一种自动采摘菠萝机及自动采摘方法与流程

本发明属采摘设备领域，尤其涉及一种自动采摘菠萝机和一种自动采摘的方法。

背景技术：

菠萝是人们喜爱的热带水果，菠萝产业一直以来发展较好，它可以直接食用，还可以用来做罐头，但由于菠萝外皮带刺且季节性较强，给其采摘带来较大的困难，一般菠萝采摘只有半个月左右的收获高峰期，因此需要集中采摘，目前大多数菠萝以人工采摘为主，集中需求劳动力，采摘的劳动强度非常大，由于劳动力成本越来越高及菠萝不能及时采摘造成的大量损失，使种植菠萝成本不断增加，为了改善劳动环境、减轻劳动强度、降低成本、提高效率，我们研制了能够自动识别菠萝、切割菠萝、运送菠萝、收集菠萝的自动采摘菠萝机。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动采摘菠萝机，其可以替代手工采摘菠萝。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种自动采摘菠萝机，包括有：

一固定架，用于自动采摘菠萝机各单元部件的固定安装，至少分为下层、中层、上层三层支撑架；

一丝杠滑台；

一对车轮轴，分别架设在下层支撑架上，车轮轴的两端分别固定安装了车轮；

一车移动电机，通过两竖架固定在下层支撑架上；

一龙门；

一传送装置固定安装在上层支撑架上；

一图像识别装置固定在中层支撑架侧面前部；

一收纳箱连接在固定架后端部。

所述的自动采摘菠萝机中，所述中层支撑架包括中间支撑架和一对侧支撑架，其一对侧支撑架上各固定安装一滑轨；所述丝杠滑台固定安装在中间支撑架上。

所述的自动采摘菠萝机中，所述的一对车轮轴的前车轮轴中部套装一蜗轮。

所述的自动采摘菠萝机中，所述车移动电机的电机轴固定连接一蜗杆，该蜗杆与所述蜗轮相啮合传动。

所述的自动采摘菠萝机中，所述龙门是由上、下、左、右四根支架、一对滑槽架及连接件构成的矩形框架；一龙门电机固定安装在龙门侧面下部；一龙门转轴水平套装在龙门下部的一对滑槽架中部，其两端部各固定一主动锥齿轮，该龙门转轴与龙门电机轴固定连接；一对丝杠分别竖直套装在龙门的上支架上，其下端各固定一从动锥齿轮，该对从动锥齿轮分别与龙门转轴两端部的主动锥齿轮对应啮合；一对丝杠螺母分别对应套装在该对丝杠上，一切割装置固定在该对丝杠螺母上；所述丝杠滑台由竖板、丝杠、滑台、固定板组成，通过固定板固定在中间支撑架上，一龙门移动电机固定在竖板上，其电机轴与丝杠一端固定连接，滑台套装在丝杠上，与龙门的下支架固定连接；所述滑槽架底部前后两侧各安装一滑槽，龙门通过该滑槽沿着所述滑轨前后移动。

所述的自动采摘菠萝机中，所述的传送装置包括传送电机、一对链轮、链条、至少一对辊子、传送带及连接件；所述传送电机和辊子分别通过连接件和轴承固定安装在上层支撑架上；所述一对链轮分别固定在传送电机的电机轴上和一相应的辊子轴上，两链轮通过链条实现联动；所述传送带至少与一对辊子对应套装。

所述的自动采摘菠萝机中，所述图像识别装置由图像识别摄像头和支撑杆组成，图像识别摄像头通过支撑杆安装在自动切割菠萝机的前上部。

所述的自动采摘菠萝机中，所述的切割装置包括升降架、一对切割丝杠滑台、一对切割电机、一对接物盘、连接架、连接盘、旋转电机及旋转刀；所述切割丝杠滑台由切割固定板、切割竖板、切割丝杠、切割滑台等零件组成；所述一对切割丝杠滑台分别通过对应的切割固定板固定在升降架上，一对切割电机分别固定在对应的切割竖板上，其电机轴分别与相应切割丝杠一端固定连接，切割丝杠另一端分别套装在相应切割滑台的中部；所述一对接物盘分别固定在对应的切割滑台上；所述旋转电机通过连接架固定在相应的接物盘下面，旋转刀通过连接盘固定套装在旋转电机的电机轴上。

