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水果输送分选一体化装置

阅读：652发布：2023-02-23

专利汇可以提供水果输送分选一体化装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种水果输送分选一体化装置，包括循环输送链系统，该循环输送链系统包括上料区(1)、图像采集区(2)和分级卸料区(3)、主动链轮 (4)、从动链轮(6)和循环输送链链条(7)，在循环输送链链条(7)上设有水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)，水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)均设在循环输送链链条(7)的两侧，且水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)间隔排列，本发明结构紧凑、占地面积小且分选效率高能够完成水果的平稳上料、输送和自动分级卸料，并能使水果在图像采集区以基本相同的角速度均匀翻转。，下面是水果输送分选一体化装置专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种水果输送分选一体化装置，包括循环输送链系统，该循环输送链系统包括上料区(1)、图像采集区(2)和分级卸料区(3)、主动链轮(4)、从动链轮(6)和循环输送链链条(7)，其中循环输送链链条(7)设在主动链轮(4) 和从动链轮(6)上，在循环输送链链条(7)上设有水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)，其特征在于水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)均设在循环输送链链条(7)的两侧，且水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)相互间隔排列。
2、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于所述的水果支承滚子组件(8)包括滚子轴(82)，在滚子轴(82)上套设有水果支承滚子 (81)，水果支承滚子(81)的滚身母线方程为 $y = \sqrt{1.2 x^{2} + 841} .$
3、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于在图像采集区(2)，在水果支承滚子(81)的下面设有摩擦装置(11)，且摩擦装置(11) 的上表面与水果支承滚子(81)接触。
4、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于水果分选杠杆组件(9)包括水果分选杠杆(91)，该水果分选杠杆(91)由承压臂(911) 和分选臂(912)组成，分选臂(912)呈“之”字形，“之”字的最后一段斜直线与水平面的夹角为35°～45°，“之”字的倒数第二段斜直线与水平面的夹角为 55°～65°。
5、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于水果支承滚子组件(8)和水果分选杠杆组件(9)均与循环输送链链条(7)转动连接。
6、根据权利要求5所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于在循环输送链链条(7)的链条内链板(71)和链条外链板(72)上均设有弯耳附件(73)，在弯耳附件(73)上设有U型水平轴安装支架(26)，在该U型水平轴安装支架 (26)的两个立臂上分别设有水平轴安装孔(261)、上限位销安装孔(262)和下限位销安装孔(263)，且这些孔的轴线均与循环输送链链条的运动方向平行，在滚子轴(82)的一端设有滚子轴支承套筒(86)，滚子轴(82)的另一端设有滚子轴弯板支架(83)，在滚子轴弯板支架(83)上套设有滚子轴纵向水平轴(84)，水果支承滚子组件(8)的滚子轴纵向水平轴(84)设在水平轴安装孔(261)内，在上限位销安装孔(262)内设有上限位销(85)，在下限位销安装孔(263)内设有下限位销(87)，在图像采集区，在该区域水果支承滚子(81)的下面设有摩擦装置(11)，在上料区，滚子轴(82)的另一端设在上料区支承导轨(12)上，在分级卸料区，滚子轴(82)的另一端设在分级卸料区支承导轨(13)上。
7、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于在所述的水果分选杠杆(91)的承压臂(911)的上方设有分级执行机构(17)，分级执行机构(17)包括电磁旋转元件(174)，在电磁旋转元件(174)的输出轴上设有输出轴轴套(173)，在输出轴轴套(173)上设有分选凸轮固定杆(172)，在分选杠杆固定杆(172)上设有分选凸轮(171)，且分选凸轮(171)的工作表面由三段首尾相连的曲线构成，第一段曲线的曲线方程为
$y_{1} = s \cdot tg (- \frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{2 π v_{0}} \cos (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (x - x_{0}) + \frac{π}{2}) + \frac{A x_{0}}{2 v_{0}}),$ 其中  x0≤x≤x1，
第二段曲线的曲线方程为
$y_{2} = s \cdot tg (- \frac{A (x_{2} - x_{1})}{π v_{0}} \cos (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (x - x_{1}) - \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{2 v_{0}}),$ 其中  x1≤x≤x2，
第三段曲线的曲线方程为
$y_{3} = s \cdot tg (\frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{3} - x_{2})}{2 π v_{0}} \cos (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (x - x_{2}) + \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{2} + x_{1} - x_{0})}{2 v_{0}}),$
其中  x2≤x≤x3，
各段曲线之间平滑过渡，并关于第二段曲线的中点左右对称，并且分选凸轮(171)的两端为斜直线。
8、根据权利要求1所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于在主动链轮(4)和从动链轮(6)之间设有张紧轮(5)，在张紧轮(5)和从动链轮(6) 之间形成向下倾斜的上料区，在上料区的上料点的上方设有上料倾斜滑槽(27)，在该区域的两条输送分选线中的水果支承滚子(81)的下面分别设有摩擦带(10)，在该区域的两条输送分选线的外侧分别设有上料区侧面挡板(14)，并且在该区域的两条输送分选线中间设有中央挡板(28)。
9、根据权利要求8所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于所述的中央挡板(28)为矩形。
10、根据权利要求8所述的水果输送分选一体化装置，其特征在于在图像采集区的两条输送分选线的外侧设有图像采集区侧面挡板(15)，且同侧的图像采集区侧面挡板(15)和上料区侧面挡板(14)之间有中断区，在图像采集区的两条输送分选线中间设有中央梯形挡板(20)。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种水果输送分选一体化装置。

