无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机

技术领域

本发明涉及全自动智能化设备技术领域，尤其是涉及一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机。

背景技术

随着社会的进步，生活水平的提高，人们开始慢慢注重品质。大米是人们生活中不可缺少的主食。米80%的营养在胚芽里，胚芽重量约占米的2.5-3%。从稻谷去壳开始，胚芽寿命周期只有7天。传统大米经过加工、运输和销售，通常长达数月，导致米的营养成分大量流失。

当前国内大米供销中间环节较多，因此市面上能买到的米质量参差不齐，大都是保存时间较长的精米。而随着消费者对饮食健康观念的转变，相比于精米，现碾米的营养价值确实要高出许多。现碾米不仅可以将富含谷维素、微量元素和氨基酸等的胚芽有效保留，使得口感弹滑香甜，米香更浓，而且还可以根据用户口感和营养的个性化需求进行定制化加工，体验感强。

随着中国经济的发展，居民收入的获得持续提高，人们对健康食品的需求愈加迫切，而这正是现碾米市场发展的机会。现在现碾米在全国大米市场中的占比还不到1%，而日韩发达国家现碾米的占比均已超过50%，可以预见，在巨大的需求刺激下，未来中国现碾米市场空间巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机，能按照用户的设定实现自动碾米、自动称重和封装的功能，主要解决碾米、称重和封装等技术问题。

本发明提供的一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机，包括： 箱体及设于箱体内的谷仓、给料与碾米机构、称重平台与封装机构、计费控制系统，所述谷仓位于给料与碾米机构之上且谷仓的底部与给料与碾米机构相连通，所述给料与碾米机构用于按需从谷仓中取料并进行物料碾压脱壳操作，所述给料与碾米机构产出的大米经称重平台与封装机构先称重后包装后输送至设备的取货口，所述计费控制系统通过线缆电连接给料与碾米机构和称重平台与封装机构，并进行智能化的计费结算、碾米、称重和包装操作控制。

在本发明的其中一个实施例中，所述给料与碾米机构包括给料模块和碾米模块，所述给料模块包括电动阀、滑动板，所述电动阀设置在谷仓的出料口处，用于控制谷仓出料口的开启与闭合，所述滑动板设置在谷仓出料口的正下方，所述碾米模块包括稻谷仓、碾米机、稻谷脱壳电机、胚芽米下料口、稻壳收集箱，所述稻谷仓设置在滑动板的下方，滑动板的下料口对准稻谷仓，稻谷仓设置在碾米机的上方，设置在滑动板下端开口部的下料口对准谷壳分离室的上料口，从而从谷仓中放出的稻谷在滑动板的导向作用下直接进入谷壳分离室中，所述稻谷脱壳装置设置在谷壳分离室的一侧并通过传动装置连接碾米辊，稻谷脱壳装置中的电动机带动碾米辊转动，所述碾米辊内部分成三段螺纹设计，碾米辊第一段螺纹正对谷壳分离室的上料口，主要功能是将落下的稻谷传到碾米辊第二段螺纹，碾米辊第二段和碾米辊第三段螺纹外面罩有镂空不锈钢外壳，通过碾米辊第二、第三段螺纹和镂空不锈钢外壳的挤压和摩擦完成稻谷脱壳操作，碾米辊第三段螺纹将胚芽米送到胚芽米下料口落入震动平台，碾压脱壳过程中产生的稻谷壳从碾米辊镂空不锈钢外壳中漏下直接进入稻壳收集器通过稻壳出口进入箱体外部稻壳收集箱。所述电动阀、稻谷脱壳电机通过线缆电连接计费控制系统。