所述的自动采摘菠萝机中，所述电机、图像识别摄像头受控于一电控系统，该电控系统的控制盒内安装有开关电源、继电器、电机驱动模块、报警蜂鸣器、单片机、控制电路等电子元器件，还设有绿色开关机按钮；所述的电机、图像识别摄像头、开关电源、继电器、电机驱动模块、报警蜂鸣器、单片机、控制电路、绿色开关机按钮等电子元器件在控制盒内部实现电路连接。

本发明的另一目的是提供一种自动采摘菠萝的方法，其可以克服手工采摘菠萝方式的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种自动采摘菠萝机方法，具有上述的自动采摘菠萝机，其方法如下：启动开关机按钮，车移动电机工作，该电机输出轴转动带动蜗杆转动进一步带动蜗轮转动，蜗轮通过前车轮轴带动两主动前车轮转动进而带动两从动后车轮转动，从而带动自动采摘菠萝机向前移动，当图像识别摄像头识别到菠萝时，车移动电机停止工作，自动采摘菠萝机停止移动；此时一对切割电机得电其电机轴均开始旋转，带动相应的一对切割丝杠旋转进而带动切割滑台移动、切割滑台分别带动对应的一对接物盘相向靠近移动，当移动靠近到一定距离时，未安装旋转电机一侧的切割电机失电停止工作，其同侧切割滑台与同侧接物盘停止移动，此时安装在另一侧接物盘下面连接架上的旋转电机得电工作，通过连接盘带动旋转刀旋转，安装旋转电机一侧的切割电机继续工作，通过该侧切割丝杠转动带动该侧切割滑台进而带动该侧接物盘继续沿原方向移动，旋转刀旋转的同时沿原方向移动，实现切割菠萝，一段时间后，安装旋转电机一侧切割电机失电停止工作，其同侧接物盘停止移动，再过一段时间，旋转电机失电停止工作，旋转刀停止旋转，停止切割菠萝(此时菠萝已切下落入接物盘内)；此时龙门电机得电工作，带动龙门转轴旋转进而带动一对主动锥齿轮旋转，主动锥齿轮带动与其对应啮合的一对从动锥齿轮旋转从而带动一对龙门丝杠旋转进而带动一对丝杠螺母向上移动从而带动升降架向上移动进而带动一对接物盘向上移动，龙门电机工作一段时间后龙门移动电机得电工作一段时间(此时龙门移动电机与龙门电机同时工作)，通过丝杠滑台带动龙门底部两侧滑槽沿着侧支撑架上的两根滑轨向后移动一段距离，一对切割电机得电其电机轴开始反向旋转一段时间(此时龙门移动电机、龙门电机、左切割电机和右切割电机同时工作，即一对接物盘同时向后、向上、相向分离移动)，带动一对切割滑台进而带动一对接物盘相向分离移动一段距离，龙门电机失电，升降架停止向上移动，龙门移动电机继续工作一段时间后失电，龙门停止向后移动，一对切割电机继续反向工作一段时间，上层支撑架上的传送电机得电工作通过链轮链条传动带动辊子转动进而带动传送带传送(此时传送电机与一对切割电机同时工作)，传送电机工作一段时间，未安装旋转刀一侧的切割电机失电停止工作，其同侧切割滑台与同侧接物盘停止反向移动，安装旋转刀一侧的切割电机继续反向工作，通过该侧切割丝杠反向转动带动该侧切割滑台进而带动该侧接物盘继续沿反方向移动，一段时间后，该侧切割电机停止反向工作，带动该侧接物盘停止反方向移动(此时菠萝已落到传送带上)；此时龙门移动电机得电其电机轴反向旋转通过丝杠滑台带动龙门底部一对滑槽沿着中层支撑架两侧支撑架上滑轨向前移动一段时间后，龙门电机得电其电机轴反向旋转，带动龙门转轴反向旋转进而带动一对主动锥齿轮反向旋转，主动锥齿轮带动与其对应啮合的一对从动锥齿轮反向旋转从而带动一对龙门丝杠反向旋转进而带动一对丝杠螺母向下移动从而带动升降架进而带动接物盘向下移动(一对接物盘同时向前、向下移动)，一段时间后，传送电机失电停止工作，其电机轴停止转动，电机链轮停止转动，链条停止传动，辊子链轮停止转动，辊子停止转动，传送带停止运行(此时菠萝已运送到收纳箱内)；龙门移动电机继续反向工作进而带动龙门继续向前移动一段时间，此时下一次采摘循环开始，车移动电机得电其电机轴旋转，带动蜗杆转动进一步带动蜗轮转动，蜗轮通过前车轮轴带动两主动前车轮转动进而带动两从动后车轮转动，从而带动自动采摘菠萝机向前移动(此时车移动电机、龙门移动电机、龙门电机同时工作)，龙门移动电机继续反向工作进而带动龙门继续向前移动一段时间停止工作，龙门电机继续反向工作一段时间进而带动升降架下降到一定高度后停止工作，一次采摘循环完成，如此多次循环完成自动采摘菠萝。

