CN109821764B - 往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，分拣装箱系统包括上料机构、称重机构、分拣卸料机构、控制模块和以果蔬托盘形成输送面的环形输送带；分拣卸料机构处设有一条以上的卸料通道；每条卸料通道均有固定的卸料端口号且其每次分拣操作对应的分拣重量为预设值；上料机构的出料面朝向果蔬托盘以输出果蔬物料；果蔬托盘均带有托盘编号且在装载物料后经过称重机构，控制模块经称重机构获取各果蔬托盘上的物料重量，并按所载物料重量为各个果蔬托盘分配相应卸料端口号的卸料通道；当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，果蔬托盘把物料倾入该卸料通道完成分拣；本发明能按订单重量要求快速地对果蔬物料进行分拣。

Description

往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统

技术领域

本发明涉及物料技术领域，尤其是往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统。

背景技术

随着我国农业的发展，果蔬播种面积从1978年的333.09万公顷上升到2016年的16665.0万公顷。大量的果蔬在配送前需分级筛选，再需根据客户订单进行分拣装箱并配送。果蔬分拣装箱作为果蔬上市的环节之一，是农产品附加值的重要工艺。而传统的人工分拣由于劳动强度大、易出错、效率低等缺点已无法适应大批量的果蔬分拣装箱处理。

国外发达国家果蔬农产品发展交早，对于分拣系统的研究日趋完善。现阶段已发展出一系列种类繁多的果蔬分拣系统，其产品已从传统的机械式分拣演变为无损伤检测分级分拣，分级种类包括大小、重量、外观品质、内部品质等。如以色列ESHET EILON公司、美国AUTOLINE公司生产的电子称重式分选机为代表，其在分选检测技术上已经很成熟，工作效率高，并具有较高的分选精度。

我国由于果蔬分拣装箱系统起步较晚，科研投入不足等，导致我国果蔬分拣装箱领域远远落后西方发达国家，存在较大差距。近些年随着我国果蔬市场竞争的日益激烈与果蔬分拣装箱的重视，越来越多学者也开始对其进行研究。如申屠留芳在两根短辊轴之间设有一个可通过链板上滑块来升降的长辊轴实现对马铃薯大小的分选；魏新华设计了双锥辊子与杠杆结合的输送卸料结构并对双锥辊子母线进行优化，从而实现了水果的稳定输送与卸料；葛纪帅采用水果托盘的结构并通过对称重模块的设计实现水果按重量大小进行分级。

然而，现有的果蔬分拣只能有效解决国民对果蔬品质要求的问题。果蔬在分级筛选后，还需根据客户订单进行分拣装箱并配送。果蔬分拣装箱作为果蔬上市的重要环节之一，当前主要依靠人工进行装箱。操作员需手动按客户订单需求重量将果蔬放入箱中，劳动强度大、时间长，导致其出错率高，效率低。同时由于果蔬保质期短，果蔬新鲜度直接影响果蔬价格与销量。因此为此，设计一款能够代替人工进行自动化分拣的果蔬分拣装箱设备，能大幅提高果蔬分拣效率，缩短果蔬从田地采摘到配送的流通环节，促进农产品信息化、自动化发展。

发明内容

本发明提出往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，能按订单重量要求，快速地对果蔬物料进行分拣。

本发明采用以下技术方案。

往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，所述分拣装箱系统包括上料机构（50）、称重机构、分拣卸料机构、控制模块和以果蔬托盘（20）形成输送面的环形输送带；所述分拣卸料机构处设有一条以上的卸料通道（11）；每条卸料通道均有固定的卸料端口号且其每次分拣操作对应的分拣重量为预设值；所述上料机构的出料面朝向果蔬托盘以输出果蔬物料；所述果蔬托盘均带有托盘编号且在装载物料后经过称重机构，所述控制模块经称重机构获取各果蔬托盘上的物料重量，并按所载物料重量为各个果蔬托盘分配相应卸料端口号的卸料通道；当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，果蔬托盘把物料倾入该卸料通道完成分拣。

果蔬托盘在承接上料机构输送的果蔬物料，在环形输送带驱动下先行至称重机构称重，再行至分料卸料机构进行分拣；

所述分拣卸料机构的出口处还设有弃料通道；当果蔬托盘承载的果蔬物料在称重后被控制模块判定不符合任何一条卸料通道的分拣重量要求时，该果蔬托盘到达分拣卸料机构后把托盘上的果蔬物料倾入该弃料通道。

