一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备的制作方法

1.本实用新型属于农业机械技术领域，具体为一种旋转式类球形果蔬外观图像采集设备。

背景技术：

2.类球形果蔬是我国果蔬的主要产物，主要包括苹果、番茄和橙子等，面对逐年增加的消费市场和日渐细分的加工领域，对类球形果蔬的品质分级显得尤为重要，能够保证类球形果蔬相关产业生产的标准化，明确类球形果蔬产品等级，提升类球形果蔬附加值。而我国类球形果蔬分级大都依靠人工进行，对类球形果蔬等级判断以经验为主，仅有少部分大规模种植和集体收购的类球形果蔬能够进入工厂化分选线，导致大量类球形果蔬质量参差不齐，与出口分级标准存在差异，不利于类球形果蔬加工生产和出口贸易，与其他农业先进国家相比，我国类球形果蔬采后分级处理设备较少，技术水平较低，现有的通过开口大小不同的滚动筛或辊轴等结构，将不同直径大小的类球形果蔬筛入不同等级料箱中，此种机械化分级分选仅能用于针对类球形果蔬尺寸的分级，局限性较大，且由于滚动筛机械结构的设置，类球形果蔬需下落，容易在检测中对类球形果蔬表面造成二次损伤，利用机器视觉进行类球形果蔬无损检测设备存在无法完全获取类球形果蔬表面全部信息，检测结果不具有代表性等问题。
3.因此急需一种可以对类球形果蔬全方位外表信息进行采集的设备，用于球形果蔬外观品质的图像采集。

技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种旋转式类球形果蔬外观图像采集设备，其特征在于，包括：机架、电机、同步带、旋转输送装置、摩擦板、光电箱、侧挡板和落料装置，其中旋转输送装置、摩擦板、光电箱和落料装置均安装于机架的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱位于摩擦板的正上方；电机安装于机架的桌面下方，电机通过同步带与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；
5.所述旋转输送装置将类球形果蔬向出料侧输送并经过光电箱，摩擦板的上端面与行驶至上层的旋转果杯的下沿摩擦，并带动其旋转；旋转输送装置包括：旋转果杯、两组传动链条、四个链轮、主动轴、从动轴、从动轴支撑组件和主动轴支撑组件；其中传动链条上等间距安装有可以自由旋转的旋转果杯；
6.所述光电箱包括：暗箱、两台工业相机、相机安装夹具和灯条，品质检测光电箱通过四根支撑立柱设置在侧档板正上方，支撑立柱安装于机架上，暗箱的顶面设计为边形的多面体，均使用一块平板包围，前面和后面分别朝向入料侧和出料侧，左面和右面为相机安装面；两台互成一定角度的工业相机均通过调整相机夹具安装在暗箱中，两台工业相机的视野中心线交点在类球形果蔬中心行进路线上；安装时，两台工业相机的视野中心所处的
平面垂直于链条传动方向；在暗箱的顶部和前后侧面共设8组灯条槽，用于安装灯条。
7.所述两组传动链条平行设置，主动轴中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度的链轮并分别与一条传动链条的入料侧啮合，从动轴中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度链轮并分别与一条传动链条的出料侧啮合，平行设置的主动轴和从动轴分别通过主动轴支撑组件和从动轴支撑组件安装于机架上。
8.所述旋转果杯包括：两个果杯主体、内轴、外空心轴、锁紧螺母、筒形突出部和紧固螺钉；其中圆台形的果杯主体为高强度黑橡胶果杯，果杯主体的小端面外一体固接有筒形突出部，果杯主体和筒形突出部通过涨紧安装在外空心轴上，从而随外空心轴一同转动；外空心轴套装在实心内轴的外侧并与实心内轴间隙配合；内轴的两端安装有防止外空心轴脱落的紧固螺钉；
9.旋转果杯等间距安装于传动链条上的方式为：传动链条每隔三个节距固接由一块带孔安装直板；带孔安装直板上开有允许旋转果杯中的内轴两端穿过的果杯轴安装孔，安装传动链条时使左右两侧的安装直板的位置一一对应。
