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基于plc的水果分拣系统毕业设计《基于PLC的水果分拣系统毕业设计》1. 引言在工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）作为一种常见的控制设备，在各种自动化系统中发挥着重要作用。
本文将对基于PLC的水果分拣系统进行毕业设计，并就其设计、实施和应用进行深入探讨。
2. 概述水果分拣系统在农业生产中有着重要的应用。
通过自动化的分拣过程，可以提高生产效率、减轻劳动强度，同时保证产品质量。
基于PLC的水果分拣系统将结合传感技术、控制原理和机械执行装置，实现对水果的自动分类和分拣。
3. 设计原理在设计过程中，需要充分考虑不同种类水果的形状、颜色、大小等特征。
通过传感器检测水果属性，PLC进行逻辑判断并控制执行装置进行分拣。
采用模糊逻辑算法，可以提高系统对水果特征的识别和分类准确度。
4. 系统组成基于PLC的水果分拣系统通常包括传感器模块、PLC控制器、执行装置和人机界面。
传感器模块用于采集水果属性信息，PLC控制器用于进行逻辑判断和控制指令输出，执行装置用于实现分拣操作，人机界面用于参数设置和监控。
5. 实施过程在系统实施过程中，需要对传感器进行合理布置和调试，编写PLC程序实现对传感器信号的处理和控制逻辑的设定。
执行装置的选择和调试也是关键的一环。
6. 应用前景基于PLC的水果分拣系统可以应用于水果种植基地、水果加工厂等场景，为农业生产提供技术支持。
随着人工智能和大数据技术的发展，将有望实现对水果质量的更精准评估和预测。
7. 总结和展望通过本文对基于PLC的水果分拣系统毕业设计的探讨，可以更加全面地理解自动化系统的设计与实施过程。
未来，随着技术的不断更新和应用场景的拓展，基于PLC的水果分拣系统将迎来更广阔的发展空间。
8. 个人观点作为文章写手，我深刻理解基于PLC的水果分拣系统对农业生产的重要意义。
在未来的发展中，我期待该系统能在智能化、高效化方面取得更大突破，为农业现代化发展贡献更多力量。
通过本文的讨论，我们对基于PLC的水果分拣系统毕业设计有了更深入的了解。
智慧水果分拣系统设计设计方案智慧水果分拣系统是一种利用人工智能和机器视觉技术对水果进行自动分拣的系统。
它可以在短时间内对大批量水果进行分类和分拣，提高效率和准确度。
下面将介绍一种智慧水果分拣系统的设计方案。
系统硬件部分：1. 视觉传感器：使用高分辨率的摄像头或者激光扫描仪作为视觉传感器，用于获取水果的外观特征和形状信息。
2. 输送带：将水果从输入端送至分拣区域，可以通过传送带控制水果的运动速度和方向。
3. 机械臂：选择适合的机械臂来收集和移动水果，可根据需要选择单臂或多臂机械臂，具备较大的运动范围和精确度。
4. 电脑控制系统：用于实现系统的整体控制和运行，包括图像处理和分析算法、机械臂运动控制等。
系统软件部分：1. 图像处理和分析算法：通过机器视觉技术对水果的外观特征进行提取和分析，包括颜色、形状、大小等方面的特征。
可以使用深度学习算法训练水果分类模型，实现对不同水果的自动分拣。
2. 机械臂控制算法：根据图像分析结果，确定机械臂的位置和姿态，实现对水果的准确抓取和放置。
可以使用逆运动学算法计算机械臂的控制参数，实现抓取和放置的精确控制。
3. 系统控制界面：设计一个人机交互界面，实现系统的参数设置、运行控制和状态监测等功能。
可以采用图形化界面，方便用户操作和监控系统运行。
系统工作流程：1. 输入水果：将水果放置在输送带上，输送带将水果送至分拣区域。
2. 图像采集和处理：视觉传感器获取水果的外观图像，图像处理算法对图像进行处理，提取水果的特征信息。
3. 水果分类：使用训练好的分类模型对水果进行识别和分类，确定每个水果的类别。
4. 机械臂抓取：根据分类结果，控制机械臂的位置和姿态，准确地抓取每个水果。
5. 水果分拣：将抓取的水果放置到对应的分拣箱中，完成水果的分拣。
6. 系统监控：通过系统控制界面，监测系统的运行状态和分拣结果，实时调整和优化系统的运行参数。
系统的优势：1. 高效准确：利用机器视觉和机械臂控制技术，可以在短时间内对大量水果进行自动分拣，提高生产效率和准确度。
