水果品质在线检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水果品质在线检测装置。将被测水果放置在承载托盘单元上，一同置于由上下水平倍速链和左右顶升气缸相互配合构成的输送单元上，经过检测位置时，通过阻挡气缸阻挡和顶升气缸顶起使其脱离倍速链，使其进入检测状态，小球激振单元激励被测水果振动，激光多普勒测振仪投射激光到振动的水果表面，采集被测水果的振动信号；阻挡气缸处于放行状态，使工装板重新落到输送单元上，可逆电机将承载托盘单元迎入卸料区，取出被测水果。本发明专利技术能够实现在线检测水果品质，并且提高水果在线检测的精度和速度，适用于现场检测并可以根据水果品质进行分级。

Online detection device for fruit quality

The invention discloses an on-line detection device for fruit quality. The fruits are placed on the loading tray unit and placed together on the conveying unit composed of the upper and lower horizontal speed chain and the left and right jacking cylinders. When the testing position is passed, the blocking cylinder and the jacking cylinder are lifted to make the fruits break away from the speed chain and enter the testing state. When the fruit vibrates, the laser Doppler vibrometer projects the laser to the vibrating fruit surface and collects the vibration signal of the fruit under test; the blocking cylinder is in the release state, so that the tooling board falls back on the conveying unit, and the reversible motor will bring the loading tray unit into the discharging area and take out the fruit under test. The invention can realize on-line detection of fruit quality, and improve the accuracy and speed of fruit on-line detection, which is suitable for on-site detection and can be graded according to fruit quality.

【技术实现步骤摘要】
水果品质在线检测装置
本专利技术涉及一种水果品质检测装置，特别是涉及一种水果品质在线检测装置。
技术介绍
随着农业生产技术的发展，水果的消费量和产量每年都持续增长，同时人们在购买水果时也越发注重风味、口感、新鲜程度等品质，水果品质准确判别已成为消费者和销售商共同关注的焦点。有相关研究表明，水果在成熟过程中，水果的硬度与其存储时间息息相关，通过振动检测技术可以获得水果的硬度信息，进而确定水果合适的货架期和存储期。目前已有的相关振动检测方法有摆球敲击法、扬声器激振法以及压缩空气式激励法。此外，激光多普勒测振技术作为一种非接触式测量方法，具有灵敏度高、动态响应快、测量范围大、不受环境噪声影响等优点，其特点满足准确测量农产品振动特性的需要，具有在线检测水果品质的潜力。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种水果品质在线检测装置，能够实现水果品质在线的功能，解决传统检测手段易受到环境干扰的问题，利用小球碰撞激励装置和激光多普勒测振来检测水果品质，并且提高水果在线检测的精度和速度。为实现上述目的，本专利技术采用的一个技术方案是：本专利技术包括铝型材支架、PLC控制器、带式输送机、侧顶升气缸、以及安装在铝型材支架上的倍速链、小球激振单元、阻挡气缸、承载托盘单元、激光多普勒测振单元、检测顶升气缸；铝型材支架的两端均装有带式输送机，带式输送机底部连接侧顶升气缸，侧顶升气缸底部固定于铝型材支架；两条倍速链水平平行安装在铝型材支架的中部并且分别上下布置，两条倍速链的输送方向相反，承载托盘单元置于倍速链上，水果放在承载托盘单元上；铝型材支架中部设置检测工位，检测顶升气缸和阻挡气缸安装在铝型材支架上并位于检测工位，铝型材支架两侧方分别设有激光多普勒测振仪单元和小球激振单元，激光多普勒测振仪单元和小球激振单元对称地布置于检测工位的两侧；小球激振单元、带式输送机、侧顶升气缸、阻挡气缸、减速电机、激光多普勒测振单元、检测顶升气缸均与PLC控制器相连。