10.所述果杯主体的高度为24mm，大端面圆直径为72mm，小端面圆直径为58mm；
11.两个果杯主体大端面圆的距离为66mm。
12.所述侧挡板包括：短板，长板和挡板支撑组件，其中长板和短板为一块正板使用钣金成型，短板和长板间夹角为60
°
，短板的下方通过与挡板支撑组件连接，短板接近旋转果杯；
13.挡板支撑组件包括：两个v形支撑件和两个梯形支撑件，其中两个v形支撑件一前一后焊接在对应的7形支撑件上；梯形支撑件的外侧与短板的下侧焊接，梯形支撑件的斜面与长板内侧焊接，梯形支撑件斜面与外侧面呈60
°
夹角，与短板和长板的夹角保持一致，一个v形支撑件与所对应的梯形支撑件通过螺栓连接。
14.在短板靠近弯折处开有允许光电箱下方的支撑立柱905穿过的槽口。
15.所述摩擦板上方的摩擦纹路为爬虫形状，摩擦板通过四个7形支撑件安装于机架上，摩擦板与7形支撑件的横条板栓接，7形支撑件的竖条板与机架栓接。
16.所述摩擦板的板面长500mm，宽160mm，上表面与上层果杯下部贴合。
17.位于所述暗箱的前后面的平板下沿在旋转果杯经过的处开有120mm宽，20mm高的开口槽。
18.所述暗箱采用不透光的黑钢板制成，暗箱的高度为300mm，位于暗箱的两侧面的平板上，距离暗箱顶面140mm处开有用于定位相机安装夹具的安装长条孔，各接缝处均用胶条密封。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.1. 旋转双射式检测方式，先将待测类球形果蔬放在两旋转果杯之间，运行到光电检测箱下方即摩擦板上时，旋转果杯开始自转类球形果蔬则会相对反方向旋转，光电检测箱中采用双相机拍摄获取图像，可以同时采集到类球形果蔬的两端信息，实现了类球形果蔬表面信息全方位获取。
21.2. 采用新型旋转果杯，两个相同的圆台形高强度黑橡胶果杯顶面相对涨紧安装在空心外轴上，套在实心内轴上，并用螺母锁紧使外轴仅能转动不会相对内轴左右运动导致脱轨，内轴左右固定于两链条相对的带孔安装直板上，果杯在链轮链条将果杯向前传
动的同时，在摩擦板的摩擦力作用下进行自转。
附图说明
22.图1为本发明一种旋转式类球形果蔬外部品质在线检测设备实施例的结构示意图；
23.图2为本实用新型的实施例中旋转输送装置的结构示意图；
24.图3为本实用新型的实施例中单个旋转果杯的结构示意图；
25.图4为本实用新型的实施例中旋转果杯径面的断面图
26.图5为本实用新型的实施例中摩擦板、挡板及挡板支撑组件的结构示意图；
27.图6为本实用新型的实施例中光电箱中关键部件的结构示意图；
28.图7为本实用新型实施例中落料装置结构示意图。
29.其中：其中，1-机架，2-电机，3-同步带，4-主动轴支撑件，5-主动轴，6-链条，7-链轮，8-旋转果杯，9-摩擦板，10-挡板支撑组件，11-侧挡板，12-光电箱，13-从动轴，14-从动轴支撑件，15-落料槽，16-安装横板，17-安装支架，401-轴安装板，402-主动轴紧固件，403-主动轴轴承座，601-安装板，1401-螺母，1402-从动轴紧固件，1403-从动轴轴承座，601-安装直板，801-锁紧螺母，802-内轴，803-外空心轴，804-果杯主体，805-紧固螺钉，806-筒形突出部，1001-7形支撑件，1002-v形支撑件，1003-梯形支撑件，1101-长板，1102-短板，901-暗箱，902-灯条，903-相机安装夹具，904-工业相机，905-支撑立柱，1701-角度调节板，1702-y形支撑件，1703-长条横板。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
31.如图1~图7所示的本发明实施例，包括：机架1、电机2、同步带3、旋转输送装置、摩擦板9、光电箱12、侧挡板11和落料装置，其中旋转输送装置、摩擦板9、光电箱12和落料装置均安装于机架1的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板11分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱12位于摩擦板9的正上方；电机2安装于机架1的桌面下方，电机2通过同步带3与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；
