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全套含CAD图纸、说明书 水果 自动 分拣 设计 全套 CAD 图纸 说明书

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水果自动分拣机的设计摘 要进入21世纪，科技与时代的快速更新，纯机械化已经被每个行业不同程度的掌握，而面临淘汰的则是人工操作的半机械化。随着人们的生活水平的提高，对于吃水果，人们现在更倾向于去超市买质量好的水果，那么如何将质量好的水果与质量一般的水果区分出来，这需要很多的劳动力。为了解决这一情况，设计研发出一款水果自动分拣机就显得很有必要。我所设计的水果分拣机就是利用控制电路，传动机构，图像的处理为一体的新一代设备。该机器主要包括采集图像以及水果分拣两部分。图像采集部分是通过光电传感器感应到有苹果通过，摄像头拍摄图片，通过软件分析出苹果的大小尺寸，将结果以信号的方式传递到控制部分。控制部分做出相应的反应，PLC控制空压机以及对应的气泵喷嘴工作。我所设计的是苹果大小分拣机构，结构简单，而且可以实现分拣过程全自动化，大大的提高了生产效率，而且自动化部分全部采用的是当前行业里比较先进的部分，所以机构工作的精度也有很大程度的保证。 关键字：分拣；自动化；图像处理；气动；Design of fruit automatic sorting machineAbstractIn the 21st century, with the rapid renewal of science and technology and The Times, pure mechanization has been mastered to varying degrees by every industry, while the semi-mechanization of manual operation is facing elimination. With the improvement of peoples standard of living, for to eat fruit, people are more inclined to go to the supermarket to buy good quality fruit, so how to distinguish good quality fruit and general quality of fruit, it needs a lot of Labour. In order to solve this problem, it is necessary to design and develop an automatic fruit sorting machine.The fruit sorting machine I designed is a new generation of equipment integrating control circuit, transmission mechanism and image processing. The machine mainly consists of two parts: image collection and fruit sorting. Image acquisition part is through the photoelectric sensor sensing by apple, camera images, the size of an apple through the software analysis, the results in the form of the signal to the control part. The control section responds accordingly. PLC controls the air compressor and the