所述的铝型材支架的两端安装有后支撑板和前支撑板，每条倍速链两端的链轮轴分别支撑连接于后支撑板和前支撑板，两条倍速链分别布置在铝型材支架沿高度的上部和中部。两条倍速链的链轮轴通过联轴器和减速电机的输出轴相连，由减速电机驱动带动倍速链运行，承载托盘单元受倍速链带动水平移动；承载托盘单元移动到检测工位时，被阻挡气缸阻挡，被检测顶升气缸顶升。所述小球激振单元包括步进电机、直线气缸、主动轮、小球滚动轨道、碰撞球、光电传感器、轨道同步带和从动轮；小球滚动轨道是主要由上下轨道和左右轨道相衔接构成的环形轨道，上下轨道和左右轨道均为顶面设有条形凹槽且以条形凹槽延伸方向作为轨道方向的竖直轨道板，下轨道的低位端与右轨道的低位端连接，下轨道的高位端与左轨道的低位端连接，上轨道的高位端与右轨道的高位端连接，上轨道的低位端与左轨道的高位端连接，碰撞球放置在小球滚动轨道上滚动，上下轨道和左右轨道的轨道方向与水平面之间倾角各不相同；右轨道的高位端安装有主动轮，右轨道的低位端安装有从动轮，主动轮和从动轮之间通过轨道同步带连接，轨道同步带平行于右轨道的轨道方向；步进电机安装在右轨道，步进电机的输出轴通过联轴器与主动轮同轴连接；光电传感器安装于下轨道的低位端与右轨道的低位端之间交界处，在下轨道的低位端与左轨道的低位端之间交界处开有第一通孔，第一通孔沿左轨道的低位端出口的切线方向；在上轨道的高位端与右轨道的高位端之间交界处开有第二通孔，第二通孔沿上轨道的高位端出口的切线方向，第二通孔旁的右轨道安装有直线气缸，直线气缸的输出轴轴端正对第二通孔；导轨固定于左轨道外壁，且与水平面保持30°倾角，滑块安装于导轨上，支撑块安装于滑块上部，衔铁一端通过铰链固定于支撑块上部，衔铁另一端向左轨道上方延伸并延伸到左轨道的条形凹槽，并且在衔铁另一端和支撑块上端之间设连接有弹簧，并且在支撑块上端设置电磁铁，通过电磁铁通断电实现对衔铁的吸附，控制衔铁另一端对碰撞球阻挡位置的调整。所述激光多普勒测振单元包括激光多普勒测振仪、升降台和仪器支架；升降台安装在仪器支架上，激光多普勒测振仪安装于升降台的顶部，激光多普勒测振仪的探头正对对准第一通孔。位于检测工位并且被检测顶升气缸顶升后承载托盘单元上的水果位于小球激振单元和激光多普勒测振单元之间，具体位于第一通孔和激光多普勒测振仪的探头之间，并且水果表面与第一通孔紧贴。通过调节上轨道和左轨道的倾角调整碰撞球沿小球滚动轨道滚动后从第一通孔滚出碰撞到水果表面的碰撞力。上下轨道的轨道方向与水平面之间倾角为5°且上下轨道的轨道方向不平行，左轨道的轨道方向与水平面之间的倾角为30°，右轨道的轨道方向与水平面之间的倾角为34°。所述承载托盘结构包括滚轮、托盘垫片、托盘底座、工装板和防撞块；工装板的两侧开有用于连接倍速链的定位槽，托盘底座固定于工装板的顶面中央，托盘垫片安装在托盘底座上，滑轮安装在工装板两侧开有的定位槽旁，防撞块安装在工装板的前侧。所述带式输送机包括机壳和安装在机壳上的皮带、同步带、主滚筒、从滚筒、可逆电机和第一同步轮；机壳的两侧对称布置有相同的滚筒组件，中间布置有可逆电机；滚筒组件包括主滚筒、从滚筒以及连接在主滚筒和从滚筒之间的皮带，两侧滚筒组件的主滚筒之间以及两侧的滚筒组件的从滚筒之间各自均通过传动轴同轴连接，两侧滚筒组件的主滚筒之间的传动轴上固定套装有第二同步轮，可逆电机的输出轴同轴固定有第一同步轮，第一同步轮通过同步带与第二同步轮连接；可逆电机输出动力经同步带传递动力给与主滚筒连接的传动轴，主滚筒通过皮带传递动力给从滚筒。两侧滚筒组件的皮带用于支撑放置承载托盘结构。本专利技术还可包括数据采集及控制电路，数据采集及控制电路包括NI数据采集卡、PLC控制器、电磁阀和电机驱动器；激光多普勒测振经数据采集卡和上位机连接，PLC控制器与光电传感器连接获取检测对象位置信息，并与上位机通讯，上位机发送激励启动信号和采集启动信号分别给数据采集卡、电磁阀和电机控制器，激励产生的振动信号由激光多普勒测振仪经NI数据采集卡采集后上传到上位机。由于不同品种、不同成熟度的瓜果表现的硬度不同，敲击时需要不同材料的碰撞球和碰撞速度以达到最佳的激励效果。本专利技术通过可更换碰撞球来激励样品，利用滑轨和电磁铁相互配合的阻挡机构控制碰撞球滚落速度，通过激光多普勒测振仪采集其中的振动变化信号，具体是由上位机通过激光多普勒测振仪采集到瓜果敲击时的振动信号和通过电子秤采集到的瓜果质量信号后，对其振动特征进行提取，并和质量信号通过建立的模型进而判断瓜果的坚实度，实现在线检测。本专利技术通过小球激振单元的结构设计以及与激光多普勒测振单元配合工作实现了水果品质在线检测的可调整、可更换的灵活性，并使得检测准确性提高。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够实现在线检测水果品质，并且提高水果在线检测的精度和速度。本专利技术可以根据瓜果品种自由更换碰撞球材质，并控制碰撞球的速度，输送单元采用上下水平倍速链和顶升气缸相互配合减少了一定的占地面积，适用于现场检测并可以根据水果品质进行分级。附图说明图1是本专利技术整体结构示意图；图2是小球激振单元结构示意图；图3是小球激振单元控速结构示意图；图4是承载托盘结构示意图；图5是带式输送机结构示意图；图6是激光多普勒测振单元结构示意图。