32.如图1~图4所示，旋转输送装置将类球形果蔬向出料侧输送并经过光电箱12，旋转输送装置包括：旋转果杯8、两组传动链条6、四个链轮7、主动轴5、从动轴13、从动轴支撑组件14和主动轴支撑组件（图中未标记）；其中平行设置的主动轴5和从动轴13分别通过主动轴支撑组件和从动轴支撑组件安装于机架1上，两组传动链条6平行设置，传动链条6上等间距安装有可以自由旋转的旋转果杯8；摩擦板9的上端面与行驶至上层的旋转果杯8的下沿摩擦，并带动其旋转。
33.主动轴5中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度的链轮7并分别与一条传动链条6的入料侧啮合，靠安装链轮7外侧主动轴5的阶梯上攻15mm的m12的螺纹，用螺母1401锁紧固定链轮7，防止链轮轴向运动，主动轴5与主动轴支撑组件14相连，主动轴支撑组件14包括：螺母1401、轴承、主动轴轴承座403、主动轴紧固件402和轴安装板401，主动轴轴承座403一端台阶中安装轴承与主动轴13连接，竖直安装，底端与主动轴紧固件402连接，主动轴紧固件402固定于轴安装板401上，轴安装板401固定在机架1上。
34.从动轴13中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度链轮7并分别与一条传动链条6的出料侧啮合，从动轴13与从动轴支撑组件14相连，从动轴支撑组件14包括螺母1401、轴承、从动轴轴承座1403、从动轴紧固件1402和轴安装板401，从动轴轴承座1403采用横向安装方式，使检测出口伸出机架1外便于类球形果蔬落入落料装置中，从动轴紧固件1402为半工字形，一端固定轴承座1403，一端固定在轴安装板401上，轴安装板401固定于机架1上。
35.旋转果杯8等间距安装于传动链条6上的方式为：传动链条6每隔三个节距固接由一块带孔安装直板601；带孔安装直板601上开有允许旋转果杯8中的内轴802两端穿过的果杯轴安装孔，安装传动链条6时使左右两侧的安装直板601的位置一一对应。
36.在本实施例中，所使用的传动链条6为08 b型标准传动链条；带孔安装直板601的尺寸为宽9mm，高13mm的；果杯轴安装孔的直径为3mm；两旋转果杯8的间距小于待检测类球形果蔬平均尺寸的1/3。
37.如图3~4所示的旋转果杯8包括：两个果杯主体804、内轴802、外空心轴803、锁紧螺母801、筒形突出部806和紧固螺钉805；其中圆台形的果杯主体804为高强度黑橡胶果杯，果杯主体804的小端面外一体固接有筒形突出部806，果杯主体804和筒形突出部806通过涨紧安装在外空心轴803上，从而随外空心轴803一同转动；外空心轴803套装在实心内轴802的外侧并与实心内轴802间隙配合；内轴802的两端安装有防止外空心轴803脱落的紧固螺钉805；两个筒形突出部806紧贴从而形成一个允许类球形果蔬放入的区域；
38.果杯主体804的高度为24mm，大端面圆直径为72mm，小端面圆直径为58mm，在圆台的顶面中心开直径为8mm的圆形通孔直至贯穿底面；两个果杯主体804大端面圆的距离为66mm，筒形突出部806的长度为9mm。
39.外空心轴803为外径10mm，内径8mm的钢制空心轴，长度65mm，内轴为直径7mm的钢制实心轴，长度82mm，内轴两端套有长为16mm的m7外螺纹，其中每条m7外螺纹上均安装有两个安装锁紧螺母801，以防止内轴802向左右位移导致脱出，且需保证内轴802与外空心轴803仅能发生同轴心相对滚动；
