专利名称：采用单片机进行同步控制的水果分级机器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用单片机进行同步控制的水果分级机器。
背景技术：
目前，我国水果的产后处理水平还十分低下，大部分水果采摘后未经产后处理就直接上市，影响了水果的商品价值。也有一些水果被依照其成熟度、表面缺陷、果梗的完整性和大小、重量等分级指标的分级由人工和肉眼识别判断，因而水果的分类具有较大的主观性，效率相当低下，极大地阻碍了我国国民经济的发展和农民收入的提高。现有的水果分级设备主要是通过水果的重量和大小等一两项指标，前者主要是采用筛孔、滚筒间隙等方式来进行，后者主要是利用电子称、力平衡支架来进行分级的设备，这类设备对存在有表面缺陷、果形独特的水果无法分级，且存在分级过程中易损伤水果表面等不足。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用同步跟踪装置同步跟踪实现自动分级的机器，且检测过程为无损检测的采用单片机进行同步控制的水果分级机器。
本实用新型的技术方案如下包括编码器，输送装置，光照箱，摄像机，计算机，图像采集卡，同步跟踪装置，机械分级机构，分级装置，出料口，水果分级软件。1)输送装置和分级装置均由两个链轮和两条环绕在链轮上的链条组成，动力由外部输入到分级装置上，再由分级装置同步地传递到输送装置上；2)编码器安装在输送装置上，通过导线与安装在计算机内的图像采集卡相连；3)光照箱安装在输送装置上方；摄像机位于光照箱内，通过电缆与图像采集卡相连；4)计算机通过并行口与同步跟踪装置相连，同步跟踪装置与机械分级机构相连；5)出料口安装在分级装置下方，且与机械分级机构相对应；在计算机内部，设置有处理水果图像的水果分级软件。
安装在计算机上的水果分级软件能对水果图像进行分级处理，并根据处理结果实时控制机械分级控制机构的动作，使水果能按水果大小、表皮颜色、表面缺陷、水果形状、表面光滑度等外部特征进行自动分级。
本实用新型的有益效果是能按水果大小、表皮颜色、表面缺陷、水果形状、表面光滑度等外部特征利用同步跟踪装置同步跟踪实现自动分级，且检测过程为无损检测。
图1是本实用新型的结构原理框图；图2是分级装置示意图；图3是水果图像处理和分级过程示意图；图4是同步跟踪装置电路图；图5是同步跟踪装置内部数据结构图；图6是机械分级机构关门的工作位置示意图；图7是机械分级机构开门的工作位置示意图。
具体实施方式
如图1所示，它包括编码器1，输送装置2，光照箱3，摄像机4，计算机5，图像采集卡6，同步跟踪装置7，机械分级机构8，分级装置9，出料口10，水果分级软件11；输送装置2和分级装置9均由两个链轮和两条环绕在链轮上的链条组成，动力由外部输入到分级装置9上，再由分级装置9同步地传递到输送装置2上；编码器1安装在输送装置上，通过导线与安装在计算机内的图像采集卡6相连；光照箱3安装在输送装置上方；摄像机4位于光照箱内，通过电缆与图像采集卡6相连；计算机5通过并行口与同步跟踪装置7相连，同步跟踪装置7与安装在分级装置9上的机械分级机构8相连；出料口10安装在分级装置9下方，且与分级机构8相对应；在计算机5内部，设置有处理水果图像的水果分级软件11。
安装在计算机5上的水果分级软件能对水果图像进行分级处理，并根据处理结果实时控制机械分级机构的动作，使水果能按水果大小、表皮颜色、表面缺陷、水果形状、表面光滑度等外部特征进行自动分级。
如图2a、图2b所示，分级装置9由链轮9.1，料斗9.2，导轨9.3，导板9.5，链条9.6组成；导轨9.3分段安装在分级装置9上，料斗9.2安装在链条9.6上，料斗9.2的滑动轴9.4能在导轨9.3上自由滑动，机械分级机构8填补导轨9.3的缺口，导板9.5安装在机械分级机构8下方。
如图6、图7所示，机械分级机构8由定刀片8.1，动刀片8.2，小轴8.3，拨杆8.4，定子8.5，定子绕组I8.6，定子绕组II8.7，限位销I8.8，转轴8.9，限位销II8.10，转子8.11；动刀片8.2通过小轴8.3安装在定刀片8.1，可绕小轴8.3转动，定子8.5安装在定刀片8.1上，转子8.11通过转轴8.9安装在定子8.5上，转子8.11可绕转轴8.9转动，拨杆8.4固定在转轴8.9，可随转子8.11绕转轴8.9转动，定子绕组I8.6和定子绕组II8.7固定在定子8.5上，限位销I8.8和限位销II8.10固定在定子上。