corresponding air pump nozzle. I sorting mechanism is designed by apple size, simple structure, and can realize automatic sorting process, greatly improve the production efficiency, and automation parts are all made of the current industry in the advanced part, so the precision of the work has a greater degree of assurance.Keywords： sorting; Automation; Image processing; Pneumatic;III目 录第一章 绪论11.1 研究的目的及意义112 研究特色与创新2第二章 概述321 苹果分拣气动装置原理简介322 传输分级机构工作原理323 设计要求4第三章 进料机构设计631 进料机架的设计6311 加工工艺的选择6312材料的选择6313进料机架结构632进料槽的设计6321 加工工艺的选择6322 材料的选择6323 进料槽的结构733 进料筛选机构设计7331 方案的确定7332筛选机构结构7333 振动电机的选择834 支撑结构的设计835振动机架9第四章 参数的计算以及电机选择10第五章 传动部分的计算和设计125.1 设计链条和链轮125.1.1 设计链轮125.1.2 设计链条13III5.3 轴的设计及校核165.3.1设计主动轴165.3.2设计从动轴195.4 同步带和同步带轮设计205.4.1选择同步带205.4.2 设计带轮215.5 设计轴承225.6 滚动轴承润滑与密封方式选择22第六章 检测控制部分的设计236.1 检测器件的选择236.1.1 传感器的选择236.1.2 视觉系统的选择246.2 控制部分的设计24第七章 安装结构设计257.1机架设计257.1.1机架材料选择257.1.2 连接方式25第八章 结论26致谢27参考文献28附录A附录BIV第一章 绪论1.1 研究的目的及意义 我国地大物博，其中，苹果的生产总量跃居世界前列。改革开放之后，我国受国际市场经济的影响，水果开始走向国际化。但是，由于对苹果产后处理的科技水平比较低，对于国际市场的竞争力还是有所欠缺。粮食是生命的本钱，目前，国外许多研究机构还是将研究重点放在农产品的检测上。国内在苹果的检测还仅仅局限于表面品质的检测，但是国外已经开始对苹果内部的无损品质检测的技术开始研究并且投入使用。所以，由于科技力量的欠缺，尽管我国苹果的生产总量很大，但是不能保证外销的苹果的质量保证，在国际市场上的竞争力尚不足。在我国，由于人口众多，科技力量匮乏，苹果的分拣目前大部分还是由人工完成，生产率低，精度不够，成本较高，不能保证内外品质达到标准。所以，根据这一情况，研究开发出一款苹果自动分拣机是应对国情的必要项目。市场经济的主导地位要求了我们提供的产品质量必须得到保证，只有这样才能在市场经济的大潮下有一个栖身之地，我国果农的辛苦劳动的成果才能得到最大化的利益。 随着经济的快速增长，工业技术的发展，人民日益提高的生活水平，对于水果的质量要求也随之愈高，水果售前的分拣处理显得更加重要，而且，水果采摘后为了保持新鲜性，采后工作必须效率与质量并行。因此，机械化作业在工作中不可或缺。高端商品和低端商品的区别最直接的体现就在于质量的好坏，因此优质的苹果一定是比一般的苹果价格要高的，所以我们要对苹果进行采后处理。苹果处理一共包含四个必要环节。第一环节就是区分开优质苹果与一般苹果，俗称挑选，剔除品相不好，有缺陷的苹果，保留优质的苹果进行下一步的包装和运输。第一环节由于涉及到多个标准，情况判断相对比较复杂，运用机器很难实现完美的挑选，所以目前在大部分国家，这一环节还是依靠手工挑选。清洗环节必须严格按照苹果清洗的标准，使用相应的清洗工具进行表面清洗，去除污渍及农药残留，使苹果达到卫生标准，提高优质苹果的价值。