專利名稱：采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)水果的產(chǎn)后處理水平還十分低下，大部分水果采摘后未經(jīng)產(chǎn)后處理就直接上市，影響了水果的商品價(jià)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、重量等分級(jí)指標(biāo)的分級(jí)由人工和肉眼識(shí)別判斷，因而水果的分類具有較大的主觀性，效率相當(dāng)?shù)拖?，極大地阻礙了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民收入的提高?，F(xiàn)有的水果分級(jí)設(shè)備主要是通過(guò)水果的重量和大小等一兩項(xiàng)指標(biāo)，前者主要是采用篩孔、滾筒間隙等方式來(lái)進(jìn)行，后者主要是利用電子稱、力平衡支架來(lái)進(jìn)行分級(jí)的設(shè)備，這類設(shè)備對(duì)存在有表面缺陷、果形獨(dú)特的水果無(wú)法分級(jí)，且存在分級(jí)過(guò)程中易損傷水果表面等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用同步跟蹤裝置同步跟蹤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)的機(jī)器，且檢測(cè)過(guò)程為無(wú)損檢測(cè)的采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下包括編碼器，輸送裝置，光照箱，攝像機(jī)，計(jì)算機(jī)，圖像采集卡，同步跟蹤裝置，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)，分級(jí)裝置，出料口，水果分級(jí)軟件。1)輸送裝置和分級(jí)裝置均由兩個(gè)鏈輪和兩條環(huán)繞在鏈輪上的鏈條組成，動(dòng)力由外部輸入到分級(jí)裝置上，再由分級(jí)裝置同步地傳遞到輸送裝置上；2)編碼器安裝在輸送裝置上，通過(guò)導(dǎo)線與安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像采集卡相連；3)光照箱安裝在輸送裝置上方；攝像機(jī)位于光照箱內(nèi)，通過(guò)電纜與圖像采集卡相連；4)計(jì)算機(jī)通過(guò)并行口與同步跟蹤裝置相連，同步跟蹤裝置與機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)相連；5)出料口安裝在分級(jí)裝置下方，且與機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)；在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，設(shè)置有處理水果圖像的水果分級(jí)軟件。
安裝在計(jì)算機(jī)上的水果分級(jí)軟件能對(duì)水果圖像進(jìn)行分級(jí)處理，并根據(jù)處理結(jié)果實(shí)時(shí)控制機(jī)械分級(jí)控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使水果能按水果大小、表皮顏色、表面缺陷、水果形狀、表面光滑度等外部特征進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。
本實(shí)用新型的有益效果是能按水果大小、表皮顏色、表面缺陷、水果形狀、表面光滑度等外部特征利用同步跟蹤裝置同步跟蹤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)，且檢測(cè)過(guò)程為無(wú)損檢測(cè)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是分級(jí)裝置示意圖；圖3是水果圖像處理和分級(jí)過(guò)程示意圖；圖4是同步跟蹤裝置電路圖；圖5是同步跟蹤裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖；圖6是機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)關(guān)門的工作位置示意圖；圖7是機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)開門的工作位置示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，它包括編碼器1，輸送裝置2，光照箱3，攝像機(jī)4，計(jì)算機(jī)5，圖像采集卡6，同步跟蹤裝置7，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