40.内轴的两端面中央攻有深度10mm的m3内螺纹，紧固螺钉805在传动链轮上带孔安装直板601外侧，安装好的带果杯主体804和锁紧螺母801的果杯轴在带孔安装直板601内侧，用紧固螺钉805穿过安装直板601上的孔与内轴802内螺纹连接并紧固，另一端同样紧固在与之对应的在另一条传动链条6的安装直板601上，螺钉紧固后保证果杯轴与传动链同步运动，果杯侧轮胀紧安装于外空心轴上，保证其与外空心轴803同步运动。
41.如图5所示的摩擦板9上方的摩擦纹路为爬虫形状，摩擦板9通过四个7形支撑件1001安装于机架1上，摩擦板9与7形支撑件1001的横条板栓接，7形支撑件1001的竖条板与机架1栓接；7形支撑件1001的横条板和竖条板上分别开有用于调整位置的长条孔；从而使得摩擦板9的安装高度与果杯主体804相切（摩擦接触），保证果杯在向前输送使并顺利滚动；
42.在本实施例中，摩擦板9的板面长500mm，宽160mm，上表面与上层果杯下部贴合，在果杯随着传动链条6向前运动时在下方提供摩擦力，使其在摩擦板上滚动前进；四个7形支撑件1001分别分布在摩擦板面的前后左右。
43.如图5所示的侧挡板11包括：短板1102，长板1101和挡板支撑组件10，其中长板
1101和短板1102为一块正板使用钣金成型，短板1102和长板1101间夹角为60
°
，短板1102的下方通过与挡板支撑组件10连接，短板1102接近旋转果杯8，用于防止意外颠簸导致的滚动类球形果蔬的滑落，从而避免卡死故障；在短板1102靠近弯折处开长方形槽口，从而允许光电箱9下方的支撑立柱905穿过；挡板支撑组件10包括：两个v形支撑件1002和两个梯形支撑件1003，其中两个v形支撑件1002一前一后焊接在对应的7形支撑件1001上；梯形支撑件1003的外侧与短板1102的下侧焊接，梯形支撑件1003的斜面与长板1101内侧焊接，梯形支撑件1003斜面与外侧面呈60
°
夹角，与短板1102和长板1101的夹角保持一致，一个v形支撑件1002与所对应的梯形支撑件1003通过螺栓连接。
44.如图6所示的品质检测光电箱采用机器视觉技术对类球形果蔬进行外观品质检测，光电箱9包括：暗箱901、两台工业相机904、相机安装夹具903和灯条902，品质检测光电箱9通过四根支撑立柱905支撑设置在侧档板11正上方，支撑立柱905焊接于机架1上从档板短板1102的槽口伸出，暗箱901采用不透光的黑钢板制成，暗箱901的顶面设计为8边形的多面体，每一面均使用一块平板，前面和后面分别朝向类球形果蔬的入料侧和出料侧，左面和右面为相机安装面；两台互成一定角度的工业相机904均通过调整相机夹具903安装在暗箱901的中，两台工业相机904的视野中心线交点在类球形果蔬中心行进路线上；安装时，两台工业相机904的视野中心所处的平面垂直于链条传动方向，并使镜头尽量正对着暗箱901和摩擦板9上方的中间位置。在暗箱901的顶部和前后侧面共设8组灯条槽，用于安装灯条902，为检测提供稳定均匀的光源。
45.在本实施例中，暗箱901的高度为300mm；位于暗箱901的前后面的平板下沿在旋转果杯8经过的处开有120mm宽，20mm高的开口槽，利于大尺寸的类球形果蔬顺利进入光电检测箱9；位于暗箱901的两侧面的平板上，距离暗箱顶面140mm处开有用于定位相机安装夹具903的安装长条孔，各接缝处均用胶条密封以防止漏光。
46.如图7所示的落料装置包括：落料槽15、安装横板16和安装支架组件17，其中落料槽15为收口簸箕状，其内部底面及侧壁均铺上背胶的食品级发泡硅胶，用于缓冲落下的类球形果蔬，防止落料时对类球形果蔬造成磕碰损伤，安装横板16焊接于落料槽15入口底端，安装横板16两端开孔与安装支架组件17连接；安装支架组件17包括：长条横板1703，y形支撑件1702和角度调节板1701，长条横板1703固定在机架1的桌面上，y形支撑件1702的下端与长条横板1703固接，y形支撑件1702竖直向上，上方的两只叉角均开孔，角度调节板1701与设置于其内侧的安装横板16固接，角度调节板1701的中间顶端开有一小孔用于与y形支撑件1702一只叉角固定，中间尾端开有一弧形长孔，用于与另一只叉角固定，可通过调节叉角与弧形长孔固定相对位置来调节落料装置的倾斜角度。