所述卸料通道以卸料导轨（11）与果蔬装填箱（12）相通，卸料导轨的输送面包括数个外层包裹有柔性材料的辊子，以减少果蔬在卸料过程中的损伤；所述弃料通道与果蔬缓存装填箱（60）相通；所述上料机构的上料传输面为可输送果蔬物料的U型坡面（51）。

所述控制模块包括STM32控制芯片；所述控制模块对每个果蔬装填箱关联分拣重量；当果蔬装填箱置于卸料通道处时，所述控制模块把该卸料通道的分拣操作对应的分拣重量设为与该果蔬装填箱分拣重量匹配的数值。

所述控制模块对每个果蔬装填箱关联的分拣重量不少于相应的订单重量需求；卸料通道每次分拣操作对应的分拣重量可分配给一个或多个果蔬托盘。

所述环形输送带包括机架底座（10）、底板（19）、皮带支撑板（18）、皮带（17）、从动轮（16）、驱动轮（15）、底座托盘（14）、圆弧导轨（13）；

所述机架上安有底板；底板上安装有皮带支撑板、驱动轮与从动轮，其中驱动轮与电机的动力输出端相连；皮带安装于驱动轮与从动轮上，驱动轮经皮带带动从动轮旋转；

底板上安有圆弧导轨，底座托盘安装于圆弧导轨上沿圆弧导轨滑移；果蔬托盘安装于底座托盘上，底座托盘通过紧固件连接于皮带上，当皮带运动的时候带动底座托盘与果蔬托盘同步运动。

所述果蔬托盘（20）安装于翻转架（21）与锁架（22）上，并与底座（23）组成该设备的果蔬托盘机构；翻转架（21）内侧设有长顶板（24），外侧设有短顶板（25），两旁侧对称分布翻转限位杆（26），用于对果蔬托盘翻转卸料时进行限位；锁架上设有与底座进行配合的长条凹槽，所述长条凹槽可强化果蔬托盘的稳定性以防止果蔬托盘在承接上料机构输出果蔬物料时倾翻。

所述称重机构包括包括称重板（41）、称重顶板（42）、称重支撑板（43）和两个悬臂梁称重传感器（40）；当果蔬托盘在称重机构称重时，控制模块记录果蔬托盘的托盘号，称重时果蔬托盘机构的底座通过称重板，其翻转架上的长顶板压在与悬臂梁称重传感器相连的承重板上，悬臂梁称重传感器通过采集果蔬托盘经长顶板施加的压力，获取果蔬托盘承载的果蔬重量；并将采集到的果蔬重量数据传输给控制模块进行处理；控制模块把收到的果蔬托盘承载的果蔬重量与该果蔬托盘的托盘号关联。

每条卸料通道处均设有卸料动作机构，卸料动作机构包括拉伸电磁铁（30）和楔形的卸料导块（31），当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，控制模块输出控制信号，使该卸料通道处的拉伸电磁铁驱动卸料导块的楔形斜面横移至果蔬托盘机构的长顶板的移动路径处，长顶板行至卸料导块的楔形斜面时上移并顶托果蔬托盘，使果蔬托盘向卸料导轨方向翻倾以把果蔬物料倾入卸料导轨；

所述弃料通道处固定有楔形的卸料导块；当果蔬托盘行至弃料通道时，果蔬托盘被卸料导块顶托并向弃料通道翻倾。

果蔬托盘离开分拣卸料机构的出口后，在环形输送带驱动下经过托盘复位机构；所述托盘复位机构包括位于果蔬托盘短顶板移动路径处的顶起板（32）；所述顶起板处设有顶托斜面，顶托斜面的斜面处设有顶起板小辊（33）；当果蔬托盘经过托盘复位机构时，果蔬托盘机构的翻转架的短顶板在顶起板的顶托斜面处滑移上升，使果蔬托盘反向翻转以复位为水平姿态。

本发明的优点在于：

1.该系统采用往复导轨传送代替传统的链条垂直传送，在进行果蔬托盘传动的同时在底座托盘处安置导轨以增加传送的稳定性，有利于称重台对果蔬重量数据的采集。

2.果蔬托盘采用几何结合设计，使其能适应各种形状大小果蔬而会因为果蔬的不同而制作不同的托盘。同时翻转架内外侧设有不对称长短顶板，配合其卸料动作机构更利于果蔬托盘的翻转与复位。

