摘 要

苹果作为人们日常生活中必不可少的水果之一，其分拣的自动化显得格外重要。较快的分拣速度和精确的分拣精度都可以使苹果在分拣过程中提升苹果本身的质量，以方便售卖。本文在探究了众多分拣方式后，提出了一种解决方案，其可以使用带传动的双锥式滚子来转动苹果，使用双锥式滚子间的间隙为苹果进行自动分拣，此外，装置还配和一对两级减速器，以保证传动的动力输入符合工作效率。在导轨开头，开创性的使用了双锥式滚子来代替动力滚筒，解决苹果在导果槽板内卡死的问题。这样使得整个装置分拣尺寸精度高，而且工作效率完全能够适应现代化的工作条件。

关键词：自动分拣；双锥式滚子；机械设计；苹果分拣

Abstract

Apple, as one of the people daily life indispensable fruit, its automated sorting appears especially important. Faster speed of sorting and sorting accuracy of precise apple can make improve the quality of apple itself, in the process of sorting for sale. This article explores the many after sorting method, this paper proposes a solution, it can be used with the transmission of the double cone roller to rotate the apple, use of the gap between the double cone roller for apple for automatic sorting, in addition, the device also match and a pair of two stage reducer, to ensure the power input in accordance with the work efficiency of transmission. At the beginning of guide rail, pioneering the use of the double taper roller instead of a power cylinder, solve the apple stuck in the fruit groove guide plate. So that the entire unit sorting high dimensional accuracy, efficiency and fully able to adapt to modern conditions.

Key Words：Automatic sorting;Double taper roller;Mechanical design;Apple sorting

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究目的 1

1.2国内外现状分析 1

1.2.1基于水果外部品质分级方法 1

1.2意义 4

1.3基本内容和技术方案 4

1.3.1基本内容 4

1.3.2技术方案 4

第2章 苹果分拣机构的结构和整体设计 6

2.1苹果分拣机构的结构简介及工作原理 6

2.2苹果的运动分析 8

2.2.1苹果在双锥式滚子上的运动模式分析 8

2.3苹果的受力分析 8

第3章 苹果分拣装置结构以及传动系统的设计计算 11

3.1圆锥体滚子的尺寸计算 11

3.2双锥式滚子的轴及轴承的设计计算 13

3.3传动系统的设计计算 16

3.3.1选择电动机的原则和方法 16

3.3.2传动方案的布置 18

3.3.3带与轮的选型与设计 19

3.3.4主从动轴的设计 23

3.4V型导果槽板的设计 26

3.5键槽的选用和参数 27

第4章 苹果输送装置的结构和整体设计 28

4.1输入导轨的设计 28

4.2输出导轨的设计 28

4.3机架的设计 29

4.4拨片的设计 31

第5章 总结 33

第六章 参考文献 34

致 谢 35

第1章 绪论

1.1研究目的

高品质、绿色农产品的苹果的生产是21世纪农业发展的重要方向。在国际市场上,高品质的苹果才能带来高收益。目前，我国比较缺乏农产品品质检测标准和手段,因此各种农产品混杂上市,在国际市场上缺乏核心的竞争力,初级农产品得不到有效的增值,给国家和农民造成了巨大的本来可以避免的经济损失,中国加入WTO后,这个问题已经显得更加突出。

因此,现在迫切需要做的事是进行苹果品质、农业化学品残留等污染物的监测新技术的开发和研究。苹果的外部品质主要涉及苹果尺寸大小、形状、颜色和表面缺陷。目前,国外在利用机器视觉技术对苹果进行大小、形状和颜色自动分级的技术方面,已达到实用化水平;但因缺陷检测的复杂性,外部缺陷的快速自动检测还一直处在继续研究阶段。国内已经从90年代开始进行这方面的研究,但是主要集中发展的是在水果静态图象处理和识别方法的研究上,因为算法处理速度是有限制的,至今开发出自动分级的商品化产品还不是很成熟。

1.2国内外现状分析

目前，国内外的分级方法大概有以下几种：

1.2.1基于水果外部品质分级方法

（1）基于水果大小的分级方法 

尺寸大小是水果的重要特性之一，按苹果的外观尺寸大小进行检测分级，选出的果实外观大小基本一致，有利于后期的包装贮存和加工处理。用于测算苹果外观尺寸大小的特征有面积、周长、长短轴尺寸、体积等基本参数。但是当农产品外观复杂、形状上不规则时，从不同角度观察苹果，也许会呈现不同的形状和色泽，因此导致了这些特征一定程度上十分依赖于摄像机获取图像的角度。也就是说通过组合不同角度的图像信息来得到目标相对准确的尺寸。

通过平移和旋转先苹果获取不同位置，不同角度的图像，分析图像后，计算出苹果的赤道半径和面积，然后，把苹果视为均质的椭球体，计算出苹果的长轴和短轴等参数，并据此估算苹果的外观大小。体积也是检测苹果大小的常用指标，但这种方法会比用面积、周长等基于二维平面图像处理的技术方法更为复杂、计算量更大。

目前已有的技术利用机器视觉技术精确检测苹果的外观尺寸，建立图像中的点与被测物体上的点之间的定量关系，进而利用物体的边界信息求出物体的形心坐标，从而提出了一种面积修正算法，检测精度达96%。

图1.1 按照水果大小分类的台湾统农吉农牌TN73-1柚果分级机

（2）基于水果外观形状的分级方法 

苹果的形状受生长环境因素的影响而呈现出千差万别的特性，不同种类的苹果形状也不是一样的,并且难以用数学方法描述。目前描述苹果形状的方法已经比较成熟,但描述形状不规则的苹果时精度较低。