一种条柱状果蔬头尾切除装置及切除方法与流程

技术特征：
1.一种条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于，包括：机械装置部分、机器视觉部分和自动控制部分；所述机械装置部分包括：链板输送机构、定位机构、若干拨指机构、头尾切割机构、机架和底板(208)；所述链板输送机构包括：电机(204)、驱动轴、从动轴、若干链板(201)、两根链条(202)、两个主动链轮(203)和两个从动链轮；所述驱动轴和从动轴平行布置，并分别安装于机架上部的后端和前端；在所述驱动轴的两端分别固定设有一个主动链轮(203)；在所述从动轴的两端分别固定设有一个从动链轮；所述电机(204)通过链传动与左侧的主动链轮(203)连接；位于左侧的主动链轮(203)和左侧的从动链轮通过一根链条(202)连接，形成一组左啮合传动；位于右侧的主动链轮(203)和右侧的从动链轮也通过一根链条(202)连接，形成一组右啮合传动；在所述两根链条(202)之间，间隔固定设有若干链板(201)；所述底板(208)位于若干链板(201)的下方，安装在机架上；通过若干链板(201)随着链条(202)由前向后移动，推动放置于若干链板(201)之间的条柱状果蔬也由前向后滚动或滑动；所述头尾切割机构包括：头部切割部分(207)、尾部切割部分(205)和二次切割部分(209)；所述尾部切割部分(205)、头部切割部分(207)和二次切割部分(209)的结构均相同，且沿若干链板(201)的运动方向依次间隔布置；所述头部切割部分(207)和二次切割部分(209)均位于所述若干链板前进方向的右侧，所述尾部切割部分(205)位于所述若干链板前进方向的左侧；所述定位机构包括：第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)、第三定位皮带(211)和三个定位装置(210)；所述三个定位装置(210)分别位于头部切割部分(207)、二次切割部分(209)和尾部切割部分(205)的前方，且三个定位装置(210)安装于底板(208)上，分别与相应的头部切割部分(207)、二次切割部分(209)和尾部切割部分(205)位于同一侧，其中，仅靠近头部切割部分(207)前方的定位装置(210)的中间开槽，供条柱状果蔬的残余叶梗穿过；第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)也沿若干链板(201)的运动方向依次间隔布置，且第一定位皮带(303)位于尾部切割部分(205)的前方，第一定位皮带(303)与位于尾部切割部分(205)前方的定位装置(210)并排；第二定位皮带(305)位于头部切割部分(207)的前方，第二定位皮带(305)与位于头部切割部分(207)前方的定位装置(210)并排；第三定位皮带(211)位于二次切割部分(209)的前方，第三定位皮带(211)与位于二次切割部分(209)前方的定位装置(210)并排；第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)与底板(208)等高；在所述底板(208)上相应第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)的位置上开槽，以便分别通过所述第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)；
第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)的运动方向与若干链板(201)的运动方向垂直；当条柱状果蔬在链板(201)的推动作用下运动至第一定位皮带(303)上时，头尾朝向一致的条柱状果蔬在第一定位皮带(303)的作用下向条柱状果蔬尾部的方向输送，直至条柱状果蔬的尾部抵在定位装置(210)的侧边上；当条柱状果蔬在链板(201)的推动作用下运动至第二定位皮带(305)上时，头尾朝向一致的条柱状果蔬在第二定位皮带(305)的作用下向条柱状果蔬头部的方向输送，直至条柱状果蔬的头部抵在定位装置(210)的侧边上；当条柱状果蔬在链板(201)的推动作用下运动至第三定位皮带(211)上时，头尾朝向一致的条柱状果蔬在第三定位皮带(211)的作用下向条柱状果蔬头部的方向输送，直至条柱状果蔬的头部抵在定位装置(210)的侧边上；所述定位装置(210)包括：梯形丝杠(601)、定位器(602)、联轴器(603)、轴承座(604)、底座二(605)、滑块(606)和伺服电机(607)；所述梯形丝杠(601)通过轴承座(604)安装在机架上；所述梯形丝杠(601)的一端通过联轴器(603)与伺服电机(607)连接；所述滑块(606)安装在所述梯形丝杠(601)上，并能够随着梯形丝杠(601)的旋转在梯形丝杠(601)上移动；在所述滑块(606)的上方固定安装定位器(602)；条柱状果蔬的头部抵在靠近头部切割部分(207)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边上，对条柱状果蔬进行定位；条柱状果蔬的尾部抵在靠近尾部切割部分(205)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边上，对条柱状果蔬进行定位；条柱状果蔬的头部抵在靠近二次切割部分(209)