3.该发明的新型果蔬分拣装箱系统可按照订单所需单种果蔬重量，根据单颗果蔬重量进行自动装箱；不同重量的单颗果蔬在经过控制芯片进行算法处理后，可准确分配至各个果蔬装填箱，从而实现多通道的分拣装箱，在未来劳动力成本上涨的市场下，可节省大量劳动力，具有一定的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的示意图；

附图2是果蔬托盘机构的局部示意图；

附图3是称重机构的示意图；

附图4是卸料动作机构的示意图；

附图5是卸料动作机构的另一示意图；

附图6是上料机构的示意图；

附图7是托盘复位机构的示意图；

附图8是本发明的流程示意图；

图中：10-机架底座；11-卸料通道；12-果蔬装填箱；13-圆弧导轨；14-底座托盘；15-驱动轮；16-从动轮；17-皮带；18-皮带支撑板；19-底板；

20-果蔬托盘；21-翻转架；22-锁架；23-底座；24-长顶板；25-短顶板；26-翻转限位杆；

30-拉伸电磁铁；31-卸料导块；32-顶起板；33-顶起板小辊；

40-悬臂梁称重传感器；41-称重板；42-称重顶板；43-称重支撑板；

50-上料机构；51-U型坡面；60-果蔬缓存装填箱。

具体实施方式

如图1-8所示，往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，所述分拣装箱系统包括上料机构50、称重机构、分拣卸料机构、控制模块和以果蔬托盘20形成输送面的环形输送带；所述分拣卸料机构处设有一条以上的卸料通道11；每条卸料通道均有固定的卸料端口号且其每次分拣操作对应的分拣重量为预设值；所述上料机构的出料面朝向果蔬托盘以输出果蔬物料；所述果蔬托盘均带有托盘编号且在装载物料后经过称重机构，所述控制模块经称重机构获取各果蔬托盘上的物料重量，并按所载物料重量为各个果蔬托盘分配相应卸料端口号的卸料通道；当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，果蔬托盘把物料倾入该卸料通道完成分拣。

果蔬托盘在承接上料机构输送的果蔬物料，在环形输送带驱动下先行至称重机构称重，再行至分料卸料机构进行分拣；

所述分拣卸料机构的出口处还设有弃料通道；当果蔬托盘承载的果蔬物料在称重后被控制模块判定不符合任何一条卸料通道的分拣重量要求时，该果蔬托盘到达分拣卸料机构后把托盘上的果蔬物料倾入该弃料通道。

所述卸料通道以卸料导轨11与果蔬装填箱12相通，卸料导轨的输送面包括数个外层包裹有柔性材料的辊子，以减少果蔬在卸料过程中的损伤；所述弃料通道与果蔬缓存装填箱60相通；所述上料机构的上料传输面为可输送果蔬物料的U型坡面51。

所述控制模块包括STM32控制芯片；所述控制模块对每个果蔬装填箱关联分拣重量；当果蔬装填箱置于卸料通道处时，所述控制模块把该卸料通道的分拣操作对应的分拣重量设为与该果蔬装填箱分拣重量匹配的数值。

所述控制模块对每个果蔬装填箱关联的分拣重量不少于相应的订单重量需求；卸料通道每次分拣操作对应的分拣重量可分配给一个或多个果蔬托盘。

所述环形输送带包括机架底座10、底板19、皮带支撑板18、皮带17、从动轮16、驱动轮15、底座托盘14、圆弧导轨13；

所述机架上安有底板；底板上安装有皮带支撑板、驱动轮与从动轮，其中驱动轮与电机的动力输出端相连；皮带安装于驱动轮与从动轮上，驱动轮经皮带带动从动轮旋转；

底板上安有圆弧导轨，底座托盘安装于圆弧导轨上沿圆弧导轨滑移；果蔬托盘安装于底座托盘上，底座托盘通过紧固件连接于皮带上，当皮带运动的时候带动底座托盘与果蔬托盘同步运动。

