圓形水果自動(dòng)分揀機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
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指導(dǎo)教師：XXX答辯人：XX圓形水果分揀機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)XXXX3傳統(tǒng)分揀方法1摘要4分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀5致謝圓形水果分揀機(jī)目錄1摘要1、1摘要本文主要研究的是中小型水果分揀機(jī)器，該機(jī)器的主要優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行起來(lái)比較平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)速度穩(wěn)定，能耗比較低，對(duì)自然環(huán)境的環(huán)境的污染比較小，機(jī)器的零部件構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，機(jī)器零部件的價(jià)格比較低，可以滿足在農(nóng)村中小型種植園使用，在一直連續(xù)裝載水果的條件下仍可以可實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷地分揀。1.2、研究的目的和意義 最近幾年，由于我國(guó)現(xiàn)代企業(yè)特色社會(huì)效益農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地的大發(fā)展，中國(guó)的水果行業(yè)得以迅速的發(fā)展，各個(gè)不同區(qū)域的布局更為完善，優(yōu)勢(shì)水果產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更加的突出，水果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益明顯的增長(zhǎng)，目前已成長(zhǎng)為能夠有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)組成部分調(diào)整、地區(qū)國(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步和百姓脫貧增加一個(gè)經(jīng)濟(jì)的主要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。當(dāng)前，中國(guó)的水果品質(zhì)已經(jīng)逐漸發(fā)展到達(dá)世界的先進(jìn)水平行列。因此，中國(guó)的水果后處理能力的欠缺一直是中國(guó)在國(guó)際水果市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力一直很低的原因。這里面包含水果后期的處理，比如線上、洗劑、打蠟、風(fēng)干、分揀等，除分揀以外，別的生產(chǎn)加工技術(shù)傳統(tǒng)上都能在在水果加工工藝的最初和終結(jié)等加工的的操作，方便處理。所以，當(dāng)前的水果分揀技術(shù)的進(jìn)步才是水果加工后處理的主要技術(shù)。然而，當(dāng)前中國(guó)在水果的測(cè)驗(yàn)和分揀技術(shù)水平上還相對(duì)起步晚于西方國(guó)家，這就直接導(dǎo)致了中國(guó)水果中接近國(guó)際質(zhì)量的沒(méi)有能夠被分選出來(lái)。2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀雖然水果總產(chǎn)出居世界第一的是中國(guó)，但是水果采摘后的加工處理技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大進(jìn)步空間，機(jī)器的不足，水果的處理能力和加工技術(shù)還比較落后，水果處理的規(guī)模和一些發(fā)達(dá)的國(guó)家相比還有很大距離。我國(guó)只有總產(chǎn)出的2%左右的水果來(lái)進(jìn)行出口，這就把中國(guó)水果的后期附加值和外匯收入黑限制了。伴隨著水果的產(chǎn)出的提高和水平的進(jìn)步，一般的人工處理和簡(jiǎn)陋粗糙的機(jī)器已經(jīng)不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。最近幾年，中國(guó)已經(jīng)在關(guān)注水果產(chǎn)量的收獲后的加工處理技術(shù)。我國(guó)在一些在大型的水果分揀中，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和消化吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)有了一些相比較較為成功的的水果后處理工藝和技術(shù)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)分揀水果的技術(shù)的研究領(lǐng)域開(kāi)始很早，從傳統(tǒng)的采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的的重量和直徑來(lái)開(kāi)始分揀發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以利用近紅外光手段分析技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、聲學(xué)特性分析技術(shù)、X 射線分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和電磁特性等先進(jìn)技術(shù)，以此達(dá)到對(duì)水果的重量、直徑、表層、表面壞處等果品表面的標(biāo)準(zhǔn)和果品里面的糖度、酸度等來(lái)進(jìn)行無(wú)損的同步檢測(cè)。比如，意大利設(shè)計(jì)的水果色分揀機(jī)把果品分類為全紅水果、半綠(半紅)水果和全綠水果，其中采用的原理就是因?yàn)榫G色的水果里面的反射光比紅色的水果里面的反射光強(qiáng);水果熟度分類機(jī)由日本三菱設(shè)計(jì),其中采用的傳感器用于全面測(cè)量果品表層的色彩和透光率、一定光的形狀和大小,然后把其與儲(chǔ)存在電腦中的數(shù)據(jù)庫(kù)的成熟程度和糖度進(jìn)行對(duì)比。美國(guó)的Alle電子公司利用高分辨率的CCD攝像頭，識(shí)別并去除水果在傳送帶上移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的輕微變色和缺陷，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的分類。