三维预览图(1)
摘要
我国的瓜果产业机械化应用程度较低，水果分级机械化方面更加缺乏经验，仍然依靠人工完成分级工作。人工分级不仅分级效率低下，增加生产成本，而且还不利于保持水果新鲜品质。水果分选是实现等级化销售最基础的一步；水果标准化，等级化销售有利于水果交易过程中的定价、计价。根据市场需求和发展趋势，设计苹果分级机器人，该系统不仅能够在水果销售前实现苹果的自动分级，而且对解放劳动力，降低工人劳动强度，保证果实新鲜品质等有着积极意义。分级机器人由传感器，上料系统，输送系统，分拣系统，气泵，电动机，控制系统组成。由电动机驱动上料机构，传送机构。传感器提取苹果的特征参数，经过加权评级，然后控制分拣系统完成分级。苹果分级机器人采用全自动控制，人机交互简单，易于操作。能极大提高生产效率。
关键词：分级、控制、特征参数、传感器
Abstract
At present, most fruit grading in China is done manually, only a few of them are machine grading, which leads to low sorting efficiency. Artificial classification not only increases the middle link of fruit production, increases the cost of fruit production, but also is not conducive to the maintenance of fresh fruit quality. According to the above situation, the design of apple grading robot, the system can not only achieve automatic grading of apple after harvest, but also improve labor productivity, reduce labor intensity of workers, and ensure the fresh quality of fruit. The grading robot consists of sensor, feeding system, conveying system, sorting system, air pump, motor and control system. The feeding mechanism and the conveying mechanism are driven by the motor. The sensor extracts the characteristic parameters of apple, and then controls the sorting system to complete the classification. Apple grading robot adopts full-automatic control, with simple structure and easy operation. Can greatly improve production efficiency.
Key words: grading，Control，sensor，characteristic parameter
目录
第一章绪论......................................................... 1
1.1选题研究意义.................................................... 1
1.2国内外水果分级流程机械化发展概况................................ 2
1.2.1国外研究现状................................................ 2
1.2.2国内研究现状................................................ 3
1.2.3国内外研究进展分析.......................................... 3
1.3本拟研究内容................................................ 4
第二章苹果分级系统总体方案的拟定.............................. 5
2.1总体结构........................................................ 5
2.2上料机构设计.................................................... 5
2.3分级分拣系统设计................................................ 5
2.4控制系统设计.................................................... 6
2.5本章小结........................................................ 6
第三章机械系统的设计计算........................................ 7
3.1上料系统设计.................................................... 7
3.1.1上料系统输送链设计.......................................... 7
3.1.2上料系统带传送设计......................................... 10
3.1.3上料系统传动轴设计......................................... 12
3.2二级传送结构设计............................................... 14
3.2.1双子滚子结构设计.......................................... 14
3.2.2双子滚子输送量............................................ 16
3.2.3输送链的输送速度.......................................... 16
3.2.4输送链链条设计............................................. 16
3.3带传动设计.................................................... 18
3.3.1带的设计................................................... 18
3.3.2计算所需功率.............................................. 19
3.3.3总传动比计算............................................... 19
3.3.4电机的选型................................................ 19
3.4分级执行分拣系统............................................... 20
3.5本章小结....................................................... 20
第四章控制系统的设计............................................ 21
4.1控制系统...................................................... 21
4.1.1 PLC的特点................................................ 21
4.1.2 PLC的选择................................................ 22
4.1.3梯形图的设计.............................................. 22
4.2传感器原理.................................................... 23
4.3控制系统流程................................................... 23
4.4控制系统PLC梯形图和端子分配图................................. 25
4.5本章小结....................................................... 26
第五章经济性分析................................................. 27
5.1经济实用性分析................................................. 27
5.2经济成本分析................................................... 27
5.3本章小结....................................................... 27
第六章结论与展望................................................. 29
6.1结论........................................................... 29
6.2展望........................................................... 30
致谢................................................................. 32
参考文献............................................................ 32
[15]第一章绪论
[1]1.1选题研究意义
水果分选是提高水果市场竞争力的重要环节，能够实现果实差异化定价销售。在物流化高度发达的今天，尤其是这次疫情更加反映了我国基建建设程度和物流化程度对于欧美国家的优势。为了充分利用我们这种优势，我们应提高水果在进行农产品贸易和异地销售等交易中的标准化。水果标准化，等级化销售有利于水果交易过程中的定价、计价。而实现苹果等级化销售的最基础的一步就是水果分选。我国是水果生产大国，尤其是苹果产量巨大，但绝大部分苹果来源于小果园和个体种植户，其品质差别很大，且品种繁多，更加加大标准化的难度；加上采摘及运输过程中小果园果农没有统一标准化的采摘运输流程，造成水果不同程度的损伤等影响，加大了苹果的等级分拣工作的困难。目前我国苹果分选工作还是多由人工完成，不仅劳动强度大，增加生产成本，而且生产率低下且分选精度不稳定。采用自动化、机械化设备来代替人工作业完成苹果的自动化分选，能够有效地提高水果分选效率和精度。研究设计生产自动化水果分级设备，对苹果进行分级筛选然后加工销售由积极意义。水果分级能大幅度提高水果的经济价值。高等级水果中掺杂一些低等级水果会严重影响水果品相，减少水果的销量，降低出售价格。如果将其分级处理，从而能够提高水果的经济效益。对于一些品相较差的瓜果，如果按照零售个体进行售卖，这一类水果没有很好的竞争性，例如表皮劈裂、重量体积过小、过度成熟不能长时间运输保存、表皮沙化等问题，我们可以将其分拣出来转变为其他商品（例如果汁、果酱、做出果酒等），减少瓜果损失率，提高其商品价值，增加果农的经济收入，提高市场竞争力。对于生产者消费者是双赢。
我国作为农业大国，在国家大力倡导脱贫攻坚的今天，经济作物的生产、加工、销售是拉动农村经济发展，带动农村脱贫致富的一个重要途径。根据国家统计
局公布的近十年（2010-2019年）中国水果年产总量和苹果年产量统计结果，可以得出以下结论：
第一、我国水果年产量十分巨大且总产量呈现逐年递增的趋势，水果年产量从
2010年的20095.37万吨增长到了2019年的27400.84万吨，其中仅苹果年产量就
从3164.91万吨增加到了4242.54万吨[1]。
第二、尽管我国瓜果产量很大，但我国瓜果分拣工作主要还是依靠工人工完成，不仅劳动量巨大、工作繁杂，而且人工在进行分拣时易受个人主观因素影响，不同人工和分拣的标准和分拣的效率存在着较大差异。
我国现在工业农业发展正处在转型期发展正处在转型期。我国苹果主要产区集中在河南、山东、安徽一代。这些产区的水果分拣方式还处在大量依赖人力工作的状态。从果树种植、水果农药喷洒、果园管理、成品采摘再到最后水果的分级、分拣、包装这一系列流程中都需要大量劳动力参与，所以这些地区在每年的采摘期都会有大量劳动力缺口。
所以采用水果分级技术可以大幅度解放劳动力，提高生产效率，缩短水果从采摘到分级销售的时间，保持水果的新鲜程度，提高竞争率提高水果分拣的质量。这在当前以机械式分拣为主要分拣技术的国内，具有很高的经济和社会价值。而从宏观上来说能够改善瓜果采摘期产区的劳动力结构[2]。
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输送带主动轴
二级传送带轮
链轮
双锥辊子
一级传送带从动带轮