8，分級(jí)裝置9，出料口10，水果分級(jí)軟件11；輸送裝置2和分級(jí)裝置9均由兩個(gè)鏈輪和兩條環(huán)繞在鏈輪上的鏈條組成，動(dòng)力由外部輸入到分級(jí)裝置9上，再由分級(jí)裝置9同步地傳遞到輸送裝置2上；編碼器1安裝在輸送裝置上，通過(guò)導(dǎo)線與安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像采集卡6相連；光照箱3安裝在輸送裝置上方；攝像機(jī)4位于光照箱內(nèi)，通過(guò)電纜與圖像采集卡6相連；計(jì)算機(jī)5通過(guò)并行口與同步跟蹤裝置7相連，同步跟蹤裝置7與安裝在分級(jí)裝置9上的機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8相連；出料口10安裝在分級(jí)裝置9下方，且與分級(jí)機(jī)構(gòu)8相對(duì)應(yīng)；在計(jì)算機(jī)5內(nèi)部，設(shè)置有處理水果圖像的水果分級(jí)軟件11。
安裝在計(jì)算機(jī)5上的水果分級(jí)軟件能對(duì)水果圖像進(jìn)行分級(jí)處理，并根據(jù)處理結(jié)果實(shí)時(shí)控制機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使水果能按水果大小、表皮顏色、表面缺陷、水果形狀、表面光滑度等外部特征進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)。
如圖2a、圖2b所示，分級(jí)裝置9由鏈輪9.1，料斗9.2，導(dǎo)軌9.3，導(dǎo)板9.5，鏈條9.6組成；導(dǎo)軌9.3分段安裝在分級(jí)裝置9上，料斗9.2安裝在鏈條9.6上，料斗9.2的滑動(dòng)軸9.4能在導(dǎo)軌9.3上自由滑動(dòng)，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8填補(bǔ)導(dǎo)軌9.3的缺口，導(dǎo)板9.5安裝在機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8下方。
如圖6、圖7所示，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8由定刀片8.1，動(dòng)刀片8.2，小軸8.3，撥桿8.4，定子8.5，定子繞組I8.6，定子繞組II8.7，限位銷I8.8，轉(zhuǎn)軸8.9，限位銷II8.10，轉(zhuǎn)子8.11；動(dòng)刀片8.2通過(guò)小軸8.3安裝在定刀片8.1，可繞小軸8.3轉(zhuǎn)動(dòng)，定子8.5安裝在定刀片8.1上，轉(zhuǎn)子8.11通過(guò)轉(zhuǎn)軸8.9安裝在定子8.5上，轉(zhuǎn)子8.11可繞轉(zhuǎn)軸8.9轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿8.4固定在轉(zhuǎn)軸8.9，可隨轉(zhuǎn)子8.11繞轉(zhuǎn)軸8.9轉(zhuǎn)動(dòng)，定子繞組I8.6和定子繞組II8.7固定在定子8.5上，限位銷I8.8和限位銷II8.10固定在定子上。
如圖4所示，同步跟蹤裝置7由單片機(jī)A1，譯碼器A21，A22，達(dá)林頓晶體管陣列A31，A32；同步脈沖信號(hào)由編碼器1產(chǎn)生，并接在單片機(jī)A1的INTO引腳，單片機(jī)A1的P1.6，P1.7，P3.7引腳接在計(jì)算機(jī)的并行口上；單片機(jī)A1的P1.0，P1.1，P1.2引腳分別接在譯碼器A21的A，B，C引腳上，單片機(jī)A1的P1.3，P1.4，P1.5引腳分別接在譯碼器A22的A，B，C引腳上，譯碼器A21的Y0~Y6引腳分別接在達(dá)林頓晶體管陣列A31的1-7號(hào)引腳上，達(dá)林頓晶體管陣列A31的10-16號(hào)引腳分別接在一組分級(jí)機(jī)構(gòu)8的定子繞組I8.6，譯碼器A22的Y0～Y6引腳分別接在達(dá)林頓晶體管陣列A32的1-7號(hào)引腳上，達(dá)林頓晶體管陣列A31的10-16號(hào)引腳分別接在一組分級(jí)機(jī)構(gòu)8的定子繞組II8.7。
工作時(shí)，水果由輸送裝置2輸送到光照箱3中，供攝像機(jī)4采集圖像，在輸送裝置2運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，編碼器1產(chǎn)生同步信號(hào)CP，該信號(hào)分別輸出到圖像采集卡6和同步跟蹤裝置7。輸送到圖像采集卡的同步信號(hào)CP作為計(jì)算機(jī)5采集圖像的觸發(fā)信號(hào)，輸送到同步跟蹤裝置7的同步信號(hào)CP則作為同步跟蹤裝置7的時(shí)鐘信號(hào)，使得同步跟蹤裝置7中的數(shù)據(jù)與水果位置相對(duì)應(yīng)。
