本發(fā)明涉及一種輸出裝置與方法，尤其涉及一種馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出裝置與方法。

背景技術(shù)：

目前在分選農(nóng)產(chǎn)品方面，分級(jí)輸出機(jī)的設(shè)計(jì)主要有兩種，一種是網(wǎng)篩式分級(jí)裝置和滾筒式分級(jí)裝置，網(wǎng)篩式分級(jí)裝置是讓馬鈴薯通過不同網(wǎng)孔大小的網(wǎng)篩，從而分級(jí)出不同大小等級(jí)的馬鈴薯；這種方式只能篩選出形狀相對(duì)規(guī)則的物體，且容易發(fā)生塊莖夾持在網(wǎng)孔中，并且在振動(dòng)過程中也容易造成馬鈴薯的機(jī)械損傷；同樣，滾筒式分級(jí)設(shè)備也存在上述情況。另一種是托盤式式分級(jí)裝置，即一個(gè)托盤上托一個(gè)物體，通過托盤的傾斜釋放物體進(jìn)行分級(jí)；這種分級(jí)方式不僅工作效率較低，而且也存在容易造成馬鈴薯機(jī)械損傷的缺陷，并且無法根據(jù)馬鈴薯的外部形態(tài)以及有無損傷缺陷進(jìn)行精確分級(jí)。因此，急需開發(fā)一種新型的輸出裝置及方法來完成對(duì)馬鈴薯外部缺陷、形狀、尺寸、質(zhì)量等指標(biāo)的綜合檢測(cè)和分級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出裝置與方法。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出裝置，包括支架總成，它還包括氣壓缸、分級(jí)閘板、傳送帶；支架總成的上端兩側(cè)均設(shè)置有平帶輪，傳送帶平鋪于兩個(gè)平帶輪之間；傳送帶的上端設(shè)置有倒u型的支撐板；支撐板的前后兩側(cè)均通過多根立柱與支架總成固定相連；

支撐板的上端縱向設(shè)置有多個(gè)氣壓缸，氣壓缸的后側(cè)均對(duì)應(yīng)設(shè)置有導(dǎo)向塊；氣壓缸和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向塊均通過導(dǎo)向桿與分級(jí)閘板固定相連；

分級(jí)閘板設(shè)置于支撐板內(nèi)；分級(jí)閘板與傳送帶的傳送方向呈45°夾角；分級(jí)閘板在氣壓缸的控制作用下在相應(yīng)的時(shí)間下落，進(jìn)而改變恰經(jīng)此處的馬鈴薯的運(yùn)動(dòng)軌跡，使此馬鈴薯運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的分級(jí)槽中；

氣壓缸前側(cè)的支撐板上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有光電開關(guān)；光電開關(guān)下側(cè)的支撐板上均對(duì)應(yīng)開設(shè)有出料口，自動(dòng)分級(jí)后的馬鈴薯分別通過不同的出料口運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的分級(jí)槽中；

光電開關(guān)首先將檢測(cè)到的馬鈴薯位置信號(hào)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)再根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定對(duì)特定的氣壓缸進(jìn)行選擇性開啟，從而控制相應(yīng)的分級(jí)閘板進(jìn)行下落動(dòng)作，把傳送來的馬鈴薯引導(dǎo)至相應(yīng)的分級(jí)槽中。

平帶輪的一端通過v帶與v帶輪相連接；v帶輪設(shè)置于電機(jī)的輸出端；電機(jī)通過電機(jī)底座架設(shè)于支架總成的下部。

v帶的外側(cè)設(shè)置有帶輪防護(hù)罩。

平帶輪的兩端均通過帶座軸承安裝于墊塊上；墊塊的下端均設(shè)置有方形管，帶座軸承均通過墊塊和方形管固定設(shè)置于支架總成上。

一種馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出方法，其具體步驟如下：

ⅰ、馬鈴薯從上一級(jí)的光選儀配套輸送機(jī)上拋出后，以固定的拋物線經(jīng)過四個(gè)ccd攝像機(jī)形成的正四面體攝影區(qū)的中心；此時(shí)，ccd攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，并將馬鈴薯表面的全方位圖像信息傳送給上位機(jī)；

ⅱ、上位機(jī)通過處理馬鈴薯的圖像信息，對(duì)得到的馬鈴薯外部品質(zhì)信息進(jìn)行判斷；先判斷馬鈴薯表面是否有缺陷，若有缺陷則直接控制執(zhí)行分級(jí)處理，若沒有缺陷則判斷是否為畸形馬鈴薯；若為畸形馬鈴薯則控制執(zhí)行分級(jí)處理，若不是畸形馬鈴薯則進(jìn)行大小的判斷，然后按照大小等級(jí)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行分級(jí)處理；

