一种采后苹果品质分级和自动分拣装置

1.本实用新型涉及苹果品质检测和分拣装置领域，尤其涉及一种采后苹果品质分级和自动分拣装置。


背景技术：

2.在苹果的生产过程中，采后苹果的品质分级是一个非常重要的环节，对苹果进行快速、高效和无损的品质检测，有助于实现苹果品级的精确评定，有利于实现产品的分级销售，实现经济效益的最大化。现有的苹果品质分类多通过人工分拣的方式进行，对人力的需求较大，易产生分拣人员紧缺的问题，不利于规模化的苹果生产和销售；为了能够加快苹果的品质检测和分类工作，实现苹果品质的精确分级，避免因人力紧缺而造成采后苹果分拣延误的情况。采用苹果品质分级和自动分拣装置，将有利于缓解上述存在的问题。因此需要设计一种采后苹果品质分级和自动分拣装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，解决现有的技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，包括苹果传输装置、苹果图像采集装置、电脑、plc控制装置和苹果分类汇总装置，苹果图像采集装置设置在苹果传输装置的上方，电脑和plc控制装置设置在苹果传输装置的侧边，苹果分类汇总装置设置在苹果传输装置末端的侧边，苹果传输装置与plc控制装置连接，苹果图像采集装置分别与电脑和plc控制装置连接。
6.进一步地，苹果传输装置包括伺服液压升降柱、履带驱动装置ⅰ、履带驱动装置ⅱ和传输履带，传输履带设置在伺服液压升降柱的顶端，履带驱动装置ⅰ和履带驱动装置ⅱ分别设置在传输履带的两端，传输履带固定有若干个等间隔设置的苹果运载装置，被检测的苹果设置在苹果运载装置上。
7.进一步地，苹果图像采集装置包括进料门、出料门、相机检测装置外壳、相机采集图像装置，进料门和出料门设置在相机检测装置外壳的两端，相机采集图像装置设置在传输履带的侧边，相机检测装置外壳盖设在相机采集图像装置的上方。
8.进一步地，相机采集图像装置包括相机检测装置升降装置、伺服滑轨升降装置、伺服移动滑轨和光谱相机，伺服滑轨升降装置设置在相机检测装置升降装置的上方，伺服移动滑轨设置在伺服滑轨升降装置的顶端，光谱相机设置在伺服移动滑轨上，并可滑动设置。
9.进一步地，伺服滑轨升降装置、伺服移动滑轨和光谱相机的个数均为两个，两个伺服滑轨升降装置设置在传输履带的两侧，伺服移动滑轨设置为半圆结构，两个伺服移动滑轨相对设置，且中间设置有空隙。
10.进一步地，苹果分类汇总装置包括若干个收集装置，若干个收集装置分别设置在
传输履带末端的两侧，收集装置包括输送滑槽和收集箱，输送滑槽倾斜设置在传输履带的侧边，收集箱设置在输送滑槽的底部。
11.进一步地，苹果运载装置包括底座、两根伸缩杆和顶盘，两根伸缩杆设置在底座上，底座固定在传输履带上，顶盘的底端均与两根伸缩杆的顶端铰接。
12.本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
13.本实用新型通过设置苹果运载装置对单个苹果进行运载，然后通过光谱相机多角度采集的苹果的图像，对苹果果形、色泽、果径等多种品质指标进行检测，对苹果的品级进行评定，然后再控制苹果运载装置将苹果导入到不同的收集装置内，实现了对苹果品质的自动检测、分级和分拣，可以大大的减低人力劳动，提高苹果分拣的效率。
附图说明
14.图1是本实用新型左前侧立体结构示意图；
15.图2是本实用新型左后侧立体结构示意图；
16.图3是本实用新型去掉检测装置外壳的内部立体结构示意图；
17.图4是本实用新型检测装置内部结构示意图。
18.附图中，1、电脑；2、plc控制装置；3、伺服液压升降柱；4-1、履带驱动装置ⅰ；4-2、履带驱动装置ⅱ；5、传输履带；6、苹果运载装置；7-1、进料门；7-2、出料门；8、相机检测装置外壳；9-1、输送滑槽ⅰ；9-2、输送滑槽ⅱ；10-1、收集箱ⅰ；10-2、收集箱ⅱ；11、相机检测装置升降装置；12、伺服滑轨升降装置；13、伺服移动滑轨；14-1、光谱相机ⅰ；14-2、光谱相机ⅱ。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