在本发明的其中一个实施例中，所述称重平台与封装机构包括称重模块、封袋模块，所述称重模块包括振动平台、胚芽米称重箱、振动电动机、重力传感器、胚芽米称重箱底部的电动阀门，所述胚芽米下料口正对振动平台集料槽，所述振动电动机设置在振动平台的底部并紧密贴合振动平台的底部，所述集料槽连接胚芽米称重箱，所述重力传感器布设在胚芽米称重箱的底部，通过重力传感器对胚芽米称重箱中的胚芽米进行称重计量，所述电动阀门设置在胚芽米称重箱的米下料口；所述封袋模块包括塑料封装膜卷、桶型封装架、底部封装切割装置、侧面封装装置、步进电机，所述塑料封装膜卷通过固定轴放置在桶型封装架顶端，包裹在桶型封装架的外面，裹成桶状，位于胚芽米输送通道以下的塑料封装膜卷部分侧面对齐与侧面封装装置的热封压条相接触，底部对齐与底部封装切割装置的热封压条相接触，步进电机能够带动侧面封装装置热封压条对塑料膜侧面进行热封，带动底部封装切割装置对塑料封装膜底部进行先封口后切割分离的操作，所述振动平台、重力传感器、电动阀门、振动电动机、底部封装切割装置、侧面封装装置、步进电机均通过线缆电连接计费控制系统。

在本发明的其中一个实施例中，所述振动平台倾斜向下设置。

在本发明的其中一个实施例中，所述计费控制系统包括供电电源、智能控制模块、HMI人机交互系统板、触摸显示屏，所述供电电源为给料与碾米机构、称重平台与封装机构和智能控制模块、HMI人机交互系统板、触摸显示屏供电，所述智能控制模块和触摸显示屏均电连接HMI人机交互系统板，所述给料与碾米机构和称重平台与封装机构均电连接智能控制模块。

在本发明的其中一个实施例中，所述计费控制系统还包括无线传输模块，所述无线传输模块通过线缆电连接HMI人机交互系统板。

在本发明的其中一个实施例中，所述智能控制模块采用PLC控制器设计实现。

在本发明的其中一个实施例中，所述谷仓的内部底部设有重力传感器，所述重力传感器通过线缆连接计费控制系统。

在本发明的其中一个实施例中，所述谷仓包括多个子谷仓，所有子谷仓并排设置，每个子谷仓的内部底部设有液位传感器，所述液位传感器通过线缆连接计费控制系统。

在本发明的其中一个实施例中，所述箱体包括上盖、外壳、前门，所述谷仓、给料与碾米机构、称重平台与封装机构均设置在外壳中，所述上盖可开合转动连接安装在外壳的顶部，所述前门可开合转动连接安装在外壳的正面。

本发明提供的一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机，采用矩形箱体框架结构，由谷仓、自动给料与碾米机构、自动称重平台与封装机构以及计费控制系统组成，通过触摸显示屏上的HMI操作界面让消费者进行选择。可以安放在居民小区使购米更便捷，更重要的是能随时让您吃到保留胚芽的营养价值更高的现碾米。消费者根据自己的需求进行采购，智能售米碾米一体机将按指令自动进行稻谷称重、现场碾米并进行封装，消费者立等可取。现场碾米过程透明可见。智能无人控制，界面友好，操作简单，老人小孩均可操作。该智能售米碾米一体机可以放置居民小区、超市、菜场等场所，全天候24小时售卖，更好的满足人们的各种需求。本发明整体尺寸紧凑小巧，研制与生产成本低廉，适于规模化应用和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此附图获得其他兼容的附图。

图1为本发明实施例提供的一种现碾现售的智能碾米售米一体机的整体布局结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种现碾现售的智能碾米售米一体机的碾米脱壳模块结构局部示意图；

图3 为本发明实施例提供的一种现碾现售的智能碾米售米一体机的封装系统局部示意图；

图4为本发明实施例提供的一种现碾现售的智能碾米售米一体机的HMI操作界面部分布局图。

图标： 1：箱体；2：谷仓；3：电动阀；4：稻谷下料口；5：滑动板；6：谷壳分离室；7：稻谷脱壳装置；8：振动平台；9：振动电动机；10：胚芽米称重箱11：重力传感器；12：固定支架；13：胚芽米输送通道；14：桶型封装架；15：智能控制模块；16：触摸显示屏；17：取货口；18：无线传输模块；19：封装塑料膜卷；20：上盖；21：前门；22：底部封装切割装置；23：侧面封装装置；24：步进电机（一个控制侧面封装，一个控制底端封装装置）；25：包装袋；26：碾米辊；27：胚芽米下料口；28：稻壳收集器；29：电气设备；30：稻壳出口；31：箱体外部稻壳收集箱；32：碾米辊第一段螺纹；33：碾米辊第二段螺纹；34：碾米辊第三段螺纹；35：镂空不锈钢外壳