如图4所示，同步跟踪装置7由单片机A1，译码器A21，A22，达林顿晶体管阵列A31，A32；同步脉冲信号由编码器1产生，并接在单片机A1的INTO引脚，单片机A1的P1.6，P1.7，P3.7引脚接在计算机的并行口上；单片机A1的P1.0，P1.1，P1.2引脚分别接在译码器A21的A，B，C引脚上，单片机A1的P1.3，P1.4，P1.5引脚分别接在译码器A22的A，B，C引脚上，译码器A21的Y0~Y6引脚分别接在达林顿晶体管阵列A31的1-7号引脚上，达林顿晶体管阵列A31的10-16号引脚分别接在一组分级机构8的定子绕组I8.6，译码器A22的Y0～Y6引脚分别接在达林顿晶体管阵列A32的1-7号引脚上，达林顿晶体管阵列A31的10-16号引脚分别接在一组分级机构8的定子绕组II8.7。
工作时，水果由输送装置2输送到光照箱3中，供摄像机4采集图像，在输送装置2运动过程中，编码器1产生同步信号CP，该信号分别输出到图像采集卡6和同步跟踪装置7。输送到图像采集卡的同步信号CP作为计算机5采集图像的触发信号，输送到同步跟踪装置7的同步信号CP则作为同步跟踪装置7的时钟信号，使得同步跟踪装置7中的数据与水果位置相对应。
当水果运动到一定位置时，编码器1产生同步信号并通过图像采集卡6触发摄像机4开始采样，采集的信号通过同轴电缆输入图像采集卡6，进而传入计算机5，由计算机5进行一系列的处理，处理的过程见图3。在计算机5处理图像的过程中，输送装置2继续前行，并在其未端将水果转移到分级装置9上。
同步跟踪装置7根据编码器1产生同步信号CP完成同步工作。相关的内部数据结构如图5所示，在单片机A1内部开辟一片存贮空间，并按1、2、3……的次序分别编号。假定按分级要求，水果应分为7级，分别用A、B、C、D、E、F、G来标识，各级别所对应的存贮器单元编号分别为NA、NB、NC、ND、NE、NF、NG，存贮单元的编号，这些存贮单元分别对应相应的机械分级机构8，且分别对应水果图像采集点到相应分级出口的长度，如果当前料斗为空或无法判断，则用H标记。当料斗9.2的滑动轴9.4移动到S点(图7)时，编码器1产生负跳变，同步信号CP由1电平变为0电平，向单片机A1发出中断请求。单片机A1响应中断请求后，首先对存贮器NG中的数据进行判断，如果该存贮单元中的数据为G，则发出指令，使引脚P1.0，P1.1和P1.2全部为1电平，译码器A21的Y6转为高电平，达林顿晶体管阵列A31的10号引脚变为低电平，与等级7相对应的机械分级机构8的定子绕组I8.7通电，机械分级机构8定子8.5内部磁场发生改变，推动转子8.11逆时针旋转，带动拔杆8.4逆时针转动，动刀片8.2失去支撑，在重力作用下顺时针旋转，使导轨9.3的缺口打开，水果料斗沿定刀片滑下，到一定程度时，料斗的翻转使水果从其中滚出，沿导板9.5进行出料口10。然后单片机A1从NG-1存贮单元开如分别将前一个存贮单元的数据移动到后一个单元，当操作进行到NF单元时，重复前面的操作，直到操作至存贮单元2。之后单片机A1从引脚P1.6，P1.7，P3.7读入当前水果的等级数据。分级门的关闭由单片机A1延时完成，在导轨9.3的缺口打开后，分级机构控制器8开始延时，在图7所示的X点，单片机A1分别控制引脚P1.3，P1.4，P1.5的电平，使机械分级机构8的定子绕组II8.6分别通电，改变机械分级机构8定子8.5的内部磁场，在前面的操作中打开的缺口重新封闭。
计算机5对水果图像的处理过程如图3所示，水果经过图像采集后，再进行图像校正，经过一系列的图像变换，即可进行尺寸检测、形状检测、色彩检测、缺陷检测、表面光滑度等一系列单项检测，得到各单项检测结果，这些结果作为分级模块的分级参数输入。由水果分级国家标准和水果数据库、用户人机接口一起形成分级准则，作为参数在机器工作前存入分级模块，分级模块根据上一步检测到的水果外部特性参数对水果进行分级，分级结果形成分级控制信号，该控制信号控制水果分级机构的动作，使水果进行相应的出料口10。
分级模块的分级过程是根据分级准则，不同级别的水果各项指标可由一个具体的数值来表示，分级模块根据各检测模块对当前水果检测得到的数据，与各级别的指标值分别进行比较，可得到各项指标分别哪一个级别，取这些指标中最低的一级作为当前水果应属的级别。例如，某一水果有3项指标均处于1级，仅有一项指标处于2级，则该水果应归入2级。
