一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法，其特征在于，包括力反馈控制器、称重传感器和流速调节装置，所述称重传感器与所述力反馈控制器连接，且所述称重传感器与真空吸盘连接；所述流速调节装置设置在真空发生装置与所述真空吸盘之间的管路上，且与所述力反馈控制器连接；所述真空吸盘内部还设置有气压传感器，所述气压传感器与所述力反馈控制器连接。所述力反馈控制器包括转换器、比较器和控制器。本发明专利技术根据水果或蔬菜的重量，通过调节流速来实时地调节真空吸盘的吸力，解决了因吸力过大损失水果或蔬菜的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法
本专利技术属于农业机械
，具体涉及一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法。
技术介绍
真空吸盘，又称真空吊具，是真空设备执行器之一。一般来说，利用真空吸盘抓取水果或蔬菜是最廉价的一种方法。通常，在农业自动化生产过程中，利用真空吸盘抓取水果或蔬菜是最常见的一种方法，吸盘的盘口和水果或蔬菜的表面接触形成密闭空间，从而在吸盘内外保持压力差，进而起到吸附、抓取水果或蔬菜的目的。然而，现有的吸盘一般通过固定的吸力来抓取水果或蔬菜，这样对于一些外皮比较薄软的水果或蔬菜，比如柿子、西红柿等，则可能会吸破外皮，损伤水果或蔬菜，带来经济损失。
技术实现思路
本专利技术设计了一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法，根据水果或蔬菜的重量，反馈合适的吸力抓取水果或蔬菜，解决了现有技术中真空吸盘抓取水果或蔬菜时吸力过大而导致的水果或蔬菜损伤的问题。为了解决上述存在的技术问题，一方面本专利技术公开了：一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，包括力反馈控制器、称重传感器和流速调节装置，所述称重传感器与所述力反馈控制器连接，且所述称重传感器与真空吸盘连接；所述流速调节装置设置在真空发生装置与所述真空吸盘之间的管路上，且与所述力反馈控制器连接；所述真空吸盘内部还设置有气压传感器，所述气压传感器与所述力反馈控制器连接。其中，所述称重传感器用于获取所述真空吸盘所要抓取的水果或蔬菜的重量信号；所述气压传感器用于获取所述真空吸盘内的压强信号。进一步，所述力反馈控制器包括转换器、比较器和控制器，所述转换器与所述称重传感器连接，所述比较器与所述转换器和所述气压传感器连接，所述控制器与所述比较器连接，所述控制器还与所述流速调节装置连接。所述转换器用于接收所述称重传感器的重量信号，并基于特定转换公式将所述重量信号转换为目标压强信号；所述比较器用于接收所述目标压强信号和来源于所述气压传感器测得的所述真空吸盘内的压强信号并将二者进行比较得到二者的偏差信号；所述控制器用于接收所述偏差信号并转换为控制信号以控制所述流速调节装置工作；所述流速调节装置用于接收所述控制信号，调节流速以改变所述真空吸盘内的压强，使其达到目标压强。所述水果或蔬菜的重量与所述目标压强成正比关系。进一步，所述真空发生装置包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、真空发生器和真空过滤器。另一方面，本专利技术还公开了：一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的工作方法，包括如下步骤：步骤1，真空发生装置工作产生负压，力反馈控制器先给流速调节装置一个固定的流速，使真空吸盘接触水果或蔬菜表面并进行吸附；步骤2，待水果或蔬菜被真空吸盘抓取上来后，称重传感器将水果或蔬菜的重量转换为重量信号并发送给力反馈控制器，力反馈控制器接收称重传感器发来的重量信号并转换为目标压强信号；同时，气压传感器将真空吸盘内的压强转换为压强信号并发送给力反馈控制器；步骤3，力反馈控制器将目标压强信号和来自气压传感器的压强信号进行比较并产生偏差信号，偏差信号等于来自气压传感器的压强信号减去来自转换器的目标压强信号，并根据偏差信号进行判断，如果偏差信号大于零，则力反馈控制器产生使流速调小的控制信号；如果偏差信号小于零，则力反馈控制器产生使流速调大的控制信号；如果偏差信号等于零，则力反馈控制器不产生控制信号；步骤4，流速调节装置接收来自力反馈控制器的控制信号，根据控制信号的类型执行相应的操作，使真空吸盘内压强变化；步骤5，气压传感器再将真空吸盘内变化后的压强转换为压强信号，并发送给力反馈控制器以再次与目标压强信号进行比较，重复步骤3、步骤4，如此反复循环，直至真空吸盘内的压强信号与目标压强信号相等或在目标压强上下小幅度波动。进一步，上述步骤1中，真空发生装置的空气压缩机产生压缩空气，经调压过滤阀输出；电磁阀控制真空发生装置气路的通断，电磁阀导通时，压缩空气进入真空发生器，再经过真空过滤器，真空发生器利用正压气源，产生负压。进一步，上述步骤2中，力反馈控制器的转换器接收称重传感器发来的重量信号并基于特定转换公式将所述重量信号转换为目标压强信号。进一步，上述步骤3中，力反馈控制器的比较器同时接收来自力反馈控制器的转换器的目标压强信号和来自气压传感器的压强信号，并进行比较产生偏差信号，力反馈控制器的控制器接收来自比较器的偏差信号并进行判断，如果偏差信号大于零，则控制器产生使流速调小的控制信号；如果偏差信号小于零，则控制器产生使流速调大的控制信号；如果偏差信号等于零，则控制器不产生控制信号。进一步，所述水果或蔬菜的重量与相对应的目标压强成正比关系。该抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法具有以下有益效果：（1）本专利技术根据水果或蔬菜的重量，通过调节流速来实时地调节真空吸盘的吸力，解决了因吸力过大损失水果或蔬菜的问题。