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他兼容实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机，包括矩形箱体1及设于箱体1内的存储稻谷的谷仓2、用于碾米的给料与碾米机构、用于称重并包装的称重平台与封装机构以及用于人机交互的计费控制系统。所述谷仓2位于给料与碾米机构之上且谷仓2的底部与给料与碾米机构相连通，所述给料与碾米机构用于按需从谷仓2中取料并进行物料碾压脱壳操作，所述给料与碾米机构产出的大米经称重平台与封装机构先称重后包装后输送至设备的取货口17，所述计费控制系统通过线缆电连接给料与碾米机构和称重平台与封装机构，并进行智能化的计费结算、碾米、称重和包装操作控制。

其中，所述给料与碾米机构包括给料模块和碾米模块。所述给料模块包括电动阀3、滑动板5，所述电动阀3设置在谷仓2的出料口处，用于控制谷仓2出料口的开启与闭合，所述电动阀3通过线缆电连接计费控制系统，由计费控制系统发送开关阀门指令信号给电动阀3进而用于自动控制谷仓2给料量的大小。所述滑动板5设置在谷仓2出料口的正下方，滑动板5的形状为倒梯形，滑动板5的上端开口部能够与谷仓2的底部完全叠合在一起，滑动板5的下端开口部无缝对接碾米模块的上料口。

所述碾米模块包括谷壳分离室6、稻谷脱壳装置7；、胚芽米下料口27和稻壳收集器28、稻壳出口30、箱体外部稻壳收集箱31，所述稻谷仓6设置在滑动板5的下方，设置在滑动板5下端开口部的下料口4对准稻谷仓6的上料口，从而从谷仓2中放出的稻谷在滑动板5的导向作用下直接进入稻谷仓6中。所述稻谷脱壳装置7设置在稻谷仓6的旁边通过传动装置连接碾米辊26，稻谷脱壳装置7中的电动机带动碾米辊26转动，稻谷脱壳装置7中的电动机带动碾米辊26转动，所述碾米辊内部分成三段螺纹设计，碾米辊第一段螺纹32正对谷壳分离室6的上料口，主要功能是将落下的稻谷传到碾米辊第二段螺纹33，碾米辊第二段螺纹33和碾米辊第三段螺纹34外面罩有镂空不锈钢外壳35，通过旋转碾米辊第二段螺纹33、碾米辊第三段螺纹34和镂空不锈钢外壳35的挤压和摩擦完成稻谷脱壳操作，碾米辊第三段螺纹34通过旋转将胚芽米送到胚芽米下料口27落入振动平台8，碾压脱壳过程中产生的稻谷壳从碾米辊镂空不锈钢外壳35中漏下直接进入稻壳收集器28通过稻壳出口29进入箱体外部稻壳收集箱31便于工作人员及时清理。胚芽米从稻谷中分离出来并靠自身重力作用落入倾斜朝下设置的振动平台8，通过振动电机9将胚芽米缓慢振动到胚芽米称重箱10，称重箱底部有重力传感器11，当重量达到设定值，振动电机9停止工作，振动平台停止下料，称重箱底部电动阀门打开将称好重量的胚芽米送入胚芽米传输通道13，送入桶型封装架14。称重箱底部电动阀门默认是关闭的状态，此阀门在称重箱底部未画出。

所述稻谷脱壳装置7、振动电动机9、通过线缆电连接计费控制系统，由计费控制系统对稻谷脱壳装置7、振动电动机9和胚芽米称重箱10电动阀门进行全自动智能化控制。在重力传感器归位后胚芽米称重箱10电动阀门被闭合。