背景技术

我国是水果生产大国，从1993年开始，水果总产量就跃居世界第一位，而且种类繁多，品种丰富。但由于检测和分选手段落后，大多数水果不经分级处理就直接通货上市、混级混卖，严重影响了水果的市场价值。利用人工进行水果品质检测和分级虽然可行，但劳动强度大，工作效率低，且由于个人视力差别、颜色鉴别力高低、情绪、疲劳和光线强弱等因素的影响，分级的准确性较差。近年来，随着电子技术、计算机技术、图像处理技术和模式识别技术的飞速发展，利用计算机视觉技术进行水果自动分级得到了广泛研究，国内外都已开发出了基于计算机视觉技术的水果机器视觉自动分选机。而这类产品的两个核心基础部件就是水果输送装置和水果分级卸料装置。为确保计算机视觉系统的图像采集系统能够采集到被检测水果所有表面的图像信息，水果输送装置必须保证水果在输送线上自动成单排列、并在输送的同时均匀翻转；为确保带有级别信息的水果能够自动脱离输送线并按级别聚拢到不同的收集装置中，水果分级卸料装置必须能够在水果分选机主控系统的控制下快速地自动完成水果的分级卸料。且在上料、输送和分级卸料过程中，还必须尽量减小对水果的机械和碰撞损伤，否则整个分选工作将变得毫无意义。
现有的水果输送装置大都采用滚子式水果输送机构来实现水果的输送和翻转。整个水果输送装置由封闭的循环输送链来带动，若干根滚子轴相互平行地等间隔地横向安装在输送链上，并随输送链一起运动。滚子则安装在滚子轴上，并可绕滚子轴自由转动。滚子呈双锥凹形，在相邻的两个滚子之间形成一个容纳水果的空间，水果就支承在两个相邻的滚子之间。在某一区域的滚子下面还设置有摩擦板或摩擦带等摩擦表面。当循环输送链带动滚子轴和滚子一起向前运动时，在摩擦表面的摩擦作用下，滚子就绕着滚子轴在摩擦表面上滚动，并进而带动支承在其上面的水果翻转滚动，从而将水果的所有表面都先后呈现在图像采集系统的摄像机镜头前。但现有滚子式水果输送机构存在以下两个明显的缺陷：一是不同大小的水果在滚子上翻转滚动的角速度不一样，大水果翻转得慢，小水果翻转的快，致使在图像采集系统连续采集两幅图像的时间间隔内不同大小的水果转过的角度差别较大，容易造成部分水果表面的漏采集或重复采集，给后续水果图像的融合和图像处理增加了很大难度，并进而对最终的分选精度造成了很大影响；二是滚子轴与输送链链条之间均为刚性连接，滚子轴无法在垂直于输送链链条前进方向的横向平面内自由转动，由于摩擦表面、滚子、滚子轴的制造和安装误差，特别是输送链自身固有的不确定性误差，滚子与摩擦表面之间的接触状态难以保证，从而导致各个滚子在摩擦表面上的滚动角速度不一致，这就更进一步加重了水果在滚子上的翻转角速度的非均匀性。
现有的水果分级卸料装置大都是专为大型的水果自动分选流水线而设计，一般都采用分体式结构，水果输送翻转装置和水果分级卸料装置分别设置在相互独立的工作台上，在输送台上完成水果的自动成单排列和输送翻转以及图像采集，在水果卸料台上完成水果的继续输送和自动分级卸料。由于采用分体式结构，使用这类水果输送与分选装置构造两条水果输送分选线至少需要三条输送链链条、两种水果输送装置，而且为了减小水果从输送台向卸料台传递时的冲击损伤还需要采取一些特殊的设计，致使整个水果自动分选线的长度比较长，整体结构比较复杂，制造成本较高。
如果能够将分级卸料装置直接安装在滚子式水果输送机构上，并与滚子式水果输送翻转机构合为一体，从而在一个工作台上同时完成水果的输送、翻转和自动分级卸料，则水果自动分选线的长度将大大缩短，整体结构也将得以简化。能够实现该功能的水果分级卸料装置现在有托板式和气流式两种。但现有的托板式分级卸料装置主要用于枣类等小型水果，且在分级卸料过程中对水果有较大冲击，不适合苹果等大型新鲜水果使用。现有的气流式分级卸料装置通过气流直接将水果从输送机构上吹落，对大小和重量都差别较大的苹果等大型新鲜水果的分选也不太适用。
此外，现有的大部分水果输送分选装置都没有对上料环节进行充分考虑，无法自动实现水果的成单排列。虽然有一些输送装置采取了一定的措施，但由于其滚子结构和输送装置布置形式的限制，也只能在输送大小相近的水果时才能保证水果的自动成单排列。

