CN206073921U - 一种猕猴桃果实检测分级装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种猕猴桃果实检测分级装置，包括控制***、纵向直线导轨滑台（7）、横向直线导轨滑台（8）和支撑定位台（9）；纵向直线导轨滑台（7）平行于支撑定位台（9）的纵向设置，纵向直线导轨滑台（7）上设置有光电传感器Ⅰ（72），横向直线导轨滑台（8）平行于支撑定位台（9）的横向设置，横向直线导轨滑台（8）上设置有光电传感器Ⅱ（82），控制***分别通过电机Ⅰ（71）和电机Ⅱ（81）驱动纵向直线导轨滑台（7）和所述横向直线导轨滑台（8）往复移动；猕猴桃果实（10）放置在支撑定位台（9）上。本实用新型结构简单，成本低廉，使用方便灵活，维护保养简单、快捷，可应用于现有猕猴桃的采摘、销售、储存、流通的各个环节。

Description

一种猕猴桃果实检测分级装置

技术领域

本实用新型属于农业工程技术领域，具体涉及一种猕猴桃果实检测分级装置。

背景技术

我国是猕猴桃种植和生产大国，种植面积世界第一。但是产后分级处理技术相对落后，分级指标良莠不齐。猕猴桃果实分级，是产后加工的关键环节，也是商品化生产中，增值最高的一个环节，因此，简单、快捷的猕猴桃果实检测分级设备，可以提高果农的经济效益和市场竞争力。

猕猴桃的果实尺寸是果实分级的重要指标，且能反馈出果实的大小。果实大小的等级评定标准，在世界各国中有严格的规定和要求。通过一定的技术手段获取果实外观尺寸的检测值，是果实分级过程中的主要因子，从而为后续实现果实按尺寸大小分级奠定基础。

目前，国内的猕猴桃果实分级主要由人工完成，现有分级机械，基本基于果实重量，对果实外观尺寸的自动检测相对较少。在以果实大小为分级指标的分级场合，仍以人工判断为主，完全凭借经验，人为判断水果大小，将尺寸大小差不多的水果分为一个等级，费时费力，劳动强度较大，占地面积宽，偏差较大。

基于机械技术的猕猴桃果实检测分级，容易对果实表面造成损伤，且检测指标上有局限性。利用计算机视觉技术，可以测得猕猴桃的多项具体数值，并可根据其数值大小进行分类。然而，基于机器视觉的猕猴桃果实检测方法，包含水果定向输送***、计算机视觉识别***、图像采集***、计算机及控制***、分级执行机构等，检测***相对复杂，成本较高、设备较大、操作不便，主要面向工厂生产线。光电式检测分级技术在一定程度上能够提高分选精度，并实现自动无损检测分级，相对于基于机器视觉的检测技术，其成本低，设备较小，操作简便，是小型种植户用于猕猴桃检测分级的最佳选择，但国内在光电式猕猴桃果实在线自动检测方面，投入的研究较少。

因此，落后的分级技术，严重阻碍了猕猴桃产业的快速发展和农民增收，迫切需要设计一种适合零散农户使用，成本不高，使用简单的猕猴桃果实检测分级装置的控制***，解决猕猴桃产后快速分级问题。

实用新型内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型设计了一种猕猴桃果实检测分级装置。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：包括控制***、纵向直线导轨滑台、横向直线导轨滑台和支撑定位台，所述纵向直线导轨滑台平行于所述支撑定位台的纵向设置，所述纵向直线导轨滑台上设置有光电传感器Ⅰ，所述横向直线导轨滑台平行于所述支撑定位台的横向设置，所述横向直线导轨滑台上设置有光电传感器Ⅱ，所述控制***分别通过电机Ⅰ和电机Ⅱ驱动所述纵向直线导轨滑台和所述横向直线导轨滑台往复移动；猕猴桃果实放置在所述支撑定位台上。

进一步，所述控制***包括主控制器、存储单元、数据处理单元、显示屏、选择按键模块和电机驱动器，所述存储单元、数据处理单元、显示屏和选择按键模块通过总线与所述主控制器连接，所述光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ和电机驱动器通过信号线与所述主控制器连接，所述电机驱动器驱动所述电机Ⅰ和电机Ⅱ。

