干制红枣机器视觉分级分选装置机械系统的设计-机械设计及理论专业论文.docxVIP

Design of Mechanical systems of red jujube grader based on machine vision A Dissertation Submitted to Shihezi University In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering By Tian Xu-shun (Mechanical Design and Theory) Dissertation Supervisor:Prof. Kan Za Li Jing-bin May,2013 摘 要 作为红枣分级的发展方向，基于机器视觉分级技术现仅能对枣的单面信息进行 检测，而枣全表面信息检测技术的尚处于研究阶段，其中缺少配套的全表面信息呈 现装置是关键制约因素之一。本文以新疆种植及加工量较大的干制骏枣为研究对 象，开展能实现干制骏枣全表面信息在线呈现的机械系统的研究。主要研究内容如 下： （1）测定了干制骏枣的外形尺寸、质量、含水率等物料特性；利用 MatLab 提 取骏枣样品图像轮廓，基于 SolidWorks 建立了最大和最小骏枣的三维几何理论模 型；通过跌落试验，确定了干制骏枣安全临界高度为 300mm，并确定了机械系统的 整体结构和工作原理。 （2）在确定机械系统中单摄像头对应 4 个通道，单通道生产率为 4 个/s 的基 础上，确定了自动单体上料装置中关键部件如上料输送机构，左右振动导向板等的 结构参数，基于 Solidworks 绘制了其虚拟样机；利用 ADAMS 对干制骏枣斜抛运动 进行仿真分析，最终确定倾斜滑道角度为 30°。 （3）提出了基于摩擦滚动原理及翻转原理的两种干制红枣全表面信息呈现形 式。通过对骏枣翻转过程的运动分析，基于 Solidworks 完成了摩擦滚动原理呈像机 构的虚拟样机设计并搭建物理样机；试验发现当速度在 150mm/s ~250mm/s 间，对 红枣采取 8 幅照片时，其提取面积最高可达 90%，但易出现重复采集和漏采现象。 设计了基于翻转原理的虚拟样机。通过对基于两种原理的呈像机构进行分析对比， 设计完成输送装置。 （4）在确定采用压缩气流喷射作为分级执行机构的基础上，对分级瞬间干制 红枣进行受力分析，利用 Fluent 软件对气嘴进行仿真，分析后选定入口为?6 ，出 口为??4 的气嘴，气压选择为 0.4~0.7MPa；结合干制骏枣物料特性确定了气嘴安装 布局，并设计了集枣盒，完成分级执行机构。在完成整体机架及传动部分设计的基 础上，基于 Solidworks 绘制了整个系统的虚拟样机。 关键词：干制红枣；机器视觉；机械系统；分级；全表面呈现 I Abstract Although the grading technology based on machine vision is one of the development directions of jujube grading, it can only test one-side information on the jujube. The detection technology of the full-surface information is still in the research phase, while lacking of the device to present the full-surface information is the key constraint factor. With Jun jujube as research subjects, for it is the largely cultivated and processed in Xinjiang, research on the mechanical system was carried out to achieve the online full-surface information of the dried Jun jujube. The main contents are as follows: The sample size, quality, moisture content and other material properties of dried Jun jujube was measured; The image contour of Jun jujube was extracted by MatLab, and the maximum and minimum three-dimensio