專利名稱：基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備，尤其是一種基于圖像處理的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)。
背景技術(shù)：
大蒜是出口創(chuàng)匯的暢銷商品，其加工過程往往包括切臍、脫皮、再切片和脫水加工等多個(gè)步驟。其中，脫皮、切片和脫水等工藝已全部實(shí)行機(jī)械操作，唯獨(dú)大蒜切臍的自動(dòng)化程度仍然有待提高。而新鮮大蒜經(jīng)風(fēng)吹日曬，大蒜臍部的粗纖維逐步木質(zhì)化，如果木質(zhì)部分不能切除干凈，將大大降低蒜干的質(zhì)量。目前，大蒜切臍的手段主要有以下幾種(1)手工切臍這種加工工藝不但生產(chǎn)率低、勞動(dòng)力成本高，而且由于采用普通菜刀平切，大蒜利用率也低，最高僅為80% ; (2)半自動(dòng)化切臍機(jī)工作時(shí)，掀起手把，刀桿通過導(dǎo)套將上模提起，把蒜頭放在下模口上，然后按下手把，刀桿壓彈簧，彈簧壓上模，從而將蒜頭彈性地壓緊。繼續(xù)按手把，刀桿沿導(dǎo)套繼續(xù)下行，柱形刀頭沿著夾模上同弧度的滑道將模中大蒜的蒜臍切掉；這種半自動(dòng)化切臍機(jī)一定程度上提高了生產(chǎn)效率，但仍然自動(dòng)化程度不夠。專利200820237608. 6公開了一種“自動(dòng)切臍機(jī)”，該自動(dòng)切臍機(jī)包括作為輸送裝置的鏈板、位于鏈板下方的切削機(jī)構(gòu)以及位于鏈板上方、用于固定大蒜的彈性壓爪。該專利實(shí)現(xiàn)了大蒜或洋蔥臍部的自動(dòng)切除，然而，仍然存在如下幾個(gè)方面的缺陷(1)大蒜通過設(shè)置在鏈板上的窩眼將臍部露出，然后采用切削機(jī)構(gòu)切除；然而作為自然生長的農(nóng)作物，大蒜的個(gè)頭和直徑必然有所區(qū)別，從而導(dǎo)致不同的大蒜從窩眼處露出的臍部大小不一致，難以保證切除的一致性和精確性；(2)鏈板的運(yùn)動(dòng)依靠槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，切削機(jī)構(gòu)則通過另一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)控制。二者之間毫無聯(lián)動(dòng)，且沒有保護(hù)機(jī)制，因此在切削過程中發(fā)生誤操作時(shí)會(huì)導(dǎo)致大量大蒜的誤切，造成不必要的損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有大蒜切臍機(jī)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，所述自動(dòng)大蒜切臍機(jī)大大提高了切割精度，減少了大蒜的損失；并具有實(shí)時(shí)通信、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)和多重保護(hù)的功能，實(shí)現(xiàn)了大蒜切臍的自動(dòng)化控制。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，包括底座、機(jī)架以及安裝在機(jī)架上的控制箱1、物料輸送機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)，所述控制箱分別與物料輸送機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)相連，所述物料輸送機(jī)構(gòu)包括設(shè)于底座上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和物料盤，所述物料盤上設(shè)有多個(gè)位于同一圓圈上的料杯；所述切削結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)I1、滑軌、滾珠絲杠和設(shè)置在切削座上的切削刀；所述切削座上還設(shè)有切削電機(jī)和位點(diǎn)檢測(cè)裝置，所述切削座與滾珠絲杠固定連接，所述切削刀與滑軌為滑動(dòng)連接；還包括與控制箱相連的圖像采集機(jī)構(gòu)，所述圖像采集機(jī)構(gòu)包括支架和安裝在支架上的鏡頭，所述鏡頭設(shè)置在料杯所在圓圈的正上方。優(yōu)選的是，所述切削座通過滑塊與滑軌滑動(dòng)相連，所述滑塊為套在滑軌上的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，所述切削刀通過連接軸安裝在切削座的下方，所述切削電機(jī)安裝在切削座的上方。優(yōu)選的是，所述物料盤的下方設(shè)有減速機(jī)，所述物料盤通過減速機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I相連。優(yōu)選的是，所述物料盤的上方設(shè)有定位樁，所述料杯通過定位樁固定位置；所述料杯均勻分布在靠近物料盤邊緣的圓圈上。優(yōu)選的是，所述滾珠絲杠上還設(shè)有編碼紅外傳感器和行程限位機(jī)構(gòu)，所述編碼紅外傳感器用于檢測(cè)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，所述行程限位機(jī)構(gòu)用于限定滾珠絲杠的行程。