2024年1月23日发(作者：缑靖)

一种集苹果自动筛选、装套的流水线设备

武宏泰;赵若云;邵兵

【摘 要】文中设计了一种能帮助果农实现苹果颜色的自动化筛选及给苹果装网套的设备，可以对不同种类的苹果进行颜色筛选以及装套两种操作。该设备的高度集成一体化设计，使其具有结构简单、使用方便、操作简捷等特点，既可以用于大规模种植苹果的个体户，也可以用于大型农业合作社。%This paper designs a

device which can help farmers classify different colors apples and bag

them automatically. The integrated design of this device has the

advantage of simple structure and convenient use. It can be used for not

only the self-employed with the large-scale cultivation of apples ,but also

the large agricultural cooperatives.

【期刊名称】《机械工程师》

【年(卷),期】2015(000)003

【总页数】2页(P162-163)

【关键词】苹果;筛选;颜色;装套

【作 者】武宏泰;赵若云;邵兵

【作者单位】上海电机学院，上海 200245;上海电机学院，上海 200245;上海电机学院，上海 200245

【正文语种】中 文

【中图分类】S377

0 引言

随着中国农业种植技术的大力提高，先进的果蔬种植、培养技术的应用，我国每年果蔬产量呈可喜上升趋势，而如何在产品保持完整度与新鲜度之前将其推向市场，成为了一个让人头疼的问题。

以苹果为例，近年来我国苹果产量逐渐上升。据有关调查显示，我国苹果产量巨大，其栽植面积、总产量位居世界首位。由于当下苹果的筛选、包装程序尚未完全实现机械化，人力包装的效率低下，同时随着人力成本的逐年增高，依赖雇佣人力来实现苹果的分类、包装，已无法获取更大的经济效益。

目前，从市场调研来看，苹果颜色筛选机、自动苹果塑料网套包装设备的使用量目前在市场上为零，所以苹果自动装套机的设计研发完全属于国内首创。

1 机械结构设计

1.1 结构简介

1）苹果颜色筛选。

在电机的驱动下，托盘中的苹果依次经过放置在输送机末端的上、下、左、右方向的颜色传感器。经过颜色传感器对苹果表面着色度的感应，将信号传递到与之相连的控制系统，通过控制系统的分析处理，将指令传递到输送机上的步进电机，滑道上的挡板可在步进电机的带动下在一定角度范围内顺、逆时针转动，从而将苹果分成了全红和不完全红色两种。并且经过挡板的作用，不同颜色的苹果进入各自的滑道。如图1所示。

图1 苹果颜色筛选结构示意图

2）苹果装套部分。

经过颜色筛选的苹果进入到下一个环节——给苹果装套。从颜色传感器中沿着滑道滑下的苹果，依次滑落到装套系统中装套机的水平托盘上。在步进电机的带动下

苹果水平运动，当苹果即将靠近竖直装套装置时，苹果上方的红外线传感器感应到苹果，此时移动装套装置上的步进电机立即启动，带动装套装置上的移动装套结构向下移动，对水平过来的苹果套袋。并且在移动装套结构向下运动的过程中，由于齿条的向心运动而带动电热丝收缩，从而切断网套。当移动套袋结构向下运动恰好能完全包住苹果时，此时动钩斜着向上收缩，从而放开被撑开的网套，由于弹性形变，所以网套失去束缚后收缩从而包装苹果。然后移动装套结构向上运动，周而复始。如图2所示。

图2 苹果装套示意图

1.2 创新点

1）苹果颜色筛选的设计。该机构打破传统思维方式，将输送机上的托盘用塑料制成无色透明状。如此一来，便可以在苹果的上下左右的方向都能安装一个颜色感应器，对苹果的颜色进行全方位监测，从而使苹果的颜色分离更加精确。

2）苹果装套的设计。安装在移动装套结构中的电热丝在蜗卷弹簧的带动下能自由地收缩并且切断网套，不需要丝杠电机提供动力。如此便避免了电机的使用。

2 结论与展望

目前，从市场调研和专利查询来看，生活中苹果颜色筛选机的使用很少，自动水果塑料网套包装设备目前在市场上仍为空白，所以苹果自动装套机属于国内首创。苹果筛选设备具有高效率、低成本的特点，经计算，1台苹果筛选装套工作1h相当于人力9个人。因此，从这个角度来看，该项设计将能很好地取代人为手工给苹果筛选、装套。

概括起来，苹果筛选、装套机系列产品具有如下优势：1）结构简单，可靠度高，体积小，使用方便，适应性强；2）基于单片机的控制系统，成本低，运行稳定，保证了输送机水平运动和装套装置垂直运动协调同步；3）采用闭环反馈控制，有效保障了系统的可靠性；4）完全采用自动控制，一旦启动便能自动工作，不需要

进行很多复杂的操作；5）具有故障自动报警装置，防止系统损坏引起事故；6）本着节约、经济、环保的原则，尽量减少电机的使用；7）重量轻，结构紧凑，性能稳定，可在粉尘、潮湿、盐雾腐蚀严重的恶劣环境下正常工作。

以苹果筛选、自动装套机为基础，研发更加适合市场需求的自动化苹果筛选装套设备，从而实现产品操作的智能化和自动化，为将来给用户提供性能更加优良的产品服务，向着种类更多、更加广泛的果蔬一体化筛选、包装机械设备制造方向发展。

［参考文献］

［1］ 武宏泰，邵兵，赵若云，等.一种全自动苹果套装机及其使用方法：中国，CN 103204 260A［P］.2013-07-17.