打蜡是指在苹果表面涂抹一层均匀透明的薄膜，不仅可以有效抑制水分散失，保留苹果内的营养物质，还可以防止病菌虫害的侵蚀，不易腐烂，有效延长保质期。分级包装是苹果商品化的一个重要环节，通过分级可以将优劣的苹果分开包装，使包装出来的苹果标准化，有利于运输以及不同价格的分开出售，最大化经济效益。12 研究特色与创新 回顾一下水果分拣机的发展历史，起初人们是利用手工分拣苹果，这有很多的弊端，比如分拣过程中受人为主观的限制，分拣的质量得不到全面的保证，而且劳动力需求比较大，劳动成本高，劳动的效率也很低。 苹果分拣机在输送苹果的同时，由于传送带是匀速运动，苹果在上面是时刻处于相对静止的状态，这就便于摄像头对每一个苹果进行全方位的检测，没有遗漏，而且机器检测要比人工分拣效率高很多。 这里不得不提到机器视觉技术，随着科技的发展，计算机技术的不断成熟，机器视觉技术开始被广泛运用，其时效性与准确性满足了很多行业的工作需求。机器视觉技术就是利用摄像头对产品进行检测分析，并将检测的图像结果以信号的方式传递到控制部分，由控制部分做出分析反应，并将分析的结果以信号的形式传递到下一部分，做出相应的反应。 提到创新，我觉得当前无论国内还是国外，在这一领域投入的研究还不足，所以对这一方面进行研究，能够设计出独有的一款机器，这就是一种创新。 本设计中的创新之处在于利用了当前较为先进的光电对射传感器以及机器视觉技术，可以实时对苹果进行检测，效率比较高，满足了生产需要。另外，我所涉及的机构框架简单，而且可以实现脱离人工，进行全自动化工作，降低了生产成本。第二章 概述21 苹果分拣气动装置原理简介苹果分拣气动装置主要由以下几个部分组成：机架、驱动机构以及水果传送机构。水果传送机构又分为摄像头采集图像机构和水果分级机构，水果经过摄像头的识别，采集信号，然后经过控制部分将信号水果分级机构，水果分级机构装在机架的一边，水果分级机构又装有一个或多个气动件，气动件主要包括存储气罐和控制机构，在存储气罐的端口装有气泵喷嘴，并且受控制机构控制，摄像头采集到水果的图像信号之后，通过控制机构输入，控制机构接收到信号，控制气泵喷嘴喷气，将对应的水果吹送到相应的位置完成动作。该机构设计较为简单，且有效的提高了生产效率，实现了自动化分拣的目的，所以其便利性值得推广以及应用。22 传输分级机构工作原理此机构设计的初衷是对苹果的大小进行分拣，同样是通过气动传动进行。该机构主要组成部分包含：进料槽、机架、两侧的套筒传送链、双锥式滚子、双侧链轮、轴承、轴承套、同步带和同步带轮以及电动机组成。该装置放置在横式传动机构中，第一步，苹果通过进料槽进入滚子上，使苹果在滚子上一个接一个按顺序滚动。链条的驱动速度是恒定的。动力系统通过同步带传动链轮传动由传动轴套以固定速度驱动，苹果从滚子转到第一个出口，空压机和泵根据需要从滚轮上喷射出的苹果来达到分类要求。苹果的下一个级别以同样的方式传输到出口的第二层。剩下的第三阶段是在机械装置的末端直接进入出口。整个过程有条不紊的进行，将苹果精确的分入到三个等级出口处。然后实现设计的最初目标。图1为总装图图1 总装图一套完整的苹果分拣机构包括五个部分，如图2：图2 机构框架图23 设计要求该机构可以自动进行苹果的进料和出料，也就是说，苹果能够在这一装置一个一个进料，在输送机构上进行摄像头检测然后从相应的出料槽出来。做这项设计之前，根据准备的材料把我的设计的内容分成了如下几个部分。第一部分，设计初期。在这一期间，我需要明确此项设计的用途以及意义，通过翻阅文献以及资料，确定好整体机构的模型以及工作原理，勾画出初期的思路，以便于下面工作的进展。其次，通过网络搜索相应的产品以及去本地的机械厂参观，结合目前市面上的水果分拣机，设计出一款集简便和实用为一体的机构。这一阶段的最后还要研究一下苹果的一些参数，以便我接下来的设计能够顺利进行。第二部分，画框架图，通过第一阶段的准备，利用自己所学知识，画出框架草图，确定自己的最终方案。第三部分，进行数据的计算然后选择合适的零部件，此阶段时间最长，工作内容也比较多。