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边上，对条柱状果蔬进行定位；所述头部切割部分(209)、尾部切割部分(208)和二次切割部分(210)均包括：刀座(502)与切割刀(501)，所述刀座(502)与机架通过螺栓连接，切割刀(501)固定在刀座(502)上，切割刀(501)的刀刃与定位器(602)的侧边之间的距离为条柱状果蔬的头尾切割范围；每个拨指机构包括：拨指(302)、底座横轴(401)、底座一(402)和扭簧(403)；所述底座一(402)与机架通过螺栓连接；所述底座横轴(401)的一端固定安装在底座一(402)上；所述拨指(302)的下端套在底座横轴(401)的另一端，且拨指(302)能够绕底座横轴(401)转动；在所述底座横轴(401)上套有扭簧(403)；所述扭簧(403)的一端与底座一(402)固定连接；扭簧(403)的另一端与拨指(302)的下端固定连接；在所述切割刀(501)的刀刃前沿布置一前排拨指机构；一后排拨指机构与所述一前排拨指机构间隔一定距离平行布置，且在拨指(302)转动过程互不干涉；在所述若干链板(201)上设置有与若干拨指(302)位置对应的齿槽；
在所述底板(208)上设置若干与所述若干拨指(302)位置对应的拨指槽；所述前排拨指机构和后排拨指机构均包括：若干拨指机构；当条柱状果蔬未运动至前排若干拨指机构的位置时，前排和后排的若干拨指(302)在扭簧(403)力的作用下垂直于底板(205)；当条柱状果蔬在链板(201)的推动作用下，运动至与前排若干拨指(302)接触时，在条柱状果蔬前进推力的作用下，前排若干拨指(302)各自独立运动，分别对条柱状果蔬施加一定支撑力，在切割刀(501)切割条柱状果蔬头尾的过程中，前排若干拨指(302)在条柱状果蔬前进推力的作用下绕底座横轴(401)转动，直至运动到底板(205)上的拨指槽中；前排若干拨指(302)从前进运动中的链板(201)的齿槽中通过；条柱状果蔬脱离前排拨指机构的若干拨指(302)后，刚好接触后排拨指机构的若干拨指(302)；在条柱状果蔬前进推力的作用下，后排若干拨指(302)各自独立运动，分别对条柱状果蔬施加一定支撑力，在切割刀(501)切割条柱状果蔬头尾的过程中，后排若干拨指(302)在条柱状果蔬前进推力的作用下绕底座横轴(401)转动，直至运动到底板(205)上的拨指槽中；后排若干拨指(302)从前进运动中的链板(201)的齿槽中通过；所述机器视觉部分包括：相机(206)和计算机，所述相机(206)安装在机架前端的上方，相机(206)并与计算机连接；所述相机(206)采集条柱状果蔬的头部图像，并将头部图像传送给计算机，然后计算机通过图像处理方法，识别条柱状果蔬待切割部分的大小，进而实现条柱状果蔬头尾食用口感不佳部分的完全切除；所述自动控制部分与第三定位皮带(211)、伺服电机(607)、计算机均连接；通过计算机的指令，由自动控制部分控制伺服电机(607)的运转；并通过计算机的指令，自动控制部分控制第三定位皮带(211)的运动。2.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：所述第一定位皮带(303)、第二定位皮带(305)和第三定位皮带(211)分别由一个位于皮带辊筒内的电机一驱动，其中，驱动所述第三定位皮带(211)的电机一与自动控制部分连接；由计算机通过自动控制部分控制第三定位皮带(211)的电机一的运转；所述第一定位皮带(303)和第二定位皮带(305)处于连续运动状态。3.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：当条柱状果蔬的头部留有未处理完全的残余叶梗时，在所述靠近头部切割部分(207)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边的中间开槽；所述残余叶梗穿入所述定位器(602)的槽内，位于残余叶梗周边的果肉抵在定位器(602)的侧边上。4.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：当只需切除条柱状果蔬的叶梗时，调节靠近头部切割部分(207)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离，至切割刀(501)与定位器(602)的侧边平齐。5.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：当需要精确切除条柱状果蔬的头尾时，根据条柱状果蔬头尾待切割部分的大小，调节定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离，实现条柱状果蔬头尾的精确切除。
6.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：所述条柱状果蔬头尾切除装置还包括：漏料槽(504)和收集箱；在每个切割刀(501)的下方的机架安装漏料槽(504)，所述收集箱安装于漏料槽(504)下方的机架上；所述漏料槽(504)用于：接收切割刀(501)切下的条柱状果蔬头尾废料，并漏入收集箱内。7.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：所述若干链板(201)沿链板(201)的运动方向等间距布置。8.如权利要求1所述的条柱状果蔬头尾切除装置，其特征在于：所述条柱状果蔬包括：胡萝卜(301)。9.一种应用权利要求1