［2］ 武宏泰，邵兵，赵若云，等.水果颜色分选机：中国，CN2032 59250U［P］.2013-10-30.

［3］ 谭日和.一种水果筛选机：中国，2557248Y［P］.2003-06-25.

［4］ 李庆中，张漫，汪懋华.基于遗传神经网络的苹果颜色实时分级方法［J］.中国图像图形学学报，2000，5（9）:779-784.

［5］ 籍保平，吴文才.计算机视觉苹果分级系统［J］.农业机械学报，2000，31（6）:118-121.

［6］ 何东健，杨青，薛少平，等.果实表面颜色计算机视觉分级技术研究［J］.农业工程学报，1998，14（3）:202-205.

［7］ 何东健，杨青.用人工神经网络进行果实颜色分级技术研究［J］.西北农业大学学报，1998，16（6）:109-112.

［8］ 冯斌，王懋华.基于颜色分形的水果计算机视觉分级技术［J］.农业工程学校，2002，20（2）:141-144.

［9］ 赵静，何东健.果实形状的计算机识别方法研究［J］.农业工程学报,2001，17（2）:165-167.

［10］ 应义斌，饶秀勤，马俊福.柑橘成熟度机器视觉无损检测方法研究［J］.农业工程学报，2004，20（2）:144-147.

［11］ 李公平，柳纪虎，施援平，等.用核磁共振原理测甜菜含糖量探讨［J］.甘肃科技，2000，（3）:33-36.

［12］ 应义斌，饶秀勤，黄永林，等.运动水果图像的实时采集方法与系统研究［J］.农业机械学报，2004，35（3）:179-180，183.

［13］ 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（1）：33-37.

［14］ Miller B K，Delwiche M defect detection with machine

vision［J］.Transaction of the ASAE，1991，34（6）:2588-2597.

［15］ 夏广岚，姜永成，于峰，等.一种水果分级机:中国，CN202137133U［P］.2012-02-08.

2024年1月23日发(作者：缑靖)

一种集苹果自动筛选、装套的流水线设备

武宏泰;赵若云;邵兵

【摘 要】文中设计了一种能帮助果农实现苹果颜色的自动化筛选及给苹果装网套的设备，可以对不同种类的苹果进行颜色筛选以及装套两种操作。该设备的高度集成一体化设计，使其具有结构简单、使用方便、操作简捷等特点，既可以用于大规模种植苹果的个体户，也可以用于大型农业合作社。%This paper designs a

device which can help farmers classify different colors apples and bag

them automatically. The integrated design of this device has the

advantage of simple structure and convenient use. It can be used for not

only the self-employed with the large-scale cultivation of apples ,but also

the large agricultural cooperatives.

【期刊名称】《机械工程师》

【年(卷),期】2015(000)003

【总页数】2页(P162-163)

【关键词】苹果;筛选;颜色;装套

【作 者】武宏泰;赵若云;邵兵

【作者单位】上海电机学院，上海 200245;上海电机学院，上海 200245;上海电机学院，上海 200245

【正文语种】中 文

【中图分类】S377

0 引言

随着中国农业种植技术的大力提高，先进的果蔬种植、培养技术的应用，我国每年果蔬产量呈可喜上升趋势，而如何在产品保持完整度与新鲜度之前将其推向市场，成为了一个让人头疼的问题。

以苹果为例，近年来我国苹果产量逐渐上升。据有关调查显示，我国苹果产量巨大，其栽植面积、总产量位居世界首位。由于当下苹果的筛选、包装程序尚未完全实现机械化，人力包装的效率低下，同时随着人力成本的逐年增高，依赖雇佣人力来实现苹果的分类、包装，已无法获取更大的经济效益。

目前，从市场调研来看，苹果颜色筛选机、自动苹果塑料网套包装设备的使用量目前在市场上为零，所以苹果自动装套机的设计研发完全属于国内首创。

1 机械结构设计

1.1 结构简介

1）苹果颜色筛选。

在电机的驱动下，托盘中的苹果依次经过放置在输送机末端的上、下、左、右方向的颜色传感器。经过颜色传感器对苹果表面着色度的感应，将信号传递到与之相连的控制系统，通过控制系统的分析处理，将指令传递到输送机上的步进电机，滑道上的挡板可在步进电机的带动下在一定角度范围内顺、逆时针转动，从而将苹果分成了全红和不完全红色两种。并且经过挡板的作用，不同颜色的苹果进入各自的滑道。如图1所示。