本发明的优点是：

1、按下开关机按钮即可以完成自动识别菠萝、切割菠萝、运送菠萝、收集菠萝的自动采摘菠萝全过程，实现了采摘菠萝自动化：

2、替代了人工采摘菠萝的繁重劳动，改善了劳动环境，降低成本，提高效率；

3.本发明自动采摘菠萝机结构设计合理，运行可靠。

附图说明

图1为本发明自动采摘菠萝机结构示意图(主视图)。

图1-1为图1中i区放大视图。

图1-2为图1中ii区放大视图。

图1-3为图1中iii区放大视图。

图2为本发明自动采摘菠萝机结构示意图(左视图)。

图2-1为图2中iv区放大视图。

图2-2为图2中v区放大视图。

图2-3为图2中vi区放大视图。

图3为本发明自动采摘菠萝机结构示意图(俯视图)。

图4为本发明自动采摘菠萝机中电机工作时序图。

图中：1-支撑杆；2-龙门电机；3-主动锥齿轮；4-从动锥齿轮；5-龙门转轴；6-传送电机；901-左支架；7-龙门丝杠；8-左切割电机；1001-左切割竖板；9-龙门；10-左切割丝杠滑台；1002-左切割丝杠；1003-左切割固定板；11-旋转刀；12-连接盘；13-旋转电机；14-图像识别摄像头；1004-左切割滑台；1501-右切割滑台；902-上支架；1502-右切割丝杠；15-右切割丝杠滑台；1503-右切割固定板；1504-右切割竖板；16-右切割电机；17-升降架；18-丝杠螺母；19-辊子；20-传送带；903-右支架；904-下支架；905-滑槽架；21-滑槽；22-侧支撑架；23-滑轨；24-前车轮；25-前车轮轴；26-收纳箱；27-后链轮；28-链条；29-电机链轮；30-上层支撑架；31-龙门移动电机；3301-竖板；32-连接架；3302-丝杠；33-丝杠滑台；3303-滑台；3304-固定板；34-中间支撑架；35-蜗杆；36-蜗轮；37-下层支撑架；38-车移动电机；39-中层支撑架；40-控制盒；41-开关机按钮；42-后车轴；43-后车轮；44-左接物盘；45-右接物盘。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图1-2、图2-2所示，本发明自动采摘菠萝机主要包括有一固定架，用于自动采摘菠萝机各单元部件的固定安装，至少分为下层支撑架37、中层支撑架39、上层支撑架30三层支撑架，所述中层支撑架39包括中间支撑架34和一对侧支撑架22，其一对侧支撑架22上各固定安装一滑轨23；所述丝杠滑台33固定安装在中间支撑架34上；前车轮轴25和后车轮轴42分别通过轴承架设在下层支撑架37上，前车轮轴25两端分别固定安装了前车轮24，后车轮轴42两端分别固定安装了后车轮43，所述前车轮轴25中部套装一蜗轮36；一车移动电机38，通过两竖架固定在下层支撑架37上，该车移动电机38的电机轴固定连接一蜗杆35，该蜗杆35与套装在前车轮轴25中部的蜗轮36相啮合。

