一种樱桃自动分拣机器人系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种樱桃自动分拣机器人系统与方法，该系统包括樱桃传输单元、图像采集单元、分拣执行单元和处理控制单元。其中，樱桃传输单元包括主履带传输机、第一辅履带传输机和第二辅履带传输机；图像采集单元包括第一可见‑近红外光源、第二可见‑近红外光源、第一可见‑近红外相机和第二可见‑近红外相机；分拣执行单元包括分拣机械臂和末端执行器；处理控制单元包括上位机、机械臂微控制器和传输电路。该机器人分拣系统可降低樱桃分拣过程中的损果率、提高樱桃的分级标准和分拣效率，增加樱桃产业的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种樱桃自动分拣机器人系统
本专利技术涉及分拣机器人
具体地涉及一种樱桃自动分拣机器人系统与方法的相关技术。
技术介绍
樱桃作为一种名贵果品，具有皮薄质软、易损伤、难贮存的特点，且位于表皮之下的隐性损伤虽然肉眼不能发觉，但会加快樱桃变质、严重缩短樱桃的贮藏时间，因此应尽量减少采摘后的接触损伤与处理时间。目前，在我国樱桃分级体系中，樱桃等级判定和缺陷果的分拣主要采用人工评定方法，依靠人工的樱桃等级评定方法，存在明显的缺陷：一是缺乏客观的定量评价标准，评定过程易受主观因素的干扰，造成相当大的误差；二是效率低，难以满足工业化生产要求。人工评定的方法已难以满足番茄产业发展的要求，尽管可采用机械法对樱桃大小进行分级，但容易造成二次损伤。据计算，我国每年因没有先进采后处理技术和设备造成果实腐烂损失约占总产量的25％-30％，造成的直接经济损失数亿元之多。可见，实现樱桃的高效自动无损分拣，是当今樱桃生产过程和流通领域中亟待解决的技术问题。中国技术专利公开号：CN208341147U，名称：樱桃分拣装置。该技术提供了一种樱桃辅助分拣装置，然而该辅助分拣装置容易造成樱桃分拣过程的二次损伤、且分拣效率有待提高。
技术实现思路
为了降低樱桃分拣过程中的损果率、提高樱桃的分级标准和分拣效率，本专利技术提供了一种樱桃自动分拣机器人系统与方法，提高了樱桃工业分拣生产线的自动化程度，增加了经济效益。该樱桃自动分拣机器人系统包括樱桃传输单元、图像采集单元、分拣执行单元和处理控制单元。其中，樱桃传输单元包括主履带传输机、第一辅履带传输机和第二辅履带传输机；图像采集单元包括第一可见-近红外光源、第二可见-近红外光源、第一可见-近红外相机和第二可见-近红外相机；分拣执行单元包括分拣机械臂和末端执行器；处理控制单元包括上位机、机械臂微控制器和传输电路。所述第一辅履带传输机和第二辅履带传输机分别位于主履带传输机的两侧，主履带传输机用于传输待分拣的樱桃，第一辅履带传输机和第二辅履带传输机用于传输经分拣后得到的不同等级的樱桃，3个传输机的传输速度均可调节。所述可见-近红外光源通过光源支架固定于主履带传输机两侧，第一可见-近红外相机和第二可见-近红外相机通过第一相机支架和第二相机支架分别固定于机械臂基座两端。所述分拣机械臂的机械臂基座通过上部的滑槽导轨结构与上方轨道相连，并通过缆绳与驱动电机相连，使分拣机械臂基座在樱桃传输方向上可以运动。所述末端执行器包括基座、橡胶吸盘和剪切装置，所述基座通过其上端设有的突出螺纹接口与分拣机械臂末端相连，基座内设有空气通道联通橡胶吸盘和橡胶吸气管，所述橡胶吸气管通过气阀与抽气设备相连。所述剪切装置包括剪切刀具、刀具支架和驱动电机，所述刀具支架固定于末端执行器基座上、并与驱动电机相连。所述处理控制单元主要包括上位机、机械臂微控制器和通讯电路。当主履带传输机携带樱桃运动时，可通过系统程序自动调节基座驱动电机转速，使得分拣机械臂与传输履带相对静止。上位机发出图像采集控制指令，可见光源和近红外光源交替点亮，第一可见/近红外相机和第二可见/近红外相机分别采集下方区域樱桃的RGB图像和近红外图像并传输给上位机，上位机对图像进行处理分析，得出该区域下所有樱桃的果径、色泽、有无损伤和畸形相关信息数据，并根据程序设定的分级策略对目标樱桃的等级定位做出判断。上位机将目标樱桃等级信息发送至分拣机械臂微控制器，分拣机械臂微控制器控制机械臂带动末端执行器移动至目标樱桃上方，同时上位机发送指令控制气阀开启，橡胶吸盘将目标樱桃吸起。吸起目标樱桃后，上位机发送指令控制刀具支架驱动电机转动，实现两侧道具下落操作并完成连梗樱桃的剪切。完成剪切动作后，分拣机械臂微控制器控制机械臂带动末端执行器移动至对应的辅履带传输机特定位置并放置目标樱桃，目标樱桃经第一辅履带传输机和第二辅履带传输机传送，实现分级包装。