发明内容

本发明提供一种结构紧凑、占地面积小且分选效率高的水果输送分选一体化装置。
本发明采用如下技术方案：
一种水果输送分选一体化装置，包括循环输送链系统，该循环输送链系统包括上料区、图像采集区和分级卸料区、主动链轮、从动链轮和循环输送链链条，其中循环输送链链条设在主动链轮和从动链轮上，在循环输送链链条上设有水果支承滚子组件和水果分选杠杆组件，水果支承滚子组件和水果分选杠杆组件均设在循环输送链链条的两侧，且水果支承滚子组件和水果分选杠杆组件相互间隔排列。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明结构紧凑、占地面积小且分选效率高。本发明在循环输送链链条两侧的链板上都带有弯耳附件，在链条每一侧的弯耳附件上都相互间隔地并列地安装有若干套水果支承滚子和水果分选杠杆，从而形成了“一条输送链同时带动两条输送分选线”的输送分选形式，使用这种形式的输送分选一体化装置，可将水果的上料、输送、翻转以及分级卸料集成在一个工作台上完成，从而大大缩短水果分选流水线的长度，简化水果分选系统的整体结构，同时也提高了本发明的运行效率。
2、本发明能使水果在图像采集区以基本相同的角速度均匀翻转。由于本发明中滚子轴与输送链链条之间为活动联接，水果支承滚子可以随滚子轴一起绕其纵向水平轴在垂直于链条运动方向的横向平面内相对于输送链链条自由转动，所以在图像采集区，水果支承滚子在自身重力的作用下自然地压在了摩擦装置的上面，因此就确保了水果支承滚子与摩擦装置良好接触，从而保证水果支承滚子在摩擦装置上以基本相同的角速度均匀滚动，同时由于本发明的水果支承滚子为经过了特殊设计的整体结构的双锥凹形滚子，其滚身母线方程为