然而，上述的技術(shù)都是基于蘋(píng)果、梨、柑橘這類的的大果形橘子3傳統(tǒng)的分揀方法基于大小的分揀基于視覺(jué)效果的分揀人工分揀稱重分揀三、傳統(tǒng)分揀方法稱重分揀 稱重分揀機(jī)主要包括電子顯示操作設(shè)備,水果運(yùn)輸和傳輸設(shè)備、水果稱重傳感器、水果分類控制裝置和水果篩選設(shè)備,支腳安裝在操作臺(tái)底部,傳動(dòng)裝置是安裝在操作臺(tái)上,它包括一個(gè)第一輸送設(shè)備,第二輸送裝置,和第三輸送設(shè)備。第一輸送裝置、第二輸送裝置,第三輸送設(shè)備都提供獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置,安裝在上面的工作臺(tái),稱重裝置的底部提供第二輸送裝置,控制裝置是連接到稱重設(shè)備,檢測(cè)設(shè)備,分別和傳動(dòng)裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了一種自動(dòng)稱重篩分裝置，根據(jù)水果的特性，有效地實(shí)現(xiàn)了水果的自動(dòng)稱重篩分效果。具體效果圖如下三、傳統(tǒng)分揀方法基于視覺(jué)效果分揀 水果分揀系統(tǒng)主要 由相機(jī)、圖像采集卡、工控電腦、PLC、傳送帶和并聯(lián) 機(jī)器人組成。其中相機(jī)和 PLC 均使用以太網(wǎng)傳輸與 工控電腦相連，PLC 再通過(guò)以太網(wǎng)與并聯(lián)機(jī)器人通 訊從而控制機(jī)器人動(dòng)作3。系統(tǒng)的軟件由自主設(shè)計(jì)的 分揀控制平臺(tái)及 MOTOCOM 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)構(gòu)成。三、傳統(tǒng)水果分揀方法人工分揀 人分揀是通過(guò)人為的感官對(duì)水果的質(zhì)量好壞進(jìn)行判斷，通過(guò)人工的勞動(dòng)力外加一些輔助設(shè)備達(dá)到對(duì)水果大小的分揀。這種檢測(cè)方法判斷出來(lái)的水果質(zhì)量良莠不齊，時(shí)間成本較高，效率低下。隨著社會(huì)的發(fā)展，人工成本的提高，人工分揀不在適合，所以對(duì)智能化分揀水果提出了更多的要求。三、傳統(tǒng)水果分揀方法基于大小水果分揀 基于大小機(jī)械分揀一般采用具有分揀效果的孔洞篩板來(lái)實(shí)現(xiàn)分揀的目的，極易造成水果破損。考慮到這點(diǎn)我們對(duì)機(jī)械的傳統(tǒng)分揀進(jìn)行了改變采用多條皮帶通過(guò)控制皮帶的間隙大小來(lái)控制分揀水果直徑大小的目的，具體效果如下圖。水果通過(guò)中間道來(lái)到皮帶分揀的地方，皮帶通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶帶動(dòng)水果向前運(yùn)動(dòng)由于皮帶間的間隙是變化的達(dá)到分揀水果的目的。并且皮帶間的間隙有可控性，可通過(guò)調(diào)節(jié)間隙來(lái)達(dá)到對(duì)不同水果的分揀，操作方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。4分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新分揀方法的選擇分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及創(chuàng)新產(chǎn)品三維四、分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新分揀方法的選擇 通對(duì)上面幾種分揀裝置的了解。再對(duì)比我們的設(shè)計(jì)目的是面向中小型農(nóng)村用戶。電子稱重和圖像識(shí)別成本較高結(jié)構(gòu)復(fù)雜后期維修不方便雖然分揀效果較好但還是予以放棄。至于人工分揀效率低下已經(jīng)淘汰。最終選擇基于大小機(jī)械分揀。稱重分揀人工分揀基于視覺(jué)效果分揀基于大小分揀四、分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基于作圖改進(jìn)的右圖分揀機(jī)構(gòu)的參考以及改進(jìn)思路：左邊的圖是一開(kāi)始考慮找的網(wǎng)圖作為參考，由于左邊是一個(gè)圓柱扣孔來(lái)控制其水果大小的掉落與我一開(kāi)始的設(shè)計(jì)思路吻合?？墒侨绻鳛橐环N可以調(diào)節(jié)的水果分揀機(jī)有略顯笨重，一種水果需要一個(gè)圓柱滾筒。經(jīng)過(guò)改編于是有了現(xiàn)在的分揀機(jī)四、分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分揀小端1:短軸2:軸承3:皮帶輪分揀大端1:長(zhǎng)軸2:軸承3:皮帶輪分揀機(jī)構(gòu)裝配 把之前的設(shè)計(jì)成如圖所示結(jié)構(gòu)，水果直徑的大小通過(guò)軸承的間隙來(lái)控制，這樣當(dāng)直徑需要改變的時(shí)候只需要改變軸承間隙，可以通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)控制皮帶間的間隙，達(dá)到的分級(jí)圈一樣的效果控制了直徑的大小，左端是小端水果下來(lái)符合直徑的水果通過(guò)間隙掉到分揀道中，直徑大的則可以順利通過(guò)，皮帶間的間隙逐漸變大，分揀的水果也逐漸分級(jí)。達(dá)到分揀蘋(píng)果三級(jí)的效果。由于是通過(guò)皮帶間隙控制通過(guò)蘋(píng)果直徑大小的，所以也可以分揀所有圓形的水果，只需要調(diào)節(jié)皮帶間隙即可。達(dá)到了一機(jī)多用的效果。四、分揀機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新最終產(chǎn)品的三維模型機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)流程：因?yàn)楸緳C(jī)器的主要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是分揀部分，顧傳送部分的設(shè)計(jì)省略。水果從運(yùn)輸機(jī)構(gòu)下來(lái)通過(guò)中間過(guò)渡道來(lái)到分揀機(jī)構(gòu)。然后點(diǎn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)這是水果已經(jīng)落在皮帶上，根據(jù)皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始由右向左運(yùn)動(dòng)，皮帶安裝在傳動(dòng)軸上是活動(dòng)的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)控制皮帶間的間隙，達(dá)到的分級(jí)圈一樣的效果控制了直徑的大小，左端是小端水果下來(lái)符合直徑的水果通過(guò)間隙掉到分揀道中，直徑大的則可以順利通過(guò)，皮帶間的間隙逐漸變大，分揀的水果也逐漸分級(jí)。達(dá)到分揀蘋(píng)果三級(jí)的效果。由于是通過(guò)皮帶間隙控制通過(guò)蘋(píng)果直徑大小的，所以也可以分揀所有圓形的水果，只需要調(diào)節(jié)皮帶間隙即可。