通过计算，确定出机构以及的零件的尺寸，再根据要求，选出哪些是标准件。第四部分，根据上一阶段的计算，以及选材，画出装配图和零件图，由于我使用CAD画的图，所以并没有将其转换成三维模型。第五部分，就是根据前面所有的材料，编写说明书，并且不断改进设计中不足的地方。 第三章 进料机构设计31 进料机架的设计311 加工工艺的选择 我选择铸造，是因为铸造在机械厂里用的多，技术成熟，做出来的东西效果好。铸造技术可以让你自行选择铸件的材料，不限制你铸件的体积大小以及它的重量,生产成本低,但铸造过程,过程复杂,铸造一个组织疏松、缩孔、气孔等，这些缺陷可以降低铸件的韧性，此外，铸造的工作环境与其他相比比较差。 其次，对于零件之间的连接，我选择了焊接，众所周知，在制造机器的时候，或多或少的都会利用到焊接这项技术，焊接作为一项应用性很高的技术，其自身的优点也是我考虑的方面，就比如连接性强，稳定，不容易出现问题。 312 材料的选择为了使焊接后，焊接处不易出现裂缝，气泡等缺陷，且具有良好的力学性能，所选材料必须具备较好的焊接性。并且，目前市场中用的最多最普遍的就是钢。所以，工作台和底座采用30号钢，支撑处和加强筋采用45号钢。313 进料机架结构进料机架主要包括：底座、支撑和加强筋三大组成部分。底座留有六个螺孔，所以底座和机架之间通过地脚螺栓进行安装连接。由于整个机架装备了振动电机，所以机架的稳定性尤其重要，两个纵向的支撑拥有两个加强筋，每个横向的支撑拥有一个加强筋，加强筋依照上面的选择采用45号钢。32 进料槽的设计321 加工工艺的选择在选择加工工艺的时候，我同时也考虑了弯曲这个工艺方法，但是结合了所学到的弯曲的优缺点以及我的机构制作中选择的材料性能，我在一部分机构设计中采用了弯曲，具体下面会提到。考虑到实际应用，由于进料槽的下面装备了振动电机，具备了负载，所以进料槽壁的厚度不宜太薄，所以不适合采用弯曲成形，应当采用焊接；而出料槽没有负载，槽壁偏薄，所以选择弯曲的方法成形。322 材料的选择 根据焊接的要求，进料槽应选取20号钢，厚2cm的钢板进行焊接；而根据弯曲的特点，出料槽则选取20号钢，厚0.5cm的钢板进行弯曲。323 进料槽的结构进料槽两侧的挡板与底板之间通过焊接连接，右边为一个直径为20cm的大圆盘，挡板的两侧分别打有三个M10的螺孔，用来安装螺杆。 结构如图3图3 进料槽结构图33 进料筛选机构设计331 方案的确定 苹果从传送带检测和分级系统，需要实现从多个一起检测转变为逐个检测，因此，需要设计一个装置能够使苹果一个一个进入检测系统。但是由于苹果传送过程中容易损坏，所以选择用斜坡滚入的方式。从批量进入筛选机制到一个接一个，用不同角度开的三扇门实现这一功能。门的开启角度是可以调控的，因为上面装了铰链和螺杆。为了防止这期间苹果有被卡住的情况发生，所以加了一个可以适当振动的振动电机。332筛选机构结构槽通过铰链与挡板进行连接，由于挡板都是成对的，所以，每一对挡板之间的距离调整可以通过调节螺杆，根据实验可以得出槽的倾斜角度和挡板之间的距离，槽倾斜15度，第一对挡板开口之间的距离约为1.4m，第二对约为1m，第三对约为0.85m。由于担心苹果被卡住，槽的下方安装了一个振动电机，这样就可以保证苹果能够一个一个的滚到聚乙烯滚筒上。其示意图如图4图4 进料筛选机构333 振动电机的选择 本设计中由于只要小幅度的振动，所以我选择了一款小型振动电机，型号为YZO-1.5-2。（1） 特点：1、结构简易，质量轻，体积很小，便于安装以及维修；2、频率稳定，产生的噪音小，启动速度快；3、结构封闭，适用多种工作环境；4、无级调整更方便。（2） 基本参数：1、环境温度：小于等于400；2、海拔：小于等于1km；3、电压： 380V；4、频率： 50HZ；5、接法： Y接法；6、绝缘等级： B级；7、工作方式：连续工作；8、安装方式：任意方向。电机技术参数如下表1。34 支撑结构的设计进料支撑结构与机架之间用一端带有螺纹的支撑杆（直径为0.2cm，材料为45号圆柱钢）进行连接，一端与筛选机构焊接，另一端与机架连接，并且用两个螺母锁紧，就是为了使筛选机构的倾斜角度便于调节。