间还设有挡板，挡板的高度低于喷阀和相机；所述挡板起到阻隔作
用，确保喷阀工作时，将物料喷至对应腔室；
16.所述相机和喷阀均与计算机电性连接。
17.优选的，滚轴箱的轴末端固定同轴皮带轮，在皮带轮外部连接皮带，所述皮带由电机带动转动，进而实现滚轴箱的运转。
18.优选的，线性排列的多个相机沿物料运动的垂直方向等距离排列，且相机和喷阀不在同一水平面上。
19.优选的，所述喷阀和相机通过滑轨与外箱体的上壁连接，可灵活拆卸。且所述喷阀为活动连接，可进行360
°
旋转。
20.优选的，所述每个腔室长度相同，等距分布。
21.优选的，所述筛网的倾斜角度为15-30
°
。
22.优选的，筛网设有2层，最上方的筛网记为第一层筛网，下面为第二层筛网，相邻2层筛网的倾斜方向相反，且筛网的孔径由第一层至第二层筛网梯度减小；第一层筛网的孔径为6.0mm-8.0mm，第二层筛网孔径为4.0mm-5.0mm。
23.优选的，所述滚轴箱内部设有均匀的槽孔或者凸点，当花椒颗粒从料斗仓里面倒入时，滚轴箱内的槽孔或者凸点会将物料进行颗粒化分离。
24.优选的，所述一体化的外箱体、料斗仓、出料口均采用不锈钢材料制成。
25.优选的，所述挡板一端固定在箱体底部，另一端呈半弧形，以便在喷阀执行吹落的指令后，接落下的物料滑落到正确的腔室。
26.工作方法：
27.(1)首先开启相应电性设备，启动电机带动滚轴箱运转，随后将花椒倒入料斗仓，落入滚轴箱内，在滚轴箱内部运动，经滚轴箱内部的槽孔或者凸点，实现花椒的颗粒化分离；当运动至滚轴箱的出口时，花椒获得前进的初速度，沿第一端至第二段的方向飞落；花椒颗粒获得水平向右的初速度v＝4m/s。
28.(2)当花椒颗粒经过第一腔室时，经首排相机采集花椒的图像，判断是否存在杂质(枝叶、花椒梗、石子)，若存在就将信息传回至计算机的控制模块，进而控制喷阀将这些杂质吹落到下方腔室，未被第一排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度飞向第二腔室；经第二排相机的图像采集和识别处理后，凡是闭眼花椒均被第二排喷阀吹落到第二腔室，未被第二排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度飞向第三腔室；经第三排相机的图像采集和识别处理后，凡是大红或鲜红(特级)的花椒均被第三排喷阀吹落到第三腔室，再由下方倾斜筛网筛选特级花椒的大小，未被第三排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第四腔室；经第四排相机的图像采集和识别处理后，凡是深红或枣红(一级)花椒均被第四排喷阀吹落到第四腔室，再由下方倾斜筛网筛选一级花椒的大小，未被第四排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第五腔室；经第五排相机的图像采集和识别处理后，凡是暗红或浅红(二级)花椒均被第五排喷阀吹落到第五腔室，再由下方倾斜筛网筛选二级花椒的大小，未被第五排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第六腔室；经第六排相机的图像采集和识别处理后，凡是褐红(三级)花椒均被第六排喷阀吹落到第六腔室，再由下方倾斜筛网筛选三级花椒的大小。
29.(3)第三腔室到第六腔室吹落的花椒都是经过两层孔径不一的倾斜筛网分离，各个腔室分离后的物料从不同的出料口取出。
30.本实用新型的有益效果是：
31.本实用新型结构功能全面、效率高，解决了市面上存在的花椒分级装置单一且效率低下的问题，本实用新型通过电机带动皮带转动，给予花椒颗粒以一定的初速度，以便进行后续筛选工作；利用机器视觉手段采集物料图像，和储存在电脑芯片中含有花椒形状、花椒颜色的图像做对比，图像处理软件使用halcon，然后驱动喷阀开始工作，从而不仅将花椒中的叶子、树枝和闭眼花椒筛选出，且能够按照花椒分级标准将除杂后的花椒分为四个等级：特级、一、二、三级。
32.本实用新型通过引入机器视觉手段，设置多排相机和多排喷阀一起工作，可以实现花椒的特级、一级、二级和三级的筛选任务；通过设置高度合适的半弧形挡板可以使得被吹落的花椒滑倒正确腔室。此外，还设置有双层筛网可以筛分颗粒大小，实现不同等级下花椒大小颗粒的分级；该装置实现了除杂、除闭眼椒、花椒颜色及大小分级的一体化，有助于实现花椒的精细化分级；
附图说明
33.图1为本实用新型的立体结构示意图。
34.图2为本实用新型上面的内部结构示意图。
35.图3为本实用新型正面的内部结构示意图。
36.图4为本实用新型传动单元。
37.图5为本实用新型筛分单元。
38.附图标记：1-外箱体，2-料斗仓，3-滚轴箱，4-皮带，5-电机，6-喷阀，7-相机，8-筛网，9-出料口，10-挡板。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
40.实施例1：
41.请参阅图1至图5：
42.本实用新型公开了一种多功能花椒分级机,包括：驱动部分、花椒颗粒化投放部分、图像采集与识别部分、筛分部分；