達(dá)到了一機(jī)多用的效果。5致謝五、致謝 在如此短的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)離不開(kāi)我的導(dǎo)師姚海妮老師的指導(dǎo)和督促。雖然導(dǎo)師在學(xué)校期間并沒(méi)有教過(guò)我，但是老師還是對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)精心指導(dǎo)，每當(dāng)有問(wèn)題請(qǐng)教老師時(shí)也都耐心解答。與此同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也離不開(kāi)同班同學(xué)們的大力幫助，每個(gè)人的知識(shí)掌握范圍和重點(diǎn)各有側(cè)重。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)和同學(xué)們進(jìn)行交流，分享自己的經(jīng)驗(yàn)同時(shí)互相協(xié)助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我很大的幫助。在即將結(jié)束的大學(xué)生活之際，我要感謝青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的各位教研老師和工程系學(xué)工辦各位老師在日常生活和學(xué)習(xí)上給予的關(guān)心和幫助。感謝各位專家和評(píng)委耐心審閱我的論文，他們提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議。謝謝觀看懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！指導(dǎo)教師：XXX答辯人：XXX圓形水果自動(dòng)分揀機(jī)的設(shè)計(jì)
目錄
摘要 4
Summary: 5
第一章 引言 6
1.1研究目的及意義 6
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7
1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 7
1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 7
1.3 研究的主要內(nèi)容 7
第二章傳送裝置設(shè)計(jì) 9
2.1 方案的設(shè)計(jì)說(shuō)明 9
2.1.1皮帶傳送 9
2.1.2錕道傳送 9
2.2最終傳送機(jī)構(gòu)選擇 9
2.3錕道傳送具體設(shè)計(jì) 10
2.3.1錕道傳送的零部件組成 10
2.3.2錕道設(shè)計(jì) 10
2.3.3進(jìn)料艙設(shè)計(jì) 11
2.3.4傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)輸原理 12
2.4三維軟件繪制傳送帶機(jī)械結(jié)構(gòu)最終效果如圖2-7 13
第三章分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
3.1分揀設(shè)計(jì)說(shuō)明 14
分揀機(jī)構(gòu)的主要功能是能夠分揀水果的大小來(lái)進(jìn)行分類篩選。 14
3.1.1稱重分揀： 14
3.1.2對(duì)基于機(jī)器視覺(jué)的水果分揀系統(tǒng)研究 15
3.1.3人工分揀 15
3.1.4基于大小機(jī)械分揀 15
3.2分揀機(jī)構(gòu)選擇 16
3.3基于大小機(jī)械分揀設(shè)計(jì) 16
3.3.1基于大小分揀結(jié)構(gòu)的選擇 16
3.3.2分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.3.3三維模型 19
第四章整體裝配圖效果 21
第五章畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
摘要
本文主要研究的是中小型水果分揀機(jī)器，該機(jī)器的主要優(yōu)勢(shì)是運(yùn)行起來(lái)比較平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)速度穩(wěn)定，能耗比較低，對(duì)自然環(huán)境的環(huán)境的污染比較小，機(jī)器的零部件構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，機(jī)器零部件的價(jià)格比較低，可以滿足在農(nóng)村中小型種植園使用，在一直連續(xù)裝載水果的條件下仍可以可實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷地分揀。
本文根據(jù)使用范圍的需要，結(jié)合日常上的驅(qū)動(dòng)方案及控制方案的理論的要求分析了當(dāng)前分揀機(jī)器的研究現(xiàn)狀 , 對(duì)分揀機(jī)器的分揀裝置進(jìn)行十分經(jīng)濟(jì)的選型設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)各機(jī)器零部件的選型計(jì)算和某些重要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 , 最終可以使整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)能夠在非常安全可靠的情況下來(lái)運(yùn)行。
機(jī)器主要是按照其直徑大小分揀。通過(guò)傳動(dòng)帶間隙的大小來(lái)控制，將直徑大小不等的水果分別送入指定的位置。它所實(shí)現(xiàn)的能夠減輕勞動(dòng)力，降低生產(chǎn)成本，本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)靈活。
關(guān)鍵詞：分揀水果大小機(jī)器；機(jī)構(gòu)；分揀；
Summary:
his paper mainly studies the small and medium-sized fruit sorting machine. The main advantages of this machine are relatively stable operation, stable operation speed, low energy consumption, relatively small environmental pollution to the natural environment, relatively simple components of the machine, relatively low price of machine components, which can be used in small and medium-sized rural plantations, and continuously loading fruits Continuous sorting can still be realized under the condition of.