权利要求1.一种采用单片机进行同步控制的水果分级机器，其特征在于它包括编码器(1)，输送装置(2)，光照箱(3)，摄像机(4)，计算机(5)，图像采集卡(6)，同步跟踪装置(7)，机械分级机构(8)，分级装置(9)，出料口(10)，水果分级软件(11)；1)输送装置(2)和分级装置(9)均由两个链轮(9.1)和两条环绕在链轮上的链条(9.6)组成，动力由外部输入到分级装置(9)上，再由分级装置(9)同步地传递到输送装置(2)上；2)编码器(1)安装在输送装置(2)上，通过导线与安装在计算机内(5)的图像采集卡(6)相连；3)光照箱(3)安装在输送装置(2)上方；摄像机(4)位于光照箱(3)内，通过电缆与图像采集卡(6)相连；4)计算机(5)通过并行口与同步跟踪装置(7)相连，同步跟踪装置(7)通过导线与机械分级机构(8)相连；5)出料口(10)安装在分级装置(9)下方，且与机械分级机构(8)相对应；6)在计算机(5)内部，设置有处理水果图像的水果分级软件(11)。
2.根据权利要求1所述的采用单片机进行同步控制的水果分级机器，其特征在于所说的分级装置(9)包括链轮(9.1)，料斗(9.2)，导轨(9.3)，导板(9.5)，链条(9.6)；导轨(9.3)分段安装在分级装置(9)上，料斗(9.2)安装在链条(9.6)上，料斗(9.2)的滑动轴(9.4)能在导轨(9.3)上自由滑动，分级机构(8)填补导轨(9.3)的缺口，导板(9.5)安装在机械分级机构(8)下方。
3.根据权利要求1所述的采用单片机进行同步控制的水果分级机器，其特征在于所说的机械分级机构(8)它包括定刀片(8.1)，动刀片(8.2)，小轴(8.3)，拨杆(8.4)，定子(8.5)，定子绕组I(8.6)，定子绕组II(8.7)，限位销I(8.8)，转轴(8.9)，限位销II(8.10)，转子(8.11)；动刀片(8.2)通过小轴(8.3)安装在定刀片(8.1)上，可绕小轴(8.3)转动，定子(8.5)安装在定刀片(8.1)上，转子(8.10)通过转轴(8.9)安装在定子(8.5)上，转子(8.11)可绕转轴(8.9)转动，拨杆(8.4)固定在转轴(8.9)上，可随转子(8.1 1)绕转轴(8.9)转动，定子绕组I(8.6)和定子绕组II(8.7)固定在定子(8.5)上，限位销I(8.8)和限位销II(8.10)固定在定子(8.5)上。
4.根据权利要求1所述的采用单片机进行同步控制的水果分级机器，其特征在于所说的同步跟踪装置(7)它包括单片机(A1)，译码器(A21、A22)，达林顿晶体管阵列(A31、A32)；同步脉冲信号由编码器(1)产生，并接在单片机(A1)的INTO引脚，单片机(A1)的(P1.6、P1.7、P3.7)引脚接在计算机的并行口上；单片机(A1)的(P1.0、P1.1、P1.2)引脚分别接在译码器(A21)的(A、B、C)引脚上，单片机(A1)的(P1.3、P1.4P1.5)引脚分别接在译码器(A22)的(A、B、C)引脚上，译码器(A21)的(Y0～Y6)引脚分别接在达林顿晶体管阵列(A31)的(1-7)引脚上，达林顿晶体管阵列(A31)的(10-16)引脚分别接在一组机械分级机构(8)的定子绕组I(8.6)，译码器(A22)的(Y0～Y6)引脚分别接在达林顿晶体管阵列(A32)的(1-7)引脚上，达林顿晶体管阵列(A31)的(10-16)引脚分别接在同一组机械分级机构(8)相对应的定子绕组II(8.7)。
专利摘要本实用新型公开了一种采用单片机进行同步控制的水果分级机器。其输送装置和分级装置均由两个链轮和环绕在链轮上的链条组成，动力由外部输入到分级装置上，再由分级装置同步地传递到输送装置上；编码器安装在输送装置上，通过导线与安装在计算机内的图像采集卡相连；光照箱安装在输送装置上方，摄像机位于光照箱内，通过电缆与图像采集卡相连；计算机通过并行口与同步跟踪装置相连，同步跟踪装置通过导线与安装在分级装置上的机械分级机构相连；出料口安装在分级装置下方，且与机械分级机构相对应；在计算机内部的软件能对水果图像进行分级处理，并根据处理结果通过同步跟踪装置实时控制机械分级机构的动作。本实用新型能按水果大小、表皮颜色、表面缺陷、水果形状、表面光滑度等外部特征利用同步跟踪装置实现自动分级，且检测过程为无损检测。
文档编号B07C5/08GK2601754SQ03228528
公开日2004年2月4日 申请日期2003年1月20日 优先权日2003年1月20日
发明者应义斌, 饶秀勤 申请人:浙江大学