一种圆形果蔬采摘筛选一体化生产线

技术领域

本发明涉及果蔬采摘设备技术领域，尤其涉及一种圆形果蔬采摘筛选一体化生产线。

背景技术

现有的圆形果蔬采摘方法主要是依靠大量的人力手握剪刀采摘的方式和人力借助梯子等辅助采摘的方式进行，采摘效率低，无法满足实际高效的采摘作业的需求。而且由于圆形果蔬成熟后的大小不同，为了便于变卖，需要将不同大小的圆形果蔬进行筛选，而现有的筛选方式大部分为人工筛选，将不同大小的圆形果蔬进行分类，而人工筛选的劳动强度大，效率低，提高了劳动成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种圆形果蔬采摘筛选一体化生产线，在圆形果蔬采摘后进行自动化筛选分类和存储，提高了圆形果蔬收获的自动化程度，降低了人工劳动强度，提高了收获效率，降低了劳动成本。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述圆形果蔬采摘筛选一体化生产线，包括移动平台，所述移动平台上连接有可上下升降的筛选模块，所述筛选模块上连接有可水平伸缩的采摘模块，所述采摘模块通过所述筛选模块与分类暂存仓相连，所述分类暂存仓通过传送模块与筛选收集仓上的导向平台相连；

所述筛选收集仓包括固定在所述移动平台上的上端开口的固定仓，所述固定仓内沿其宽度方向设置有多个子收集仓，所述固定仓一端沿其宽度方向设置有多个收集入口，多个收集入口处设置有导向平台，每个子收集仓的入口通过对应的收集入口与所述导向平台上对应的导向通道相通连。

所述筛选模块包括筛选仓体，所述筛选仓体内设置有入料仓，所述入料仓的入口与所述采摘模块的出口相通连；所述入料仓内设置有多个筛选室，多个筛选室上方安装有将圆形果蔬进行大小筛选的筛选机构，每个筛选室通过筛选通道与所述分类暂存仓相连。

所述采摘模块上设置有摄像单元，所述摄像单元通过控制单元与所述筛选机构相连。

所述筛选机构包括转动连接在对应筛选室上方的挡板，每个挡板的转动连接处与对应的驱动电机相连；多个挡板覆盖在对应的筛选室的上方后形成倾斜平台，所述倾斜平台位于所述入料仓入口的下侧。

所述采摘模块包括固定在所述筛选模块一侧的伸缩臂，所述伸缩臂的端部由上而下依次设置有剪切单元、充气包裹单元和承接通道，所述剪切单元上设置有摄像单元，所述充气包裹单元将圆形果蔬包裹定位，所述承接通道与所述入料仓的入口相通连。

所述传送模块包括导向安装架，所述导向安装架的中部安装有链条升降机构，所述导向安装架上下滑动连接有横置限位架，所述横置限位架内沿其长度方向导向连接有托爪架，所述托爪架穿过所述横置限位架后固定在所述链条升降机构的传动链条上。

所述分类暂存仓包括固定在所述筛选收集仓下部的暂存架，所述暂存架内设置有与所述托爪架穿接配合的支撑架Ⅰ，所述支撑架Ⅰ与所述暂存架围成多个暂存室，每个暂存室通过传输通道与对应的筛选通道相通连。

所述导向平台包括固定在所述筛选收集仓上部的平台框架，所述平台框架内设置有与所述托爪架穿接配合的支撑架Ⅱ，所述支撑架Ⅱ与所述平台框架围成多个所述导向通道，所述导向通道的底部倾斜设置。

所述固定仓内沿其宽度方向设置有多个分隔板，多个分隔板与所述固定仓之间围成导向室，每个导向室内上下滑动连接有子收集仓，每个导向室的一端设置有导向电机，所述导向电机通过齿轮齿条机构Ⅲ与对应的子收集仓相连。

所述子收集仓沿其高度方向等间隔设置有多个收集室，所述收集室靠近所述收集入口的一端开口设置，且每个收集室的底部平面设置为便于将圆形果蔬向内收集的倾斜面，所述收集室远离所述收集入口的一端铰接相连有密封门；所述收集室一侧的上下两端分别设置有发射器，所述收集入口一侧的上下两端分别设置有与对应发射器相对的接收器，所述发射器与接收器通过控制单元与对应的导向电机相连。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过移动平台可使其上的采摘模块到达待采摘位，采摘模块完成圆形果蔬采摘后进入筛选模块进行大小筛选，筛选后的圆形果蔬进入分类暂存仓暂存，通过传送模块将分类暂存仓内的圆形果蔬传送到筛选收集仓的导向平台内，通过导向平台将大小不一的圆形果蔬自动传送到对应的子收集仓内进行存储，实现了圆形果蔬的自动采摘、大小分类筛选和储存，提高了圆形果蔬收获的自动化程度，降低了人工劳动强度，提高了收获效率，降低了劳动成本。