所述果蔬托盘20安装于翻转架21与锁架22上，并与底座23组成该设备的果蔬托盘机构；翻转架21内侧设有长顶板24，外侧设有短顶板25，两旁侧对称分布翻转限位杆26，用于对果蔬托盘翻转卸料时进行限位；锁架上设有与底座进行配合的长条凹槽，所述长条凹槽可强化果蔬托盘的稳定性以防止果蔬托盘在承接上料机构输出果蔬物料时倾翻。

所述称重机构包括包括称重板41、称重顶板42、称重支撑板43和两个悬臂梁称重传感器40；当果蔬托盘在称重机构称重时，控制模块记录果蔬托盘的托盘号，称重时果蔬托盘机构的底座通过称重板，其翻转架上的长顶板压在与悬臂梁称重传感器相连的承重板上，悬臂梁称重传感器通过采集果蔬托盘经长顶板施加的压力，获取果蔬托盘承载的果蔬重量；并将采集到的果蔬重量数据传输给控制模块进行处理；控制模块把收到的果蔬托盘承载的果蔬重量与该果蔬托盘的托盘号关联。

每条卸料通道处均设有卸料动作机构，卸料动作机构包括拉伸电磁铁30和楔形的卸料导块31，当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，控制模块输出控制信号，使该卸料通道处的拉伸电磁铁驱动卸料导块的楔形斜面横移至果蔬托盘机构的长顶板的移动路径处，长顶板行至卸料导块的楔形斜面时上移并顶托果蔬托盘，使果蔬托盘向卸料导轨方向翻倾以把果蔬物料倾入卸料导轨；

所述弃料通道处固定有楔形的卸料导块；当果蔬托盘行至弃料通道时，果蔬托盘被卸料导块顶托并向弃料通道翻倾。

果蔬托盘离开分拣卸料机构的出口后，在环形输送带驱动下经过托盘复位机构；所述托盘复位机构包括位于果蔬托盘短顶板移动路径处的顶起板32；所述顶起板处设有顶托斜面，顶托斜面的斜面处设有顶起板小辊33；当果蔬托盘经过托盘复位机构时，果蔬托盘机构的翻转架的短顶板在顶起板的顶托斜面处滑移上升，使果蔬托盘反向翻转以复位为水平姿态。

实施例：

本例中，由控制模块的STM32控制芯片赋予每个果蔬装填箱12对应的各个订单对该种类果蔬重量需求，每个果蔬装填箱12所容纳的该种类果蔬总重量不得少于相应的订单重量需求。

在对果蔬装填箱赋予相应的订单需求重量后，对经过称重台的每个果蔬托盘重量信息进行采集并计算果蔬总重量。如任意一个果蔬装填箱12能在订单需求重量内恰好纳入一个果蔬托盘上的物料，则将其该果蔬托盘装入。否则，从所有已称重但未分拣的果蔬托盘中，依次任意选取1、2……个果蔬托盘所载物料重量信息进行组合，计算其相应重量并分别检测每个组合能否在装入果蔬装填箱12后能使其大于该订单需求重量，且多出重量达到最少。

将符合要求的果蔬托盘分配至对应分拣通道，装入其对应的果蔬装填箱12，剩余无法满足要求的果蔬则待其移动至果蔬缓存装填箱60。

重复循环上述步骤，直至全部果蔬均处理完毕。

Claims (7)

1.往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：所述分拣装箱系统包括上料机构（50）、称重机构、分拣卸料机构、控制模块和以果蔬托盘（20）形成输送面的环形输送带；所述分拣卸料机构处设有一条以上的卸料通道（11）；每条卸料通道均有固定的卸料端口号且其每次分拣操作对应的分拣重量为预设值；所述上料机构的出料面朝向果蔬托盘以输出果蔬物料；所述果蔬托盘均带有托盘编号且在装载物料后经过称重机构，所述控制模块经称重机构获取各果蔬托盘上的物料重量，并按所载物料重量为各个果蔬托盘分配相应卸料端口号的卸料通道；当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，果蔬托盘把物料倾入该卸料通道完成分拣；