47.本实施例工作时，
48.将类球形果蔬（如苹果、番茄或橙子）放在旋转输送装置上前后两个旋转果杯之间，电机2通过同步带传动带动主动轴5以及链轮7转动，使链条6转动，同时安装在链条6上的旋转果杯8也随之向出料侧运动，旋转果杯8进入摩擦板段时进行转动，旋转果杯在摩擦力作用下顺时针旋转；然后进入光电检测段，进而使类球形果蔬以稳定速度滚动前进的同时双相机采集多张图像并将检测结果显示在界面上（或同时储存），离开光电箱12区域的类球形果蔬进入落料装置落料，实现类球形果蔬完整表面的外观图像采集。

技术特征：

1.一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，包括：机架（1）、电机（2）、同步带（3）、旋转输送装置、摩擦板（9）、光电箱（12）、侧挡板（11）和落料装置，其中旋转输送装置、摩擦板（9）、光电箱（12）和落料装置均安装于机架（1）的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板（11）分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱（12）位于摩擦板（9）的正上方；电机（2）安装于机架（1）的桌面下方，电机（2）通过同步带（3）与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；所述旋转输送装置将类球形果蔬向出料侧输送并经过光电箱（12），摩擦板（9）的上端面与行驶至上层的旋转果杯（8）的下沿摩擦，并带动其旋转；旋转输送装置包括：旋转果杯（8）、两组传动链条（6）、四个链轮（7）、主动轴（5）、从动轴（13）、从动轴支撑组件（14）和主动轴支撑组件；其中传动链条（6）上等间距安装有可以自由旋转的旋转果杯（8）；所述光电箱（12）包括：暗箱（901）、两台工业相机（904）、相机安装夹具（903）和灯条（902），品质检测光电箱（12）通过四根支撑立柱（905）设置在侧挡板（11）正上方，支撑立柱（905）安装于机架（1）上，暗箱（901）的顶面设计为8边形的多面体，均使用一块平板包围，前面和后面分别朝向入料侧和出料侧，左面和右面为相机安装面；两台互成一定角度的工业相机（904）均通过相机安装夹具（903）安装在暗箱（901）中，两台工业相机（904）的视野中心线交点在类球形果蔬中心行进路线上；安装时，两台工业相机（904）的视野中心所处的平面垂直于链条传动方向；在暗箱（901）的顶部和前后侧面共设8组灯条槽，用于安装灯条（902）。2.根据权利要求1所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述两组传动链条（6）平行设置，主动轴（5）中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度的链轮（7）并分别与一条传动链条（6）的入料侧啮合，从动轴（13）中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度链轮（7）并分别与一条传动链条（6）的出料侧啮合，平行设置的主动轴（5）和从动轴（13）分别通过主动轴支撑组件和从动轴支撑组件安装于机架（1）上。3.根据权利要求1所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述旋转果杯（8）包括：两个果杯主体（804）、内轴（802）、外空心轴（803）、锁紧螺母（801）、筒形突出部（806）和紧固螺钉（805）；其中圆台形的果杯主体（804）为高强度黑橡胶果杯，果杯主体（804）的小端面外一体固接有筒形突出部（806），果杯主体（804）和筒形突出部（806）通过涨紧安装在外空心轴（803）上，从而随外空心轴（803）一同转动；外空心轴（803）套装在实心内轴（802）的外侧并与实心内轴（802）间隙配合；内轴（802）的两端安装有防止外空心轴（803）脱落的紧固螺钉（805）；旋转果杯（8）等间距安装于传动链条（6）上的方式为：传动链条（6）每隔三个节距固接由一块带孔安装直板（601）；带孔安装直板（601）上开有允许旋转果杯（8）中的内轴（802）两端穿过的果杯轴安装孔，安装传动链条（6）时使左右两侧的安装直板（601）的位置一一对应。