进一步，所述主控制器是单片机。

进一步，所述支撑定位台上设置有凹槽结构，所述凹槽结构沿所述支撑定位台纵向布置。

进一步，所述凹槽结构是V型槽结构或喇叭口的U型槽结构。

该猕猴桃果实检测分级装置具有以下有益效果：

（1）本实用新型一种猕猴桃果实检测分级装置，结构简单，成本低廉，使用方便灵活，维护保养简单、快捷，可应用于现有猕猴桃的采摘、销售、储存、流通的各个环节，是一种非常方便的农产品的销售增值工具。

（2）本实用新型还能够简单、快捷的，对其它椭球类果实的外观尺寸进行检测，结合数据库资料，对果实进行简单分级，具有一定的灵活性和通用性。

（3）本实用新型光电传感器以一定速度扫描猕猴桃果实，获得猕猴桃果实的长轴、短轴数据，结合预存数据，对猕猴桃果实进行分级指导，提高猕猴桃产业的附加值，***操作简单，维护、保养方便，能减轻农民的劳动强度。

附图说明

图1：本实用新型猕猴桃果实检测分级装置的结构示意图；

图2：本实用新型中控制***的结构框图；

图3：本实用新型中控制***的整体控制流程图；

图4：本实用新型中猕猴桃果实长短轴测量流程图；

图5：本实用新型中步进电机控制流程图；

图6：本实用新型中显示控制流程图。

附图标记说明：

1—主控制器；2—存储单元；3—数据处理单元；4—显示屏；5—选择按键模块；6—电机驱动器；7—纵向直线导轨滑台；71—电机Ⅰ；72—光电传感器Ⅰ；8—横向直线导轨滑台；81—电机Ⅱ；82—光电传感器Ⅱ；9—支撑定位台；10—猕猴桃果实。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1和图2示出了一种猕猴桃果实检测分级装置，包括控制***、纵向直线导轨滑台7、横向直线导轨滑台8和支撑定位台9。纵向直线导轨滑台7平行于支撑定位台9的纵向设置，横向直线导轨滑台8平行于支撑定位台9的横向设置。纵向直线导轨滑台7上设置有光电传感器Ⅰ72，纵向直线导轨滑台7的往复移动由电机Ⅰ71驱动。横向直线导轨滑台8上设置有光电传感器Ⅱ82，横向直线导轨滑台8的往复移动由电机Ⅱ81驱动。支撑定位台9上设置有凹槽结构，凹槽结构沿支撑定位台9纵向布置。待检测猕猴桃果实10放置在支撑定位台9上，并由凹槽结构定位。本实施例中凹槽结构是V型槽结构是V型槽结构或喇叭口的U型槽结构，V型槽结构的开口夹角或喇叭口的U型槽结构的喇叭口开口夹角，以及V型槽结构或喇叭口的坡面长度和宽度，可根据猕猴桃果实10的品种不同，进行调整。

控制***包括主控制器1，存储单元2，数据处理单元3，显示屏4，选择按键模块5和电机驱动器7，如图2所示。存储单元2、数据处理单元3、显示屏4和选择按模块键5，通过总线连接到主控制器1，光电传感器Ⅰ72、光电传感器Ⅱ82和电机驱动器6通过信号线连接到主控制器1，电机驱动器6驱动电机Ⅰ71和电机Ⅱ81转动，带动纵向直线导轨滑台7和横向直线导轨滑台8往复运动，从而带动纵向直线导轨滑台7和横向直线导轨滑台8上安装的光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82，对支撑定位台9上的猕猴桃果实10进行纵向和横向扫描。

工作时，猕猴桃果实10放置在支撑定位台9上，主控制器1发送控制命令给电机驱动器6，驱动纵向直线导轨滑台7和横向直线导轨滑台8，带动光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82运动，分别扫描猕猴桃果实10的长短轴，扫描结果经过计算后，送给主控制器1，并调用存储单元2中的相关数据，综合传送给显示屏4，显示出猕猴桃果实10的长、短轴尺寸等相关信息。

如图3所示，本实用新型的猕猴桃果实检测分级装置的控制***，运行时，先进行上电复位，即检测控制***进行初始化。然后，主控制器1通过固定端口，检测***选择按键模块5中的启动按键是否按下；当启动按键按下时，控制***开始启动检测控制程序，进行果实尺寸检测操作，否则，主控制器1一直处于查询状态，不停的检测启动按键是否按下。

