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1、2007年9月农业机械学报第38卷第9期水果机器视觉分选机滚子式输送翻转机构优化设计魏新华周杏鹏李法德李光梅【摘要】对滚子式水果自动分选机输送翻转机构进行了优化设计,使该机构能输送大小相差近一倍的水果,并使所有水果都以近似相同的角速度均匀翻转。求解了滚子的滚身母线方程,分析了各设计参数必须满足的条件,并给出了相应设计参数的优化设计方法。实际图像采集结果表明,在摄像机连续采集两幅图像的时间间隔内,大小相差近一倍的苹果在该机构上转过的角度近似相等。关键词:水果分选输送机构优化中图分类号:S22615文献标识码:AOpti
2、mumDesignofFruitsRollerConveyorofMachineVisionGrader1122WeiXinhuaZhouXingpengLiFadeLiGuangmei(1.SoutheastUniversity2.ShandongAgriculturalUniversity)AbstractAnovelrollerconveyorforautomatedfruitsmachinevisiongraderwasdeveloped,whichcantransportquasi2sphericalfru
3、itswithdifferentsizewhilethefruitsrotatingwithanapproximatelyequalrotationalspeed,andcanpresentthefruitstocamerasfortheirentiresurfaceinspection.Andso,intheintervalbetweentwoimagingoftheimageacquisitionsystem,allfruitsregardlessofsizewillrotateanapproximatelyeq
4、ualangle.Thegeneratrixequationoftherollerswasde2duced,therulesforselectingappropriatedesignparametersoftheconveyorwereanalyzed,andtheselectionapproachoftheconveyor'sdesignparameterswasputforward.Theimageacquisi2tionresultsshowedthatappleswithdiametersof50～100mi
5、llimeterscanrotatewithanapproxi2matelyequalrotationalspeedontheconveyordesignedinthiswork.KeywordsFruit,Grading,Conveyor,Optimization果表面被重复采集或漏采集,对分级精度造成了一引言[1][2][6]定的影响。CroweTG和徐惠荣等证明了水果水果输送机构是水果机器视觉自动分选机的核的转角与滚子形状、水果的大小有关,为减小转角误心基础部件,为确保视觉系统能采集到被检水果所差应尽量输送大小
6、相近的水果。但实际应用中待分有表面的图像,必须保证输送机构在高速输送水果选水果的大小往往是在一个较大的范围内变动。本[1]的同时将水果的整个表面都呈现给摄像机。为此,文从滚子的形状入手,设计一种能使不同大小水果[2～7][8]国内外学者先后研制了滚子式、无底果杯式都以近似相同的角速度均匀翻转的滚子式水果输送[9]和水果自动定位式等输送机构,其中滚子式最成机构,以减小因水果大小和形状不同而带来的转角[7]熟,实际应用最广泛。但由于水果的大小不同,水误差。果在滚子上的翻转滚动角速度往往不一致,致使在图像采集系统连续采集两
7、幅图像的时间间隔内,不1工作原理同大小水果旋转过的角度不一样,从而造成某些水滚子式水果输送机构的结构如图1所示,整个收稿日期:2006-12-12魏新华东南大学自动化学院博士生,210096南京市周杏鹏东南大学自动化学院教授博士生导师李法德山东农业大学机械与电子工程学院教授博士生导师,271018泰安市李光梅山东农业大学机械与电子工程学院硕士生第9期魏新华等:水果机器视觉分选机滚子式输送翻转机构优化设计99向前滚动。滚子呈双锥凹形,并在相邻的两个滚子之间形成一个容纳水果的空间,水果就支承在两个相邻的滚子上。当滚子在摩
8、擦表面上滚动时,水果一边由滚子向前输送,一边在滚子的带动下翻转滚动,从而将其所有表面都先后呈现在摄像机前。2优化设计图1滚子式水果输送翻转机构结构示意图将准球形水果近似为一个均质球体,并假设水Fig.1Schematicdiagramoftherollerconveyor果与滚子间无相对滑动,则水果在滚子上的支承状1.输送链2.滚子3.摩擦表面