優(yōu)選的是，所述控制箱包括電源、控制電路板、驅(qū)動(dòng)電路板、設(shè)備保護(hù)模塊和顯示模塊；所述控制電路板通過驅(qū)動(dòng)電路板控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II和切削電機(jī)的開關(guān)；所述設(shè)備保護(hù)模塊包括電源保護(hù)模塊和電機(jī)保護(hù)模塊。優(yōu)選的是，所述控制電路板包括單片機(jī)和數(shù)字模擬電路。本發(fā)明的工作原理①將待切臍的大蒜放入到料杯中，打開控制箱中的電源開關(guān);在確定設(shè)備正常下，按下鍵盤的“開始”鍵，物料盤在減速機(jī)的帶動(dòng)下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使大蒜轉(zhuǎn)動(dòng)到圖像處理結(jié)構(gòu)的鏡頭下；②鏡頭將其采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制箱中的單片機(jī)，單片機(jī)處理后得到切割數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給切削機(jī)構(gòu)和物料盤；物料盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，將大蒜轉(zhuǎn)動(dòng)到切削刀正下方切削座上的位點(diǎn)檢測(cè)裝置檢測(cè)到定位樁后，將數(shù)據(jù)傳輸給控制箱，控制箱通過控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)I停轉(zhuǎn)使物料盤停止運(yùn)動(dòng)，滾珠絲杠在驅(qū)動(dòng)電機(jī)II的驅(qū)動(dòng)下精確移動(dòng)，并帶動(dòng)切削座上的切削刀沿滑軌結(jié)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，切削大蒜的根部和臍部；④人工的不斷輔助把大蒜放置到8料杯中，大蒜切臍機(jī)自動(dòng)循環(huán)切割大蒜；在設(shè)備工作過程中，發(fā)生誤操作、系統(tǒng)故障和人為操控等情況，大蒜切臍機(jī)會(huì)停止工作，并發(fā)出報(bào)警聲和紅燈閃爍，起到警示作用。本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明采用圖像采集結(jié)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)和物料輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)合，圖像處理機(jī)構(gòu)采集的數(shù)據(jù)傳輸給控制箱，然后由控制箱將指令分別傳輸給切削機(jī)構(gòu)和物料輸送機(jī)構(gòu)，保證了根據(jù)每頭大蒜的具體情況進(jìn)行切削，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全部大蒜臍部切除的一致性和精確性；
(2)本發(fā)明的工作機(jī)理為圖像采集機(jī)構(gòu)采集數(shù)據(jù)，傳輸給控制箱，控制箱根據(jù)數(shù)據(jù)向物料輸送機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，待物料到位后，切削機(jī)構(gòu)開始運(yùn)轉(zhuǎn)；因此，所有的操作步驟均根據(jù)上一個(gè)操作步驟的結(jié)果為啟動(dòng)指令，確保了切臍過程的順利進(jìn)行，避免了誤切操作；
(3)滾珠絲杠上還設(shè)有用于檢測(cè)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速的編碼紅外傳感器，由編碼紅外傳感器測(cè)得轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)，經(jīng)由單片機(jī)處理計(jì)算得到滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)距離，將運(yùn)動(dòng)控制精度提高至不大于O. 5mm ；
(4)滾珠絲杠上還設(shè)有用于限定滾珠絲杠的行程的行程限位機(jī)構(gòu)，在設(shè)備失控或誤操作時(shí)，行程限位保護(hù)開關(guān)起到保護(hù)作用；
(5)切削機(jī)構(gòu)在滾珠絲杠的聯(lián)動(dòng)下，通過滑塊沿滑軌做直線運(yùn)動(dòng)，保證了運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性；在位置檢測(cè)傳感器的檢測(cè)下，當(dāng)定位樁定位大蒜后，刀具才切削大蒜開始計(jì)量，實(shí)現(xiàn)了切削的自動(dòng)識(shí)別和穩(wěn)固定位；