目录引言 (3)1 水果分选机的研究现状与发展状况 (3)1.1研究现状 (3)1.2课题研究的意义与发展 (5)2 本设计的内容与要求 (5)2.1内容 (5)2.2要求与数据 (5)2.3技术参数 (6)3 功能原理设计 (6)3.1分选机的工作方式 (6)3.2分选机构原理的设计 (7)3.3隔板的设计 (7)4 方案的选择与设计 (8)4.1 分选机整体装置的设计 (8)4.2电机的选择 (8)4.3传动比及主要装置运动参数计算 (10)5 重要零件的校核与计算 (11)5.1齿轮的设计与计算 (11)5.2 V带的设计 (14)5.2.1 带传动的选择 (14)5.2.2 V带传动的计算 (17)5.3 链传动的设计 (19)5.3.1 链传动的选择 (20)5.3.2 链传动的计算 (21)5.4 输出轴部分的设计 (22)5.4.1 输出轴的设计 (22)5.4.2 平键的设计 (27)5.5 输入轴部分的设计 (28)5.5.1 输入轴的设计 (28)5.5.2 平键的设计 (33)5.6 滚子轴的设计与计算 (34)5.7 箱体的设计 (36)5.8 螺栓组的设计与计算 (38)5.9 润滑密封的设计 (42)6 三维数字化建模 (42)6.1分选机整体的三维建模 (42)6.2带传动部分的三维建模 (44)6.2分级机构的三维建模 (45)6.2入料斗的三维建模 (46)7 总结 (47)谢辞 (48)参考文献 (50)引言近年来，随着农业科技的发展和人民生活水平的提高，国内外水果品种越来越多，人们对水果的品质也有了更高的要求。
为了提高水果的加工质量和出品等级，需要对水果进行严格的质量分级和大小分级。
现有的水果分选机大多结构较为复杂，一般多以大型生产线为主，制造成本较高，分选效率也较低，分选成本较高，现有的水果分选机又以重量分选机为主，而农产品基地的水果销售多以尺寸大小、质地为衡量标准，重量分选机就不适合在农产品基地使用。
目录摘要 (1)关键词 (1)1 前言 (2)2 总体方案的拟定 (3)2.1 原理分析 (3)2.2 总体结构设计 (5)2.3 各执行机构主要参数的计算 (6)2.4 传动装置的运动和动力参数的计算 (13)3 主要零件的选择和设计 (15)3.1 皮带传动的设计计算 (15)3.2 直齿圆柱齿轮的设计计算 (17)3.3 滚子链传动的设计计算 (20)3.4 轴的设计计算 (21)3.4.1 高速轴的设计计算 (21)3.4.2 低速轴的设计计算 (24)3.5 轴承的校核 (27)3.6 键的设计计算与校核 (27)3.7 润滑与密封 (28)3.8 主要缺点和有待进一步改进的地方 (29)4 结束语 (29)参考文献 (31)致谢 (32)水果分选机的设计摘要：本文分析了中国国内外水果分级分选机的研究和发展现状，对未来进行了展望，设计出了一种新型水果分级分选机构。
该水果分级分选机是由分级滚筒、传动机构和电动机组成。
采用电动机提供动力，通过带轮传动机构，将运动和动力传送到直齿圆柱齿轮减速器，然后再通过链轮传动机构，将所需的运动和动力传送至分级滚筒上，从而实现水果的分选。
整个机构简单且易于操作，便于维护，提高了生产效率，降低了劳动强度，为实现水果加工机械化与规模化提供了前提。
关键词：水果；形状；分选机构；分级滚筒；The design of fruit sorting machineAbstract:This paper analyzes the present situation of the Chinese domestic and foreign fruit sorting machine research and development, on the future prospects, we design a new type of fruit sorting mechanism. The fruit sorting machine is composed of grading cylinder, transmission mechanism and a motor. The power provided by a motor, through a belt pulley transmission mechanism, the movement and power is transmitted to the straight tooth cylindrical gear reducer, and then through the chain wheel transmission mechanism, the required movement and power is transmitted to the classification on the drum, thereby we can realize the separation of fruit. The entire mechanism is simple and easy to operate, easy to maintain, improve production efficiency, reduce labor intensity, which help to achieve the fruit processing mechanization and scale and to provide the premise.Key Words:fruit; shape; the grading mechanism; grading cylinder1 前言1.1 选题研究意义水果分选是水果进入流通领域的一个重要环节，直接关系到水果生产的效益。
