一種果蔬高度自動檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種果蔬類農產品加工機械及加工方法，具體涉及一種果蔬高度自動檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在果蔬類農產品的加工過程中，通常包括削皮、去芯、切端等加工工序，在各個加工工序中，加工設備中的執行機構需要根據果蔬的大小來確定執行動作的幅度。
[0003]例如，在進行果蔬削皮加工時，需要先將果蔬放置在果蔬定位座中定位好，然后利用定果針從上向下插入到果蔬內對果蔬進行固定，隨后定果針帶動果蔬作旋轉運動，配合刀具將果蔬的皮削除(可參見授權公告號為CN201550569U的實用新型專利所公開的“果蔬削皮機”)；上述加工過程中，定果針插入到果蔬內的深度要求在合適的范圍內，過深可能會與下方的果蔬定位座等部件發生碰撞，過淺可能會導致固定不牢靠，這就要求定果針從上向下運動的行程要根據果蔬的高度而合理設定；然而，不同種類的果蔬的大小差異較大，并且同一種果蔬的個體之間大小也有差異，加工過程中要頻繁地調節定果針的形成，既繁瑣，又不精確。
[0004]又如，在進行果蔬切端(削皮后將果蔬上下兩端部切除)加工時，同樣需要先將果蔬定位好，然后切端刀具從沿上下方向運動至果蔬的端部處執行切端動作，所切除的部分的高度需要在合理的范圍內，過多會造成果肉浪費，過少會導致切除不完全，而所切除的部分的高度與切端刀具沿上下方向運動的行程有關，行程的設定同樣需要根據果蔬的大小來確定。針對不同大小的果蔬，加工過程中同樣存在調節繁瑣、精度低的缺點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種果蔬高度自動檢測裝置，針對不同的果蔬，該裝置能夠自動檢測果蔬的高度，從而為果蔬加工設備的執行機構的運動行程的設置提供了依據，提高產品加工質量。
[0006]本發明的另一個目的在于提供一種應用上述果蔬高度自動檢測裝置實現的果蔬高度自動檢測方法。
[0007]本發明的目的通過以下的技術方案實現:
[0008]一種果蔬高度自動檢測裝置，包括檢測桿、驅動機構、到位檢測傳感器、果蔬加工設備中作豎向運動的執行機構以及控制系統，其中:
[0009]所述檢測桿設置于果蔬的正上方，該檢測桿通過豎向滑動機構與執行機構連接，且常態下所述檢測桿通過支承件懸掛在執行機構上；
[0010]所述驅動機構為驅動所述執行機構作豎向運動的直線運動機構；
[0011]所述到位檢測傳感器由相互接近時能夠檢測到位信號的第一傳感元件和第二傳感元件構成，其中，第一傳感元件設置在檢測桿上，第二傳感元件設置在執行機構上；常態下，所述第二傳感元件設置在第一傳感元件的上方；
[0012]所述控制系統的信號輸入端與到位檢測傳感器連接，信號輸出端與驅動機構連接。
[0013]本發明的一個優選方案，其中，所述執行機構為果蔬削皮設備中的果蔬旋轉機構，該果蔬旋轉機構包括旋轉桿、設在旋轉桿底部的定果針、驅動旋轉桿轉動的旋轉動力機構以及削皮安裝支架；其中，所述旋轉桿沿豎向設置在削皮安裝支架上，該旋轉桿為中空結構，所述檢測桿設置在旋轉桿中；常態下，所述檢測桿通過支承件懸掛在旋轉桿的上端，所述定果針的下端位于檢測桿的下端的下方；所述旋轉動力機構設在削皮安裝支架上，該削皮安裝支架與所述驅動機構連接，所述第二傳感元件設置在削皮安裝支架上。
[0014]上述優選方案為本發明的果蔬高度自動檢測裝置在果蔬削皮設備中的具體應用，所述執行機構的作用在于削皮時帶動果蔬作旋轉運動，從而配合削皮刀的進給運動將果蔬的皮削除，其原理是:所述驅動機構通過削皮安裝支架帶動旋轉桿向下運動，所述檢測桿在重力作用下也隨旋轉桿一起向下運動；所述定果針首先接觸果蔬并插入到果蔬中，隨后檢測桿的底端也接觸果蔬的頂部，隨著旋轉桿的進一步向下運動，所述檢測桿因受到果蔬的阻擋而無法繼續向下運動，使得削皮安裝支架上的第二傳感元件逐漸靠近第一傳感元件，當第二傳感元件到達第一傳感元件處時，到位檢測傳感器檢測到該到位信號，并將該到位信號傳遞給控制系統，控制系統根據該到位信號控制驅動機構停止工作并保持在當前狀態，實現瓜果的固定；最后旋轉動力機構驅動旋轉桿帶動果蔬轉動，與削皮刀具配合完成削皮加工。所述定果針插入果蔬的深度為定果針接觸果蔬時至旋轉桿停止下行時向下運動的行程，該行程等于常態下定果針下端與檢測桿下端之間的豎向距離加上第一傳感元件和第二傳感元件之間的豎向距離，并且這兩個豎向距離是可以事先設定的，因此不管所加工的果蔬的形狀和大小如何，都可以保證定果針插入果蔬的深度為合適的設定值，確保了固定效果，同時也避免定果針與果蔬下方的部件發生碰撞。