因为机构上装有振动电机，具备一定负载，所以为了其稳定性，选用六根赋有加强筋的支撑杆。其结构如图5。表1 技术参数表（卧式）Table 1 technical parameter table (horizontal)序号型号激振力(KN)功率(KW)电流(A)主要结构尺寸(mm)重量LHABCDEFH1hM(KG)1YZO-1.5-21.50.150.38300203150210124180100708298301019图5 进料机架35振动机架 因为振动机架的结构较简单，经过对比，可以直接使用材料为2cm厚的10号钢板直接进行弯曲成形。第四章 参数的计算以及电机选择表2 主要技术参数传输链轮传输速率v（m/s)0.25机架长度L（mm)2210整体高度H（mm)1850链轮传输功率P(KW)0.5（1）电机选择依据链轮的传输功率可知整个系统的转速都很慢，并且参照以前水果分级机构所选的电机，大概在20-60之间.所以尽量选择转速小的电机，避免使同步带带轮尺寸过大而不方便设计。下表是YCJ系列部分齿轮减速电动机基本型谱。表3 电机参数减速机中心高H/mm电动机功率P/KW输出转速n/()输出转距 电 动 机输出轴轴径机座号端盖序号极数 1320.55 57 86 801 F2 4 52 96 47.5 104 43 115 36 135 所以在这选择YCJ序列减速机中心高为13.2cm,输出转速为43的减速机。 （2）苹果参数设计之前可对苹果分成三个等级，并分别选择30个苹果测量出它们的参数取其平均值。参数测量数据如下表4。从表中可以看出，苹果主要物理参数有两种。我们需要选择苹果的长径或短径来进行分级。由数据可以得出各级的长径和短径比都接近1.5，故选长径或短径都可以，在这选择苹果的短径作为标准进行分级。分级如下：第一级：短径小于4.7cm；第二级：短径4.7cm到5.5cm之间；第三级：短径在5.5cm到6.1cm之间。表4 苹果参数 级别类型测量样本数(个）测量平均长径（mm）测量平均的短径(mm) 大 30 84.1 60.3 中 30 70.5 54.4 小 30 60.1 47.0第五章 传动部分的计算和设计 通过设计方案得知，传动部分包括主动轴和从动轴、轴承、链轮、聚乙烯滚子、轴承套、同步带、传动链以及同步带轮。5.1 设计链条和链轮 选择传动方式的时候，我对带传动和链传动做了对比。但是通过仔细思考可以知道带传动中带的材料不完全具有弹性，所以在机器工作中，带会发生塑性变化从而使张力变低，进而导致带传动不能以匀速进行。但是在本设计中，为了保证苹果分拣的质量，传动过程必须时刻保持匀速，所以我们舍弃带传动，选择了传动效果更好的链传动。链传动相对于带传动的优点有很多，对轴的压力很小，可以在多种恶劣环境下工作，结构简单，精度要求低，便于安装，效率高（=98%），因此被广泛应用于机械工业中。综合以上，故我们选择链传动。传动链主要包括齿形链，套筒滚子链和套筒链三部分。需要注意的是，这三个部分都是标准件。在这个设计中，两侧的链条中间需装有滚子，但是标准件的链条会使我设计出来的机构尺寸太大，考虑到尽可能的节约耗材以及最小化机构的体积。此次设计我决定放弃标准件，采用定制的链条，取前后链轮的中心距，链条的节距。5.1.1 设计链轮 链轮齿的齿形必须保证链节之间能够完美的啮合，并且为了方便加工，形状最好尽可能的简易。 国家标准只规定了链轮的最大和最小齿槽形状。实际的齿槽形状不小于最小形状，不大于最大形状即可，所以链轮齿廓曲线的几何形状没有什么约束。我们在此次设计中采用的齿廓为“一直线三圆弧”。下面是链轮的计算：经计算得传动速率，速率很低，所以在齿数的选择上范围很大，我取。齿顶圆直径 （1） 由（1）式可算出 分度圆直径 （2） （2）式代入数据得齿根圆直径 滚子外径） （3） 根据（3）式得最大齿根距 （4） 由（4）式得齿侧凸缘直径 （5）图6为链轮的结构图：图6 链轮结构图5.1.2 设计链条（1）. 通过前面可知，。