水果智能分拣系统的设计与实现随着人们对健康和营养的需求不断增加，水果作为一种健康和美味的食品在市场上越来越受欢迎。
但是，水果的种类繁多，每一种水果的大小、颜色、形状和成熟度都各不相同，这给水果的分选工作带来了极大的挑战。
传统的手工分拣方式效率低下、成本高昂，因此，水果智能分拣系统的设计与实现变得十分重要。
一、智能分拣系统的设计思路智能分拣系统是通过计算机视觉和机器学习等技术，对水果进行智能分析和分类，以实现自动化分拣的系统。
为了实现高效、精准的分拣，水果智能分拣系统需要具备以下几个关键特点：1.高效性：智能分拣系统需要具备高效的分拣速度和准确率，能满足企业生产的高效要求。
2.多样性：水果种类繁多，分拣系统需要具备适应多种水果的能力，能对不同水果进行准确分拣。
3.可扩展性：智能分拣系统需要能够随着生产需求的变化而进行扩展，达到更高的生产效率。
基于以上特点，我们可以设计出以下的分拣系统：1. 图像采集和处理：系统采用高清晰度的CCD摄像头对水果进行拍摄，并采用图像处理算法对水果进行分析和分类，提取出水果的大小、颜色、形状等特征。
2.分类器设计和训练：通过机器学习技术设计和训练分类器，以对不同的水果进行分类和判别，实现水果的自动化分拣。
3.控制系统：控制系统负责驱动整个智能分拣系统的运行，通过PLC等控制器连接各个设备进行控制和监控。
二、智能分拣系统的实现过程1. 水果图像采集和处理为了实现高效的采集和处理，我们采用了高颜色还原、高分辨率、高帧率的图像采集设备。
在采集完成后，需要用图像处理算法实现图片的去噪和增强等预处理操作，以达到对水果拍摄图像的准确解析和分类。
2. 分类器设计和训练设计和训练分类器是实现水果智能分拣系统的核心工作。
我们采用深度学习的方法，通过建立卷积神经网络进行训练。
首先，对采集到的水果图像进行筛选和标注，建立训练图像库。
随后，使用深度学习框架，例如TensorFlow，进行训练。
山东农业大学学报(自然科学版),2019,50(6):971-973VOL.50NO.62019Journal of Shandong Agricultural University (Natural Science Edition )doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2019.06.009数字优先出版:2019-12-23柑橘自动分拣机的控制系统设计陈涛,高自成*,李立君,王远嵩中南林业科技大学机电工程学院,湖南长沙410004摘要:为提高柑橘加工行业的效益，设计了基于可编程控制器PLC 的柑橘自动分拣机的控制系统，系统利用Sercos 总线通讯精确控制各伺服电机运行，利用相机对柑橘的形状大小和位置信息进行采集，并传送给上位机处理与所设定的标准比对、分配合适的通道，通过PLC 控制下料机利用给定的位置信息快速夹取。
PLC 作为控制的核心，触摸屏用来监控系统的状态，有效保证了系统的安全性。
该系统能大幅度提高柑橘加工的效率。
关键词:柑橘自动分拣机;控制系统;设计中图法分类号:S233.74文献标识码:B 文章编号:1000-2324(2019)06-0971-03Design for the Control System of Citrus Automatic SorterCHEN Tao,GAO Zi-cheng *,LI Li-Jun,WANG Yuan-songMechanical and Electrical Engineering College/Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410040,ChinaAbstract:In order to improve the efficiency of citrus processing industry,we designed the control system of citrus automatic sorting machine based on PLC.The system uses sercos bus to precisely control the operation of servo motor,and the camera to collect shape and position information of citrus,then was transmitted to the PC for processing and matching with the set standards,assigning appropriate channels,and controlling the unloading