20.如图1-2所示，一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，包括苹果传输装置、苹果图像采集装置、电脑、plc控制装置2和苹果分类汇总装置，苹果图像采集装置设置在苹果传输装置的上方，电脑和plc控制装置2设置在苹果传输装置的侧边，苹果分类汇总装置设置在苹果传输装置末端的侧边，苹果传输装置与plc控制装置2连接，苹果图像采集装置分别与电脑和plc控制装置2连接。
21.苹果图像采集装置采集的图像传给电脑进行使用现有的图像识别方法对苹果进行识别，对苹果果形、色泽、果径等多种品质指标进行检测，然后对苹果的品级进行评定。电脑采用带有独立显卡的台式计算机，通过数据传输线与苹果图像采集装置相连，主要用于处理光谱相机采集的光谱图像数据并生成相应的设备控制指令，控制指令为通过plc控制装置2控制苹果运载装置6将苹果到入哪个收集装置内。
22.本实用新型实施例中，苹果传输装置包括伺服液压升降柱3、履带驱动装置ⅰ4-1、履带驱动装置ⅱ4-2和传输履带5，传输履带5设置在伺服液压升降柱3的顶端，履带驱动装置ⅰ4-1和履带驱动装置ⅱ4-2分别设置在传输履带5的两端，传输履带5固定有若干个等间隔设置的苹果运载装置6，被检测的苹果设置在苹果运载装置6上。
23.plc控制装置，采用西门子s7-200 smart plc控制器为核心，同pc计算机(电脑)一起安装以检测分拣装置旁，并与分拣装置的各个装置相连，能够在pc计算机的控制指令的控制下，对各个装置的工作状态进行控制。
24.伺服液压升降柱，采用专门定制的伺服液压升降装置，主要为分拣装置提供较好的支撑和高度。履带驱动装置，采用伺服电机作为主要的动力生成装置，为传输履带的运作提供驱动力，并与pc计算机和plc控制装置相连，可在plc控制装置的控制下实现不同的工作状态。
25.传输履带，用于带动苹果运载装置的移动。苹果运载装置，安装于传输履带上，可在plc控制装置的控制下实现不同高度和向两侧倾倒，以便于实现苹果的按级分拣功能。进料门，采用带有黑色磨砂涂层的塑料软片作为隔档，为光谱相机采集待检测苹果的光谱图像提供较为合适的环境条件。
26.相机检测装置外壳，安装于相机检测装置基座之上，用于为采集苹果的光谱图像提供合适的环境，并为设备提供较好的防护。输送滑槽，安装于传输履带两侧，用于将分级后的苹果输送到相应的收集箱内。收集箱，安置于分拣装置两侧，位于输送滑槽末端，主要用于存放分类分拣后的苹果。
27.本实用新型实施例中，苹果图像采集装置包括进料门7-1、出料门7-2、相机检测装置外壳8、相机采集图像装置，进料门7-1和出料门7-2设置在相机检测装置外壳8的两端，相机采集图像装置设置在传输履带(5)的侧边，相机检测装置外壳8盖设在相机采集图像装置的上方。相机采集图像装置包括相机检测装置升降装置11、伺服滑轨升降装置12、伺服移动滑轨13和光谱相机，伺服滑轨升降装置12设置在相机检测装置升降装置11的上方，伺服移动滑轨13设置在伺服滑轨升降装置12的顶端，光谱相机设置在伺服移动滑轨13上，并可滑动设置。
28.相机检测装置升降装置，用于控制检测装置的整体升降高度，以适应于不同情况下的工作环境需要。伺服滑轨升降装置，安装于相机检测装置的底座上，并与伺服移动滑轨相连接，主要用于调整伺服移动滑轨的水平高度，使光谱相机始终处于较为合适的工作条件。伺服移动滑轨，安装于伺服滑轨升降装置之上，主要用于实现光谱相机不同角度的移动，便于光谱相机采集待检测目标苹果的不同角度的光谱图像，以实现更加精准的品质检测。光谱相机，安装于伺服移动滑轨之上，主要用于采集待检测分类目标苹果的光谱图像。所述的伺服液压升降柱和伺服滑轨升降装置均可在plc控制装置的控制下实现定量的幅度升降，以适应不同环境的工作需求。
29.伺服滑轨升降装置12、伺服移动滑轨13和光谱相机的个数均为两个，两个伺服滑轨升降装置12设置在传输履带5的两侧，伺服移动滑轨13设置为半圆结构，两个伺服移动滑轨13相对设置，且中间设置有空隙。
30.光谱相机的移动过程为，初始位置调整，使光谱相机1和2分别移动至同一水平轴线上，分别位于待检测苹果的左右两侧采集光谱图像，左右两侧图像采集结束后，光谱相机1、2均沿着伺服移动滑轨顺时针滑动45
°
开始第二次图像采集，采集结束后保持位置不变。基于上一次采集的位置，继续采集检测目标的光谱图像，采集完成后沿滑轨逆时针滑动45
°