所述环形输送带包括机架底座（10）、底板（19）、皮带支撑板（18）、皮带（17）、从动轮（16）、驱动轮（15）、底座托盘（14）、圆弧导轨（13）；

所述机架底座上安有底板；底板上安装有皮带支撑板、驱动轮与从动轮，其中驱动轮与电机的动力输出端相连；皮带安装于驱动轮与从动轮上，驱动轮经皮带带动从动轮旋转；

底板上安有圆弧导轨，底座托盘安装于圆弧导轨上沿圆弧导轨滑移；果蔬托盘安装于底座托盘上，底座托盘通过紧固件连接于皮带上，当皮带运动的时候带动底座托盘与果蔬托盘同步运动；

所述果蔬托盘（20）安装于翻转架（21）与锁架（22）上，并与底座（23）组成果蔬托盘机构；翻转架（21）内侧设有长顶板（24），外侧设有短顶板（25），两旁侧对称分布翻转限位杆（26），用于对果蔬托盘翻转卸料时进行限位；锁架上设有与底座进行配合的长条凹槽，所述长条凹槽可强化果蔬托盘的稳定性以防止果蔬托盘在承接上料机构输出果蔬物料时倾翻；

所述称重机构包括称重板（41）、称重顶板（42）、称重支撑板（43）和两个悬臂梁称重传感器（40）；当果蔬托盘在称重机构称重时，控制模块记录果蔬托盘的托盘号，称重时果蔬托盘机构的底座通过称重板，其翻转架上的长顶板压在与悬臂梁称重传感器相连的称重板上，悬臂梁称重传感器通过采集果蔬托盘经长顶板施加的压力，获取果蔬托盘承载的果蔬重量；并将采集到的果蔬重量数据传输给控制模块进行处理；控制模块把收到的果蔬托盘承载的果蔬重量与该果蔬托盘的托盘号关联。

2.根据权利要求1所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：果蔬托盘在承接上料机构输送的果蔬物料，在环形输送带驱动下先行至称重机构称重，再行至分料卸料机构进行分拣；

所述分拣卸料机构的出口处还设有弃料通道；当果蔬托盘承载的果蔬物料在称重后被控制模块判定不符合任何一条卸料通道的分拣重量要求时，该果蔬托盘到达分拣卸料机构后把托盘上的果蔬物料倾入该弃料通道。

3.根据权利要求2所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：所述卸料通道以卸料导轨与果蔬装填箱（12）相通，卸料导轨的输送面包括数个外层包裹有柔性材料的辊子，以减少果蔬在卸料过程中的损伤；所述弃料通道与果蔬缓存装填箱（60）相通；所述上料机构的上料传输面为用于输送果蔬物料的U型坡面（51）。

4.根据权利要求3所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：所述控制模块包括STM32控制芯片；所述控制模块对每个果蔬装填箱关联分拣重量；当果蔬装填箱置于卸料通道处时，所述控制模块把该卸料通道的分拣操作对应的分拣重量设为与该果蔬装填箱分拣重量匹配的数值。

5.根据权利要求4所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：所述控制模块对每个果蔬装填箱关联的分拣重量不少于相应的订单重量需求；卸料通道每次分拣操作对应的分拣重量分配给一个或多个果蔬托盘。

6.根据权利要求2所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：每条卸料通道处均设有卸料动作机构，卸料动作机构包括拉伸电磁铁（30）和楔形的卸料导块（31），当果蔬托盘在环形输送带驱动下行至分配给该果蔬托盘的卸料通道时，控制模块输出控制信号，使该卸料通道处的拉伸电磁铁驱动卸料导块的楔形斜面横移至果蔬托盘机构的长顶板的移动路径处，长顶板行至卸料导块的楔形斜面时上移并顶托果蔬托盘，使果蔬托盘向卸料导轨方向翻倾以把果蔬物料倾入卸料导轨；

所述弃料通道处固定有楔形的卸料导块；当果蔬托盘行至弃料通道时，果蔬托盘被卸料导块顶托并向弃料通道翻倾。

7.根据权利要求6所述的往复式类椭球形果蔬分拣装箱系统，其特征在于：果蔬托盘离开分拣卸料机构的出口后，在环形输送带驱动下经过托盘复位机构；所述托盘复位机构包括位于果蔬托盘短顶板移动路径处的顶起板（32）；所述顶起板处设有顶托斜面，顶托斜面的斜面处设有顶起板小辊（33）；当果蔬托盘经过托盘复位机构时，果蔬托盘机构的翻转架的短顶板在顶起板的顶托斜面处滑移上升，使果蔬托盘反向翻转以复位为水平姿态。