一种马铃薯自动分级输出装置与方法与流程

本发明涉及一种输出装置与方法，尤其涉及一种马铃薯自动分级输出装置与方法。

背景技术：

目前在分选农产品方面，分级输出机的设计主要有两种，一种是网筛式分级装置和滚筒式分级装置，网筛式分级装置是让马铃薯通过不同网孔大小的网筛，从而分级出不同大小等级的马铃薯；这种方式只能筛选出形状相对规则的物体，且容易发生块茎夹持在网孔中，并且在振动过程中也容易造成马铃薯的机械损伤；同样，滚筒式分级设备也存在上述情况。另一种是托盘式式分级装置，即一个托盘上托一个物体，通过托盘的倾斜释放物体进行分级；这种分级方式不仅工作效率较低，而且也存在容易造成马铃薯机械损伤的缺陷，并且无法根据马铃薯的外部形态以及有无损伤缺陷进行精确分级。因此，急需开发一种新型的输出装置及方法来完成对马铃薯外部缺陷、形状、尺寸、质量等指标的综合检测和分级。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种马铃薯自动分级输出装置与方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种马铃薯自动分级输出装置，包括支架总成，它还包括气压缸、分级闸板、传送带；支架总成的上端两侧均设置有平带轮，传送带平铺于两个平带轮之间；传送带的上端设置有倒u型的支撑板；支撑板的前后两侧均通过多根立柱与支架总成固定相连；

支撑板的上端纵向设置有多个气压缸，气压缸的后侧均对应设置有导向块；气压缸和对应的导向块均通过导向杆与分级闸板固定相连；

分级闸板设置于支撑板内；分级闸板与传送带的传送方向呈45°夹角；分级闸板在气压缸的控制作用下在相应的时间下落，进而改变恰经此处的马铃薯的运动轨迹，使此马铃薯运动到相应的分级槽中；

气压缸前侧的支撑板上均对应设置有光电开关；光电开关下侧的支撑板上均对应开设有出料口，自动分级后的马铃薯分别通过不同的出料口运动至对应的分级槽中；

光电开关首先将检测到的马铃薯位置信号传递给上位机，上位机再根据程序预先设定对特定的气压缸进行选择性开启，从而控制相应的分级闸板进行下落动作，把传送来的马铃薯引导至相应的分级槽中。

平带轮的一端通过v带与v带轮相连接；v带轮设置于电机的输出端；电机通过电机底座架设于支架总成的下部。

v带的外侧设置有带轮防护罩。

平带轮的两端均通过带座轴承安装于垫块上；垫块的下端均设置有方形管，带座轴承均通过垫块和方形管固定设置于支架总成上。

一种马铃薯自动分级输出方法，其具体步骤如下：

ⅰ、马铃薯从上一级的光选仪配套输送机上抛出后，以固定的抛物线经过四个ccd摄像机形成的正四面体摄影区的中心；此时，ccd摄像机进行图像采集，并将马铃薯表面的全方位图像信息传送给上位机；

ⅱ、上位机通过处理马铃薯的图像信息，对得到的马铃薯外部品质信息进行判断；先判断马铃薯表面是否有缺陷，若有缺陷则直接控制执行分级处理，若没有缺陷则判断是否为畸形马铃薯；若为畸形马铃薯则控制执行分级处理，若不是畸形马铃薯则进行大小的判断，然后按照大小等级对马铃薯进行分级处理；

ⅲ、马铃薯在经过步骤ⅰ中的平抛运动并降落至分级装置的传送带上之后，由光电开关检测此马铃薯在传送带上的坐标信号并将该信号传递给上位机，从而为后面的分级环节提供精确的位置坐标；

ⅳ、上位机给气压缸发出信号指令，控制分级闸板的运动，保证分级闸板会在相应的时间把相应的马铃薯精确的引导进入相应的分级槽中；分级后的马铃薯随着分级槽的下滑通道进入分级箱中；不同大小以及外表面损伤的马铃薯都会进入相应不同的分级箱中，完成自动分级输出。

本发明具有分级效率高、作用方式温和无损伤、可根据马铃薯外部缺陷、形状、尺寸、质量等指标进行综合检测和分级的优点，能明显提高马铃薯的无损分级精度，从而适应于现代智能化生产。

附图说明

图1为自动分级输出装置的整体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的左视图。

图4为本发明的系统程序流程图。

图5为本发明的控制系统的结构框图。

图6为本发明的电气控制原理图。

图中：1、支架总成；2、电机；3、平带轮；4、传送带；5、气压缸；6、导向杆；7、导向块；8、分级闸板；9、光电开关；10、支撑板；11、v带；12、方形管；13、垫块；14、带座轴承；15、电机底座；16、带轮防护罩；17、v带轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-6所示，本发明中自动分级输出装置包括支架总成1，它还包括气压缸5、分级闸板8、传送带4；支架总成1的上端两侧均设置有平带轮3，传送带4平铺于两个平带轮3之间；传送带4的上端设置有倒u型的支撑板10；支撑板10的前后两侧均通过多根立柱与支架总成1固定相连；