machine through the PLC to quickly capture with the given position information.PLC is the core of control,the touch screen is used to monitor the status of the system,which effectively ensures the security of the system.This system can greatly improve the efficiency of the citrus processing.Keywords:Citrus automatic sorter;control system;design近年来，自动化技术在工业各个领域得到了广泛应用，柑橘领域是自动分拣技术应用中最重要及最广泛的领域之一[1]。
人工分级操作实际效率较低，且存在一定误差，为此需要在水果行业中实现机械自动化技术，促进分选作业机械化。
当前，在针对分选机械系统研究中，对水果分选机器设计与称重模块设计取得了一定成绩，为了促进对该应用目标更好的实现，在设计中应该充分对其工作原理进行分析，为实际设计应用提供参考依据，提升水果分选机械系统应用效率。
1 水果分选机的工作原理与总体结构水果风选机机械系统主要部分包括生产线支架、传动系统、水果托盘与分级箱。
机械系统是生产线整体运动过程中动力提供部位，主要为水果托盘传输工作提供动力；其他部件在安装中是支撑力的主要构成，也是称重与卸料零件安装的核心基础；生产线支架则是水果分选机中所有部件安装的基础；传动系统在安装中主要组成部件较多，包括电动机、齿轮减速器以及动力与从动力输出链轮等；水果托盘结构和输送链条两个部件直接铆接，输送链条运动会带动水果托盘运动，输送链条处于竖直状态下，与地面保持垂直状态；输送链条下方支撑结构以耐磨板为主，对输送链条在运行中的水平性起到了良好的稳固作用，保证称重模块运作的精准度。
称重模块主要构成部分有称重台、称重顶板、称重底板以及传感器等，称重模块在安装中应该直接固定在生产线支架之上；水果托盘与双节距传输带直接连接，水果托盘被运输至称重区则会与称重台相接触，称重台受到力作用，托盘根据旋转轴运动完成对水果称重与卸料；托盘形状为凹型，经过上料装置能够将水果逐渐被放入水果托盘之中，实现传输中水果排列；托盘与水果相接触的部分为塑料制品，能够最大程度防止表面托盘对水果机械所产生损伤；水果分级与卸料部件配合，能够将完成分选的水果根据装置系统信号翻转托盘，最终完成水果分级卸料工作。
图像采集系统包括摄像机、镜头、光源与光照箱，主要是在水果分选机传输中，对传输带上的水果进行动态图像收集，同时将其传输至图像处理系统。
重量等级对水果判别系统分为称重台和称重传感器两部分，实时处理水果传输中称重器所接收到的信息数据，对所得到的水果综合信息进行全面考虑，以此控制系统中各个水果等级评定。
• 116•针对水果多模式检测需求，设计了一种多用途水果分拣设备。
该设备由进料装置、传送装置、检测装置、分料装置和出料装置等几大部分组成，水果通过进料装置进入传送装置分批经过大小检测传感器、颜色检测传感器或重量检测传感器对水果做出检测与判断，再通过分料装置将不同等级的水果完成自动化分类工作。
该设备提高了水果分级的效率，降低了生产成本。
水果的产后检测和处理系统和自动化操作流程主要包括清洗、上线、打蜡、烘干、分拣，其中除了产后分拣以外，其他各个步骤的分拣处理方式一般都主要是通过分拣工序的自动启停等流水线的操作，技术相对容易得到解决，提高水果的产后分拣处理技术是水果产后检测和处理的一个关键技术。
目前我国水果产品分拣能力和分拣技术较低，造成了我国品质高的水果在市场上价值和价格不相匹配。
国内的水果分拣机类型包括：辊带式水果大小分拣机、滚筒筛孔式水果大小分拣机等采用机械式结构的水果分级设备。
此外国内对基于传感器和计算机视觉品质分拣系统的智能化水果分拣系统作了相关研究。
国外采用视觉网络利用CCD 摄像机技术对各种水果的形状尺寸大小、颜色状态等信息进行分析从而实现分拣。
但这些设备有的处于研究阶段，有的造价较高，无法满足小批量生产场合，本文给出的针对水果大小、色泽、重量检测于一体的水果分拣设备，通过一条生产线上完成多个果品指标筛选，即可满足不同筛选条件，也可共同作用完成更加精细化筛选工作，实现高效分拣和集成应用。
1 总体设计以苹果分拣作为样例进行分析设计。
多用途水果分拣装置总体设计如图1所示，整套系统为流水线型结构，框架使用铝型材结构拼接，识别、分料均在流水线上进行。
图1 多用途水果分拣装置结构图工作时，一般只进行单个类型分拣。
按大小分拣：打开大小检测装置，将苹果送入进料口后，经过机械视觉采集装置对苹果进行大小检测，将苹果分为大、中、小三类，检测装置将数据传入PLC 控制系统，控制系统控制3个气缸，分别将苹果推入1、2、3号分拣通道。