In this paper, according to the needs of the scope of use, combined with the daily drive scheme and the theoretical requirements of the control scheme, the current research status of the sorting machine is analyzed, and the sorting device of the sorting machine is selected and designed very economically. Finally, the whole machine system can run in a very safe and reliable condition through the selection calculation of various machine parts and the design calculation of some important parts.
Machines are mainly sorted according to their diameter. Through the size of the drive belt gap to control, the fruits with different diameters are sent to the designated positions. The utility model can reduce labor force and production cost, and the device has simple structure and flexible design.
Keywords: sorting fruit size machines; single chip microcomputer; mechanism;
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青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
第一章 引言
1.1研究目的及意義
最近幾年，由于我國(guó)現(xiàn)代企業(yè)特色社會(huì)效益農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地的大發(fā)展，中國(guó)的水果行業(yè)得以迅速的發(fā)展，各個(gè)不同區(qū)域的布局更為完善，優(yōu)勢(shì)水果產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更加的突出，水果產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益明顯的增長(zhǎng)，目前已成長(zhǎng)為能夠有效推動(dòng)農(nóng)業(yè)組成部分調(diào)整、地區(qū)國(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步和百姓脫貧增加一個(gè)經(jīng)濟(jì)的主要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。水果地的總占地量和水果的產(chǎn)出多年占據(jù)世界第一位。按照我們中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，2017年，中國(guó)的水果可以種植區(qū)域面積1113.6萬(wàn)公頃，和去年公司相比減少了14.22％；2018年水果生產(chǎn)種植土地面積已經(jīng)大約有1116.8萬(wàn)公頃，比去年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及論文0.29％，這里面瓜果的種植活動(dòng)面積大約為300.1萬(wàn)公頃，同比分別增長(zhǎng)1.3％。
當(dāng)前，中國(guó)的水果品質(zhì)已經(jīng)逐漸發(fā)展到達(dá)世界的先進(jìn)水平行列。因此，中國(guó)的水果后處理能力的欠缺一直是中國(guó)在國(guó)際水果市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力一直很低的原因。這里面包含水果后期的處理，比如線上、洗劑、打蠟、風(fēng)干、分揀等，除分揀以外，別的生產(chǎn)加工技術(shù)傳統(tǒng)上都能在在水果加工工藝的最初和終結(jié)等加工的的操作，方便處理。所以，當(dāng)前的水果分揀技術(shù)的進(jìn)步才是水果加工后處理的主要技術(shù)。然而，當(dāng)前中國(guó)在水果的測(cè)驗(yàn)和分揀技術(shù)水平上還相對(duì)起步晚于西方國(guó)家，這就直接導(dǎo)致了中國(guó)水果中接近國(guó)際質(zhì)量的沒(méi)有能夠被分選出來(lái)。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
雖然水果總產(chǎn)出居世界第一的是中國(guó)，但是水果采摘后的加工處理技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大進(jìn)步空間，機(jī)器的不足，水果的處理能力和加工技術(shù)還比較落后，水果處理的規(guī)模和一些發(fā)達(dá)的國(guó)家相比還有很大距離。我國(guó)只有總產(chǎn)出的2%左右的水果來(lái)進(jìn)行出口，這就把中國(guó)水果的后期附加值和外匯收入黑限制了。伴隨著水果的產(chǎn)出的提高和水平的進(jìn)步，一般的人工處理和簡(jiǎn)陋粗糙的機(jī)器已經(jīng)不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。最近幾年，中國(guó)已經(jīng)在關(guān)注水果產(chǎn)量的收獲后的加工處理技術(shù)。我國(guó)在一些在大型的水果分揀中，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和消化吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)有了一些相比較較為成功的的水果后處理工藝和技術(shù)。