ⅲ、馬鈴薯在經(jīng)過步驟ⅰ中的平拋運(yùn)動(dòng)并降落至分級(jí)裝置的傳送帶上之后，由光電開關(guān)檢測(cè)此馬鈴薯在傳送帶上的坐標(biāo)信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給上位機(jī)，從而為后面的分級(jí)環(huán)節(jié)提供精確的位置坐標(biāo)；

ⅳ、上位機(jī)給氣壓缸發(fā)出信號(hào)指令，控制分級(jí)閘板的運(yùn)動(dòng)，保證分級(jí)閘板會(huì)在相應(yīng)的時(shí)間把相應(yīng)的馬鈴薯精確的引導(dǎo)進(jìn)入相應(yīng)的分級(jí)槽中；分級(jí)后的馬鈴薯隨著分級(jí)槽的下滑通道進(jìn)入分級(jí)箱中；不同大小以及外表面損傷的馬鈴薯都會(huì)進(jìn)入相應(yīng)不同的分級(jí)箱中，完成自動(dòng)分級(jí)輸出。

本發(fā)明具有分級(jí)效率高、作用方式溫和無損傷、可根據(jù)馬鈴薯外部缺陷、形狀、尺寸、質(zhì)量等指標(biāo)進(jìn)行綜合檢測(cè)和分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)，能明顯提高馬鈴薯的無損分級(jí)精度，從而適應(yīng)于現(xiàn)代智能化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為自動(dòng)分級(jí)輸出裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的主視圖。

圖3為圖1的左視圖。

圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)程序流程圖。

圖5為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為本發(fā)明的電氣控制原理圖。

圖中：1、支架總成；2、電機(jī)；3、平帶輪；4、傳送帶；5、氣壓缸；6、導(dǎo)向桿；7、導(dǎo)向塊；8、分級(jí)閘板；9、光電開關(guān)；10、支撐板；11、v帶；12、方形管；13、墊塊；14、帶座軸承；15、電機(jī)底座；16、帶輪防護(hù)罩；17、v帶輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-6所示，本發(fā)明中自動(dòng)分級(jí)輸出裝置包括支架總成1，它還包括氣壓缸5、分級(jí)閘板8、傳送帶4；支架總成1的上端兩側(cè)均設(shè)置有平帶輪3，傳送帶4平鋪于兩個(gè)平帶輪3之間；傳送帶4的上端設(shè)置有倒u型的支撐板10；支撐板10的前后兩側(cè)均通過多根立柱與支架總成1固定相連；

支撐板10的上端縱向設(shè)置有多個(gè)氣壓缸5，氣壓缸5的后側(cè)均對(duì)應(yīng)設(shè)置有導(dǎo)向塊7；氣壓缸5和對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向塊7均通過導(dǎo)向桿6與分級(jí)閘板8固定相連；

分級(jí)閘板8設(shè)置于支撐板10內(nèi)；分級(jí)閘板8與傳送帶4的傳送方向呈45°夾角；分級(jí)閘板8在氣壓缸5的控制作用下在相應(yīng)的時(shí)間下落，進(jìn)而改變恰經(jīng)此處的馬鈴薯的運(yùn)動(dòng)軌跡，使此馬鈴薯運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的分級(jí)槽中；

氣壓缸5前側(cè)的支撐板上均對(duì)應(yīng)設(shè)置有光電開關(guān)9；光電開關(guān)9下側(cè)的支撐板上均對(duì)應(yīng)開設(shè)有出料口，自動(dòng)分級(jí)后的馬鈴薯分別通過不同的出料口運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的分級(jí)槽中；

光電開關(guān)9首先將檢測(cè)到的馬鈴薯位置信號(hào)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)再根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定對(duì)特定的氣壓缸5進(jìn)行選擇性開啟，從而控制相應(yīng)的分級(jí)閘板8進(jìn)行下落動(dòng)作，把傳送來的馬鈴薯引導(dǎo)至相應(yīng)的分級(jí)槽中。

平帶輪3的一端通過v帶11與v帶輪17相連接；v帶輪17設(shè)置于電機(jī)2的輸出端；電機(jī)2通過電機(jī)底座15架設(shè)于支架總成1的下部。

v帶11的外側(cè)設(shè)置有帶輪防護(hù)罩16。

平帶輪3的兩端均通過帶座軸承14安裝于墊塊13上；墊塊13的下端均設(shè)置有方形管12，帶座軸承14均通過墊塊13和方形管12固定設(shè)置于支架總成1上。

一種馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出方法，其具體步驟如下：

ⅰ、馬鈴薯從上一級(jí)的光選儀配套輸送機(jī)上拋出后，以固定的拋物線經(jīng)過四個(gè)ccd攝像機(jī)形成的正四面體攝影區(qū)的中心；此時(shí)，ccd攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，并將馬鈴薯表面的全方位圖像信息傳送給上位機(jī)；