43.所述驱动部分包括电机5、皮带4；所述花椒颗粒化投放部分包括与外箱体1一体化连接的料斗仓2和滚轴箱3；所述图像采集与识别部分包括多排相机7；所述筛分部分包括多排喷阀6、上下两层倾斜筛网8和一体化连接的出料口9和挡板10；所述外箱体1两端分别记为第一端和第二端；
44.所述外箱体1第一端的上部一体化连接有料斗仓2，所述料斗仓2的正下方固定有滚轴箱3，所述滚轴箱3由电机5控制运转；在滚轴箱3的轴末端固定同轴皮带轮，在皮带轮外部连接皮带4，所述皮带4由电机5带动转动，进而实现滚轴箱3的运转，物料经料斗仓2进入滚轴箱3，在滚轴箱3内部设有均匀的凸点，凸点高度为0.05cm，当花椒颗粒从料斗仓里面倒入时，滚轴箱内的凸点会将物料进行颗粒化分离，最终由滚轴箱3的出口飞落至不同腔室；滚轴箱3上的槽口将花椒颗粒分离，其运转速度可控，使花椒颗粒在滚轴箱上获得足以到外
箱体1第二端的初速度v，能够实现后续的筛分工作。
45.所述外箱体1第一端至第二端的方向上依次设有第一腔室、第二腔室、
……
、第六腔室，各个腔室等距离分布，且在各个腔室的上方各设有六个小相机呈线性排列的相机7；相机7沿物料运动的垂直方向等距离排列，依次记为第一排相机、第二排相机、
……
第六排相机；在每一排相机的左上方还对应设有一排的喷阀6，相机7和喷阀6不在同一水平面上。其中喷阀6和相机7通过滑轨与外箱体1的上壁连接，可灵活拆卸；同时喷阀6为活动连接，可进行360
°
旋转。
46.在第一腔室、第二腔室、
……
第六腔室的下方设有倾斜设置的筛网8，倾斜角度为20
°
筛网8的两端固定在外箱体1的两个侧壁，且在筛网8的倾斜尾端设置出料口9；筛网8设有2层，最上方的筛网记为第一层筛网，下面为第二层筛网，相邻2层筛网的倾斜方向相反，且筛网8的孔径由第一层至第二层筛网梯度减小；第一层筛网的孔径为6.0mm，第二层筛网孔径为4.0mm。
47.在所述各腔室之间还设有挡板10，挡板10的高度低于喷阀6和相机7；挡板10一端固定在箱体底部，另一端呈半弧形，所述挡板10起到阻隔作用，以便在喷阀6执行吹落的指令后，接落下的物料滑落到正确的腔室。
48.所述相机7和喷阀6均与计算机电性连接；
49.相机7采集到的图像经halcon软件处理后，利用串口通信发给plc，plc控制喷阀做出判断。
50.操作方法：
51.(1)首先开启相应电性设备，电机5带动滚轴箱3运转，随后将花椒倒入料斗仓2，落入滚轴箱3内，在滚轴箱内部运动，经滚轴箱3内部的槽孔或者凸点，实现花椒的颗粒化分离；当运动至滚轴箱3的出口时，花椒获得前进的初速度，沿第一端至第二段的方向飞落；花椒颗粒获得水平向右的初速度v＝4m/s。
52.(2)当花椒颗粒经过第一腔室时，经首排相机7采集花椒的图像，判断是否存在杂质(枝叶、花椒梗、石子)，若存在就将信息传回至计算机的控制模块，进而控制喷阀将这些杂质吹落到下方腔室，未被第一排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度飞向第二腔室；
53.经第二排相机的图像采集和识别处理后，凡是闭眼花椒均被第二排喷阀吹落到第二腔室，未被第二排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度飞向第三腔室；
54.经第三排相机的图像采集和识别处理后，凡是大红或鲜红(特级)的花椒均被第三排喷阀吹落到第三腔室，再由下方倾斜筛网筛选特级花椒的大小，未被第三排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第四腔室；
55.经第四排相机的图像采集和识别处理后，凡是深红或枣红(一级)花椒均被第四排喷阀吹落到第四腔室，再由下方倾斜筛网筛选一级花椒的大小，未被第四排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第五腔室；
56.经第五排相机的图像采集和识别处理后，凡是暗红或浅红(二级)花椒均被第五排喷阀吹落到第五腔室，再由下方倾斜筛网筛选二级花椒的大小，未被第五排喷阀吹落的物料继续保持一定的初速度向第六腔室；
57.经第六排相机的图像采集和识别处理后，凡是褐红(三级)花椒均被第六排喷阀吹落到第六腔室，再由下方倾斜筛网筛选三级花椒的大小。
58.(3)第三腔室到第六腔室吹落的花椒都是经过两层孔径不一的倾斜筛网分离，各个腔室分离后的物料从不同的出料口9取出。
59.其所述图像软件具体是在halcon软件的基础上，联合python编程语言而设计的外观品质检测系统软件；图像软件的构建为本领域的技术人员所公知的常识，是现有技术。
60.在该实例中使用线阵相机,相机型号:la-gc-02k05b；机械尺寸(wxhxl):62mm x 62mm x47mm；质:280g；分辨率:2048x2；行频:26khz；像元尺寸:7.04um；动态范围:60db；镜头型号:vs-l8540/m42-fb12；机械尺寸(oxl):59mmx93mm；质里:350g；焦距:85mm；作距离:864.2～285mm；光圈范围:f4.0-f16；靶面:50mmo.