2、本发明通过在采摘模块上设置摄像单元，通过摄像单元将采集的圆形果蔬的图片传输到控制单元，控制单元对圆形果蔬轮廓拟合后对其直径大小进行测算后，根据设定的程序来控制筛选模块中的筛选机构动作，使对应大小范围的圆形果蔬进入对应的筛选室内，并通过对应的筛选通道进入分类暂存仓内对应的暂存室内，再通过传送模块运送到筛选收集仓内对应的子收集仓内，使圆形果蔬的大小分类筛选更加精准。

3、本发明通过在采摘模块的剪切单元下方设置充气包裹单元，可对圆形果蔬进行包裹定位后再进行剪切采摘，保证了圆形果蔬采摘的稳定性和采摘的质量，而且保证了在剪切采摘后圆形果蔬可稳定通过承接通道进入筛选模块的入料仓内，保证了圆形果蔬筛选的可靠性。

4、本发明通过在筛选收集仓的固定仓内沿其宽度方向间隔设置多个子收集仓，每个子收集仓沿其高度方向间隔设置多个收集室用于收集圆形果蔬，且每个收集室一侧的上下两端分别设置发射器，在固定仓的每个收集入口一侧的上下两端分别设置与该发射器信号传输相连的接收器，子收集仓在导向电机的带动下可实现上下升降，当子收集仓底部的收集室入口与对应的收集入口相对时，发射器发射的信号被接收器接收，此时，控制单元接收对位信号后控制导向电机停止动作，保证了分类筛选后的圆形果蔬可顺利进入对应的收集室内；

当收集室内的圆形果蔬数量达到上限时，控制单元控制导向电机动作带动子收集仓下降继续收集，直到整个筛选收集仓收集满后，移动到指定位置后，导向电机反向转动带动子收集仓逐层上升并从收集室后端将圆形果蔬取出集中装箱，以便下次使用。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中筛选模块的俯视图；

图3为本发明中筛选模块的轴测图；

图4为图3中入料仓的全剖视图；

图5为图2中筛选机构的结构示意图；

图6为本发明中采摘模块的结构示意图；

图7为图6的全剖视图；

图8为本发明中分类暂存仓、传送模块和筛选收集仓连接的结构示意图；

图9为在图8中的固定仓内安装子收集仓的结构示意图；

图10为本发明中固定仓与子收集仓导向相连的结构示意图；

图11为本发明中子收集仓与固定仓对位的结构示意图；

图12为本发明中升降臂的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.移动平台，2.筛选模块，21.筛选仓体，22.入料仓，221.筛选室，23.筛选机构，231.挡板，232.驱动电机，24.筛选通道，3.采摘模块，31.伸缩臂，311.固定段Ⅱ，312.伸缩段Ⅱ，313.转动齿轮，314.齿条，315.步进电机Ⅱ，316.齿轮传动机构Ⅱ，317.螺纹杆Ⅱ，318.保持架Ⅱ，32.剪切单元，321.剪切电机，322.刀片Ⅰ，323.齿轮Ⅰ，324.齿轮Ⅱ，325.齿轮Ⅲ，326.齿轮Ⅳ，327.安装套，328.刀片Ⅱ，33.充气包裹单元，331.气囊，332.充气泵，34.承接通道，4.分类暂存仓，41.暂存架，42.支撑架Ⅰ，43.暂存室，5.传送模块，51.导向安装架，52.链条升降机构，53.横置限位架，54.托爪架，6.筛选收集仓，61.固定仓，62.子收集仓，621.收集室，622.密封门，63.收集入口，64.分隔板，65.导向电机，66.齿轮齿条机构Ⅲ，67.发射器，68.接收器，7.导向平台，71.导向通道，72.平台框架，73.支撑架Ⅱ，8.摄像单元，9.升降臂，91.固定段Ⅰ，92.升降段Ⅰ，93.步进电机Ⅰ，94.齿轮传动机构Ⅰ，95.传动轴，96.锥齿轮传动机构，97.螺纹杆Ⅰ，98.保持架Ⅰ。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种圆形果蔬采摘筛选一体化生产线，包括移动平台1，移动平台1上连接有可上下升降的筛选模块2，筛选模块2上连接有可水平伸缩的采摘模块3，实现了采摘模块3的上下升降和水平伸缩，适用于不同高度和不同水平位置的圆形果蔬的采摘，提高了采摘的通用性和灵活性。其中的采摘模块3通过筛选模块2与分类暂存仓4相连，分类暂存仓4通过传送模块5与筛选收集仓6上的导向平台7相连，采摘模块3将圆形果蔬采摘后输送到筛选模块2中进行分类筛选，筛选后的圆形果蔬进入分类暂存仓4分类暂存，在传送模块5的作用下将分类暂存仓4内的圆形果蔬通过导向平台7传送到筛选收集仓6内进行分类存储，实现了圆形果蔬的自动采摘、大小分类筛选和储存，提高了圆形果蔬收获的自动化程度，降低了人工劳动强度，提高了收获效率，降低了劳动成本。