链节数可算出： （6） 由（6）得。即链条的节数为72节。（2）. 链传动受力分析：取链传动效率。忽略传动中形成的动载荷，和为作用在链上的力，其中为工作拉力，为离心拉力，为悬垂拉力。通过计算 （7）由（7）得. （8）代入数据得（8）式中，表示单位长度链条的质量。 （9）由（9）得与水平线和中心线的夹角有关，表示垂度系数。水平分布时,垂直分布时.由于此处为水平分布。所以。所以，可以算出链的紧边拉力以及松边拉力，即 （3) 链条的静强度校核： 原因：因为链条传动速度为，而链传动速度低时，静力拉断为其主要失效形式。静强度安全系数应满足下式 （10）式中取极限小值为，表示单排链的极限拉伸载荷.查表在载荷平稳的情况下，表示工作情况系数，所以，,满足（10）式，所以安全。图7所示为链条的尺寸：5.2滚子设计由于滚子只是作负载作用，所以技术要求比较低。但是为了减小苹果在上面的摩擦力，所以在材料选择方面，我们还是选择了摩擦系数比较小的工程塑料。通过对比，选聚四氟乙烯。查简明机械零件设计手册表1-13该材料的动摩擦因数。在与链条的配合中可以用过盈配合使其固定在双侧链条的中间18。如图8：图7 链条的形状和主要加工尺寸图8 滚子简图5.3 轴的设计及校核轴作为机器的关键性零件，设计轴时，一定要注意合理，要结合实际情况，它关系着机器能否正常运转。如果设计出现偏差，安装的零件契合度就会不符合要求，进而会影响机器的工作性能。 在本次设计中，有前主轴和后轴。他们的结构大小都不太一样，前主轴要比后轴来的复杂一些，扭转切应力要大一点。碳钢以及合金钢是制造轴的主要材料，由于合金钢相较于碳钢，价格比较昂贵，而且结合二者的材料性能，最终轴材料选择性价比较高的碳钢。5.3.1 设计主动轴 链轮，同步带轮以及轴承都需要靠主动轴连接，所以相对而言，主动轴的结构尺寸必然要比其它的要复杂一点。 材料为45号钢，调质处理。 （11）由（11）得，其中表示最小许用轴径， 为电机功率,为带传动效率,为轴材料的许用扭转切应力的系数，查表得45号钢的C值为,所以取。(3)主动轴的弯曲扭转合成校核1）计算轴承反力垂直面水平面 （12） （13）由（12）得；由（13）得。2）计算链轮受力：链轮对轴上的压轴力 （14）其中为压轴力系数，垂直传动；水平传动。这里是水平传动，所以；为有效圆周力。由（14）得 ，图10（b）为链轮上作用力。由,链轮所受弯矩 （15）由（15）得.3）画转矩图10（h）又根据 得 所以 （16）由（16）得4)画弯矩图垂直弯矩图8（f）。水平弯矩图10（d）截面b： （17） （18）由（17）得由（18）得方向相反。合成弯矩图10（g） （19） （20）由（19）得由（20）得5) 画当量弯矩图10（i）对于截面a、c （21）由得（21）得,对于截面b （22）由得（22）得,6）计算危险截面b处的直径 （23）由（23）得，截面虽然有键槽的削弱，但是直径超过了5cm，所以强度满足要求。 在此次设计里，考虑到最简单有效的方法，是通过键和键槽来实现零件的径向固定。图9为主动轴得尺寸结构： 图9 主动轴的结构和尺寸5.3.2 设计从动轴 下图11为从动轴的结构尺寸：图11 从动轴结构和尺寸图10 主动轴受力图及弯扭矩图 5.4 同步带和同步带轮设计 在本次设计中，由于要求匀速运动，意味着传动比要恒定不变，我们采用了表面带有齿的同步带以及表面带有齿槽的带轮，他们依靠啮合传动。 节距是同步带传动的主要参数。同步带的标准化型号参照（GB11362-89）。5.4.1选择同步带 根据带传动功率.查简明机械零件设计手册，选择H型同步带。 图11为带形状和尺寸：图11 同步带尺寸和形状 5.4.2 设计带轮由链轮线速率为.得主链轮角速度 （24）由（24）求得大带轮的转速 （25）由（25）得1. 设计大带轮小带轮和大带轮传动比 （26）由（26）得，其中电机转速,链轮转速。所以大带轮节圆直径由式 （27）大带轮齿数为。2. 设计小带轮 根据，可知机构整体转速很小。查简明机械零件设计手册表7-26小带轮齿数选择为。