本专利技术的优点在于：（1）该樱桃自动分拣机器人系统相比于传统的人工分选，省时省力且损果率更低；（2）分拣机械臂末端执行器设有剪切装置，可实现多个连梗樱桃的分离和分拣；（3）除了果径大小外，还可实现色泽、损伤、畸形等指标的分级，此外，可见近红外相机获取的近红外图像还可以对表皮以下的隐性损伤做出识别，可提高樱桃的分级包装标准、增加经济效益，还可以为樱桃产业打开国外市场提供支持。附图说明图1为本专利技术一种樱桃自动分拣机器人系统的结构示意图，图中，1为主履带传输机，2为第一辅履带传输机，3为第二辅履带传输机，4为第一可见-近红外光源，5为第二可见-近红外光源，6为第一可见-近红外相机，7为第二可见-近红外相机，8为分拣机械臂，9为末端执行器，10为上位机，11为机械臂微控制器，12为通讯电路，13为第一相机支架，14为第二相机支架，15为机械臂基座，16为滑槽导轨结构；图2为末端执行器结构示意图，图中，17为末端执行器基座，18为橡胶吸盘，19为剪切装置，20为突出螺纹接口，21为空气通道，22为橡胶吸气管，23为剪切刀具，24为刀具支架，25为驱动电机；图3为末端执行器的俯视图，图中，17为末端执行器基座，18为橡胶吸盘，19为剪切装置，20为突出螺纹接口，21为空气通道，22为橡胶吸气管，23为剪切刀具，24为刀具支架，25为驱动电机。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地较为详细描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1和图2，本实施例公开了一种樱桃自动分拣机器人系统，包括樱桃传输单元、图像采集单元、分拣执行单元和处理控制单元。其中，樱桃传输单元包括主履带传输机1、第一辅履带传输机2和第二辅履带传输机3；图像采集单元包括第一可见-近红外光源4、第二可见-近红外光源5、第一可见-近红外相机6和第二可见-近红外相机7；分拣执行单元包括分拣机械臂8和末端执行器9；处理控制单元包括上位机10、机械臂微控制器11和通讯电路12。所述第一辅履带传输机2和第二辅履带传输机3分别位于主履带传输机1的两侧，主履带传输机1用于传输待分拣的樱桃，第一辅履带传输机2和第二辅履带传输机3用于传输经分拣后得到的不同等级的樱桃，三个传输机的传输速度均可调节，可根据不同分拣速度或处理能力的要求来调节传输机的传输速度。所述第一可见-近红外光源4和第二可见-近红外光源5通过光源支架固定于主履带传输机1两侧，可通过上位机程序控制，使可见光源和近红外光源之间进行切换。具体地，例如一个条形光源，上半区域工作时，可发出波长为300nm-750nm的可见光，下半区域工作室可发出波长为800nm-2000nm的近红外光。两个可见-近红外相机6、7通过第一相机支架13和第二相机支架14分别固定于机械臂基座15两端，其感光范围既包含可见光波段，也包含近红外光波段。配合光源的切换，可分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种樱桃自动分拣机器人系统，其特征在于，所述系统包括樱桃传输单元、图像采集单元、分拣执行单元和处理控制单元；其中，樱桃传输单元包括主履带传输机（1）、第一辅履带传输机（2）和第二辅履带传输机（3）；图像采集单元包括第一可见-近红外光源（4）、第二可见-近红外光源（5）、第一可见-近红外相机（6）和第二可见-近红外相机（7）；分拣执行单元包括分拣机械臂（8）和末端执行器（9）；处理控制单元包括上位机（10）、机械臂微控制器（11）和通讯电路（12）。/n

【技术特征摘要】
1.一种樱桃自动分拣机器人系统，其特征在于，所述系统包括樱桃传输单元、图像采集单元、分拣执行单元和处理控制单元；其中，樱桃传输单元包括主履带传输机（1）、第一辅履带传输机（2）和第二辅履带传输机（3）；图像采集单元包括第一可见-近红外光源（4）、第二可见-近红外光源（5）、第一可见-近红外相机（6）和第二可见-近红外相机（7）；分拣执行单元包括分拣机械臂（8）和末端执行器（9）；处理控制单元包括上位机（10）、机械臂微控制器（11）和通讯电路（12）。


2.根据权利要求1所述的樱桃自动分拣机器人系统，其特征在于，所述第一辅履带传输机（2）和第二辅履带传输机（3）分别位于主履带传输机（1）的两侧，主履带传输机（1）用于传输待分拣的樱桃，第一辅履带传输机（2）和第二辅履带传输机（3）用于传输经分拣后得到的不同等级的樱桃，三个传输机的传输速度均可调节。


3.根据权利要求1所述的樱桃自动分拣机器人系统，其特征在于，所述第一可见-近红外光源（4）和第二可见-近...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛宪法，贺波涛，
申请(专利权)人：苏州晨本智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32