1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)分揀水果的技術(shù)的研究領(lǐng)域開(kāi)始很早，從傳統(tǒng)的采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的的重量和直徑來(lái)開(kāi)始分揀發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以利用近紅外光手段分析技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、聲學(xué)特性分析技術(shù)、X 射線分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和電磁特性等先進(jìn)技術(shù)，以此達(dá)到對(duì)水果的重量、直徑、表層、表面壞處等果品表面的標(biāo)準(zhǔn)和果品里面的糖度、酸度等來(lái)進(jìn)行無(wú)損的同步檢測(cè)。比如，意大利設(shè)計(jì)的水果色分揀機(jī)把果品分類為全紅水果、半綠(半紅)水果和全綠水果，其中采用的原理就是因?yàn)榫G色的水果里面的反射光比紅色的水果里面的反射光強(qiáng);水果熟度分類機(jī)由日本三菱設(shè)計(jì),其中采用的傳感器用于全面測(cè)量果品表層的色彩和透光率、一定光的形狀和大小,然后把其與儲(chǔ)存在電腦中的數(shù)據(jù)庫(kù)的成熟程度和糖度進(jìn)行對(duì)比。美國(guó)的Alle電子公司利用高分辨率的CCD攝像頭，識(shí)別并去除水果在傳送帶上移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的輕微變色和缺陷，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的分類。然而，上述的技術(shù)都是基于蘋(píng)果、梨、柑橘這類的的大果形橘子。
1.3 研究的主要內(nèi)容
現(xiàn)階段大多集中研究的都是基于視覺(jué)的分揀水果大小或是稱重型的分揀機(jī)，這類機(jī)器多適用于大型企業(yè)或是專業(yè)水果分揀的地方。而對(duì)中小型分揀機(jī)的機(jī)械本體設(shè)計(jì)研究較少，一般農(nóng)村個(gè)體戶負(fù)擔(dān)不起，賣水果時(shí)又需要通過(guò)大小來(lái)分級(jí)確定價(jià)格，人工分揀效率太慢，大型機(jī)器又不適合成本太高。顧本課題設(shè)計(jì)了一款專門(mén)用于分揀水果大小的機(jī)械結(jié)構(gòu)，借助電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力或是農(nóng)村常用拖拉機(jī)來(lái)帶動(dòng)，帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)物理手段達(dá)分揀大小的目的。此次設(shè)計(jì)的機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，分揀效率高，通用性強(qiáng)。主要內(nèi)容如下：
1、 分揀機(jī)水果傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
2、 分揀機(jī)分揀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第二章傳送裝置設(shè)計(jì)
2.1 方案的設(shè)計(jì)說(shuō)明
零件傳送裝置的主要功能是將水果從水果箱子里的一端向分揀裝置一端傳送，并保證傳送過(guò)程中水果不受到損害。由于考慮到主要面向中小型果園一般就是農(nóng)村地區(qū)，傳送機(jī)構(gòu)的選擇應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠操作方便。通過(guò)以上條件符合要求的有皮帶傳送和由錕道組成滾道傳送。
2.1.1皮帶傳送
帶傳送就是利用緊繃的的皮帶，將其安裝在兩根傳動(dòng)的軸的輪子上，它的運(yùn)動(dòng)主要是根據(jù)帶和帶輪緊繃時(shí)兩者所產(chǎn)生的摩擦的力，將其中一邊的動(dòng)力傳遞到另一邊。皮帶的運(yùn)動(dòng)可將其應(yīng)用于兩個(gè)大距離的傳送。而且皮帶具有彈性，能夠在沖擊的緩和、震動(dòng)的減輕其重要作用，而且其運(yùn)動(dòng)起來(lái)比較平穩(wěn)，但缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起來(lái)時(shí)傳動(dòng)比得不到嚴(yán)格的保障。當(dāng)傳動(dòng)時(shí)遇見(jiàn)阻礙或是重量過(guò)重時(shí)，皮帶可能會(huì)在輪子上打滑，好處是這樣可以防止機(jī)件損壞。帶傳動(dòng)非常簡(jiǎn)單，其零件成本較低，機(jī)器的維護(hù)修養(yǎng)方便，還方便拆卸。
2.1.2錕道傳送