，恢复至初始位置，开始第二次图像采集；返回到初始位置，若检测工作暂停或停止，光谱相机1、2自动恢复至初始位置。
31.所述苹果的品质分级标准主要参考ny/t 1075-2006红富士苹果标准、ny/t 439-2001苹果外观等级标准，依据苹果的果形、色泽、果径进行评定，品级标记主要分为：b1(特级果)、b2(一级果)、b3(二级果)。
32.苹果分类汇总装置包括4个收集装置(由于画图的展示原因，图上只画出2个，实际使用是根据分类的等级的个数与收集装置的个数是相同)，若干个收集装置分别设置在传输履带5末端的两侧，收集装置包括输送滑槽和收集箱，输送滑槽倾斜设置在传输履带5的侧边，收集箱设置在输送滑槽的底部。
33.所述pc计算机和plc控制装置用于实现使用现有图像识别方法处理和实现自动化分拣。pc计算机对光谱相机采集的光谱图像数据进行处理，根据处理结果生成相应的设备控制指令，plc控制装置根据控制指令对伺服液压升降柱和伺服滑轨升降装置实现定量的幅度升降，以适应不同环境的工作需求，还以控制伺服移动滑轨工作状态，使光谱相机在伺服移动滑轨上进行滑动，以实现对待检测苹果的多角度光谱图像采集，并将光谱相机采集的光谱图像实时上传至pc计算机；pc计算机通过分析苹果的光谱图像数据信息，通过苹果品质检测分类模型，对苹果的品级进行判断。
34.本实用新型实施例中，苹果运载装置6包括底座、两根伸缩杆和顶盘，两根伸缩杆设置在底座上，底座固定在传输履带5上，顶盘的底端均与两根伸缩杆的顶端铰接。根据需要将苹果倒在哪一侧，则需要将另外一侧的伸缩杆伸长，则顶盘向一侧倾倒。根据分类的点在那个地方，控制传输履带5暂停，顶盘将苹果导入输送滑槽。
35.相机检测装置外壳的内壁磨砂并漆黑。如图1所示，pc计算机和plc控制装置安装于同一位置，位于苹果品质检测和分类装置的左前侧，pc计算机主要用于处理设备整体产生的各种数据，plc控制装置在pc计算机的指令控制下，对各个装置的工作状态进行协调控制，以实现苹果品质的全自动化检测和分拣。
36.如图1至3所示，履带驱动装置1和2分别安装于苹果品质检测和分类装置的前后端，主要用于产生履带驱动装置和传输履带连接在一起形成联动结构，使履带驱动装置产生的转动力能够带动传输履带的运动；苹果运载装置固定安装于传输履带之上，可跟随传输履带的转动而运动，以实现待检测苹果的自动输送功能；输送滑槽1和2分别安装于苹果品质检测和分类装置后半段，位于传送履带两旁，便于将分级好的苹果输送至相应品级的收集箱中，并沿着滑槽落入位于滑槽末端的收集箱中，以实现苹果分级后的分拣和存储功能。
37.如图1至3所示，相机检测装置主要由进料门、相机检测装置外壳、相机检测装置升降装置、伺服滑轨升降装置、伺服移动滑轨、光谱相机组成。
38.相机检测装置外壳内侧上安装了红橙光、白光、远红外光等多种类型的led灯为光谱相机采集图像提供了相应的光源环境，同时为相机检测装置的内部设备提供了相应的安装防护；相机检测装置升降装置和伺服滑轨升降装置均可在plc控制装置的控制下实现定量的升降，以保证相机检测装置保持相对水平的高度，便于光谱相机采集待检测苹果的光谱图像；伺服移动滑轨的工作状态受到plc控制装置的控制，光谱相机均安装于移动滑轨之上，以水平中线为起始点，可沿着移动滑轨进行顺时针和逆时针75
°
的移动。
39.具体检测过程为：
40.苹果品质分级和自动分拣装置启动，装置自检完成后，履带驱动装置开始工作，带
动传送履带的转动。由上一个苹果清洗和输送装置将苹果依次放置于苹果运载装置上，在传送履带的带动下移动至相机检测装置的中心位置。
41.相机检测装置检测到有待检测分级的苹果之后，伺服移动滑轨和光谱相机1、2开始工作，光谱相机1、2先在检测目标的左右两侧采集一次光谱图像，采集完成后沿着伺服移动滑轨顺时针移动45
°
采集第二次光谱图像。第一二次图像采集完成后，待检测目标的光谱图像数据被传输至pc计算机，pc计算机利用苹果品质检测分类模型对采集的光谱图像进行识别分类，根据分类结果对当前检测的目标进行标记，标记完成后相机检测装置开始准备下一次的检测工作。被标记好的苹果随着传输履带一起移动，待移动到相应标记类别的传输滑轨一侧时，苹果运载装置向标记所述的传输滑轨的一侧倾斜，将相应品级的苹果存储到相应品级的收集箱中，到此完成一次苹果的识别分级和分拣工作。