(6)控制箱包括電源、控制電路板、驅(qū)動(dòng)電路板、設(shè)備保護(hù)模塊和顯示模塊?？刂齐娐钒逯饕蓡纹瑱C(jī)及其數(shù)字、模擬電路組成，給驅(qū)動(dòng)電路板發(fā)出控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)；顯示模塊主要由LCD12864顯示工作信息，并通過鍵盤設(shè)置系統(tǒng)參量以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制切換操作；實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的人機(jī)交互、數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)和多重保護(hù)等功能符合當(dāng)今農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的主視其中1.控制箱，2.機(jī)架，3.滑軌，4.滾珠絲杠，5.滑塊，6.伺服電機(jī)，7.鏡頭支架，8.料杯，9.物料盤，10.底座，11.連接軸，12.切削刀，13.鏡頭。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明?；趫D像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，包括底座10、機(jī)架2以及安裝在機(jī)架2上的控制箱1、物料輸送機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)和圖像采集機(jī)構(gòu)，所述控制箱I分別與物料輸送機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)和圖像米集機(jī)構(gòu)相連。所述物料輸送機(jī)構(gòu)包括設(shè)于底座10上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和物料盤9，所述物料盤9的下方設(shè)有減速機(jī)，所述物料盤9通過減速機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I相連；所述物料盤9的上方設(shè)有定位樁，所述料杯8通過定位樁固定位置；所述料杯8均勻分布在靠近物料盤9邊緣的圓圈上。所述切削結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)I1、滑軌3、滾珠絲杠4和設(shè)置在切削座14上的切削刀12 ;所述切削座14上還設(shè)有切削電機(jī)6和位點(diǎn)檢測(cè)裝置，切削刀12通過連接軸11安裝在切削座14的下方，所述切削電機(jī)6安裝在切削座14的上方；所述切削座14與滾珠絲杠4固定連接，所述切削座14通過滑塊5與滑軌3滑動(dòng)相連，所述滑塊5為套在滑軌3上的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。所述滾珠絲杠4上還設(shè)有編碼紅外傳感器和行程限位機(jī)構(gòu)，所述編碼紅外傳感器用于檢測(cè)滾珠絲杠4的轉(zhuǎn)速，所述行程限位機(jī)構(gòu)用于限定滾之絲杠的行程。所述圖像采集機(jī)構(gòu)包括支架7和安裝在支架7上的鏡頭13，所述鏡頭13設(shè)置在料杯8所在圓圈的正上方。所述控制箱包括電源、控制電路板、驅(qū)動(dòng)電路板、設(shè)備保護(hù)模塊和顯示模塊；所述控制電路板所述控制電路板包括單片機(jī)和數(shù)字模擬電路，并通過驅(qū)動(dòng)電路板控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II和切削電機(jī)的開關(guān)；所述顯示模塊主要由IXD12864顯示工作信息，通過鍵盤設(shè)置系統(tǒng)參量以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制切換操作；本發(fā)明由AC220V供電，內(nèi)置24V、12V和5V電源模塊為系統(tǒng)供電；所述設(shè)備保護(hù)模塊包括電源保護(hù)模塊和電機(jī)保護(hù)模塊。本發(fā)明的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)的實(shí)施過程將待切臍的大蒜放入到料杯8中，打開控制箱I中的電源開關(guān)；在確定設(shè)備正常下，按下鍵盤的“開始”鍵，切臍機(jī)會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)物料盤9，使大蒜轉(zhuǎn)動(dòng)到圖像處理結(jié)構(gòu)的鏡頭7下；經(jīng)圖像采集發(fā)送給控制箱I中的單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行圖像處理后，將切割數(shù)據(jù)發(fā)送給切臍機(jī)；切臍機(jī)接收數(shù)據(jù)后，物料盤9旋轉(zhuǎn)，大蒜轉(zhuǎn)動(dòng)到切削結(jié)構(gòu)的切削刀12下，在控制箱I的控制下，滾珠絲杠4帶動(dòng)切削結(jié)構(gòu)沿滑軌3向下運(yùn)動(dòng)，切削大蒜的根部和臍部。在人工的不斷輔助把大蒜放置到料杯8中，大蒜切臍機(jī)自動(dòng)循環(huán)切割大蒜。在設(shè)備工作過程中，發(fā)生誤操作、系統(tǒng)故障和人為操控等情況，大蒜切臍機(jī)會(huì)停止工作，并發(fā)出報(bào)警聲和紅燈閃爍，起到警示作用。