錕道傳送的特點(diǎn)
錕道輸送機(jī)之間方便于銜接和過(guò)濾，經(jīng)常可以用于多條錕道線以及其它類似的輸送機(jī)器或?qū)C(jī)組成的比較復(fù)雜的物流傳送系統(tǒng)，結(jié)束多個(gè)地方的工藝的需求。
2.2最終傳送機(jī)構(gòu)選擇
通過(guò)資料對(duì)比皮帶傳送和由錕道組成滾道傳送，滾道傳送比較符合最初的設(shè)計(jì)思想。就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，由于是由于多個(gè)錕道組成后期出問(wèn)題維修時(shí)便于更換如果采用皮帶傳送需要整個(gè)更換造成不必要的浪費(fèi)不符合設(shè)計(jì)的初衷。皮帶表面摩擦力較大如果分揀一些表皮脆弱的水果時(shí)容易造成損傷。
綜上所述傳送裝置采用由錕道組成的滾道運(yùn)輸。
2.3錕道傳送具體設(shè)計(jì)
2.3.1錕道傳送的零部件組成
組成：1、進(jìn)料倉(cāng)
2、錕道若干
3、錕道支架
4、支撐架
5、鏈輪
6、支架蓋
7、螺栓螺母若干
2.3.2錕道設(shè)計(jì)
圖2-1錕道
錕道總長(zhǎng)如圖2-1總長(zhǎng)為618mm采用不銹鋼材料制成。
圖2-2 錕道小徑 圖2-3 錕道大徑 圖2-4錕道中徑
錕道直徑分別如上圖2-2、圖2-3、圖2-4所示
錕道具體加工制造過(guò)程如下表2-1和表2-2
表2-1錕道工藝過(guò)程（單件小批生產(chǎn)）
工序號(hào)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
車端面，打中心孔
掉頭車另一端面，打中心孔。
車床
2
車一端外圓，掉頭車另一端外圓
車床
3
銑鍵槽
去毛刺
銑床
表2-2錕道工藝過(guò)程（大批量生產(chǎn)）
序號(hào)
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
銑端面，打中心孔
銑端面打中心孔機(jī)床
2
車一端外圓
車床
3
車另一端外圓
車床
4
銑鍵槽
銑鍵槽銑床
5
去毛刺
鉗工臺(tái)
具體的生產(chǎn)過(guò)程識(shí)具體生產(chǎn)而定以上均可采用。
2.3.3進(jìn)料艙設(shè)計(jì)
圖2-5進(jìn)料倉(cāng)
具體零件圖如上圖2-5。由于本機(jī)器是基于大小分揀水果，設(shè)計(jì)之初是為了適應(yīng)各種大小的水果，進(jìn)料倉(cāng)只給了一個(gè)概念圖形，具體的尺寸可根據(jù)不同水果的大小實(shí)際設(shè)計(jì)。
2.3.4傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)輸原理
圖2-6傳送機(jī)構(gòu)
零件組成如上圖2-6所示，錕道的轉(zhuǎn)動(dòng)由齒輪帶動(dòng)，齒輪由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的作用下就可以完成輸送的任務(wù)，把水果輸送到分揀機(jī)構(gòu)。
2.4三維軟件繪制傳送帶機(jī)械結(jié)構(gòu)最終效果如圖2-7
圖2-7最終傳送機(jī)構(gòu)
第三章分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1分揀設(shè)計(jì)說(shuō)明
分揀機(jī)構(gòu)的主要功能是能夠分揀水果的大小來(lái)進(jìn)行分類篩選。
常用的有電子稱重分揀、圖像識(shí)別分揀、傳統(tǒng)人工分揀和基于大小機(jī)械結(jié)構(gòu)分揀
3.1.1稱重分揀：
稱重分揀機(jī)主要包括電子顯示操作設(shè)備,水果運(yùn)輸和傳輸設(shè)備、水果稱重傳感器、水果分類控制裝置和水果篩選設(shè)備,支腳安裝在操作臺(tái)底部,傳動(dòng)裝置是安裝在操作臺(tái)上,它包括一個(gè)第一輸送設(shè)備,第二輸送裝置,和第三輸送設(shè)備。第一輸送裝置、第二輸送裝置,第三輸送設(shè)備都提供獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置,安裝在上面的工作臺(tái),稱重裝置的底部提供第二輸送裝置,控制裝置是連接到稱重設(shè)備,檢測(cè)設(shè)備,分別和傳動(dòng)裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了一種自動(dòng)稱重篩分裝置，根據(jù)水果的特性，有效地實(shí)現(xiàn)了水果的自動(dòng)稱重篩分效果。具體效果圖如下
圖3-1稱重分揀機(jī)
3.1.2對(duì)基于機(jī)器視覺(jué)的水果分揀系統(tǒng)研究
如圖 3-2所示。水果分揀系統(tǒng)主要 由相機(jī)、圖像采集卡、工控電腦、PLC、傳送帶和并聯(lián) 機(jī)器人組成。其中相機(jī)和 PLC 均使用以太網(wǎng)傳輸與 工控電腦相連，PLC 再通過(guò)以太網(wǎng)與并聯(lián)機(jī)器人通 訊從而控制機(jī)器人動(dòng)作[3]。系統(tǒng)的軟件由自主設(shè)計(jì)的 分揀控制平臺(tái)及 MOTOCOM 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)構(gòu)成。
圖3-2基于機(jī)器視覺(jué)的水果分揀系統(tǒng)
3.1.3人工分揀
人分揀是通過(guò)人為的感官對(duì)水果的質(zhì)量好壞進(jìn)行判斷，通過(guò)人工的勞動(dòng)力外加一些輔助設(shè)備達(dá)到對(duì)水果大小的分揀。這種檢測(cè)方法判斷出來(lái)的水果質(zhì)量良莠不齊，時(shí)間成本較高，效率低下。隨著社會(huì)的發(fā)展，人工成本的提高，人工分揀不在適合，所以對(duì)智能化分揀水果提出了更多的要求。