y = \sqrt{{1.2 x}^{2} + 841},

其中x表示滚子滚身母线上的点到滚子中央对称横截面的水平距离，y则表示滚子滚身母线上的点到滚子轴线的垂直距离，当直径在50mm～100mm之内的大小不同的水果支承在这种形状的滚子上时，大水果的支承点高，小水果的支承点低，虽然水果的直径不同，但水果的实际滚动半径与支承点处的滚子半径之间的比值为一个定值，所以能够保证大小不同的水果在滚子上都能可靠输送，并以近似相同的角速度均匀翻转，具体证明过程如下：
设滚子在摩擦表面上的滚动角速度都近似为ω0，水果在滚子上的翻转滚动角速度为ω，水果支承在滚子上以后，接触点A处的滚子半径为r1，水果的实际滚动半径为R1。将准球形水果近似为一个均质球体，并假设水果与滚子之间无相对滑动，则有：
ω0r1＝ωR1
以滚子的轴线为x轴，以滚子中央对称横截面内通过水果质心的直线为y轴建立坐标系。因为在水果与滚子的接触点A处，水果表面与滚子的滚身母线相切，设切点A的横坐标为x1，所以有：

R_{1} = \frac{x_{1}}{tgα}

其中α为水果质心和接触点A的连线与y轴所成的夹角。而tgα正好为滚子的滚身母线在A点处的斜率。由于滚子的滚身母线方程为

y = \sqrt{{1.2 x}^{2} + 841},

所以有：

tgα = y^{'} (x_{1}) = \frac{{1.2 x}_{1}}{\sqrt{{1.2 x}_{1}^{2} + 841}}

又因为

r_{1} = y (x_{1}) = \sqrt{{1.2 x}_{1}^{2} + 841},

所以有：

\frac{ω}{ω_{0}} = \frac{r_{1}}{R_{1}} = \frac{r_{1}}{x_{1}} tgα = \frac{\sqrt{{1.2 x}_{1}^{2} + 841}}{x_{1}} \cdot \frac{{1.2 x}_{1}}{\sqrt{{1.2 x}_{1}^{2} + 841}} = 1.2

又因为滚子滚身母线的曲率方程为：

K (x) = \frac{1009.2}{{({2.64 x}^{2} + 841)}^{3 / 2}}

所以当x＝0时，即在滚子的中央对称横截面处，也就是滚子滚身母线的最低点处，滚身母线的曲率最大，且此时的曲率为：

K (0) = \frac{1009.2}{841^{3 / 2}} = \frac{1009.2}{24389} \approx 0.0414

所以当水果的半径R＝1/K(0)≈24.15毫米时，水果就正好支承在滚子的最小半径处，且此时

\frac{ω}{ω_{0}} = \frac{r_{1}}{R_{1}} = \frac{r_{0}}{R} y (0) \cdot K (0) = \sqrt{{1.2 \times 0}^{2} + 841} \times \frac{1009.2}{24389} = 1.2 .

但当水果的半径R＜24.15毫米时，由于随着x的增大，曲率K(x)逐渐减小，所以水果也将直接支承在滚子的最小半径处，但此时

\frac{ω}{ω_{0}} = \frac{r_{1}}{R_{1}} = \frac{r_{0}}{R} > 1.2 .

所以，只要水果的半径R≥24.15，则水果在滚子上的翻转滚动角速度ω就与水果的半径R无关，而是仅仅取决于滚子在摩擦表面上的滚动角速度ω0。只要ω0一定，则ω就为常数。又由于准球形水果只是近似的球形，所以只能近似满足以上推导。所以直径在50mm～100mm的准球形水果支承在滚子上之后，都能够近似地以1.2ω0的角速度在滚子上均匀翻转。
3、本发明能实现水果的平稳卸料。由于本发明中的水果分选杠杆的分选臂呈“之”字形，在分级卸料过程中，先是分选臂的倒数第二段斜直线与水果接触，然后再由分选臂的最后一段斜直线完成分选，适当选择“之”字中各段斜直线的长度以及下限位销的安装位置，可保证处于稳定状态的分选杠杆与处于输送状态的大小不一的水果之间都有一个小且基本相同的间隙。所以在水果输送过程中，分选杠杆不影响水果的输送和翻转。适当选择“之”字中各段斜直线的长度以及上限位销的安装位置，可保证当分选杠杆转动到其上限位置时，其分选臂的最后一段斜直线与水平面之间仍保持10°～15°的倾角。所以当水果分选杠杆在分级执行机构的作用下开始转动时，由于分选杠杆与水果之间的间隙较小，且首先与水果接触的是分选臂的倒数第二段斜直线部分，它与水平面之间有55°～65° 的夹角，所以开始作用于水果的主要是一个小的切向力，其对水果的主要作用趋势是使水果旋转，而不是抛起，所以不会对水果产生大的冲击。随着分选杠杆的继续转动，水果一面随分选臂抬升，一面沿分选臂的斜面旋转着向外滚动，并最终滚离输送线，从而完成水果的分级卸料，尤其是当水果分选杠杆分选臂的最后一段斜直线与水平面的夹角为35°～45°，倒数第二段斜直线与水平面的夹角为 60°时的效果更好。另外由于对分选凸轮工作表面的曲线方程进行了特殊的优化设计，可以保证从水果分选杠杆的承压臂进入分选凸轮工作表面开始的整个分级卸料过程中，水果分选杠杆的转动角加速度都不发生任何突变，从而保证水果在整个分级卸料过程中都不会受到分选杠杆分选臂的任何冲击。
具体证明过程如下：
当分选凸轮171处于“分选”位置时，在分选凸轮171所在的垂直平面内，以分选凸轮工作表面的起点为原点，以水平线为x轴，以竖直线为y轴建立坐标系。则在此坐标系内，分选凸轮工作表面的第一段曲线的曲线方程为：