基于PLC的水果称重分级设备控制系统设计摘要：为提高超市、水果店等小型水果销售点的类球型水果分级效率、收集效率、减少人流拥挤、降低人工成本的问题。
采用西门子PLC S7-200针对于小型类球型水果质量进行了水果称重分级控制系统设计，融合电动机控制、多传感器技术及气动控制，设计分级系统的自动控制功能以及软硬件的组成。
实现了对水果的自动整理、称重、分级、储存、收集的过程。
关键词:水果称重设备；PLC；压力传感器随着果品贮藏加工业的发展和人们生活水平的提高，人们对水果质量的要求越来越高，水果采后处理工作显得日益重要，而采后处理工作时效性强、作业质量标准高，实现自动化作业势在必行。
提高水果采后处理技术，加大采后处理能力，实现水果自动采后处理对提高我国水果在国际贸易的竞争力具有重要意义，水果生产的产业化使实现水果采后处理自动化技术成为必须。
在水果品质检测和自动分级设备中，不同等级的水果从输送线上落到相应的分级口是重要的功能，即实时分级控制要求。
采用PLC来开发该项功能具有成本低，适应水果对象广，系统容易移植和升级的特点。
PLC具有较强的逻辑运算、逻辑控制和顺序控制能力，同时具有可靠性高、编程简单、模块化结构等优点。
由于PLC的这些特点，使得其具有完成各种复杂程度不同的工业控制功能。
应用PLC自动分拣，有利于提高水果的传送、水果的重量分级、质量的分拣和数量计数等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，避免了水果在分拣过程中的损坏，保证水果的新鲜度，降低生产成本，加快实现工业生产自动化的步伐。
同时，在一些动作简单但又重复作业的操作中，以自动化代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的事故。
1.PLC的基本结构对于控制器它的选择范围是非常广泛的，这次选择是西门子的PLC，控制装置包括主机、扩展单元、外设组成。
不论采用什么控制装置，主机都是必不可少的，其他外设等模块都是根据设计的需求进行扩展。
主要包括CPU(224)、电源、内存、扩展单元、外部设备及接口和I\O单元。
前 言目前我国的主要水果产量稳居世界第一，品种繁多，品质优良，在国家扶农政策的大力 支持下，水果的发展前景广阔，但是水果产后商品化手段仍然很落后，最近几年部分水果生 产者和经营者从国外引进了一些国外比较先进的水果分级生产线， 由于我国水果种类和品质 的差异性和我国水果产业的分散化经营模式，因而这些生产线的应用具有局限性，因而面向 全国特色水果研究和开发适合的水果在线无损检测分级技术和设备， 并在大型水果企业和水 果合作组织中进行推广应用具有十分重要的现实和经济意义。
本文针对我国水果产业的分散化布局和国内外水果分选机的研究现状和实际应用， 对小 型电子称重式水果分选机进行了研究， 本设计包括进料成列机构、 传送分级机构、 称重机构、 微电脑处理机构、卸料控制机构和出料口： 进料成列机构的出口端接在传送分级机构的进口 端；传送分级机构的传送带由用于装载单个水果的承托器按传送方向排列而成，并通过支撑 链条由电机牵引运动； 称重机构和卸料控制机构按传送方向依次设置在与传送分级机构传送 带对应的位置处，卸料控制机构通过传输线与微电脑处理器对应输出端口连接。
本设计通过重量检测对苹果进行分级装置。
关键词：苹果；自动上料 ；水果成列；称重模块目 录1 绪论 (1)1.1 水果分级的意义 (1)1.2 水果分级的方法介绍 (1)1.3 水果分选机的国内外研究现状 (2)1.4 本论文的研究目的和主要内容 (2)2 苹果分选机工作原理及机械设计 (3)2.1 苹果分选机总体结构和工作原理 (3)2.1.1 承托器机构设计 (3)2.1.2 卸料控制机构的设计 (4)2.1.3 自动上料机构与成列机构的设计 (5)2.2 传动系统设计 (6)2.2.1 确定传动方案 (6)2.2.2 电动机的选择 (6)2.2.3 减速器的选择 (7)2.3 链传动设计 (7)2.3.1 减速器输出轴与动力轴之间的链传动设计 (7)2.3.2 生产线输送链轮之间链传动设计与计算 (9)2.4 称重模块机械部分的设计 (11)3 苹果分级机关键零件设计与分析 (13)3.1 链轮轴的受力分析 (13)3.2 工业相机的选择 (14)3.3 支架的设计 (14)总 结 (16)致 谢 (17)参考文献 (18)1 绪论1.1 水果分级的意义根据 2010 年国家统计局统计数据，我国的苹果（3326.3 万吨）、梨（1505.7 万吨）、 柑桔（2645.2 万吨）的产量均稳居世界第一，水果总产量达到 21401.4 万吨，果园面积也 达到了 11543.9 千公顷，二者连续 8 年居世界第一，并且我国水果品种繁多，品质优良， 因此我国可以称之为是一个水果超级大国，水果的发展前景广阔。