查阅H型同步带尺寸表：小带轮节圆直径，带轮的节距。5.5 设计轴承根据所设计的机构，轴上装有链轮和带轮，所以轴承是必不可少的零件，且，所以我选择了深沟球轴承，查机械设计手册轴承型号为6008，尺寸为、，故取右边第一段与左边第三段的直径相等，即。该轴承的优点有很多：摩擦系数小，噪音低：结构简单便于装卸：价格低廉：密封性高润滑效果好。 轴承和轴承座以及轴和轴承的连接形式如下图12:图12 轴承和轴承座以及轴和轴承的连接形式5.6 滚动轴承润滑与密封方式选择润滑对于滚动轴承具有重要意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热，减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。这里根据实际工作条件选取脂润滑:通用锂基润滑脂GB/T 73241994 。润滑脂形成的润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间。对于不允许润滑油流失而致污染产品的工业机械来说，这种润滑方式十分适宜。对于密封，我选用了挡圈密封。第六章 检测控制部分的设计检测控制部分每个模块关系如图所示：电源对射型光电传感器CCD视觉检测PLC控制模块空压机气泵喷嘴1气泵喷嘴2气泵喷嘴26.1 检测器件的选择6.1.1 传感器的选择在目前的市场上，传感器的种类有很多，在本次设计中，根据机构运行的要求，我选择了光电传感器。由于我们要检测的是苹果的大小，所以在输送带上装上对射型光电传感器更直观迅速。由于对射型光电传感器的发光器和收光器之间的距离可以调控，所以对于被测物体的尺寸没有很大的限制，同时因为它的响应速度比较快，更有利于接下来图像分析以及苹果的分级。6.1.2 视觉系统的选择由于苹果需要逐个检测然后进行分拣，那么捕捉的图像信息量很大，靠人眼识别可能效率比较低，而且时间长会出现主观识别错误，同时成本也会比较高。为了解决这一情况，同时提高设计的机构的自动化程度，我采用了机器识别代替了人眼识别。目前市面上比较常用的就是CCD，该系统的组成包含了照明、摄像头以及相应的处理软件。原理主要是通过摄像头拍摄到物体的图像，软件将图像分析过后，处理成数字信号传递到控制部分。6.2 控制部分的设计由于本机构中控制部分比较简单，PLC只需要根据CCD传递的信号数据控制空压机的工作，以及气泵喷嘴的开关，所以只需要选择小型PLC。而且一般I/O模块是PLC价格比重最高的一个部分，结合实际情况，同时也为了节约成本，只需要选择开关量I/O模块。综合考虑，对比了每个品牌PLC的性价比，我选择的PLC是三菱的FX2N-64MR-001型号。该型号PLC的I/O点数足够多，并且留了一定余量I/O点数以备以后技术的更新。PLC根据检测系统传递的数据做出反应，如果检测的苹果符合第一等级出口的条件，PLC控制空压机工作，同时打开第一个气泵喷嘴喷气，将符合条件的苹果吹离滚轮传送带，第二个等级出口依照同样的原理控制，若没有符合第一和第一等级出口的，PLC控制空压机关闭，苹果直接进入到第三等级出口。第七章 安装结构设计7.1 机架设计 机架做为每个机器的基本部分，占总机器质量的很大比重。机架作为机构的载体，是机器能够正常运行的保证，因此整个机构的稳定性，工作精度，以及抗震性能，都和机架密不可分。而底座又是用来承载机架，所以，设计出合理化的机架和底座也是工作的重点。为了使制造出来的机器性价比更高，我们需要合理的设计机架和底座的尺寸结构。此外，我们还需要考虑这几个问题：如何节约材料，减轻机器的整体质量，如何提高机器的稳定性。但是在本次设计中，由于设计的机器工作模式简单，所以对于的机架的表面粗糙度以及精度方面要求就显得不是那么重要。7.1.1 机架材料选择 常用的小型机器的机架制造，一般都选择焊接或者铸造。综合多个方面考虑，我选择铸造机架。为了使机器外表的美观，以及今后机器的拆解便利性，我选择了铝合金。如图13为机架的横断面。7.1.2 连接方式如下图14。