y_{1} = s \cdot tg (- \frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (x - x_{0}) + \frac{π}{2}) + \frac{{Ax}_{0}}{{2 v}_{0}})

(x0≤x≤x1)
分选凸轮工作表面的第二段曲线的曲线方程为：

y_{2} = s \cdot tg (- \frac{A (x_{2} - x_{1})}{{πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (x - x_{1}) - \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}})

(x1≤x≤x2)
分选凸轮工作表面的第三段曲线的曲线方程为：

y_{3} = s \cdot tg (\frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{3} - x_{2})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (x - x_{2}) + \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{2} + x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}})

(x2≤x≤x3)
且各段曲线之间平滑过渡，并关于第二段曲线的中点左右对称，并且：
x1-x0＝x3-x2
其中，x0为第一段曲线的起点的横坐标；x1为第一段曲线的终点也就是第二段曲线的起点的横坐标；x2为第二段曲线的终点也就是第三段曲线的起点的横坐标；x3为第三段曲线的终点的横坐标；s为分选杠杆纵向水平轴92的轴线到分选凸轮171所在垂直平面的水平距离，即分选凸轮171对分选杠杆承压臂911 的作用力臂；v0为输送链链条7的输送线速度；A则是由水果分选杠杆91的最大转角所决定的设计常数：

由于分选凸轮171的升程y与水果分选杠杆91的转角θ之间的关系为：
y＝s·tgθ
所以，当水果分选杠杆91的承压臂911在输送链链条7的带动下，从处于“分选”位置的分选凸轮171的工作表面上滑过时，水果分选杠杆91的转角方程为：

θ = \{\begin{matrix} - \frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (x - x_{0}) + \frac{π}{2}) + \frac{{Ax}_{0}}{{2 v}_{0}} & (x_{0} \leq x \leq x_{1}) \\ - \frac{A (x_{2} - x_{1})}{{πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (x - x_{1}) - \frac{π}{2} - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}}) & (x_{1} \leq x \leq x_{2}) \\ \frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{3} - x_{2})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (x - x_{2}) + \frac{π}{2} - \frac{A (x_{2} + x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}}) & (x_{2} \leq x \leq x_{3}) \end{matrix}

由于输送链链条7的输送线速度为v0，从坐标原点开始计时，则有：
x＝v0t
所以，水果分选杠杆91的转动角速度方程为：

ω = \{\begin{matrix} - \frac{A}{2} + \frac{A}{2} \sin (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (v_{0} t - x_{0}) + \frac{π}{2}) & (\frac{x_{0}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{1}}{v_{0}}) \\ A \sin (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (v_{0} t - x_{1}) - \frac{π}{2}) & (\frac{x_{1}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{2}}{v_{0}}) \\ \frac{A}{2} + \frac{A}{2} \sin (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (v_{0} t - x_{2}) + \frac{π}{2}) & (\frac{x_{2}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{3}}{v_{0}}) \end{matrix}