当主控制器1检测到启动按键按下时，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅰ71正转10s，使纵向直线导轨滑台7与光电传感器Ⅰ72，以恒定速度V=20mm/s直线移动前进，主控制器1对光电传感器Ⅰ72通过猕猴桃果实10的时间进行计时，获得猕猴桃果实10的挡光时间 T₁₁，则猕猴桃果实10的长轴测量尺寸S₁₁=T₁₁×V；

当***检测到猕猴桃果实长轴尺寸S₁₁初次测量完毕后，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅰ71反转10s，使纵向直线导轨滑台7与光电传感器Ⅰ72，以恒定速度V=20mm/s直线移动返回，主控制器1对光电传感器Ⅰ72通过猕猴桃果实10的时间进行计时，获得猕猴桃果实10的挡光时间 T₁₂，则猕猴桃果实10的长轴测量尺寸S₁₂=T₁₂×V；

猕猴桃果实10的长轴尺寸的两次测量完毕后，主控制器1将两次测量的平均值，发送给显示屏4，显示猕猴桃果实10的长轴检测结果。

当主控制器1检测到猕猴桃果实10的长轴尺寸的测量完毕后，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅱ81正转10s，使横向直线导轨滑台8与光电传感器Ⅱ82，以恒定速度V=20mm/s直线移动前进，主控制器1对光电传感器Ⅱ82通过猕猴桃果实10的时间进行计时，获得猕猴桃果实10的挡光时间T₂₁，则猕猴桃果实10的短轴测量尺寸S₂₁= T₂₁×V；

当***检测到猕猴桃果实短轴尺寸S₂₁初次测量完毕后，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅱ81反转10s，使横向直线导轨滑台8与光电传感器Ⅱ82，以恒定速度V=20mm/s直线移动返回，主控制器1对光电传感器Ⅱ82通过猕猴桃果实10的时间进行计时，获得猕猴桃果实10的挡光时间 T₂₂，则猕猴桃果实10的短轴测量尺寸S₂₂= T₁₂×V；

猕猴桃果实10的短轴尺寸的两次测量完毕后，主控制器1将两次测量的平均值，发送给显示屏4，显示猕猴桃果实10的短轴检测结果。

当***完成了对猕猴桃果实10的长、短轴尺寸值测量，并由显示屏4显示后，若停止按钮按下，***结束检测，若停止按钮没有按下，***重复进行猕猴桃果实10的长、短轴尺寸值测量。

参见图1、图2、图3、图4，猕猴桃果实10的长、短轴测量流程，也就是光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82，扫描到猕猴桃果实10后，反馈的光电信号被检测到的时间长度信息，是实现检测功能的关键参数，因此，猕猴桃果实10的挡光计时算法，是本实用新型的猕猴桃果实检测分级装置的控制***的自动检测算法的核心。

猕猴桃果实10的挡光计时算法是：在稳定放置猕猴桃果实10后，当光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82，随纵向直线导轨滑台7和横向直线导轨滑台8作往复运动途中，输出单周期的数字脉冲，同时接收背景环境的反射光，猕猴桃果实10没有反射光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82的红外光时，所有反射光的亮度叠加，没有达到光电传感器Ⅰ72和光电传感器Ⅱ82设定的收光亮度阈值L，当光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82发出的红外光，扫描到猕猴桃果实10的瞬间，反射到光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82的收光部分的红外光亮度，超过设定的收光亮度阈值L，引起光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82的输出电平，由低电平变为高电平，主控制器1检测到这样的电平变化，就知道光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82的发射光，正开始扫描猕猴桃果实10，触发主控制器1的定时器开始计时；

当光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82发出的红外光，离开猕猴桃果实10的瞬间，引起光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82的输出电平，由高电平变为低电平，主控制器1检测到这样的电平变化，就知道光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82的发射光，正结束扫描猕猴桃果实10，触发主控制器1的定时器结束计时；这样，就可以获得猕猴桃果实挡住光电传感器光源的时间，再结合光电传感器移动的速率，可以计算出果实长、短轴的尺寸。

具体来讲，***在上电复位后，当主控制器1检测到启动按键按下时，开始运行***程序指令。当主控制器1的I/O口读取到光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82输出脉冲信号的上升沿时，***使TR0=1，定时器0工作，开始计时；当主控制器1的I/O口读取到光电传感器Ⅰ72或光电传感器Ⅱ82输出脉冲信号的下降沿时，***使TR0=0，定时器0停止工作，计时结束。