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8任一权利要求所述条柱状果蔬头尾切除装置的条柱状果蔬头尾切除方法，包括以下步骤：s1、根据作业需求，设置靠近尾部切割部分(205)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离，设置靠近头部切割部分(207)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离，设置靠近二次切割部分(209)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离；所述作业需求是指：条柱状果蔬的头尾切除长度；s2、将条柱状果蔬头尾一致地放入若干链板(201)之间，使得条柱状果蔬的头部朝向头部切割部分(207)一侧；s3、若干链板(201)推动条柱状果蔬由前向后移动，由机器视觉检测部分的相机(206)采集条柱状果蔬的头部图像，并传输至计算机；计算机识别条柱状果蔬头部待切割的食用口感不佳部分的范围，并进行以下判别：
①
当条柱状果蔬头部没有食用口感不佳部分时，计算机通过自动控制部分控制第三定位皮带(211)静止，依次进行步骤s4
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s5、s8；
②
当条柱状果蔬头部存在食用口感不佳部分时，且食用口感不佳部分的长度不超过头部切割部分(207)前方的定位装置的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的最大横向距离时，计算机通过自动控制部分控制第三定位皮带(211)静止，依次进行步骤s4
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s5、s8；
③
当条柱状果蔬头部存在食用口感不佳部分，且食用口感不佳部分的长度超过头部切割部分(207)前方的定位装置的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的最大横向距离时，且当条柱状果蔬头部存在食用口感不佳部分范围超过头部切割范围与二次切割部分(209)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离范围之和时，依次进行步骤s4
‑
s6；
④
当条柱状果蔬头部存在食用口感不佳部分，且食用口感不佳部分的长度超过头部切割部分(207)前方的定位装置的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的最大横向距离时，且当条柱状果蔬头部存在食用口感不佳部分范围不超过头部切割范围与二次切割部分(209)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离范围之和时，依次进行步骤s4
‑
s5、s7；所述头部切割范围为：头部切割部分(207)前方的定位装置的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的最大横向距离；
s4、随着链板(201)的移动，条柱状果蔬运动至第一定位皮带(303)上时，第一定位皮带(303)带动条柱状果蔬运动至条柱状果蔬的尾部抵在定位器(602)的侧边上，由尾部切割部分(208)的切割刀(501)切除条柱状果蔬的尾部；s5、随着链板(201)的继续移动，条柱状果蔬运动至第二定位皮带(305)上时，第二定位皮带(305)带动条柱状果蔬运动至条柱状果蔬的头部抵在定位器(602)的侧边上，由头部切割部分(209)的切割刀(501)切除条柱状果蔬的头部待切割的头部；s6、调节扩大靠近二次切割部分(209)前方的定位装置(210)的定位器(602)的侧边与切割刀(501)之间的横向距离，以便切割刀(501)将条柱状果蔬待切割的食用口感不佳部分切除；然后，计算机通过自动控制部分控制第三定位皮带(211)启动；切割刀(501)将条柱状果蔬待切割的食用口感不佳部分切除，进行步骤s8；s7、计算机通过自动控制部分控制第三定位皮带(211)启动；切割刀(501)将条柱状果蔬待切割的食用口感不佳部分切除，进行步骤s8；s8、条柱状果蔬的头尾切除结束。

技术总结
本发明属于农产品加工设备技术领域，涉及一种条柱状果蔬头尾切除装置及切除方法，装置包括：机械装置部分、机器视觉部分和自动控制部分；方法简述为：机器视觉部分采集条柱状果蔬的图像，并通过自动控制部分调整机械装置部分，最终完成条柱状果蔬头尾去除。本发明可有效切除条柱状果蔬的残留叶梗，并实现头尾精准高效切除；结构合理简单，操作简单、安全和噪音低，无环境污染，在切除果蔬头尾时，切割长度可调；位于果蔬头尾切割部分的定位装置开槽，未处理完全的果蔬叶梗从中穿过并被后续机构切除，保证定位精度，能高效切除残留叶梗，实现头尾精准切除，克服传统果蔬加工的效率低与浪费问题，提高经济效益，具有推广应用价值。具有推广应用价值。具有推广应用价值。


技术研发人员：杨德勇 常朝丽 谢为俊 魏硕 杨光照 丁鑫
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2021/10/8