一種集蘋果自動篩選、裝套的流水線設備

武宏泰， 趙若云， 邵兵

（上海電機學院，上海 200245）

0 引言

隨著中國農業種植技術的大力提高，先進的果蔬種植、培養技術的應用，我國每年果蔬產量呈可喜上升趨勢，而如何在產品保持完整度與新鮮度之前將其推向市場，成為了一個讓人頭疼的問題。

以蘋果為例，近年來我國蘋果產量逐漸上升。據有關調查顯示，我國蘋果產量巨大，其栽植面積、總產量位居世界首位。由于當下蘋果的篩選、包裝程序尚未完全實現機械化，人力包裝的效率低下，同時隨著人力成本的逐年增高，依賴雇傭人力來實現蘋果的分類、包裝，已無法獲取更大的經濟效益。

目前，從市場調研來看，蘋果顏色篩選機、自動蘋果塑料網套包裝設備的使用量目前在市場上為零，所以蘋果自動裝套機的設計研發完全屬于國內首創。

1 機械結構設計

1.1 結構簡介

1）蘋果顏色篩選。

在電機的驅動下，托盤中的蘋果依次經過放置在輸送機末端的上、下、左、右方向的顏色傳感器。經過顏色傳感器對蘋果表面著色度的感應，將信號傳遞到與之相連的控制系統，通過控制系統的分析處理，將指令傳遞到輸送機上的步進電機，滑道上的擋板可在步進電機的帶動下在一定角度范圍內順、逆時針轉動，從而將蘋果分成了全紅和不完全紅色兩種。并且經過擋板的作用，不同顏色的蘋果進入各自的滑道。如圖1所示。

圖1 蘋果顏色篩選結構示意圖

2）蘋果裝套部分。

經過顏色篩選的蘋果進入到下一個環節——給蘋果裝套。從顏色傳感器中沿著滑道滑下的蘋果，依次滑落到裝套系統中裝套機的水平托盤上。在步進電機的帶動下蘋果水平運動，當蘋果即將靠近豎直裝套裝置時，蘋果上方的紅外線傳感器感應到蘋果，此時移動裝套裝置上的步進電機立即啟動，帶動裝套裝置上的移動裝套結構向下移動，對水平過來的蘋果套袋。并且在移動裝套結構向下運動的過程中，由于齒條的向心運動而帶動電熱絲收縮，從而切斷網套。當移動套袋結構向下運動恰好能完全包住蘋果時，此時動鉤斜著向上收縮，從而放開被撐開的網套，由于彈性形變，所以網套失去束縛后收縮從而包裝蘋果。然后移動裝套結構向上運動，周而復始。如圖2所示。

圖2 蘋果裝套示意圖

1.2 創新點

1）蘋果顏色篩選的設計。該機構打破傳統思維方式，將輸送機上的托盤用塑料制成無色透明狀。如此一來，便可以在蘋果的上下左右的方向都能安裝一個顏色感應器，對蘋果的顏色進行全方位監測，從而使蘋果的顏色分離更加精確。

2）蘋果裝套的設計。安裝在移動裝套結構中的電熱絲在蝸卷彈簧的帶動下能自由地收縮并且切斷網套，不需要絲杠電機提供動力。如此便避免了電機的使用。

2 結論與展望

目前，從市場調研和專利查詢來看，生活中蘋果顏色篩選機的使用很少，自動水果塑料網套包裝設備目前在市場上仍為空白，所以蘋果自動裝套機屬于國內首創。蘋果篩選設備具有高效率、低成本的特點，經計算，1臺蘋果篩選裝套工作1h相當于人力9個人。因此，從這個角度來看，該項設計將能很好地取代人為手工給蘋果篩選、裝套。

概括起來，蘋果篩選、裝套機系列產品具有如下優勢：1）結構簡單，可靠度高，體積小，使用方便，適應性強；2）基于單片機的控制系統，成本低，運行穩定，保證了輸送機水平運動和裝套裝置垂直運動協調同步；3）采用閉環反饋控制，有效保障了系統的可靠性；4）完全采用自動控制，一旦啟動便能自動工作，不需要進行很多復雜的操作；5）具有故障自動報警裝置，防止系統損壞引起事故；6）本著節約、經濟、環保的原則，盡量減少電機的使用；7）重量輕，結構緊湊，性能穩定，可在粉塵、潮濕、鹽霧腐蝕嚴重的惡劣環境下正常工作。

以蘋果篩選、自動裝套機為基礎，研發更加適合市場需求的自動化蘋果篩選裝套設備，從而實現產品操作的智能化和自動化，為將來給用戶提供性能更加優良的產品服務，向著種類更多、更加廣泛的果蔬一體化篩選、包裝機械設備制造方向發展。

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