3.1.4基于大小機(jī)械分揀
基于大小機(jī)械分揀一般采用具有分揀效果的孔洞篩板來(lái)實(shí)現(xiàn)分揀的目的， 極易造成水果破損?？紤]到這點(diǎn)我們對(duì)機(jī)械的傳統(tǒng)分揀進(jìn)行了改變采用多條皮帶通過(guò)控制皮帶的間隙大小來(lái)控制分揀水果直徑大小的目的，具體效果如下圖。水果通過(guò)中間道來(lái)到皮帶分揀的地方，皮帶通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶帶動(dòng)水果向前運(yùn)動(dòng)由于皮帶間的間隙是變化的達(dá)到分揀水果的目的。并且皮帶間的間隙有可控性，可通過(guò)調(diào)節(jié)間隙來(lái)達(dá)到對(duì)不同水果的分揀，操作方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖3-3。
圖3-3分揀機(jī)構(gòu)
3.2分揀機(jī)構(gòu)選擇
通對(duì)上面幾種分揀裝置的了解。再對(duì)比我們的設(shè)計(jì)目的是面向中小型農(nóng)村用戶。電子稱重和圖像識(shí)別成本較高結(jié)構(gòu)復(fù)雜后期維修不方便雖然分揀效果較好但還是予以放棄。至于人工分揀效率低下已經(jīng)淘汰。 最終選擇基于大小機(jī)械分揀。
3.3基于大小機(jī)械分揀設(shè)計(jì)
3.3.1基于大小分揀結(jié)構(gòu)的選擇
由于采用了機(jī)器設(shè)計(jì)，沒(méi)有電子稱重和基于視覺(jué)效果的復(fù)雜，操作方面也比較簡(jiǎn)單不需要編程的參與降低了設(shè)計(jì)的門(mén)檻，普及力度大智能分揀裝置，比較適合農(nóng)村小戶使用。
1、首先了解水果分揀的依據(jù)，以蘋(píng)果為例：
果實(shí)橫徑分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：
按紅富士蘋(píng)果橫徑大小，分為3級(jí)：80mm以上為1級(jí)；70mm以上為2級(jí)；65mm以上為3級(jí)。山東省規(guī)定75mm以上為優(yōu)級(jí)，70-74mm為1級(jí)，65－69mm為2級(jí)。
2、一般的人工分級(jí)工具如下
圖3-4分級(jí)圈
此工具名為分級(jí)圈，每一個(gè)圈的直徑不同，然后通過(guò)人工來(lái)一個(gè)一個(gè)水果的套圈判斷直徑大小然后分級(jí)，由于是圓的所以適用于所有圓形水果的分級(jí)。但是由于圓形水果的中類繁多需要購(gòu)買大量分級(jí)圈。而且人工分揀效率低下，不能持續(xù)分揀，中途需要休息。
3.3.2分揀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
按照分級(jí)圈的思路設(shè)計(jì)了如下分揀部件，分揀小端
圖3-5分揀小端
分揀小端組成如圖3-5所示：1:短軸
2:軸承
3:皮帶輪
分揀大端組成如圖3-6所示
圖3-6分揀大端
分揀大端組成1:長(zhǎng)軸
2:軸承
3:皮帶輪
分揀端工作原理：設(shè)計(jì)思路參考的蘋(píng)果，這里就以蘋(píng)果為例。分級(jí)圈是直接按照蘋(píng)果直徑來(lái)安排，這里考慮其工作效率和分揀后蘋(píng)果質(zhì)量。才用間隙代替圓孔。這樣能以及多用，擴(kuò)大其使用范圍，如果是分級(jí)圈需要一直單獨(dú)購(gòu)買，而采用間隙后，可通過(guò)調(diào)節(jié)大小端軸上的皮帶輪間隙大小來(lái)控制通過(guò)其水果直徑大小，大型水果調(diào)大間隙小型水果調(diào)小間隙。
分揀部分裝配如圖3-7：
圖3-7皮帶分揀部分
按照蘋(píng)果為例小端兩皮帶輪間隙為65，大端為75，這樣只需要在下方放上盒子就能接到規(guī)定等級(jí)直徑的水果，需要換水果時(shí)只需要調(diào)節(jié)皮帶輪就能完美解決。
3.3.3三維模型
基于分級(jí)圈的思路我設(shè)計(jì)了如下圖的分揀機(jī)構(gòu)如圖3-8
圖3-8分揀機(jī)構(gòu)最終效果圖
它由1:分揀道
2:皮帶
3:中間過(guò)渡道
4:傳動(dòng)軸
5:支撐架
構(gòu)成。
分揀部位工作原理：水果從運(yùn)輸機(jī)構(gòu)下來(lái)通過(guò)中間過(guò)渡道來(lái)到分揀機(jī)構(gòu)。然后點(diǎn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)這是水果已經(jīng)落在皮帶上，根據(jù)皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始由右向左運(yùn)動(dòng)，皮帶安裝在傳動(dòng)軸上是活動(dòng)的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)控制皮帶間的間隙，達(dá)到的分級(jí)圈一樣的效果控制了直徑的大小，左端是小端水果下來(lái)符合直徑的水果通過(guò)間隙掉到分揀道中，直徑大的則可以順利通過(guò)，皮帶間的間隙逐漸變大，分揀的水果也逐漸分級(jí)。達(dá)到分揀蘋(píng)果三級(jí)的效果。
由于是通過(guò)皮帶間隙控制通過(guò)蘋(píng)果直徑大小的，所以也可以分揀所有圓形的水果，只需要調(diào)節(jié)皮帶間隙即可。達(dá)到了一機(jī)多用的效果。
第四章整體裝配圖效果
裝配圖如圖4-1