當(dāng)水果運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，編碼器1產(chǎn)生同步信號(hào)并通過(guò)圖像采集卡6觸發(fā)攝像機(jī)4開始采樣，采集的信號(hào)通過(guò)同軸電纜輸入圖像采集卡6，進(jìn)而傳入計(jì)算機(jī)5，由計(jì)算機(jī)5進(jìn)行一系列的處理，處理的過(guò)程見圖3。在計(jì)算機(jī)5處理圖像的過(guò)程中，輸送裝置2繼續(xù)前行，并在其未端將水果轉(zhuǎn)移到分級(jí)裝置9上。
同步跟蹤裝置7根據(jù)編碼器1產(chǎn)生同步信號(hào)CP完成同步工作。相關(guān)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖5所示，在單片機(jī)A1內(nèi)部開辟一片存貯空間，并按1、2、3……的次序分別編號(hào)。假定按分級(jí)要求，水果應(yīng)分為7級(jí)，分別用A、B、C、D、E、F、G來(lái)標(biāo)識(shí)，各級(jí)別所對(duì)應(yīng)的存貯器單元編號(hào)分別為NA、NB、NC、ND、NE、NF、NG，存貯單元的編號(hào)，這些存貯單元分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8，且分別對(duì)應(yīng)水果圖像采集點(diǎn)到相應(yīng)分級(jí)出口的長(zhǎng)度，如果當(dāng)前料斗為空或無(wú)法判斷，則用H標(biāo)記。當(dāng)料斗9.2的滑動(dòng)軸9.4移動(dòng)到S點(diǎn)(圖7)時(shí)，編碼器1產(chǎn)生負(fù)跳變，同步信號(hào)CP由1電平變?yōu)?電平，向單片機(jī)A1發(fā)出中斷請(qǐng)求。單片機(jī)A1響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，首先對(duì)存貯器NG中的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如果該存貯單元中的數(shù)據(jù)為G，則發(fā)出指令，使引腳P1.0，P1.1和P1.2全部為1電平，譯碼器A21的Y6轉(zhuǎn)為高電平，達(dá)林頓晶體管陣列A31的10號(hào)引腳變?yōu)榈碗娖?，與等級(jí)7相對(duì)應(yīng)的機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8的定子繞組I8.7通電，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8定子8.5內(nèi)部磁場(chǎng)發(fā)生改變，推動(dòng)轉(zhuǎn)子8.11逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)拔桿8.4逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)刀片8.2失去支撐，在重力作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使導(dǎo)軌9.3的缺口打開，水果料斗沿定刀片滑下，到一定程度時(shí)，料斗的翻轉(zhuǎn)使水果從其中滾出，沿導(dǎo)板9.5進(jìn)行出料口10。然后單片機(jī)A1從NG-1存貯單元開如分別將前一個(gè)存貯單元的數(shù)據(jù)移動(dòng)到后一個(gè)單元，當(dāng)操作進(jìn)行到NF單元時(shí)，重復(fù)前面的操作，直到操作至存貯單元2。之后單片機(jī)A1從引腳P1.6，P1.7，P3.7讀入當(dāng)前水果的等級(jí)數(shù)據(jù)。分級(jí)門的關(guān)閉由單片機(jī)A1延時(shí)完成，在導(dǎo)軌9.3的缺口打開后，分級(jí)機(jī)構(gòu)控制器8開始延時(shí)，在圖7所示的X點(diǎn)，單片機(jī)A1分別控制引腳P1.3，P1.4，P1.5的電平，使機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8的定子繞組II8.6分別通電，改變機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)8定子8.5的內(nèi)部磁場(chǎng)，在前面的操作中打開的缺口重新封閉。