具体地，如图8和图9所示，其中的筛选收集仓6包括固定在移动平台1上的上端开口的固定仓61，固定仓61内沿其宽度方向设置有多个子收集仓62，每个子收集仓62对特定尺寸的圆形果蔬进行存放，固定仓61一端沿其宽度方向设置有多个与子收集仓62入口相对的收集入口63，多个收集入口63处设置有导向平台7，每个子收集仓62的入口通过对应的收集入口63与导向平台7上对应的导向通道71相通连，可实现圆形果蔬的分类存储。

具体地，如图2～图5所示，其中的筛选模块2包括筛选仓体21，筛选仓体21内设置有入料仓22，入料仓22的入口与采摘模块3的出口相通连，使采摘后的圆形果蔬进入入料仓22内进行筛选；其中的入料仓22内设置有多个筛选室221，多个筛选室221上方安装有将圆形果蔬进行大小筛选的筛选机构23，每个筛选室221通过筛选通道24与分类暂存仓4相连。其中的采摘模块3上设置有摄像单元8和距离传感器，摄像单元8和距离传感器通过控制单元与筛选机构23相连，其中的控制单元包括图像处理模块、驱动模块和测算模块，其中的驱动模块可驱动摄像单元8进行图像采集工作和驱动筛选机构23动作，摄像单元8将采集的图像传输到图像处理模块，图像处理模块提取圆形果蔬的外轮廓，来确定圆形果蔬的圆心，距离传感器检测镜头与拍摄对象之间的距离，测算模块根据镜头的焦距f、图形直径尺寸d以及镜头与拍摄对象之间的距离L来测算圆形果蔬的实际直径D，D＝d*L/f。

具体地，其中的筛选机构23包括转动连接在对应筛选室221上方的挡板231，远离入料仓22入口的一端的筛选室221上不设置挡板231，每个挡板231的转动连接处通过锥齿轮传动机构96与对应的驱动电机232相连，多个挡板231覆盖在对应的筛选室221的上方后形成倾斜平台，该倾斜平台位于入料仓22入口的下侧，便于果蔬的自动滑落到指定位置。控制单元根据圆形果蔬的大小控制驱动电机232动作，使对应的挡板231转动，以实现对应筛选室221的打开或关闭，使对应大小的圆形果蔬进入对应的筛选室221内，通过对应的筛选室221进入分类暂存仓4对应的暂存室43内，保证了圆形果蔬的可靠筛选。

如图1和图12所示，其中的筛选模块2的下端通过升降臂9与移动平台1相连，该升降臂9包括固定段Ⅰ91和套接在其内部的升降段Ⅰ92，该固定段Ⅰ91固定在移动平台1上，固定段Ⅰ91内设置有步进电机Ⅰ93，步进电机Ⅰ93通过齿轮传动机构Ⅰ94与传动轴95相连，该传动轴95沿着固定段Ⅰ91的宽度方向布置，传动轴95的两端分别通过锥齿轮传动机构96与两个螺纹杆Ⅰ97相连，螺纹杆Ⅰ97的外端与保持架Ⅰ98螺纹配合，两个保持架Ⅰ98分别相对固定在升降段Ⅰ92的内侧。步进电机Ⅰ93动作可带动传动轴95转动，传动轴95通过锥齿轮传动机构96带动两个螺纹杆Ⅰ97转动，从而使升降段Ⅰ92在固定段Ⅰ91内做上下升降动作，以实现采摘模块3的上下定位。