（2）本专利技术的控制系统属于闭环控制，全程无需人工协助，精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感。附图说明图1：本专利技术实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的模块化结构示意图；图2：本专利技术实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的结构示意图；图3：本专利技术实施方式中真空发生装置的结构示意图；图4：本专利技术实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的闭环控制示意图。附图标记说明：1—称重传感器；2—力反馈控制器；21—转换器；22—比较器；23—控制器；3—流速调节装置；4—真空发生装置；41—空气压缩机；42—调压过滤阀；43—电磁阀；44—真空发生器；45—真空过滤器；5—真空吸盘；6—气压传感器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步说明：图1至图4示出了本专利技术抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统及其工作方法的具体实施方式。图1是本实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的模块化结构示意图；图2是本实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的结构示意图；图3是本实施方式中真空发生装置的结构示意图；图4是本实施方式中抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的闭环控制示意图。如图1和图2所示，本实施方式中的抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，包括力反馈控制器2、称重传感器1和流速调节装置3，称重传感器1与力反馈控制器2连接，且称重传感器1与真空吸盘5连接；流速调节装置3设置在真空发生装置4与真空吸盘5之间的管路上，且与力反馈控制器2连接；真空吸盘5内部还设置有气压传感器6，气压传感器6与力反馈控制器2连接。称重传感器1用于获取真空吸盘5所要抓取的水果或蔬菜的重量信号，气压传感器6用于获取真空吸盘5内的压强信号。优选地，力反馈控制器1包括转换器21、比较器22和控制器23，转换器21与称重传感器1连接，比较器22与转换器21和气压传感器6连接，控制器23与比较器22连接，控制器23还与流速调节装置3连接，如图1和图2所示。转换器21用于接收称重传感器1的重量信号，并基于特定转换公式将所述重量信号转换为目标压强信号；比较器22用于接收所述目标压强信号和来源于气压传感器6测得的真空吸盘5内的压强信号并将二者进行比较得到二者的偏差信号；控制器23用于接收所述偏差信号并转换为控制信号以控制流速调节装置3工作；流速调节装置3用于接收所述控制信号，调节流速以改变真空吸盘5内的压强，从而达到目标压强。所述水果或蔬菜的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，其特征在于，包括力反馈控制器、称重传感器和流速调节装置，所述称重传感器与所述力反馈控制器连接，且所述称重传感器与真空吸盘连接；所述流速调节装置设置在真空发生装置与所述真空吸盘之间的管路上，且与所述力反馈控制器连接；所述真空吸盘内部还设置有气压传感器，所述气压传感器与所述力反馈控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，其特征在于，包括力反馈控制器、称重传感器和流速调节装置，所述称重传感器与所述力反馈控制器连接，且所述称重传感器与真空吸盘连接；所述流速调节装置设置在真空发生装置与所述真空吸盘之间的管路上，且与所述力反馈控制器连接；所述真空吸盘内部还设置有气压传感器，所述气压传感器与所述力反馈控制器连接。2.根据权利要求1所述的抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，其特征在于，所述力反馈控制器包括转换器、比较器和控制器，所述转换器与所述称重传感器连接，所述比较器与所述转换器和所述气压传感器连接，所述控制器与所述比较器连接，所述控制器还与所述流速调节装置连接。3.根据权利要求1或2所述的抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统，其特征在于，所述真空发生装置包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、真空发生器和真空过滤器。4.一种抓取果蔬用真空吸盘的力反馈系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，真空发生装置工作产生负压，力反馈控制器先给流速调节装置一个固定的流速，使真空吸盘接触水果或蔬菜表面并进行吸附；步骤2，待水果或蔬菜被真空吸盘抓取上来后，称重传感器将水果或蔬菜的重量转换为重量信号并发送给力反馈控制器，力反馈控制器接收称重传感器发来的重量信号并转换为目标压强信号；同时，气压传感器将真空吸盘内的压强转换为压强信号并发送给力反馈控制器；步骤3，力反馈控制器将目标压强信号和来自气压传感器的压强信号进行比较并产生偏差信号，偏差信号等于来自气压传感器的压强信号减去来自转换器的目标压强信号，并根据偏差信号进行判断，如果偏差信号大于零，则力反馈控制器产生使流速调小的控制信号；如果偏差信号小于零，则力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利，史颖刚，张德伟，李政坤，祝铠甲，兰育飞，冯咪咪，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61