計(jì)算機(jī)5對(duì)水果圖像的處理過(guò)程如圖3所示，水果經(jīng)過(guò)圖像采集后，再進(jìn)行圖像校正，經(jīng)過(guò)一系列的圖像變換，即可進(jìn)行尺寸檢測(cè)、形狀檢測(cè)、色彩檢測(cè)、缺陷檢測(cè)、表面光滑度等一系列單項(xiàng)檢測(cè)，得到各單項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果，這些結(jié)果作為分級(jí)模塊的分級(jí)參數(shù)輸入。由水果分級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和水果數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶人機(jī)接口一起形成分級(jí)準(zhǔn)則，作為參數(shù)在機(jī)器工作前存入分級(jí)模塊，分級(jí)模塊根據(jù)上一步檢測(cè)到的水果外部特性參數(shù)對(duì)水果進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)結(jié)果形成分級(jí)控制信號(hào)，該控制信號(hào)控制水果分級(jí)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使水果進(jìn)行相應(yīng)的出料口10。
分級(jí)模塊的分級(jí)過(guò)程是根據(jù)分級(jí)準(zhǔn)則，不同級(jí)別的水果各項(xiàng)指標(biāo)可由一個(gè)具體的數(shù)值來(lái)表示，分級(jí)模塊根據(jù)各檢測(cè)模塊對(duì)當(dāng)前水果檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)，與各級(jí)別的指標(biāo)值分別進(jìn)行比較，可得到各項(xiàng)指標(biāo)分別哪一個(gè)級(jí)別，取這些指標(biāo)中最低的一級(jí)作為當(dāng)前水果應(yīng)屬的級(jí)別。例如，某一水果有3項(xiàng)指標(biāo)均處于1級(jí)，僅有一項(xiàng)指標(biāo)處于2級(jí)，則該水果應(yīng)歸入2級(jí)。
權(quán)利要求1.一種采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器，其特征在于它包括編碼器(1)，輸送裝置(2)，光照箱(3)，攝像機(jī)(4)，計(jì)算機(jī)(5)，圖像采集卡(6)，同步跟蹤裝置(7)，機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)，分級(jí)裝置(9)，出料口(10)，水果分級(jí)軟件(11)；1)輸送裝置(2)和分級(jí)裝置(9)均由兩個(gè)鏈輪(9.1)和兩條環(huán)繞在鏈輪上的鏈條(9.6)組成，動(dòng)力由外部輸入到分級(jí)裝置(9)上，再由分級(jí)裝置(9)同步地傳遞到輸送裝置(2)上；2)編碼器(1)安裝在輸送裝置(2)上，通過(guò)導(dǎo)線與安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)(5)的圖像采集卡(6)相連；3)光照箱(3)安裝在輸送裝置(2)上方；攝像機(jī)(4)位于光照箱(3)內(nèi)，通過(guò)電纜與圖像采集卡(6)相連；4)計(jì)算機(jī)(5)通過(guò)并行口與同步跟蹤裝置(7)相連，同步跟蹤裝置(7)通過(guò)導(dǎo)線與機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)相連；5)出料口(10)安裝在分級(jí)裝置(9)下方，且與機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)相對(duì)應(yīng)；6)在計(jì)算機(jī)(5)內(nèi)部，設(shè)置有處理水果圖像的水果分級(jí)軟件(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器，其特征在于所說(shuō)的分級(jí)裝置(9)包括鏈輪(9.1)，料斗(9.2)，導(dǎo)軌(9.3)，導(dǎo)板(9.5)，鏈條(9.6)；導(dǎo)軌(9.3)分段安裝在分級(jí)裝置(9)上，料斗(9.2)安裝在鏈條(9.6)上，料斗(9.2)的滑動(dòng)軸(9.4)能在導(dǎo)軌(9.3)上自由滑動(dòng)，分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)填補(bǔ)導(dǎo)軌(9.3)的缺口，導(dǎo)板(9.5)安裝在機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器，其特征在于所說(shuō)的機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)它包括定刀片(8.1)，動(dòng)刀片(8.2)，小軸(8