一种水果自动分拣机的设计摘要：主要设计的是输送水果的装置，水果输送装置采用的单列化结构，是毕业设计中的一个重要装置，本次设计的分拣机器的单列化机构有三个方面，其一是电动机（在选择电动机时不仅要考虑安全还要考虑额定功率问题），其二是传送带，其三是四个滚筒。
水果输送装置的单列化结构是利用一个倾斜的输送装置（这里采用一个凹形板，利用水果的自身重力滑入输送带）和一个V型输送装置垂直分布（从水果输送进来到输送出去的方向），由于大部分的水果的外观像圆形，根据水果外观，故分拣机构选择使用双辊式关键词：品质分级单列化输送1水果品质分拣的背景与意义我国作为历史上及现在国际上的的农业大国，粮食与蔬菜一直是主要的种植的经济农作物，由于社会经济的高速发展，人民经济水平的不断提高，对生活的品质要求也不断提高，水果的消费额大大提高，水果的种植面积产量不断增大，水果也逐渐成为我国第三大农业种植产业。
现阶段，中国对水果质量的分拣研究存在很多局限，只能研究出大小分拣的机器，而且分拣机器的种类非常多，其结构也很复杂。
但是果农基本上对分拣机器知之甚少，要想使水果产品商品化，核心工作就是对水果品质进行分拣处理，在某种程度上，可以提升水果实际的销售利润。
因此，对于分拣机器的研究，不仅要使之结构简单，还要能够应用于实际生产中。
在国内以及国外市场，水果的市场潜力都非常大。
虽然中国属于水果市场生产大国，但是还没有进入强国的行列，中国水果出口额还不足全球总产量的十分之一，主要是因为中国水果质量没达到商品化的要求以及其外观和质量都相对较差，以致于在水果市场中毫无竞争力。
2水果品质分拣机的整体设计原则1.根据不同水果的质量以及其物理状态，发明出一种不仅可以分拣还能满足农户采摘的机器。
2.其分拣机器需要具备的特点有以下几方面，其一是分拣的准确，其二是分拣的高效，其三是分拣的安全度数高，其四是可靠。
3.以减少制造成本为目的，以满足功能需求为基础，机器的组建需要尽可能的简化，以此使农户在使用过程中更加方便操作以及拆卸。
水果分拣结构毕业设计水果分拣结构毕业设计引言水果分拣是农业生产中重要的环节，它直接关系到水果的质量和市场价值。
随着技术的发展，自动化水果分拣系统逐渐取代了传统的人工分拣方式。
本文将探讨水果分拣结构的毕业设计，旨在提高水果分拣的效率和准确性。
一、背景介绍水果分拣是水果加工过程中不可或缺的环节，它的目的是根据水果的品种、大小、成熟度等特征，将水果分成不同的等级。
传统的水果分拣方式通常依赖于人工，这不仅效率低下，还容易出现人为错误。
因此，自动化水果分拣系统的研发变得尤为重要。
二、自动化水果分拣系统的组成自动化水果分拣系统主要由以下几个部分组成：1. 传感器：传感器在水果分拣系统中起到关键作用，它能够检测水果的大小、颜色、成熟度等特征。
常用的传感器包括光电传感器、红外线传感器等。
2. 传送带：传送带是将水果从一个位置运送到另一个位置的关键设备。
它可以根据水果的特征进行分拣，并将水果送到相应的位置。
3. 分拣机械臂：分拣机械臂是自动化水果分拣系统中的核心部件，它能够根据传感器的反馈信息，准确地抓取水果并将其放置在相应的位置。
4. 控制系统：控制系统是整个自动化水果分拣系统的大脑，它能够根据传感器的反馈信息，控制传送带和机械臂的运动，实现水果的准确分拣。
三、自动化水果分拣系统的工作原理自动化水果分拣系统的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 传感器检测：传感器检测水果的特征，如大小、颜色、成熟度等。
2. 特征提取：根据传感器的反馈信息，控制系统对水果的特征进行提取和分析。
3. 分级判断：根据提取的特征，控制系统判断水果的等级，并将其分配到相应的位置。
4. 机械臂操作：根据分级判断结果，控制系统指导机械臂准确地抓取水果，并将其放置在相应的位置。
5. 分拣完成：当所有水果都被分拣完毕后，自动化水果分拣系统停止工作。
四、自动化水果分拣系统的优势和挑战自动化水果分拣系统相比传统的人工分拣方式具有以下优势：1. 提高效率：自动化水果分拣系统能够实现高速、连续的分拣过程，大大提高了分拣效率。
第29卷 第5期2008年5月仪器仪表学报Ch i nese Journa l o f Sc ientific Instru m entV ol 129N o 15M ay 2008收稿日期:2007-11 Recei ved Dat a :2007-11水果自动分选机分级卸料实时控制系统的设计魏新华1,孙卫红2,李道亮3,周杏鹏1(1 东南大学自动化学院 南京 210096;2 山东农业大学信息科学与工程学院 泰安 271018;3 中国农业大学信息与电气工程学院 北京 100083)摘 要:设计出一套水果自动分选机分级卸料过程实时控制系统,提出一种水果等级信息与水果实时位置间的连续动态配准方法,实现输送线上水果流的动态位置的实时检测、连续跟踪、水果等级信息与其实时位置间的连续动态配准以及水果分级卸料过程的自动控制。