所以，水果分选杠杆91的转动角加速度方程为：

α = \{\begin{matrix} \frac{A {πv}_{0}}{2 (x_{1} - x_{0})} \cos (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (v_{0} t - x_{0}) + \frac{π}{2}) & (\frac{x_{0}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{1}}{v_{0}}) \\ \frac{A {πv}_{0}}{x_{2} - x_{1}} \cos (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (v_{0} t - x_{1}) - \frac{π}{2}) & (\frac{x_{1}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{2}}{v_{0}}) \\ \frac{A {πv}_{0}}{2 (x_{3} - x_{2})} \cos (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (v_{0} t - x_{2}) + \frac{π}{2}) & (\frac{x_{2}}{v_{0}} \leq t \leq \frac{x_{3}}{v_{0}}) \end{matrix}

所以可得，当x＝x0，即t＝x0/v0时：
                       α0＝α(t＝x0/v0)＝0
当x＝x1，即t＝x1/v0时：
                       α1＝α(t＝x1/v0)＝0
当x＝x2，即＝x2/v0时：
                       α2＝α(t＝x2/v0)＝0
当x＝x3，即t＝x3/v0时：
                       α3＝α(t＝x3/v0)＝0
所以在整个分级卸料过程中，水果分选杠杆91的转动角加速度α始终按正弦规律平稳变化，没有出现任何突变，所以水果分选杠杆的分选臂对水果也就不会有任何冲击。
4、本发明能实现水果在上料区无冲击地平稳上料并且自动成单排列。由于在上料区，水果上料滑槽与输送链链条之间的夹角达到了150°左右，滚子下面还设置了速度可调的摩擦带，且滚子在摩擦带的摩擦作用下滚动时，滚子对水果的带动作用与水果从水果上料滑槽中滚来时的滚动方向相同，通过对水果上料滑槽的长度和倾角的控制，可以使得水果从上料滑槽中滚到滚子附近时的滚动角速度与水果在滚子上稳定支承后随滚子滚动的角速度大致相同，所以水果与滚子接触时不会有明显的碰撞，水果就顺势平稳地支承在了两个滚子之间并随滚子一起向前输送，从而无冲击地完成了平稳上料；本发明将上料段的输送链链条布置成向下倾斜的形式，在两条输送分选线之间设置了中央矩形挡板，两侧设置了侧面挡板，上料点之前设置了倾斜的水果上料滑槽，还在上料段与图像采集段之间设置了侧面挡板中断区，通过对水果上料机(图中未示出)上料速度的控制，水果在滚子之间基本上能够自然成单排列；一旦发生多个水果扎堆在两个相邻滚子之间的情况，由于上料区输送线的倾斜，多余的水果也会自动滚回上料点；即使仍然有水果扎着堆继续向前滚动输送，由于中央矩形挡板的侧边是竖直的，多余的水果只能支承在滚子和侧面挡板之间，当它们到达上料区与图像采集区之间的侧面挡板中断区时，由于没有了侧面挡板的辅助支承，多余的水果就在自身重力的作用下自动从输送线上滚落，并经回收装置(图中未示出)输送回水果上料机再重新循环上料，从而确保了水果在滚子之间自动成单排列。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是图1的局部俯视图。
图3是本发明所用输送链链条的结构示意图。
图4是图3的左视图。
图5是本发明所用水平轴安装支架的结构及装配示意图。
图6是图5的左视图。
图7是是本发明水果支承滚子组件的结构及装配示意图。
图8是水果在滚子上的滚动半径示意图。
图9本发明水果分选杠杆组件的结构及装配示意图。
图10是不同大小的水果在输送过程中与分选杠杆的相对位置示意图。
图11是图1的D-D剖视图。
图12是水果的上料过程示意图。
图13是图1的A--A剖视图。
图14是图像采集段水果的滚动状态示意图。
图15是图1的B-B剖视图。
图16是本发明分选凸轮的形状示意图。
图17是本发明分级执行机构的结构示意图。
图18是图17的左视图。
图19是图1的C-C剖视图。
图20是凸轮升程与水果分选杠杆转角之间的关系示意图。
图中：1、水果上料区；2、图像采集区；3、分级卸料区；4、主动链轮；5、张紧链轮；6、从动链轮；7、输送链链条；71、链条内链板；72、链条外链板；73、弯耳附件；74、链条滚子；8、水果支承滚子组件；81、水果支承滚子；82、滚子轴；83、滚子轴弯板支架；84、滚子轴纵向水平轴；85、上限位销；86、滚子轴支承套筒；87、下限位销；9、水果分选杠杆组件；91、水果分选杠杆；91’、处于分级状态的水果分选杠杆；92、分选杠杆纵向水平轴；93、分选杠杆上限位销；94、分选杠杆下限位销；10、摩擦带；11、摩擦板；12、上料区滚子轴支承导轨；13、分级卸料区滚子轴支承导轨；14、上料区侧面挡板；15、图像采集区侧面挡板；16、侧面挡板中断区；17、分级执行机构；171、处于“分选”位置的分选凸轮；171’、处于“通过”位置的分选凸轮；172、分选凸轮固定杆；173、输出轴轴套； 174、电磁旋转元件；175、电磁旋转元件输出轴；18、剩果收集凸轮；19、水果收集箱；20、中央梯形挡板；21、中央挡板安装支架；22、输送链链条滚子支承导轨；23、水果卸料缓冲滑槽；24、准球形水果；24’、处于分级状态的水果；25、水平轴安装支架安装垫板；26、U型水平轴安装支架； 261、水平轴安装孔；262、上限位销安装孔；263、下限位销安装孔；27、水果上料滑槽；28、中央矩形挡板。