图1 苹果颜色筛选结构示意图

2）苹果装套部分。

经过颜色筛选的苹果进入到下一个环节——给苹果装套。从颜色传感器中沿着滑道滑下的苹果，依次滑落到装套系统中装套机的水平托盘上。在步进电机的带动下

苹果水平运动，当苹果即将靠近竖直装套装置时，苹果上方的红外线传感器感应到苹果，此时移动装套装置上的步进电机立即启动，带动装套装置上的移动装套结构向下移动，对水平过来的苹果套袋。并且在移动装套结构向下运动的过程中，由于齿条的向心运动而带动电热丝收缩，从而切断网套。当移动套袋结构向下运动恰好能完全包住苹果时，此时动钩斜着向上收缩，从而放开被撑开的网套，由于弹性形变，所以网套失去束缚后收缩从而包装苹果。然后移动装套结构向上运动，周而复始。如图2所示。

图2 苹果装套示意图

1.2 创新点

1）苹果颜色筛选的设计。该机构打破传统思维方式，将输送机上的托盘用塑料制成无色透明状。如此一来，便可以在苹果的上下左右的方向都能安装一个颜色感应器，对苹果的颜色进行全方位监测，从而使苹果的颜色分离更加精确。

2）苹果装套的设计。安装在移动装套结构中的电热丝在蜗卷弹簧的带动下能自由地收缩并且切断网套，不需要丝杠电机提供动力。如此便避免了电机的使用。

2 结论与展望

目前，从市场调研和专利查询来看，生活中苹果颜色筛选机的使用很少，自动水果塑料网套包装设备目前在市场上仍为空白，所以苹果自动装套机属于国内首创。苹果筛选设备具有高效率、低成本的特点，经计算，1台苹果筛选装套工作1h相当于人力9个人。因此，从这个角度来看，该项设计将能很好地取代人为手工给苹果筛选、装套。

概括起来，苹果筛选、装套机系列产品具有如下优势：1）结构简单，可靠度高，体积小，使用方便，适应性强；2）基于单片机的控制系统，成本低，运行稳定，保证了输送机水平运动和装套装置垂直运动协调同步；3）采用闭环反馈控制，有效保障了系统的可靠性；4）完全采用自动控制，一旦启动便能自动工作，不需要

进行很多复杂的操作；5）具有故障自动报警装置，防止系统损坏引起事故；6）本着节约、经济、环保的原则，尽量减少电机的使用；7）重量轻，结构紧凑，性能稳定，可在粉尘、潮湿、盐雾腐蚀严重的恶劣环境下正常工作。

以苹果筛选、自动装套机为基础，研发更加适合市场需求的自动化苹果筛选装套设备，从而实现产品操作的智能化和自动化，为将来给用户提供性能更加优良的产品服务，向着种类更多、更加广泛的果蔬一体化筛选、包装机械设备制造方向发展。

［参考文献］

［1］ 武宏泰，邵兵，赵若云，等.一种全自动苹果套装机及其使用方法：中国，CN 103204 260A［P］.2013-07-17.

［2］ 武宏泰，邵兵，赵若云，等.水果颜色分选机：中国，CN2032 59250U［P］.2013-10-30.

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［4］ 李庆中，张漫，汪懋华.基于遗传神经网络的苹果颜色实时分级方法［J］.中国图像图形学学报，2000，5（9）:779-784.

［5］ 籍保平，吴文才.计算机视觉苹果分级系统［J］.农业机械学报，2000，31（6）:118-121.

［6］ 何东健，杨青，薛少平，等.果实表面颜色计算机视觉分级技术研究［J］.农业工程学报，1998，14（3）:202-205.

［7］ 何东健，杨青.用人工神经网络进行果实颜色分级技术研究［J］.西北农业大学学报，1998，16（6）:109-112.

［8］ 冯斌，王懋华.基于颜色分形的水果计算机视觉分级技术［J］.农业工程学校，2002，20（2）:141-144.

［9］ 赵静，何东健.果实形状的计算机识别方法研究［J］.农业工程学报,2001，17（2）:165-167.

［10］ 应义斌，饶秀勤，马俊福.柑橘成熟度机器视觉无损检测方法研究［J］.农业工程学报，2004，20（2）:144-147.

［11］ 李公平，柳纪虎，施援平，等.用核磁共振原理测甜菜含糖量探讨［J］.甘肃科技，2000，（3）:33-36.

［12］ 应义斌，饶秀勤，黄永林，等.运动水果图像的实时采集方法与系统研究［J］.农业机械学报，2004，35（3）:179-180，183.

［13］ 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（1）：33-37.

［14］ Miller B K，Delwiche M defect detection with machine

vision［J］.Transaction of the ASAE，1991，34（6）:2588-2597.

［15］ 夏广岚，姜永成，于峰，等.一种水果分级机:中国，CN202137133U［P］.2012-02-08.