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水果品质在线检测装置，其特征在于：包括铝型材支架、PLC控制器、带式输送机(500)、侧顶升气缸(600)、以及安装在铝型材支架上的倍速链(100)、小球激振单元(200)、阻挡气缸(300)、承载托盘单元(400)、激光多普勒测振单元(900)、检测顶升气缸(1000)；铝型材支架的两端均装有带式输送机(500)，带式输送机(500)底部连接侧顶升气缸(600)，侧顶升气缸(600)底部固定于铝型材支架；两条倍速链(100)水平平行安装在铝型材支架的中部并且分别上下布置，两条倍速链(100)的输送方向相反，承载托盘单元(400)置于倍速链(100)上，水果(402)放在承载托盘单元(400)上；铝型材支架中部设置检测工位，检测顶升气缸(1000)和阻挡气缸(300)安装在铝型材支架上并位于检测工位，铝型材支架两侧方分别设有激光多普勒测振仪单元(900)和小球激振单元(200)，激光多普勒测振仪单元(900)和小球激振单元(200)对称地布置于检测工位的两侧；小球激振单元(200)、带式输送机(500)、侧顶升气缸(600)、阻挡气缸(300)、减速电机(700)、激光多普勒测振单元(900)、检测顶升气缸(1000)均与PLC控制器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种水果品质在线检测装置，其特征在于：包括铝型材支架、PLC控制器、带式输送机(500)、侧顶升气缸(600)、以及安装在铝型材支架上的倍速链(100)、小球激振单元(200)、阻挡气缸(300)、承载托盘单元(400)、激光多普勒测振单元(900)、检测顶升气缸(1000)；铝型材支架的两端均装有带式输送机(500)，带式输送机(500)底部连接侧顶升气缸(600)，侧顶升气缸(600)底部固定于铝型材支架；两条倍速链(100)水平平行安装在铝型材支架的中部并且分别上下布置，两条倍速链(100)的输送方向相反，承载托盘单元(400)置于倍速链(100)上，水果(402)放在承载托盘单元(400)上；铝型材支架中部设置检测工位，检测顶升气缸(1000)和阻挡气缸(300)安装在铝型材支架上并位于检测工位，铝型材支架两侧方分别设有激光多普勒测振仪单元(900)和小球激振单元(200)，激光多普勒测振仪单元(900)和小球激振单元(200)对称地布置于检测工位的两侧；小球激振单元(200)、带式输送机(500)、侧顶升气缸(600)、阻挡气缸(300)、减速电机(700)、激光多普勒测振单元(900)、检测顶升气缸(1000)均与PLC控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种水果品质在线检测装置，其特征在于：所述的铝型材支架的两端安装有后支撑板(800)和前支撑板(1100)，每条倍速链(100)两端的链轮轴分别支撑连接于后支撑板(800)和前支撑板(1100)，两条倍速链(100)分别布置在铝型材支架沿高度的上部和中部。3.根据权利要求1所述的一种水果品质在线检测装置，其特征在于：两条倍速链(100)的链轮轴通过联轴器和减速电机(700)的输出轴相连，由减速电机(700)驱动带动倍速链(100)运行，承载托盘单元(400)受倍速链(100)带动水平移动；承载托盘单元(400)移动到检测工位时，被阻挡气缸(300)阻挡，被检测顶升气缸(1000)顶升。4.根据权利要求1所述的一种水果品质在线检测装置，其特征在于：所述小球激振单元(200)包括步进电机(201)、直线气缸(202)、主动轮(203)、小球滚动轨道(204)、碰撞球(205)、光电传感器(206)、轨道同步带(207)，从动轮(208)、导轨(211)、衔铁(212)、铰链(213)、弹簧(214)、电磁铁(215)、支撑块(216)、滑块(217)；小球滚动轨道(204)是主要由上下轨道和左右轨道相衔接构成的环形轨道，上下轨道和左右轨道均为顶面设有条形凹槽且以条形凹槽延伸方向作为轨道方向的竖直轨道板，下轨道的低位端与右轨道的低位端连接，下轨道的高位端与左轨道的低位端连接，上轨道的高位端与右轨道的高位端连接，上轨道的低位端与左轨道的高位端连接，碰撞球(205)放置在小球滚动轨道(204)上滚动，上下轨道和左右轨道的轨道方向与水平面之间倾角各不相同；右轨道的高位端安装有主动轮(203)，右轨道的低位端安装有从动轮(208)，主动轮(203)和从动轮(208)之间通过轨道同步带(207)连接，轨道同步带(207)平行于右轨道的轨道方向；步进电机(201)安装在右轨道，步进电机(201)的输出轴通过联轴器与主动轮(203)同轴连接；光电传感器(206)安装于下轨道的低位端与右轨道的低位端之间交界处，在下轨道的低位端与左轨道的低位端之间交界处开有第一通孔(209)，第一通孔(209)沿左轨道的低位端出口的切线方向；在上轨道的高位端与右轨道的高位端之间交界处...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔笛，丁城桥，吴华林，冯喆，李卫豪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33