图 14图13 第八章 结论四个月来，我查阅了大量资料，咨询过许多前辈，再结合了书本的知识完成了这次毕业设计。此次毕业设计对我来说意义深远，它让我明白了“学以致用”的重要性。在设计过程中，也遇到过许多问题，在结构的设计以及尺寸的计算的期间，一度很迷茫，但是通过自己的不懈努力，还是一一化解了这些难题，所以这次设计也让我懂得了在面临困难的时候如何坚持下去。我发现沉下心去做一件事，最后可能会有意想不到的收获，虽然设计过程中，因为信心不足，时间不够，导致我压力很大，一度认为以自己的能力完不成这份设计，但是最终我还是坚持了下来。这段经历很难忘，第一次凭着自己完成了一份设计，从中真的学到了很多，掌握了很多省时省力的好方法。大学四年，所学的内容如果不经常用到的话，或多或少会有些遗忘，毕业设计就好像一根线，帮我把大学四年所学到的知识重新捋了一边，并且串了起来。让我在今后走向社会工作的时候，不会迷茫，不会手足无措。我设计的这款苹果自动分拣机，是在保证不损坏苹果的情况下，让苹果滚到由链轮传动的滚子上，然后逐一进行图像采集检测，检测结果以信号传递的方式通过控制部分传递到气动部分，利用气泵喷嘴将苹果吹到对应的出口，从而达到了分级的目的。虽然这款产品已有先例，但是做为一名还没有参加工作的学生而言，能够独立自主的完成这项设计，我觉得还是很有意义。总结这次毕业设计，我觉得还是有很多不足的地方，比如装了振动电机，可能会对整体机构的运行产生影响：机构的整体布局还不是很完善，分拣部分占了太大比重；由于进料槽为了不损伤苹果，我选择的使斜坡滚入的方法，也就导致了进料部分高度偏高，不利于进料。致 谢 在做这项设计的时候，说到最想感谢的就是我的老师汪帮富老师，汪老师为人随和，工作认真，是一位难得的好老师，他经常仔细查看我的工作进度，并会在一些关键问题上提出一些宝贵的建议供我参考，在设计过程中，遇到的一些疑问，汪老师也会跟我认真耐心的讲解。同时，在我设计初期比较迷茫无从下手的时候，汪老师给我推荐了一些文献和资料供我参考，使得我的设计有了方向，大大节省了时间和精力。比如有一次，有一个问题一直困扰着我，向汪老师请教，老师在深夜查资料及时的给我回复，并且还给我认真的讲解，我很庆幸有汪老师担任我的毕业设计老师。在做设计的时候，汪老师一直给我加油打气，让我不要紧张，我在心里很感激他。可以说，汪老师就是我此次设计的引路人，因为有了汪老师的悉心帮助，我的设计才能按质按量的完成。参 考 文 献1 叶昱程，应义斌. 水果品质检测与分级技术J. 农机化研究, 2003:22-262 蒋焕煜, 应义斌,等. 果品质智能化实时检测分级生产线的研究J. 农业工程学报，2002:21-343 张方明，应义斌.水果分级机器人关键技术的研究和发展J. 机器人技术与应用，2004:33-454 刘福顺，汤明无损检测基础M北京：北京航空航天大学出版社2002:34-405 宋尔涛.包装自动控制原理及过程自动化M.北京：印刷工业出版社.1999:37-506 黄继昌，徐巧鱼.实用机械机构图册J.北京：人民邮电出版社.1996:27-357 陈铁鸣.新编机械设计课程设计图册J.北京：高等教育出版社.2009:35-678 张之议.机械华运输设计手册J.北京：机械工业出版社.1997:44-529 郑志峰.链传动J.北京：机械工业出版社.1992:23-3510 郑志峰.链传动设计与应用手册J.北京：机械工业出版社.1992:44-5711 李庆中，汪懋华. 基于计算机视觉的水果实时分级技术发展与展望M. 农业机械学报，1999：12-2312 孙凤兰.包装机械概论M.北京：印刷工业出版社.1998：23-6713 许晓肠.专用机床设备设计J.重庆：重庆大学出版社.2010:34-7814 中国纺织大学、哈尔滨工业大学. 机床设计图册J.北京：机械工业出版社.1979:112-13415 韩东海，刘新鑫，涂润林果品无损检测技术在苹果生产和分级中的应用M.世界农业，2003:145-16716 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