具体实施方式

一种水果输送分选一体化装置，(参照图1和图2)包括循环输送链系统，该循环输送链系统包括上料区1、图像采集区2和分级卸料区3、主动链轮4、从动链轮6和循环输送链链条7，其中循环输送链链条7设在主动链轮4和从动链轮6上，在循环输送链链条7上设有水果支承滚子组件8和水果分选杠杆组件 9，水果支承滚子组件8和水果分选杠杆组件9均设在循环输送链链条7的两侧，且水果支承滚子组件8和水果分选杠杆组件9相互间隔排列，(参照图7)水果支承滚子组件8包括滚子轴82，在滚子轴82上套设有水果支承滚子81，(参照图8)水果支承滚子81的滚身母线方程为

y = \sqrt{{1.2 x}^{2} + 841},

其中x表示滚子滚身母线上的点到滚子中央对称横截面的水平距离，y则表示滚子滚身母线上的点到滚子轴线的垂直距离，在图像采集区2，(参照图1)在水果支承滚子81的下面设有摩擦装置11，且摩擦装置11的上表面与水果支承滚子81接触，摩擦装置11可以是摩擦带或者摩擦板，(参照图1和图9)水果分选杠杆组件9包括水果分选杠杆91，该水果分选杠杆91由承压臂911和分选臂912组成，且其分选臂912呈“之”字形，水果分选杠杆91转动连接在输送链链条7上，分选臂912 的“之”字的最后一段斜直线与水平面的夹角为35°～45°，“之”字的倒数第二段斜直线与水平面的夹角为55°～65°，在本实施例中，“之”字的最后一段斜直线与水平面的夹角可以取35°、36°、38°、40°、41°、42°、43°、45 °，“之”字的倒数第二段斜直线与水平面的夹角为55°、56°、58°、59°、 60°、61°、62°、63°、64°、65°，水果支承滚子组件8和水果分选杠杆组件9均与循环输送链链条7转动连接，其转动连接可以通过以下方式实现：(参照图3、图4、图5和图6)在循环输送链链条7两侧的链条内链板71和链条外链板72上均设有弯耳附件73，在每个链节两侧的弯耳附件73上设有水平轴安装支架安装垫板25，从而将两侧的弯耳附件73固定在一起，避免因弯耳附件73 受力倾斜而影响链条滚子74的转动，再在水平轴安装支架安装垫板25的两端分别安装两个U型水平轴安装支架26，在该U型水平轴安装支架26的两个立臂上分别设有水平轴安装孔261、上限位销安装孔262和下限位销安装孔263，且这些孔的轴线均与循环输送链链条的运动方向平行，在滚子轴82的一端设有滚子轴支承套筒86，滚子轴82的另一端设有滚子轴弯板支架83，在滚子轴弯板支架 83上套设有滚子轴纵向水平轴84，水果支承滚子组件8的滚子轴纵向水平轴84 设在水平轴安装孔261内，在上限位销安装孔262内设有上限位销85，在下限位销安装孔263内设有下限位销87，(参照图2)在图像采集区，在该区域水果支承滚子81的下面设有摩擦装置11，在上料区，滚子轴82的另一端设在上料区支承导轨12上，在分级卸料区，滚子轴82的另一端设在分级卸料区支承导轨 13上，(参照图17、图18和图19)水果分选杠杆组件91的承压臂911的上方设有分级执行机构17，分级执行机构17包括电磁旋转元件174，在电磁旋转元件174的输出轴上设有输出轴轴套173，在输出轴轴套173上设有分选凸轮固定杆172，在分选凸轮固定杆172上设有分选凸轮171，(参照图15、图16和图20) 且分选凸轮171的工作表面由三段首尾相连的曲线构成，第一段曲线的曲线方程为：