42.苹果品质分级和自动分拣装置工作期间会实时检测各个品级的收集箱是否已满，若已满则会发出警报，提醒工作人员更换；同时苹果运载装置的苹果运载情况进行检测，若装置连续2分钟空载，则苹果品质分级和自动分拣装置自动停止工作。
43.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：包括苹果传输装置、苹果图像采集装置、电脑、plc控制装置(2)和苹果分类汇总装置，苹果图像采集装置设置在苹果传输装置的上方，电脑和plc控制装置(2)设置在苹果传输装置的侧边，苹果分类汇总装置设置在苹果传输装置末端的侧边，苹果传输装置与plc控制装置(2)连接，苹果图像采集装置分别与电脑和plc控制装置(2)连接。2.根据权利要求1所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：苹果传输装置包括伺服液压升降柱(3)、履带驱动装置ⅰ(4-1)、履带驱动装置ⅱ(4-2)和传输履带(5)，传输履带(5)设置在伺服液压升降柱(3)的顶端，履带驱动装置ⅰ(4-1)和履带驱动装置ⅱ(4-2)分别设置在传输履带(5)的两端，传输履带(5)固定有若干个等间隔设置的苹果运载装置(6)，被检测的苹果设置在苹果运载装置(6)上。3.根据权利要求2所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：苹果图像采集装置包括进料门(7-1)、出料门(7-2)、相机检测装置外壳(8)、相机采集图像装置，进料门(7-1)和出料门(7-2)设置在相机检测装置外壳(8)的两端，相机采集图像装置设置在传输履带(5)的侧边，相机检测装置外壳(8)盖设在相机采集图像装置的上方。4.根据权利要求3所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：相机采集图像装置包括相机检测装置升降装置(11)、伺服滑轨升降装置(12)、伺服移动滑轨(13)和光谱相机，伺服滑轨升降装置(12)设置在相机检测装置升降装置(11)的上方，伺服移动滑轨(13)设置在伺服滑轨升降装置(12)的顶端，光谱相机设置在伺服移动滑轨(13)上，并可滑动设置。5.根据权利要求4所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：伺服滑轨升降装置(12)、伺服移动滑轨(13)和光谱相机的个数均为两个，两个伺服滑轨升降装置(12)设置在传输履带(5)的两侧，伺服移动滑轨(13)设置为半圆结构，两个伺服移动滑轨(13)相对设置，且中间设置有空隙。6.根据权利要求5所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：苹果分类汇总装置包括若干个收集装置，若干个收集装置分别设置在传输履带(5)末端的两侧，收集装置包括输送滑槽和收集箱，输送滑槽倾斜设置在传输履带(5)的侧边，收集箱设置在输送滑槽的底部。7.根据权利要求6所述的一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，其特征在于：苹果运载装置(6)包括底座、两根伸缩杆和顶盘，两根伸缩杆设置在底座上，底座固定在传输履带(5)上，顶盘的底端均与两根伸缩杆的顶端铰接。

技术总结
本实用新型提供一种采后苹果品质分级和自动分拣装置，包括苹果传输装置、苹果图像采集装置、电脑、PLC控制装置和苹果分类汇总装置，苹果图像采集装置设置在苹果传输装置的上方，电脑和PLC控制装置设置在苹果传输装置的侧边，苹果分类汇总装置设置在苹果传输装置末端的侧边，苹果传输装置与PLC控制装置连接，苹果图像采集装置分别与电脑和PLC控制装置连接。通过光谱相机多角度采集的苹果的图像，对苹果果形、色泽、果径等多种品质指标进行检测，并根据检测结果对苹果进行分级，再将苹果导入到不同的收集装置内，实现对苹果的分级和分拣，可以大大的减低人力劳动，提高苹果分拣效率。率。率。


技术研发人员：朱红艳 梁诗凯 汪达妮 刘庚其 覃松
受保护的技术使用者：广西师范大学
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/8/2