61.说明：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种多功能花椒分级机，其特征在于，包括传动单元、物料投放单元、图像采集与识别单元和筛分单元；所述传动单元包括电机(5)和皮带(4)；所述物料投放单元包括与外箱体(1)、料斗仓(2)和滚轴箱(3)；所述图像采集与识别单元包括相机(7)和计算机；所述筛分单元包括喷阀(6)、筛网(8)、出料口(9)和挡板(10)；外箱体(1)两端分别记为第一端和第二端；在所述外箱体(1)第一端的上部一体化连接有料斗仓(2)，所述料斗仓(2)的下方固定有滚轴箱(3)，物料经料斗仓(2)进入滚轴箱(3)，最终由滚轴箱(3)的出口飞落至不同腔室；所述滚轴箱(3)与电机连接，由电机(5)控制运转；在所述外箱体(1)内部，沿第一端至第二端的方向依次设有第一腔室、第二腔室、
……
、第n腔室，其中n为正整数；物料经滚轴箱(3)获得初速度，经第一腔室、第二腔室、
……
、第n-1腔室，最终掉落至第n腔室；在各个腔室的上方各设有线性排列的多个相机(7)，依次记为第一排相机、第二排相机、
……
、第n排相机；在相机(7)的一侧对应设有喷阀(6)；在第一腔室、第二腔室、
……
、第n腔室的下方、垂直于物料运动方向，设有倾斜设置的筛网(8)，筛网(8)的两端固定在外箱体(1)的两个侧壁，且在筛网(8)的倾斜尾端对应设置出料口(9)；所述各腔室之间还设有挡板(10)，挡板(10)的高度低于喷阀(6)和相机(7)；所述挡板(10)起到阻隔作用，确保喷阀(6)工作时，将物料喷至对应腔室；所述相机(7)和喷阀(6)均与计算机电性连接。2.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述滚轴箱(3)的轴末端固定同轴皮带轮，在皮带轮外部连接皮带(4)，所述皮带(4)由电机(5)带动转动，进而实现滚轴箱(3)的运转。3.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，线性排列的多个相机(7)沿物料运动的垂直方向等距离排列，且相机(7)和喷阀(6)不在同一水平面上。4.根据权利要求1或3所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述喷阀(6)和相机(7)通过滑轨与外箱体(1)的上壁连接，可灵活拆卸；且所述喷阀(6)为活动连接，可进行360
°
旋转。5.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述每个腔室长度相同，等距分布。6.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述筛网(8)的倾斜角度为15-30
°
。7.根据权利要求6所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，筛网(8)设有2层，最上方的筛网记为第一层筛网，下面为第二层筛网，相邻2层筛网的倾斜方向相反，且筛网(8)的孔径由第一层至第二层筛网梯度减小；第一层筛网的孔径为6.0mm-8.0mm，第二层筛网孔径为4.0mm-5.0mm。8.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述滚轴箱(3)内部设有均匀的槽孔或者凸点，当花椒颗粒从料斗仓里面倒入时，滚轴箱内的槽孔或者凸点会将
物料进行颗粒化分离。9.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述一体化的外箱体(1)、料斗仓(2)、出料口(9)均采用不锈钢材料制成。10.根据权利要求1所述的一种多功能花椒分级机，其特征在于，所述挡板(10)一端固定在箱体底部，另一端呈半弧形，以便在喷阀(6)执行吹落的指令后，接落下的物料滑落到正确的腔室。

技术总结
本实用新型属于农产品分级领域，涉及一种多功能花椒分级机；包括计算机、电机和外箱体，在外箱体的一端的一体化连接有料斗仓，料斗仓的下方固定有滚轴箱，由电机控制运转；在外箱体内部依次设有多个腔室，在各个腔室的上方各设有线性排列的相机，在相机的一侧对应设有喷阀；同时在各个腔室下方、垂直于物料运动方向，设有倾斜筛网，且在倾斜尾端对应设置出料口；所述各腔室之间还设有挡板，起到阻隔作用，确保喷阀工作时，将物料喷至对应腔室；所述相机和喷阀均与计算机电性连接。物料由滚轴箱的出口飞落至不同腔室，通过设置的相机和喷阀识别、喷除，实现花椒的分级筛选；此外，通过筛网还可以实现大小颗粒的分级，最终实现花椒的精细化分级。细化分级。细化分级。


技术研发人员：张迪 徐秋园 林子涛 和法涛 初乐 史波林 邹小波
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/19