圖4-1水果分揀機(jī)最終效果圖
第五章畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
大學(xué)的時(shí)光總是如此的短暫，不知不覺(jué)中大學(xué)生活就要結(jié)束了，整個(gè)大學(xué)生活的最后答卷便是這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題是去年的時(shí)候選的，當(dāng)時(shí)正好在備考考研，所以在選題上考慮的還有所欠缺。當(dāng)我考完研真正靜下心來(lái)準(zhǔn)備才發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有想象中的那么簡(jiǎn)單。我一直以為和之前在學(xué)校做課程設(shè)計(jì)差不多，當(dāng)我準(zhǔn)備下手才發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)無(wú)從下手。這不像之前的課程設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)最后再把學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，課程設(shè)計(jì)時(shí)目標(biāo)明確，就是為了設(shè)計(jì)一個(gè)夾具或是減速器，用的知識(shí)課堂上都講過(guò)，只需要靈活運(yùn)用即可。可是畢業(yè)設(shè)計(jì)畢竟是大學(xué)兩年最后的答卷，開(kāi)始時(shí)我才發(fā)現(xiàn)我的知識(shí)儲(chǔ)備如此欠缺，課本上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)始終有限，而畢業(yè)設(shè)計(jì)又是一次綜合的運(yùn)用，不僅需要把之前所學(xué)的全部知識(shí)串起來(lái)，還需要一些動(dòng)手和查資料的能力。還需要把具體機(jī)器的三維模型畫(huà)出來(lái)，這些過(guò)程僅僅學(xué)校學(xué)到的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這過(guò)程中培養(yǎng)了我自己動(dòng)手查資料解決問(wèn)題的能力，算是初步的一個(gè)學(xué)校到設(shè)計(jì)的過(guò)渡。
經(jīng)過(guò)一個(gè)月的不懈努力。我完成了從無(wú)到有的全部創(chuàng)作。先是對(duì)機(jī)器的運(yùn)行等有一個(gè)大體的了解，接下來(lái)對(duì)每一個(gè)部位的零件進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)，最后把 每一部分再組裝成完整的機(jī)器。期間還要穿插著三維模型的制作。畫(huà)圖期間我的制圖看圖能力也有了一個(gè)很大的提升。完成了從課本到課堂再到設(shè)計(jì)的全過(guò)程操作。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我感覺(jué)我對(duì)我所學(xué)的專業(yè)又有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，也更加深了了我對(duì)本專業(yè)的熱愛(ài)。
致謝
在如此短的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)離不開(kāi)我的導(dǎo)師姚海妮老師的指導(dǎo)和督促。雖然導(dǎo)師在學(xué)校期間并沒(méi)有教過(guò)我，但是老師還是對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)精心指導(dǎo)，每當(dāng)有問(wèn)題請(qǐng)教老師時(shí)也都耐心解答。
與此同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中也離不開(kāi)同班同學(xué)們的大力幫助，每個(gè)人的知識(shí)掌握范圍和重點(diǎn)各有側(cè)重。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)和同學(xué)們進(jìn)行交流，分享自己的經(jīng)驗(yàn)同時(shí)互相協(xié)助，在設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我很大的幫助。
在即將結(jié)束的大學(xué)生活之際，我要感謝青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海都學(xué)院工程系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的各位教研老師和工程系學(xué)工辦各位老師在日常生活和學(xué)習(xí)上給予的關(guān)心和幫助。
感謝各位專家和評(píng)委耐心審閱我的論文，他們提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議。
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[14]水果分揀技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 李 梅 （阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236031）
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