所述封装系统包括塑料封装膜卷19、桶型封装架14、底部封装切割装置22，侧面封装装置23、步进电机24等。所述塑料封装膜卷通过固定轴放置在桶型封装架14顶端，包裹在桶型封装架14的外面，裹成桶装，开始启用之前，胚芽米下料口以下的部分用侧面封装装置23将侧面热封装，用底部封装切割装置22热封装好，做好备用。当称好的胚芽米从胚芽米传输通道13从封装架14侧面进入调入包装袋中，底部封装切割装置22将包装袋上口热封并切割，包装袋在步进电机的作用下往下移动一定距离（这个距离设定由重量设定值对应确定），为下一次封装做好准备，包装袋调入取货口，购买者从取货口17即可取货。

包装袋25采用整块食品级塑料封装膜19在桶型封装架14包裹成桶型，进行一侧对齐热封和上下两端热封制成。具体将一侧对齐和侧面封装装置23的热封压条进行热封，再和底部封装切割装置22热封压条进行热封和切割。侧面封装装置23只有热封功能没有切割功能，底部封装切割装置22具有热封功能，中间有切割刀片，热封好了之后在中间切割，下半部分是前一个包装袋的顶端，上半部分是后面一个包装袋25的底端，为后面的封装做好准备。具体包装袋25的封装尺寸（如体积容量）或切割位置由在计费控制系统中根据胚芽米重量不同所预设的包装袋25上下端的长度数值确定。

所述封装用的步进电机24、侧面封装装置23、底部封装切割装置22均通过线缆电连接计费控制系统，由计费控制系统统一调控。

进一步地，所述计费控制系统包括供电电源、智能控制模块15、HMI人机交互系统板、触摸显示屏16，所述供电电源为给料与碾米机构、称重平台与封装机构和智能控制模块15、HMI人机交互系统板、触摸显示屏16供电，所述智能控制模块15、触摸显示屏16均电连接HMI人机交互系统板，所述给料与碾米机构和称重平台与封装机构均电连接智能控制模块15，用户可在触摸显示屏16中进行操作，智能控制模块15用于接收HMI人机交互系统板发出的控制指令并对给料与碾米机构、称重平台与封装机构进行全自动智能化控制。所述智能控制模块15可采用PLC或单片机或DSP或FPGA等控制器设计实现，优选采用PLC控制器设计实现。另外，在箱体的底部统一布设电气设备29，用于辅助智能控制模块15进行自动智能化控制。

更进一步地，为了实现一体机的远程监控与信息交互功能，所述计费控制系统中还设有无线传输模块18，所述无线传输模块18通过线缆电连接HMI人机交互系统板。

更进一步地，为了实现对谷仓2中稻谷的余量进行实时监控，在谷仓2的内部底部设有重力传感器（未在图中标出），所述重力传感器通过线缆连接计费控制系统。当谷仓2中的剩余稻谷量低于重力传感器的最小值时，重力传感器被触发并发送稻谷余量告警信号至计费控制系统，以提示一体机管理员及时添加，同时在此告警状态下，一体机处于待机锁定状态，用户无法进行购买操作；直至一体机管理员解除该告警状态后一体机恢复正常的售货状态。

更进一步地，为了满足用户对不同种类胚芽米的需求，将谷仓2分解为多个子谷仓，所有子谷仓并排设置，每个子谷仓用于盛放不同种类的稻谷，此外也在每个子谷仓的内部底部设有重力传感器，所述重力传感器通过线缆连接计费控制系统。

更进一步地，为了确保一体机设备的运行安全性，将所述箱体1设置成由上盖20、和前门21组成，打开上盖20可实现对谷仓2加料的功能。打开前门21可实现对电气部分的检修，实现对一体机内各模块的运维功能。所述外壳中设置若干个固定支架12，所述谷仓2、滑动板5、谷壳分离室6、稻谷脱壳装置7、振动平台8、振动电动机9、胚芽米输送通道13等零部件均采用固定支架12进行安装支撑。另外，在前门21上设有取货口17以方便用户取货。并且将触摸显示屏15嵌入安装在前门21上，以便于用户操作。箱体外部稻壳收集箱31设计在箱体外侧，方便清理不需要打开箱门。