给出控制系统的电路结构,分析步进电机的控制过程,并详细论述水果等级信息与其实时位置间的动态配准方法。
实际运行实验表明,在该系统的控制下,所有水果都能在品质检测装置为其判定的等级出口处自动平稳卸料。
关键词:水果;分选;卸料;自动控制;配准中图分类号:TP273+.5 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:510.8040D esign of rea-l tim e control system for dischargi ng process of autom atic fruit graderW e iX inhua 1,Sun W e i h ong 2,L iDao liang 3,Zhou X i n gpeng1(1Schoo l of A uto m ation ,Southeast U ni ver sity,N anj i ng 210096,China;2College of Information Science and E ngineer i ng,Shandong A gricult ural U ni ver sity,T ai c an 271018,China;3Co llege of Infor m ation and E lectrical E ngineer i ng,China Agr icultural Universit y,Beij i ng 100083,China )Abst ract :A rea-l ti m e contro l syste m for discharg i n g process of auto m atic fru it grader w as desi g ned ,and a dyna m -ica ll y reg istration m ethod for fr u it g rade infor m ati o n and fr u it rea-l ti m e positi o n w as presented ,w h i c h could detect and trace conti n uously the dyna m ic position o f fr u it fl o w on the conveyer of t h e grader ,and reg ister dyna m ically t h e fru it grade i n for m ation w ith the rea-l ti m e position ,and contro l auto m atica ll y the fruit discharg i n g process .Constructi o ns and wo r k i n g princ i p les o f the control syste m are presen ted .Operati o n process of the step m otor is analyzed .And the dyna m ica l reg istration m ethod for fr u it grade i n f o r m ation and the rea-l ti m e position is d iscussed i n detai.l Practical perfor m ance sho w s tha t all fruits are dischar ged s m oothly on the prospective dischar g ing ports under contro l of the re -a-l ti m e control syste m.K ey w ords :frui;t grad i n g ;dischar g ing ;auto m atic contro;l reg istrati o n1 引 言为实现水果的自动分级卸料,水果自动分选机的分级卸料控制系统必须能够实时检测、连续跟踪输送线上水果流的动态位置,以在水果到达相应等级的分级出口时,控制分级卸料执行机构对水果实施自动卸料。
应义斌等人利用接近开关和移位寄存器设计了一套控制系统,实现了料斗式水果分级卸料机构的分级卸料过程的自动控制[1]。
PLA 等人则利用CAN 总线网络构建了一套水果自动分选机柔性控制系统[2]。
为进一步提高分级卸料控制系统的可靠性、可扩展性和同步性能,本文针对自主研发的水果机器视觉自动分选机,采用模块化结构,利用RS485总线和CAN 总线混合网络设计出一套水果自动分选机分级卸料实时控制系统。