参见图1、图2、图3、图5，电机Ⅰ71和电机Ⅱ81均是步进电机，步进电机的控制流程,是为了使电机在正反转驱动下,与光电传感器Ⅰ72、光电传感器Ⅱ82固连的纵向直线导轨滑台7、横向直线导轨滑台8，能够往返运动，完成猕猴桃果实10的两次长、短轴检测，获取检测平均值，提高检测精度。本实用新型的猕猴桃果实检测分级装置的控制***，步进电机正反转控制的控制流程为：

运行时，先进行上电复位，即检测***进行初始化。然后，检测启动按键是否按下；当启动按键按下时，开始果实尺寸检测程序，否则，主控制器1一直处于查询状态，不停的检测启动按键是否按下。

当主控制器1检测到启动按键按下时，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅰ71正转10s，使纵向直线导轨滑台7与光电传感器Ⅰ72，以恒定速度V=20mm/s直线移动；10s后，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅰ71反转10s，使纵向直线导轨滑台7与光电传感器Ⅰ72，以恒定速度V=20mm/s直线移动；然后，***等待1s；接着，主控制器1发出数字脉冲信号，给电机驱动器6，电机Ⅱ81正转10s，使横向直线导轨滑台8与光电传感器Ⅱ82，以恒定速度V=20mm/s直线移动；10s后，主控制器1发出数字脉冲信号给电机驱动器6，驱动电机Ⅱ81反转10s，使横向直线导轨滑台8与光电传感器Ⅱ82，以恒定速度V=20mm/s直线移动；接下来，***等待1s后，询问是否继续进行果实尺寸检测，若不进行检测，就结束程序，若继续检测，就返回，检测启动按键是否按下，周而复始。

参见图1、图2、图3、图6，图6是显示控制流程，用于显示猕猴桃果实长、短轴尺寸的检测结果；本实用新型的猕猴桃果实检测分级装置的控制***的显示控制流程为：

***在上电复位后，主控制器1检测到启动按键按下时，开始运行***程序指令，完成猕猴桃果实10的长轴尺寸检测后，主控制器1发送信号给显示屏4，显示长轴尺寸检测结果；然后，继续运行***程序指令，完成猕猴桃果实10的短轴尺寸检测后，主控制器1发送信号给显示屏4，显示短轴尺寸检测结果。

本实用新型一种猕猴桃果实检测分级装置，结构简单，成本低廉，使用方便灵活，维护保养简单、快捷，可应用于现有猕猴桃的采摘、销售、储存、流通的各个环节，是一种非常方便的农产品的销售增值工具。

本实用新型一种猕猴桃果实检测分级装置，农户能方便携带，在猕猴桃采摘后，在冷库储存猕猴桃果实前，在猕猴桃果实销售现场，通过该装置，方便、快捷的获得猕猴桃果实的外形尺寸，为猕猴桃果实的品质检测和分级，提供一种简单、快捷的方法。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：包括控制***、纵向直线导轨滑台、横向直线导轨滑台和支撑定位台，所述纵向直线导轨滑台平行于所述支撑定位台的纵向设置，所述纵向直线导轨滑台上设置有光电传感器Ⅰ，所述横向直线导轨滑台平行于所述支撑定位台的横向设置，所述横向直线导轨滑台上设置有光电传感器Ⅱ，所述控制***分别通过电机Ⅰ和电机Ⅱ驱动所述纵向直线导轨滑台和所述横向直线导轨滑台往复移动；猕猴桃果实放置在所述支撑定位台上。

2.根据权利要求1所述的猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：所述控制***包括主控制器、存储单元、数据处理单元、显示屏、选择按键模块和电机驱动器，所述存储单元、数据处理单元、显示屏和选择按键模块通过总线与所述主控制器连接，所述光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ和电机驱动器通过信号线与所述主控制器连接，所述电机驱动器驱动所述电机Ⅰ和电机Ⅱ。

3.根据权利要求2所述的猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：所述主控制器是单片机。

4.根据权利要求1、2或3所述的猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：所述支撑定位台上设置有凹槽结构，所述凹槽结构沿所述支撑定位台纵向布置。

5.根据权利要求4所述的猕猴桃果实检测分级装置，其特征在于：所述凹槽结构是V型槽结构或喇叭口的U型槽结构。