具体地，如图1、图6和图7所示，其中的采摘模块3包括固定在筛选模块2一侧的伸缩臂31，该伸缩臂31的端部由上而下依次设置有剪切单元32、充气包裹单元33和承接通道34，该伸缩臂31包括固定在筛选仓体21一侧的固定段Ⅱ311和套接在其内部的伸缩段Ⅱ312，该固定段Ⅱ311的两侧相对设置有转动齿轮313，该伸缩段Ⅱ312的两侧沿其长度方向设置有与对应转动齿轮313相啮合的齿条314，其中的固定段Ⅱ311内安装有步进电机Ⅱ315，步进电机Ⅱ315通过齿轮传动机构Ⅱ316与螺纹杆Ⅱ317相连，该螺纹杆Ⅱ317的两端安装有与之螺纹配合的保持架Ⅱ318，两个保持架Ⅱ318分别固定在固定段Ⅱ311和伸缩段Ⅱ312内。步进电机Ⅱ315动作，通过齿轮传动机构Ⅱ316可带动螺纹杆Ⅱ317转动，在固定段Ⅱ311与伸缩段Ⅱ312的转动齿轮313、齿条314的导向作用下，可使伸缩段Ⅱ312沿着固定段Ⅱ311的长度方向移动，从而可实现剪切单元32的剪切定位。

其中的剪切单元32包括固定在伸缩段Ⅱ312端部上侧的剪切电机321，剪切电机321的输出轴与刀片Ⅰ322相连，剪切电机321的输出轴上安装有齿轮Ⅰ323，齿轮Ⅰ323通过齿轮Ⅱ324与齿轮Ⅲ325啮合，齿轮Ⅲ325与齿轮Ⅳ326啮合，齿轮Ⅳ326通过安装套327与刀片Ⅱ328相连，剪切电机321的输出轴穿过安装套327后与刀片Ⅰ322相连，其中的刀片Ⅰ322和刀片Ⅱ328均设置为弧形刀片。剪切电机321动作可带动刀片Ⅰ322转动，同时在齿轮Ⅰ323、齿轮Ⅱ324、齿轮Ⅲ325和齿轮Ⅳ326的啮合传动下可使刀片Ⅱ328相对于刀片Ⅰ322反向转动，从而可实现刀片Ⅰ322和刀片Ⅱ328的合拢剪切和展开回位。上述剪切单元32通过安装架固定在伸缩段Ⅱ312的端部，该安装架上安装有摄像单元8。

其中的充气包裹单元33包括分别设置在伸缩段Ⅱ312端部两侧的气囊331，伸缩段Ⅱ312内安装有与两个气囊331通过气路相连的充气泵332，气路内设置有泄压阀，该伸缩段Ⅱ312端部安装有位置传感器，位置传感器可感应与果蔬之间的相对位置，位置传感器将信号传输给控制单元，控制单元控制剪切单元32上下升降和水平移动，当剪切单元32到位后，使果蔬位于剪切单元32的刀片Ⅰ322和刀片Ⅱ328之间，启动充气泵332工作可使两个气囊331充气后将果蔬抱紧定位，剪切单元32动作将果蔬剪切采摘，泄压阀泄压使气囊331泄气，使采摘后的果蔬通过承接通道34进入入料仓22内，其中的承接通道34可设置为波纹管，实现了果蔬的稳定采摘。

具体地，如图8～图11所示，其中的传送模块5包括导向安装架51，该导向安装架51包括支撑架，该支撑架的中部安装有链条升降机构52，该链条升降机构52包括分别转动连接在导向安装架51上部和下部的从动链轮和主动链轮，主动链轮通过驱动轴与传送电机相连，主动链轮和从动链轮上连接有传动链条，支撑架的两侧连接有竖直导杆，导向安装架51(竖直导杆)上上下滑动连接有横置限位架53，横置限位架53内沿其长度方向导向连接有托爪架54，托爪架54穿过横置限位架53后固定在链条升降机构52的传动链条上。传送电机动作带动主动链轮转动，主动链轮通过传动链条带动从动链轮转动，同时传动链条带动托爪架54动作，在横置限位架53的作用下使托爪架54沿着传动链条的传动方向稳定传动，使托爪架54带动分类筛选后的果蔬由分类暂存仓4进入导向平台7，通过导向平台7进入对应的子收集仓62内。

其中的托爪架54包括与传动链条固定相连的固定架，固定架外侧连接有由横杆Ⅰ和竖杆Ⅰ焊接相连形成的上端开口的固定框，固定框内设置多个分类仓，每个分类仓内用于存放相应尺寸范围的果蔬。

具体地，其中的分类暂存仓4包括固定在筛选收集仓6下部的暂存架41，暂存架41内设置有与托爪架54穿接配合的支撑架Ⅰ42，该支撑架Ⅰ42包括连接在暂存架41底部的多个间隔布置的横杆Ⅱ，多个横杆Ⅱ上焊接有成排的竖杆Ⅱ，该支撑架Ⅰ42与暂存架41围成多个暂存室43，每个暂存室43通过传输通道与对应的筛选通道24相通连，该传输通道也可设置为波纹管，可使筛选后的果蔬通过筛选通道24进入相应的暂存室43内。