y_{1} = s \cdot tg (- \frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{1} - x_{0}} (x - x_{0}) + \frac{π}{2}) + \frac{{Ax}_{0}}{{2 v}_{0}}),

其中x0≤x≤x1，
第二段曲线的曲线方程为：

y_{2} = s \cdot tg (- \frac{A (x_{2} - x_{1})}{{πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{2} - x_{1}} (x - x_{1}) - \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}}),

其中x1≤x≤x2，
第三段曲线的曲线方程为：

y_{3} = s \cdot tg (\frac{A}{{2 v}_{0}} x - \frac{A (x_{3} - x_{2})}{{2 πv}_{0}} \cos (\frac{π}{x_{3} - x_{2}} (x - x_{2}) + \frac{π}{2}) - \frac{A (x_{2} + x_{1} - x_{0})}{{2 v}_{0}}),

其中x2≤x≤x3，
且各段曲线之间平滑过渡，并关于第二段曲线的中点左右对称，并且：
x1-x0＝x3-x2
其中，x0为第一段曲线的起点的横坐标；x1为第一段曲线的终点也就是第二段曲线的起点的横坐标；x2为第二段曲线的终点也就是第三段曲线的起点的横坐标；x3为第三段曲线的终点的横坐标；s为分选杠杆纵向水平轴92的轴线到分选凸轮171所在垂直平面的水平距离，即分选凸轮171对分选杠杆承压臂911 的作用力臂；v0为输送链链条7的输送线速度；A则是由水果分选杠杆91的最大转角所决定的设计常数：

且分选凸轮171的两端为斜直线，在本实施例中，分选凸轮171的工作表面可以是由上述曲线组成的完整的图形，也可以是上述曲线的一半，在使用过程中，分选凸轮171有两个工作位置，处于“通过”位置时，分选凸轮171的最低点与水果分选杠杆91的承压臂911的上表面有5毫米左右的间隙；处于“分选”位置时，分选凸轮171的工作表面的起点L与水果分选杠杆91的承压臂911的上表面齐平。在水果分选机主控系统的控制下，电磁旋转元件174可以带动分选凸轮 171在两个“通过”和“分选”两个工作位置之间来回切换，171’为处于通过位置的分选凸轮，(参照图1)在主动链轮4和从动链轮6之间设有张紧轮5，在张紧轮5和从动链轮6之间形成向下倾斜的上料区，(参照图1和图13)在上料区的上料点的上方设有上料倾斜滑槽27，在该区域的两条输送分选线中的水果支承滚子81的下面分别设有摩擦带10，(参照图2)在该区域的两条输送分选线的外侧设有上料区侧面挡板14，并且在该区域的两条输送分选线中间设有中央挡板28，在本实施例中，中央挡板28为矩形，(参照图1和图2)并且在图像采集区的两条输送分选线的外侧设有图像采集区侧面挡板15，且同侧的图像采集区侧面挡板15和上料区侧面挡板14之间有中断区，在图像采集区的两条输送分选线中间设有中央梯形挡板20。
在本实施例中，在分级卸料区的末端可以设置剩果收集凸轮18，其工作表面的曲线形状与分选凸轮171相同，同时在该区域的各个出口处设有水果卸料缓冲滑槽23，按照级别分选出的水果便进入相应的水果收集箱19中。

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水果输送分选一体化装置

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具体实施方式

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