[0015]本發明的一個優選方案，其中，所述到位檢測傳感器由接近開關和感應金屬塊構成，其中，感應金屬塊構成所述的第一傳感元件，接近開關構成所述的第二傳感元件，所述接近開關與控制系統連接；所述感應金屬塊固定檢測桿上，該感應金屬塊同時構成所述的支承件；所述接近開關設置在削皮安裝支架上。
[0016]上述到位檢測傳感器的工作原理是:當所述感應金屬塊隨檢測桿運動到與接近開關的感應區域時，接近開關檢測到感應金屬塊的到位信號，并將該到位信號傳遞給控制系統，由控制系統輸出控制信號執行下一步動作。除了采用上述優選方案外，所述到位檢測傳感器外還可以由行程開關、紅外傳感器等接觸或非接觸式檢測開關構成。
[0017]本發明的一個優選方案，其中，所述驅動機構由帶鎖氣缸構成，該帶鎖氣缸固定在與機架連接的削皮固定板上，該帶鎖氣缸的伸縮桿向上延伸與所述削皮安裝支架連接；所述削皮固定板與削皮安裝支架之間設有豎向導向機構，該豎向導向機構由設置在削皮固定板上的導桿和設置在削皮安裝支架上的滑套構成，所述導桿從滑套中穿過。
[0018]上述優選方案中，帶鎖氣缸內設有夾緊裝置，可以將伸縮桿鎖定在當前位置，工作時由控制系統控制夾緊裝置中的電磁閥工作，實現對伸縮桿的鎖定或松開，使得旋轉桿在豎向的位置可以根據需要進行鎖定；設置所述豎向導向機構對削皮安裝支架的運動進行導向，使得運動更加穩定。
[0019]本發明的一個優選方案，其中，所述削皮安裝支架包括升降板和支架，其中，所述支架的下端固定在升降板上，上端與帶鎖氣缸的伸縮桿固定連接；所述升降板上設有軸承座，所述旋轉桿穿過該軸承座，并通過軸承連接在該軸承座上；所述第二傳感元件設置在支架的上端。
[0020]本發明的一個優選方案，其中，所述旋轉動力機構包括電機、同步帶傳動機構、花鍵套、花鍵軸以及電機安裝板，其中，所述電機安裝在電機安裝板上，該電機安裝板與升降板固定連接；所述同步帶傳動機構的主動輪與電機主軸連接、從動輪與花鍵套連接、同步帶與主動輪和從動輪連接；所述花鍵軸連接在旋轉桿的上端，該花鍵軸從所述花鍵套中穿過。
[0021]上述旋轉動力機構的工作原理:在定果針向下運動插入果蔬的過程中，旋轉動力機構不工作，并隨削皮安裝支架一起向下運動；當定果針完全插入到果蔬后，該旋轉動力機構工作，所述電機通過同步帶傳動機構帶動花鍵套工作，進而帶動連接在一起的花鍵軸、旋轉桿以及定果針轉動，從而帶動果蔬作旋轉運動。
[0022]本發明的一個優選方案，其中，還包括卸果機構，該卸果機構包括夾緊氣缸、夾緊塊、所述檢測桿以及原位傳感器，其中，所述夾緊氣缸固定在機架上；所述夾緊塊由固定夾緊塊和活動夾緊塊構成，所述活動夾緊塊連接在夾緊氣缸的伸縮桿上，所述固定夾緊塊固定在機架上，并與活動夾緊塊相對設置；所述檢測桿從固定夾緊塊和活動夾緊塊之間的間隙中穿過；所述原位傳感器由接近開關和感應金屬塊構成，其中，所述接近開關設置在夾緊氣缸的缸體上，所述感應金屬塊設置在削皮安裝支架上；所述接近開關和夾緊氣缸分別與控制系統的信號輸入端和信號輸出端連接。
[0023]采用上述優選方案的目的在于方便削皮完畢后將果蔬從定果針上卸下，其工作原理是:削皮過程中，所述檢測桿的下端始終壓在果蔬的頂部，削皮完畢后，所述夾緊氣缸帶動活動夾緊塊運動，該活動夾緊塊和所述固定夾緊塊配合將檢測桿夾住；接著驅動機構帶動旋轉桿及定果針向上運動，而檢測桿則保持對果蔬的壓緊，使得定果針得以從果蔬中拔出；當定果針從果蔬中完全拔出后，隨削皮安裝支架向上運動的感應金屬塊到達接近開關的感應區，該接近開關檢測到該到位信號，并將該到位信號反饋給控制系統，控制系統控制夾緊氣缸工作，松開檢測桿，隨后旋轉桿帶動檢測桿一起向上復位。
[0024]本發明的一個優選方案，其中，所述執行機構為果蔬切端設備中的切端機構，該切端機構包括切端刀、切端刀轉動桿、旋轉臂、切端氣缸、切端固定板以及切端安裝支架，其中，所述切端氣缸固定在切端固定板上，所述切端刀轉動桿通過旋轉座設置在切端安裝支架上；所述旋轉臂的一端與切端氣缸的伸縮桿鉸接，另一端與切端刀轉動桿的上端鉸接；所述切端刀設置在切端刀轉動桿的下端；
[0025]所述檢測桿設置在導套內，該導套固定在切端安裝支架上；所述檢測桿與導套滑動配合構成豎向滑動機構；
[0026]所述到位檢測傳感器由接近開關和感應金屬塊構成，其中，感應金屬塊構成所述的第一傳感元件，接近開關構成所述的第二傳