具体地，其中的导向平台7包括固定在筛选收集仓6上部的平台框架72，平台框架72内设置有与托爪架54穿接配合的支撑架Ⅱ73，该支撑架Ⅱ73包括连接在平台框架72底部的多个间隔布置的横杆Ⅲ，多个横杆Ⅲ上焊接有成排的竖杆Ⅲ，支撑架Ⅱ73与平台框架72围成多个导向通道71，导向通道71的底部倾斜设置，可使果蔬顺利进入对应的子收集仓62内。

具体地，其中的固定仓61内沿其宽度方向设置有多个分隔板64，多个分隔板64与固定仓61之间围成导向室，每个导向室内上下滑动连接有子收集仓62，每个导向室的一端设置有导向电机65，导向电机65通过齿轮齿条机构Ⅲ66与对应的子收集仓62相连，通过导向电机65和齿轮齿条机构Ⅲ66可带动对应的子收集仓62沿着固定仓61的高度方向移动，以实现子收集仓62的入口对位。

其中的子收集仓62沿其高度方向等间隔设置有多个收集室621，收集室621靠近收集入口63的一端开口设置，且每个收集室621的底部平面设置为便于将圆形果蔬向内收集的倾斜面，收集室621远离收集入口63的一端铰接相连有密封门622，密封门622通过锁具与子收集仓62相连，当需要将其中的果蔬取出时，在导向电机65和齿轮齿条314机构的作用下，使子收集仓62逐层上升，打开对应的密封门622，运用收集箱进行收集，可在固定仓61上端与子收集仓62的密封门622相对的位置处设置定位平台，便于在其上放置收集箱进行收集。

其中的收集室621一侧的上下两端分别设置有发射器67，收集入口63一侧的上下两端分别设置有与对应发射器67相对的接收器68，发射器67与接收器68通过控制单元与对应的导向电机65相连，子收集仓62在导向电机65的带动下可实现上下升降，当子收集仓62底部的收集室621入口与对应的收集入口63相对时，发射器67发射的信号被接收器68接收，此时，控制单元接收对位信号后控制导向电机65停止动作，保证了分类筛选后的圆形果蔬可顺利进入对应的收集室621内。

另外，如图1所示，其中的移动平台1可设置为履带移动平台1也可设置为导轨移动平台1，可根据所要采摘的果蔬的位置灵活移动移动平台1到指定位置。

运用上述圆形果蔬采摘筛选一体化生产线收获圆形果蔬的方法如下：

步骤1：采摘模块3的移动定位：移动平台1带动采摘模块3到达采摘区域，升降臂9带动采摘模块3上升到采摘位的特定高度处，伸缩臂31带动采摘模块3伸出到达采摘位；

步骤2：圆形果蔬的定位采摘：两个气囊331充气后动作将带采摘的果蔬抱紧，剪切单元32动作将抱紧的果蔬剪切，泄压阀泄压使两个气囊331泄气，使采摘后的果蔬通过承接通道34进入入料仓22内；

步骤3：圆形果蔬的筛选分类：圆形果蔬在采摘的同时，摄像单元8将采集的果蔬图像传输到控制单元，控制单元测算果蔬的直径大小并控制对应的驱动电机232动作，使对应的挡板231转动，以实现对应筛选室221的打开，使对应大小的圆形果蔬进入对应的筛选室221内，通过对应的筛选室221进入分类暂存仓4对应的暂存室43内；

步骤4：圆形果蔬的传送和储存：托爪架54在链条升降机构52的作用下带动果蔬离开分类暂存仓4后进入导向平台7，并由导向平台7通过对应的收集入口63后进入对应的子收集仓62的收集室621内，直到对应的收集室621收集设定数量的对应大小的果蔬；控制单元控制导向电机65动作带动子收集仓62下降，使上层收集室621旁的发射器67与收集入口63旁的接收器68相对，实现了对位，继续收集果蔬，直到整个筛选收集仓6收集满；

步骤5：圆形果蔬的取出装箱：将移动平台1移动到装箱位置后，在定位平台上放置收集箱，导向电机65反向转动带动子收集仓62逐层上升，并打开对应收集室621后端的密封门622，使圆形果蔬自动落回收集箱，以将子收集仓62清空，以便下次使用。

综上，本发明在圆形果蔬采摘后进行自动化筛选分类和存储，提高了圆形果蔬收获的自动化程度，降低了人工劳动强度，提高了收获效率，降低了劳动成本。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。