如图1、图2、图3、图1-1、图1-2、图2-2所示，所述龙门9由上支架902、下支架904、左支架901、右支架903、一对滑槽架905和连接件固定而成的矩形框架；一龙门电机2固定安装在龙门9侧面下部；一龙门转轴5水平套装在龙门9下部的一对滑槽架905中部，其两端各固定一主动锥齿轮3，该龙门转轴5与龙门电机2的电机轴的固定连接；一对龙门丝杠7分别竖直套装在龙门9的上支架902上，其下端各固定一从动锥齿轮4，该对从动锥齿轮4分别与龙门转轴5两端部的主动锥齿轮3对应啮合，一对丝杠螺母18分别对应套装在该对龙门丝杠7上，一切割装置固定在该对丝杠螺母18上；所述丝杠滑台33由竖板3301、丝杠3302、滑台3303、固定板3304组成，通过固定板3304固定在中间支撑架34上，一龙门移动电机31固定在竖板3301上，该龙门移动电机31的电机轴与丝杠3302一端固定连接，滑台3303套装在丝杠3302上，与龙门9的下支架904固定连接；所述滑槽架905底部前后两侧各安装一滑槽21，龙门9通过该滑槽21沿着所述滑轨23前后移动。

如图1、图2、图3、图2-3所示，一传送装置固定安装在上层支撑架30上，所述的传送装置包括传送电机6、辊子链轮27、链条28、电机链轮29，一对辊子19、传送带20及连接件；传送电机6和辊子19分别通过连接件和轴承固定安装在上支撑架30上；所述电机链轮29固定在传送电机6的电机轴上，辊子链轮27与辊子19的辊子轴固定连接，电机链轮29与辊子链轮27通过链条28实现联动，所述传送带20套装在一对辊子19上，辊子19转动带动传送带20移动。

如图1至图3所示，一图像识别摄像头14通过支撑杆1固定在中层支撑架39的侧面前部；一收纳箱26连接在固定架的后端部。

如图1、图2、图3、图1-3、图2-1所示，所述的切割装置包括升降架17、左切割丝杠滑台10、右切割丝杠滑台15、左切割电机8、右切割电机16、左接物盘44、右接物盘45、连接架32、连接盘12、旋转电机13及旋转刀11；所述左切割丝杠滑台10由左切割竖板1001、左切割丝杠1002、左切割固定板1003、左切割滑台1004等零件组成，右切割丝杠滑台15由右切割滑台1501、右切割丝杠1502、右切割固定板1503、右切割竖板1504等零件组成，所述左切割丝杠滑台10通过左切割固定板1003固定在升降架17上，右切割丝杠滑台15通过右切割固定板1503固定在升降架17上，左切割电机8固定在左切割竖板1001上，其电机轴与左切割丝杠1002一端固定连接，左切割丝杠1002另一端套装在左切割滑台1004中部，右切割电机16固定在右切割竖板1504上，其电机轴与右切割丝杠1502一端固定连接，右切割丝杠1502另一端套装在右切割滑台1501中部；所述左接物盘44固定在左切割滑台1004上，右接物盘45固定在右切割滑台1501上；所述旋转电机13通过连接架32固定在左接物盘44下面，旋转刀11通过连接盘12固定套装在旋转电机13的电机轴上。

如图1、图2、图3所示，所述车移动电机38、左切割电机8、右切割电机16、龙门电机2、龙门移动电机31、传送电机6、旋转电机13、图像识别摄像头14受控于一电控系统，其工作、停止时间参见图4，该电控系统的控制盒40内安装有开关电源、继电器、电机驱动模块、报警蜂鸣器、单片机、控制电路等电子元器件，还设有开关机按钮41；所述的图像识别摄像头14、开关电源、继电器、电机驱动模块、报警蜂鸣器、单片机、控制电路、开关机按钮41等电子元器件在控制盒40内部实现电路连接。