.3)，撥桿(8.4)，定子(8.5)，定子繞組I(8.6)，定子繞組II(8.7)，限位銷I(8.8)，轉(zhuǎn)軸(8.9)，限位銷II(8.10)，轉(zhuǎn)子(8.11)；動(dòng)刀片(8.2)通過(guò)小軸(8.3)安裝在定刀片(8.1)上，可繞小軸(8.3)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子(8.5)安裝在定刀片(8.1)上，轉(zhuǎn)子(8.10)通過(guò)轉(zhuǎn)軸(8.9)安裝在定子(8.5)上，轉(zhuǎn)子(8.11)可繞轉(zhuǎn)軸(8.9)轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿(8.4)固定在轉(zhuǎn)軸(8.9)上，可隨轉(zhuǎn)子(8.1 1)繞轉(zhuǎn)軸(8.9)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子繞組I(8.6)和定子繞組II(8.7)固定在定子(8.5)上，限位銷I(8.8)和限位銷II(8.10)固定在定子(8.5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器，其特征在于所說(shuō)的同步跟蹤裝置(7)它包括單片機(jī)(A1)，譯碼器(A21、A22)，達(dá)林頓晶體管陣列(A31、A32)；同步脈沖信號(hào)由編碼器(1)產(chǎn)生，并接在單片機(jī)(A1)的INTO引腳，單片機(jī)(A1)的(P1.6、P1.7、P3.7)引腳接在計(jì)算機(jī)的并行口上；單片機(jī)(A1)的(P1.0、P1.1、P1.2)引腳分別接在譯碼器(A21)的(A、B、C)引腳上，單片機(jī)(A1)的(P1.3、P1.4P1.5)引腳分別接在譯碼器(A22)的(A、B、C)引腳上，譯碼器(A21)的(Y0～Y6)引腳分別接在達(dá)林頓晶體管陣列(A31)的(1-7)引腳上，達(dá)林頓晶體管陣列(A31)的(10-16)引腳分別接在一組機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)的定子繞組I(8.6)，譯碼器(A22)的(Y0～Y6)引腳分別接在達(dá)林頓晶體管陣列(A32)的(1-7)引腳上，達(dá)林頓晶體管陣列(A31)的(10-16)引腳分別接在同一組機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)(8)相對(duì)應(yīng)的定子繞組II(8.7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用單片機(jī)進(jìn)行同步控制的水果分級(jí)機(jī)器。其輸送裝置和分級(jí)裝置均由兩個(gè)鏈輪和環(huán)繞在鏈輪上的鏈條組成，動(dòng)力由外部輸入到分級(jí)裝置上，再由分級(jí)裝置同步地傳遞到輸送裝置上；編碼器安裝在輸送裝置上，通過(guò)導(dǎo)線與安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像采集卡相連；光照箱安裝在輸送裝置上方，攝像機(jī)位于光照箱內(nèi)，通過(guò)電纜與圖像采集卡相連；計(jì)算機(jī)通過(guò)并行口與同步跟蹤裝置相連，同步跟蹤裝置通過(guò)導(dǎo)線與安裝在分級(jí)裝置上的機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)相連；出料口安裝在分級(jí)裝置下方，且與機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)；在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的軟件能對(duì)水果圖像進(jìn)行分級(jí)處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過(guò)同步跟蹤裝置實(shí)時(shí)控制機(jī)械分級(jí)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。本實(shí)用新型能按水果大小、表皮顏色、表面缺陷、水果形狀、表面光滑度等外部特征利用同步跟蹤裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)，且檢測(cè)過(guò)程為無(wú)損檢測(cè)。
文檔編號(hào)B07C5/08GK2601754SQ03228528
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者應(yīng)義斌, 饒秀勤 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)