一个具体实施例如下：

将箱体设计成一个120cm*50cm*200cm的矩形框架，其中，计划谷仓容积为90cm*50cm*80cm，使其三等分，则每个谷仓容积为30cm*50cm*80cm，可以分别填装不同种类的稻谷，比如粳米、籼米、糯米，以满足不同需要。谷仓与谷仓之间间隔10cm，谷仓与箱体边壁间隔5cm用于插线以及安装一些仪器。在每个谷仓距底部10cm处放置重力传感器，以某一谷仓为例，如图1中谷仓2的，谷仓2下方重力传感器（未画出）用于感应稻谷的储量是否低于临界值，一旦低于临界值，此信息便可通过蓝牙传达到此设备管理员的手机终端并提醒管理员及时添加稻谷，并在触摸显示屏的HMI操作界面显示售罄。每个谷仓底部都有一个电动阀3，由PLC控制器来控制，待用户选米下单后，信息传递到PLC控制器输入端，经过逻辑运算电动阀将有选择的开启并关闭。在谷仓下有一块二合一的滑动板5，与两边壁都成一个较高的角度，用于谷物的滑落。谷物从谷物下料口4落入谷壳分离室6，经过稻谷脱壳装置去壳，谷壳被稻谷脱壳装置的风机吸入稻壳收集器28，脱壳的胚芽米落入振动平台8，经过振动电机9的振动，胚芽米缓慢进入胚芽米称重箱10，当重力传感器11测得重力达到购买者的设定值，振动电机9停止工作，胚芽米称重箱10底部阀门打开，称好的胚芽米通过胚芽米输送通道13进入桶装封装架14外面罩住的塑料封装膜19，底部封装装置进行热封和切割，封装塑料膜在步进电机24的控制下移，侧面封装装置23动作，为后续封装做好准备封装好的胚芽米落入箱体底部，购买者从取货口17取走新碾的胚芽米。

对于碾米模块，当用户选择购买之后，信息传递到PLC控制器输入端控制稻谷滑落，稻谷脱壳电机工作，脱壳后的现碾米落入振动下料平台。

脱壳后的现碾米通过振动平台缓慢进入称重料斗中，当重力达到用户需要的值时，振动平台停止振动，脱壳电机停止工作，称重箱电动阀门打开，现碾米进入封装袋。

当现碾米落入包装袋，底部封装装置进行热封和切割，切割后落入取货口，包装袋按设置向下移动，完成侧面封装为后续封装做准备。

触摸显示屏中的HMI操作界面中显示所售米分为三种分别为粳米、籼米、糯米，在每种米旁边都有售罄的字样，且在售罄字样旁分别放置灯1、灯2、灯3，若是灯亮，则此米已售罄。当客户选好米种，且有米的情况下，HMI人机界面便跳转到下个画面，售米重量共有四种可选，分别为5斤、10斤、15斤、20斤。客户可按照自己的需求选择。

当用户选择好并点击自己想要的重量后，HMI操作界面出现支付二维码，用户通过手机APP扫描二维码付款便可完成支付，取货口打开，用户取货。

本发明是一种无人值守的现碾现售的智能碾米售米一体机，采用矩形框架，由谷仓、自动给料与碾米机构、自动称重平台与封装机构以及计费控制系统组成，通过触摸显示屏上的HMI操作界面让消费者进行选择。可以安放在居民小区使购米更便捷，更重要的是能随时让您吃到保留胚芽的营养价值更高的现碾米。消费者根据自己的需求进行采购，智能售米碾米一体机将按指令自动进行稻谷称重、现场碾米并进行封装，消费者立等可取。现场碾米过程透明可见。智能无人控制，界面友好，操作简单，老人小孩均可操作。该智能售米碾米一体机可以放置居民小区、超市、菜场等场所，全天候24小时售卖，更好的满足人们的各种需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。