本发明一种自动采摘菠萝机具体工作过程是：启动开关机按钮41，车移动电机38工作，该电机输出轴转动带动蜗杆35转动进一步带动蜗轮36转动，蜗轮36通过前车轮轴25带动两主动前车轮24转动进而带动两从动后车轮43转动，从而带动自动采摘菠萝机向前移动，当通过支撑杆1安装在上层支撑架30上的图像识别摄像头14识别到菠萝时，车移动电机38停止工作，自动采摘菠萝机停止移动；此时左切割电机8和右切割电机16得电其电机轴均开始旋转，左切割电机8带动左切割丝杠1002旋转进而带动左切割滑台1004向右移动，左切割滑台1004带动左接物盘44向右移动，右切割电机16带动右切割丝杠1502旋转进而带动右切割滑台1501向左移动，右切割滑台1501带动右接物盘45向左移动，当左接物盘44与右接物盘45移动靠近到一定距离时，右切割电机16失电停止工作，右切割滑台1501、右接物盘45停止移动，此时旋转电机13得电工作，带动连接盘12进而带动旋转刀11旋转，左切割电机8继续工作，通过左切割丝杠1002转动带动左切割滑台1004进而带动左接物盘44继续向右移动，旋转刀11旋转的同时向右移动，实现切割菠萝，一段时间后，左切割电机8失电停止工作，左接物盘44停止移动，再过一段时间，旋转电机13失电停止工作，旋转刀11停止旋转，停止切割菠萝(此时菠萝已切下落在接物盘内)；此时龙门电机2得电工作，带动龙门转轴5旋转进而带动一对主动锥齿轮3旋转，主动锥齿轮3带动与其对应啮合的一对从动锥齿轮4旋转从而带动一对龙门丝杠7旋转进而带动一对丝杠螺母18向上移动从而带动升降架17向上移动进而带动左接物盘44和右接物盘45向上移动，龙门电机2工作一段时间后龙门移动电机31得电工作一段时间，通过丝杠滑台33带动龙门9底部两个滑槽21沿着侧支撑架22上的两根滑轨23向后移动一段距离(参看图4，此时龙门移动电机31与龙门电机2同时工作)，左切割电机8得电其电机轴开始反向旋转一段时间，带动左切割滑台1004进而带动左接物盘44向左移动一段距离，右切割电机16得电其电机轴开始反向旋转一段时间，带动右切割滑台1501进而带动右接物盘45向右移动一段距离(参看图4，此时龙门移动电机31、龙门电机2、左切割电机8和右切割电机16同时工作，即接物盘44、接物盘45同时向后、向上、相向分离移动)，龙门电机2失电，升降架17停止向上移动，龙门移动电机31继续工作一段时间后失电，龙门9停止向后移动，左切割电机8和右切割电机16继续反向工作一段时间，上层支撑架30上的传送电机6得电工作其电机轴转动带动电机链轮29转动，电机链轮29转动带动链条28传动进而带动辊子链轮27转动进而带动辊子19转动而带动传送带20传送(参看图4，此时传送电机6与左切割电机8和右切割电机16同时工作)，传送电机6工作一段时间，右切割电机16失电停止工作，右切割滑台1501与右接物盘45停止向右移动，左切割电机8继续反向工作，通过左切割丝杠1002反向转动带动左切割滑台1004进而带动左接物盘44继续向左移动，一段时间后，左切割电机8停止反向工作，左接物盘44停止向左移动(此时菠萝已落到传送带上在传送带上传送)；此时龙门移动电机31得电其电机轴反向旋转通过丝杠滑台33带动龙门9底部一对侧滑槽21沿着中层支撑架39两侧支撑架22上的滑轨23向前移动一段时间后，龙门电机2得电其电机轴反向旋转，带动龙门转轴5反向旋转进而带动一对主动锥齿轮3反向旋转，主动锥齿轮3带动与其对应啮合的一对从动锥齿轮4反向旋转从而带动一对竖丝杠7反向旋转进而带动一对丝杠螺母18向下移动从而带动升降架17向下移动进而带动左接物盘44和右接物盘45向下移动(接物盘44、接物盘45同时向前、向下移动)，一段时间后，传送电机6失电停止工作，其电机轴停止转动，电机链轮29停止转动，链条28停止传动，辊子链轮27停止转动，辊子19停止转动，传送带20停止传送(此时菠萝已运送到收纳箱内)；龙门移动电机31继续工作进而带动龙门9继续向前移动一段时间，此时下一次采摘循环开始，车移动电机38得电其电机轴旋转，带动蜗杆35转动进一步带动蜗轮36转动，蜗轮36通过前车轮轴25带动两主动前车轮24转动进而带动两从动后车轮43转动，从而带动自动采摘菠萝机向前移动，(参看图4，此时车移动电机38、龙门移动电机31、龙门电机2同时工作)，龙门移动电机31继续工作进而带动龙门9继续向前移动一段时间停止工作，龙门电机2继续反向工作一段时间进而带动升降架17下降到一定高度后停止工作，一次采摘循环完成，如此多次循环完成自动采摘菠萝。

本发明自动采摘菠萝机可以满足人们的需要，尤其是满足采摘菠萝时需要，该自动采摘菠萝机替代了繁重的手工劳动，提高了工作效率，投入市场后会有很好的社会效益和市场前景。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。