第5期魏新华等:水果自动分选机分级卸料实时控制系统的设计10252 水果自动分选机分级卸料装置的工作原理2.1 水果自动分选机的一般工作原理水果自动分选机一般由水果输送装置、水果品质检测装置、水果分级卸料装置和同步控制系统等部件组成[1-5]。
在图1所示的自主研发的水果机器视觉自动分选机中,滚子式水果输送装置负责连续输送水果并使水果自动成单个排列[6];摄像机负责连续采集输送线上水果流的动态序列图像,由图像处理系统对图像进行处理,提取各个水果的品质参数,并综合判定其等级;当带有等级信息的水果到达所属等级的分级出口时,相应的分级执行机构动作,迫使该水果下面的水果分选杠杆转动,将水果从滚子上撬起并滚入相应的水果收集箱[7];同步控制系统则负责控制分选机的各个部件同步协调工作。
1分级执行机构; 2水果; 3摄像机; 4水果支承滚子;5水果分选杠杆; 6摩擦带; 7循环输送链; 8水果收集箱;9输送链链轮; 10槽型红外光电开关传感器; 11同步编码盘图1 水果机器视觉自动分选机的总体结构示意图F i g .1Constructi on of the fru it machine v isi on grader2.2 杠杆式水果高速分级卸料装置的工作原理图1中所采用的杠杆式水果高速分级卸料装置的具体结构如图2所示。
分选杠杆通过其中间套筒安装在纵向水平轴上,并可绕其自由转动。
在步进电机的驱动下,分选凸轮可在其/分选0和/通过0两个工作位置之间来1步进电机; 2分选杠杆套筒; 3分选杠杆分选臂; 4水果;5水果支承滚子; 6输送链; 7纵向水平轴;8分选杠杆承压臂; 9分选凸轮图2 杠杆式水果高速分级卸料装置的结构示意图F ig .2Constructi on of t he leve r -sty l ed hi gh -speedfru it discha rg i ng asse mb l y回切换。
在/分选0位置,分选凸轮的工作表面的最高点正好与分选杠杆承压臂的上表面齐平。
当分选杠杆在输送链的带动下向前运动时,其承压臂就在分选凸轮的工作表面上滑动,并在分选凸轮升程的作用下被迫绕纵向水平轴转动,分选杠杆的分选臂则逐渐将水果从支承滚子上撬起并逐渐滚离输送线;在/通过0位置,分选凸轮工作表面的最低点高于分选杠杆承压臂的上表面,分选杠杆自由通过,水果继续向下一分级出口输送。
通过对分选凸轮工作表面形状的优化设计,可保证卸料过程对水果没有冲击[7]。
3 分级卸料实时控制系统的设计分级卸料实时控制系统是分选机同步控制系统的一部分。
考虑到分选机分级出口较多、各部件之间相距较远又需要同步协调工作,而且水果等级信息等数据需要在部件之间实时传输,所以分级卸料实时控制系统采用模块化结构,基于CAN 总线和RS485总线混合网络设计而成,其结构如图3所示。
图3 分级卸料实时控制系统的总体结构F i g .3B lock d i agra m of the d i scharg ing contro l syste m系统同步定时信号发生器负责生成系统同步定时信号;分级执行控制器负责跟踪已定级水果的动态位置,完成水果等级信息与其实时位置的动态配准,并控制分级执行机构完成某一等级水果的分级卸料;水果分选机主控制器则负责从水果品质检测装置接收水果等级信息并发送到各分级执行控制器,此外还负责系统各模块的工作参数设置和状态监控。
RS485总线专用于传输同步定时信号,以确保其实时传输。
而水果等级信息、参数设置指令和各模块的状态信息等则通过CAN 总线进行通讯传输。
3.1 系统同步定时信号的产生如图1所示,在水果机器视觉自动分选机的输送链链轮轴上安装有一个同步编码盘,盘沿上沿同一圆周均匀分布着与链轮齿数相同数量的小通孔。
一个槽形红外光电开关传感器跨装在盘沿上,其红外光束正好可从小通孔中穿过。
编码盘与链轮一起同步转动。
所以输送链每前进一个链节距,即链轮每转过一个齿,红外光电开关就产生一个脉冲信号。
此脉冲信号在系统同步定时信号1026 仪 器 仪 表 学 报第29卷发生器内,先经光电隔离和脉冲整形变为标准脉冲,再经光电隔离,然后由RS485发送器发送至RS485总线上,作为整个分级卸料实时控制系统的同步定时信号。
3.2 分级执行控制器的设计所有分级执行控制器都采用AT 89S52微控制器开发而成,其电路原理如图4所示。
图4 分级执行控制器的电路原理框图F i g.4Schema ti c diagra m of the d i scharg ing contro ller分级执行机构的步进电机直接由步进电机驱动器来驱动。
分选凸轮的位置切换情况,则由安装在分选机机体框架上的两个电感式接近开关来监测。
当分选凸轮到达其/分选0或/通过0位置时,就有一个接近开关被触发并产生一个脉冲信号。
RS485接口由SP485E 实现,系统同步定时信号接至AT89S52的外部中断I NT0。
CAN 总线接口由SJ A1000T 实现,其中断信号接至AT89S52的外部中断I NT1,并使用P2.7作为其片选信号。