支撑板10的上端纵向设置有多个气压缸5，气压缸5的后侧均对应设置有导向块7；气压缸5和对应的导向块7均通过导向杆6与分级闸板8固定相连；

分级闸板8设置于支撑板10内；分级闸板8与传送带4的传送方向呈45°夹角；分级闸板8在气压缸5的控制作用下在相应的时间下落，进而改变恰经此处的马铃薯的运动轨迹，使此马铃薯运动到相应的分级槽中；

气压缸5前侧的支撑板上均对应设置有光电开关9；光电开关9下侧的支撑板上均对应开设有出料口，自动分级后的马铃薯分别通过不同的出料口运动至对应的分级槽中；

光电开关9首先将检测到的马铃薯位置信号传递给上位机，上位机再根据程序预先设定对特定的气压缸5进行选择性开启，从而控制相应的分级闸板8进行下落动作，把传送来的马铃薯引导至相应的分级槽中。

平带轮3的一端通过v带11与v带轮17相连接；v带轮17设置于电机2的输出端；电机2通过电机底座15架设于支架总成1的下部。

v带11的外侧设置有带轮防护罩16。

平带轮3的两端均通过带座轴承14安装于垫块13上；垫块13的下端均设置有方形管12，带座轴承14均通过垫块13和方形管12固定设置于支架总成1上。

一种马铃薯自动分级输出方法，其具体步骤如下：

ⅰ、马铃薯从上一级的光选仪配套输送机上抛出后，以固定的抛物线经过四个ccd摄像机形成的正四面体摄影区的中心；此时，ccd摄像机进行图像采集，并将马铃薯表面的全方位图像信息传送给上位机；

ⅱ、上位机通过处理马铃薯的图像信息，对得到的马铃薯外部品质信息进行判断；先判断马铃薯表面是否有缺陷，若有缺陷则直接控制执行分级处理，若没有缺陷则判断是否为畸形马铃薯；若为畸形马铃薯则控制执行分级处理，若不是畸形马铃薯则进行大小的判断(马铃薯等级的划分可以根据实际情况进行改动)，然后按照大小等级对马铃薯进行分级处理；

ⅲ、马铃薯在经过步骤ⅰ中的平抛运动并降落至分级装置的传送带4上之后，由光电开关9检测此马铃薯在传送带4上的坐标信号并将该信号传递给上位机，从而为后面的分级环节提供精确的位置坐标；

ⅳ、上位机给气压缸5发出信号指令，控制分级闸板8的运动，保证分级闸板8会在相应的时间把相应的马铃薯精确的引导进入相应的分级槽中；分级后的马铃薯随着分级槽的下滑通道进入分级箱中；不同大小以及外表面损伤的马铃薯都会进入相应不同的分级箱中，完成自动分级输出。

本发明的技术参数如下：

输送线投影长度l＝1200mm，有效输送宽度b＝150mm，运行速度v＝1m/s；

输送线驱动电机为外置式三相异步交流电动机(750w，380v三相交流)；

传送带采用国标3mm绿色pvc输送带，皮带宽度150mm；

传送带采用直径38mm碳钢镀锌滚筒支撑；

输送线两端安装驱动滚筒，滚筒表面滚花处理、张紧滚筒；

支架总成：国产优质专用40*80铝材制作，支腿国产优质40*40碳钢方管制作；

支腿底部配调节型脚杯，高度可调；

输送线支腿表面喷塑处理，颜色为白色。

本发明的控制系统由带动分级传送带的电机、调整电机转速的变频器、控制变频器的主控制器模块、进行通信的rs485通信模块以及执行马铃薯分级动作的气缸闸板模块组成，其结构框图及电气控制原理图分别如图5、图6所示。

主控单片机通过rs485通信模块，利用modbus协议控制变频器，进而实现对马铃薯自动分级输出机的电机的启停控制。

对电机进行调试时，可通过变频器控制面板或者通过端子控制的方式实现对电动机启、停以及调速的控制。当使用端子控制方式时，闭合开关s1，接通公共端与di1，运行指示灯亮，电机正转运行，输出频率通过调整ai2上的电位器，控制模拟量输入来改变。断开s1则电机减速停车，速度到0后，变频器进入停机状态，运行指示灯灭。闭合开关s2，接通公共端与di2，运行指示灯亮，电机正转运行，输出频率通过调整ai2上的电位器，控制模拟量输入来改变。断开s2则电机减速停车，速度到0后，变频器进入停机状态，运行指示灯灭。如果同时di1、di2接通到公共端，则变频器停止运行。闭合开关s3，接通公共端与di3，变频器进入点动运行，运行指示灯亮，电机以设定的点动频率正转，断开则电动机减速停止，速度到0后，变频器进入停机状态，运行指示灯熄灭。

本发明采用气动装置进行驱动，保证了分级的可靠性以及分级速度，可对外部有缺陷的马铃薯(包括干腐、表皮变绿、虫眼、机械损伤、裂沟、二次生长、畸形、发芽等)进行快速无损检测并剔除；然后对外部没有缺陷的马铃薯根据重量实现不同等级的分级，最终及时可靠的把马铃薯引导到相应的分级槽中实现自动分级。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。