4.根据权利要求3所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述果杯主体（804）的高度为24mm，大端面圆直径为72mm，小端面圆直径为58mm；两个果杯主体（804）大端面圆的距离为66 mm。5.根据权利要求1所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述侧挡板（11）包括：短板（1102），长板（1101）和挡板支撑组件（10），其中长板（1101）和短板
（1102）为一块正板使用钣金成型，短板（1102）和长板（1101）间夹角为60
°
，短板（1102）的下方通过与挡板支撑组件（10）连接，短板（1102）接近旋转果杯（8）；挡板支撑组件（10）包括：两个v形支撑件（1002）和两个梯形支撑件（1003），其中两个v形支撑件（1002）一前一后焊接在对应的7形支撑件（1001）上；梯形支撑件（1003）的外侧与短板（1102）的下侧焊接，梯形支撑件（1003）的斜面与长板（1101）内侧焊接，梯形支撑件（1003）斜面与外侧面呈60
°
夹角，与短板（1102）和长板（1101）的夹角保持一致，一个v形支撑件（1002）与所对应的梯形支撑件（1003）通过螺栓连接。6.根据权利要求5所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，在短板（1102）靠近弯折处开有允许光电箱（12）下方的支撑立柱（905）穿过的槽口。7.根据权利要求5所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，摩擦板（9）上方的摩擦纹路为爬虫形状，摩擦板（9）通过四个7形支撑件（1001）安装于机架（1）上，摩擦板（9）与7形支撑件（1001）的横条板栓接，7形支撑件（1001）的竖条板与机架（1）栓接。8.根据权利要求7所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述摩擦板（9）的板面长500mm，宽160mm，上表面与上层果杯下部贴合。9.根据权利要求1所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，位于所述暗箱（901）的前后面的平板下沿在旋转果杯（8）经过的处开有120mm宽，20mm高的开口槽。10.根据权利要求1所述的一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备，其特征在于，所述暗箱（901）采用不透光的黑钢板制成，暗箱（901）的高度为300mm，位于暗箱（901）的两侧面的平板上，距离暗箱顶面140mm处开有用于定位相机安装夹具（903）的安装长条孔，各接缝处均用胶条密封。

技术总结

本实用新型公开了一种旋转式类球形果蔬外观品质检测设备；其中旋转输送装置、摩擦板、光电箱和落料装置均安装于机架的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱位于摩擦板的正上方；电机安装于机架的桌面下方，电机通过同步带与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；所述旋转输送装置将类球形果蔬向出料侧输送并经过光电箱，摩擦板的上端面与行驶至上层的旋转果杯的下沿摩擦，并带动其旋转。本实用新型先将待测类球形果蔬放在两旋转果杯之间上，运行到光电检测箱下方即摩擦板上时，旋转果杯开始自转类球形果蔬则会旋转，光电检测箱中的双相机拍摄获取图像。像。像。