權(quán)利要求
1.基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，包括底座(10)、機(jī)架(2)以及安裝在機(jī)架(2)上的控制箱(I)、物料輸送機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)，所述控制箱(I)分別與物料輸送機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)相連，其特征在于所述物料輸送機(jī)構(gòu)包括設(shè)于底座(10)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和物料盤(9)，所述物料盤(9)上設(shè)有多個(gè)位于同一圓圈上的料杯(8);所述切削結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)I1、滑軌(3 )、滾珠絲杠(4)和設(shè)置在切削座(14)上的切削刀(12 );所述切削座(14)上還設(shè)有切削電機(jī)(6)和位點(diǎn)檢測(cè)裝置，所述切削座(14)與滾珠絲杠(4)固定連接，所述切削刀(14)與滑軌(3 )為滑動(dòng)連接；還包括與控制箱(I)相連的圖像采集機(jī)構(gòu)，所述圖像采集機(jī)構(gòu)包括支架(7)和安裝在支架(7)上的鏡頭(13)，所述鏡頭(13)設(shè)置在料杯(8)所在圓圈的正上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述切削座(14)通過滑塊(5)與滑軌(3)滑動(dòng)相連，所述滑塊(5)為套在滑軌(3)上的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述切削刀(12)通過連接軸(11)安裝在切削座(14)的下方，所述切削電機(jī)(6)安裝在切削座(14)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述物料盤(9)的下方設(shè)有減速機(jī)，所述物料盤(9)通過減速機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)I相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述物料盤(9)的上方設(shè)有定位樁，所述料杯(8)通過定位樁固定位置；所述料杯(8)均勻分布在靠近物料盤(9)邊緣的圓圈上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述滾珠絲杠(4)上還設(shè)有編碼紅外傳感器和行程限位機(jī)構(gòu)，所述編碼紅外傳感器用于檢測(cè)滾珠絲杠(4)的轉(zhuǎn)速，所述行程限位機(jī)構(gòu)用于限定滾珠絲杠的行程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述控制箱包括電源、控制電路板、驅(qū)動(dòng)電路板、設(shè)備保護(hù)模塊和顯示模塊；所述控制電路板通過驅(qū)動(dòng)電路板控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II和切削電機(jī)的開關(guān)；所述設(shè)備保護(hù)模塊包括電源保護(hù)模塊和電機(jī)保護(hù)模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，其特征在于所述控制電路板包括單片機(jī)和數(shù)字模擬電路。
全文摘要
基于圖像處理技術(shù)的自動(dòng)大蒜切臍機(jī)，包括底座、機(jī)架以及安裝在機(jī)架上的控制箱1、物料輸送機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)，所述控制箱分別與物料輸送機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)相連，所述物料輸送機(jī)構(gòu)包括設(shè)于底座上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和物料盤；所述切削結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)II、滑軌、滾珠絲杠和設(shè)置在切削座上的切削刀；所述切削座上還設(shè)有切削電機(jī)和位點(diǎn)檢測(cè)裝置，所述切削座與滾珠絲杠固定連接，所述切削刀與滑軌為滑動(dòng)連接；還包括與控制箱相連的圖像采集機(jī)構(gòu)，所述圖像采集機(jī)構(gòu)包括支架和安裝在支架上的鏡頭，所述鏡頭設(shè)置在料杯所在圓圈的正上方。本發(fā)明提高了大蒜的切臍質(zhì)量，減少了損失；并具有實(shí)時(shí)通信、人機(jī)交互和多重保護(hù)的功能，實(shí)現(xiàn)了大蒜切臍的自動(dòng)化控制。
文檔編號(hào)A23N15/08GK103027368SQ20121051834
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者趙麗清 申請(qǐng)人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)