ⅱ、上位機(jī)通過處理馬鈴薯的圖像信息，對(duì)得到的馬鈴薯外部品質(zhì)信息進(jìn)行判斷；先判斷馬鈴薯表面是否有缺陷，若有缺陷則直接控制執(zhí)行分級(jí)處理，若沒有缺陷則判斷是否為畸形馬鈴薯；若為畸形馬鈴薯則控制執(zhí)行分級(jí)處理，若不是畸形馬鈴薯則進(jìn)行大小的判斷(馬鈴薯等級(jí)的劃分可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改動(dòng))，然后按照大小等級(jí)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行分級(jí)處理；

ⅲ、馬鈴薯在經(jīng)過步驟ⅰ中的平拋運(yùn)動(dòng)并降落至分級(jí)裝置的傳送帶4上之后，由光電開關(guān)9檢測(cè)此馬鈴薯在傳送帶4上的坐標(biāo)信號(hào)并將該信號(hào)傳遞給上位機(jī)，從而為后面的分級(jí)環(huán)節(jié)提供精確的位置坐標(biāo)；

ⅳ、上位機(jī)給氣壓缸5發(fā)出信號(hào)指令，控制分級(jí)閘板8的運(yùn)動(dòng)，保證分級(jí)閘板8會(huì)在相應(yīng)的時(shí)間把相應(yīng)的馬鈴薯精確的引導(dǎo)進(jìn)入相應(yīng)的分級(jí)槽中；分級(jí)后的馬鈴薯隨著分級(jí)槽的下滑通道進(jìn)入分級(jí)箱中；不同大小以及外表面損傷的馬鈴薯都會(huì)進(jìn)入相應(yīng)不同的分級(jí)箱中，完成自動(dòng)分級(jí)輸出。

本發(fā)明的技術(shù)參數(shù)如下：

輸送線投影長(zhǎng)度l＝1200mm，有效輸送寬度b＝150mm，運(yùn)行速度v＝1m/s；

輸送線驅(qū)動(dòng)電機(jī)為外置式三相異步交流電動(dòng)機(jī)(750w，380v三相交流)；

傳送帶采用國(guó)標(biāo)3mm綠色pvc輸送帶，皮帶寬度150mm；

傳送帶采用直徑38mm碳鋼鍍鋅滾筒支撐；

輸送線兩端安裝驅(qū)動(dòng)滾筒，滾筒表面滾花處理、張緊滾筒；

支架總成：國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用40*80鋁材制作，支腿國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)40*40碳鋼方管制作；

支腿底部配調(diào)節(jié)型腳杯，高度可調(diào)；

輸送線支腿表面噴塑處理，顏色為白色。

本發(fā)明的控制系統(tǒng)由帶動(dòng)分級(jí)傳送帶的電機(jī)、調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器、控制變頻器的主控制器模塊、進(jìn)行通信的rs485通信模塊以及執(zhí)行馬鈴薯分級(jí)動(dòng)作的氣缸閘板模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖及電氣控制原理圖分別如圖5、圖6所示。

主控單片機(jī)通過rs485通信模塊，利用modbus協(xié)議控制變頻器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯自動(dòng)分級(jí)輸出機(jī)的電機(jī)的啟?？刂啤?/p>

對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，可通過變頻器控制面板或者通過端子控制的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)啟、停以及調(diào)速的控制。當(dāng)使用端子控制方式時(shí)，閉合開關(guān)s1，接通公共端與di1，運(yùn)行指示燈亮，電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，輸出頻率通過調(diào)整ai2上的電位器，控制模擬量輸入來改變。斷開s1則電機(jī)減速停車，速度到0后，變頻器進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，運(yùn)行指示燈滅。閉合開關(guān)s2，接通公共端與di2，運(yùn)行指示燈亮，電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行，輸出頻率通過調(diào)整ai2上的電位器，控制模擬量輸入來改變。斷開s2則電機(jī)減速停車，速度到0后，變頻器進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，運(yùn)行指示燈滅。如果同時(shí)di1、di2接通到公共端，則變頻器停止運(yùn)行。閉合開關(guān)s3，接通公共端與di3，變頻器進(jìn)入點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行指示燈亮，電機(jī)以設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率正轉(zhuǎn)，斷開則電動(dòng)機(jī)減速停止，速度到0后，變頻器進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，運(yùn)行指示燈熄滅。

本發(fā)明采用氣動(dòng)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，保證了分級(jí)的可靠性以及分級(jí)速度，可對(duì)外部有缺陷的馬鈴薯(包括干腐、表皮變綠、蟲眼、機(jī)械損傷、裂溝、二次生長(zhǎng)、畸形、發(fā)芽等)進(jìn)行快速無損檢測(cè)并剔除；然后對(duì)外部沒有缺陷的馬鈴薯根據(jù)重量實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的分級(jí)，最終及時(shí)可靠的把馬鈴薯引導(dǎo)到相應(yīng)的分級(jí)槽中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)。

上述實(shí)施方式并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。