畢業(yè)設(shè)計（論文）-油炸食品外觀缺陷檢測與剔除系統(tǒng)--硬件系統(tǒng)設(shè)計

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1、 油炸食品外觀缺陷檢測與剔除系統(tǒng) ---硬件系統(tǒng)設(shè)計 HARDWARE SYSTEM DESIGNE ON THE DEUICES OF FEEDING AND ELIMINATING MATERIALS FOR THE FRIED FOOD DETECTING SYSTEM 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化(機電)(實驗班） 姓 名: 指 導 教 師： 申請學位級別： 士 論文提交日期： 學位授予單位： 天津科技大學 摘要

2、 本次設(shè)計針對油炸食品生產(chǎn)線上由于機械裝置的切割、成型、炸制過程中都有一定的可能性出現(xiàn)不規(guī)則形狀或者多次炸制炸糊的情況，通過利用三維制圖軟件繪制三維圖形，提出多種方案并按照三維圖選擇論證可行性最終搭建實物，設(shè)計制造一套關(guān)于油炸食品生產(chǎn)線的自動檢測與剔除系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)主要包括： 1）振動上料裝置：振動上料機可以接收提升機構(gòu)傳送來的魚豆腐并且將其均勻的傳送到下一級工序，震動上料機的選擇可以解決因為魚豆腐在炸制后會附著一定的油，而油的粘度比較高，在魚豆腐高密度分布的時候互相之間可能產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。 2）分離排序裝置：通過振動上料機傳送后雖然其之間的粘結(jié)會得到較好的處理，但是其分離的各個油炸食品之

3、間的排列卻屬于雜亂無序排列的。這樣的排列很不利于圖像處理，會為圖像處理過程造成很大的困難。因此，我們需要設(shè)計一個使經(jīng)過振動上料機之后的油炸食品在行列之間有一定排列順序的機構(gòu)。 3）圖像采集裝置：經(jīng)過分離機構(gòu)處理的油炸食品其橫向間距和縱向間距都具有符合了一定的標準，此時進入圖像采集裝置進行圖像采集，因此圖像采集裝置的設(shè)計也很重要。 4）自動剔除裝置：目前市場上已經(jīng)有了很多機械可以完成剔除動作，但是其剔除目標各有不同，通過查閱資料，目前還沒有任何一種設(shè)計或者應(yīng)用的剔除裝置可以直接利用于油炸食品生產(chǎn)線的自動剔除動作，經(jīng)過圖像采集裝置之后，圖像采集裝置會對采集到的圖像進行處理，剔除裝置的作用就是講

4、檢測到不符合工廠出廠標準的產(chǎn)品，也就是殘次品進行剔除。 每一處關(guān)鍵部分都提出至少三套方案，并通過三維仿真、干涉計算、設(shè)備調(diào)試等方法選擇最優(yōu)方案，通過實驗證明最終選擇的方案都是切實可行的。 關(guān)鍵詞：油炸食品；排序；上料；自動剔除 Abstract The design for the fried food production lines due to mechanical device of cutting, forming, frying process in has a certain possibility appeared

5、 irregular shape or multiple fried fried paste, by using 3D drawing software rendering 3D graphics proposed a variety of programs and in accordance with the three-dimensional map selection feasibility demonstration build real, designed and manufactured a set of fried food production line automatic m

6、easuring and eliminating system. Its hardware system mainly includes: 1) vibration feeding device: vibrating feeder can receive promotion mechanism for carrying fish bean curd, and the uniform is transmitted to the next level process, vibration feeding machine selection can be resolved because the

7、fish tofu in fried system was attached to the oil, and the viscosity of the oil is relatively high, in fish, tofu, high density distribution of the time between each other may bond phenomenon. 2) separation and sorting device: through vibration feeder transport although the bond will get better tre

8、atment, but the separation of the various fried arrangement between food are disorderly arranged. Such arrangement is not conducive to image processing, will cause a lot of difficulties for the image processing process. Therefore, we need to design an organization that makes the deep fried food afte

9、r the vibration feeding machine in order to have some order of order.. 3) image acquisition device: after separating mechanism processing fried food, the horizontal and vertical spacing has met certain criteria, this time to enter the image acquisition device for image acquisition, so the design of

10、 the image acquisition device is also very important. 4) automatic rejecting device: at present on the market have a lot of machinery can complete eliminating, but eliminate the goal are different, through access to information, there is no any design or application of eliminating device can direct

11、 use of fried food production line, automatic elimination action. After image acquisition device and image acquisition device will to carry on processing to the collected image, and removing apparatus function is detected products that do not meet the factory standard, also is defective products are

12、 eliminated. Every key part are proposed at least three sets of solutions, and through 3D simulation and interference calculation, equipment debugging etc. methods choose optimal scheme. Experiments prove that the final scheme is feasible. 第一章 緒論 第一節(jié) 選題背景及研

13、究意義 民以食為天，而在中華文明五千年的歷史長河中，各種油炸食品占據(jù)了中華美食中的很大一部分，受到了各個年齡段的人們的喜愛。在生活水平不斷提高的今天，人們對自身健康和食品安全的重視程度也不斷提高，而因為食品的質(zhì)量安全而造成的事件卻總是發(fā)生，因此提高油炸食品的質(zhì)量安全的重要性不言而喻。在油炸食品的炸制的過程中，不合格品剔除是非常重要的一個環(huán)節(jié)。而且，不合格品的出廠不僅僅會影響到企業(yè)形象，對企業(yè)的經(jīng)濟效益也會造成很大的影響，嚴重著甚至會影響到消費者的身體健康乃至生命安全。因此，高效準確的完成對油炸食品生產(chǎn)線的不合格品的剔除，是每一個食品生產(chǎn)線上必須完成的艱巨任務(wù)。 在油炸食品的生產(chǎn)過程中，由

14、于機械裝置的切割、成型、炸制過程中都有一定的可能性出現(xiàn)不規(guī)則形狀或者多次炸制炸糊的情況。國內(nèi)食品生產(chǎn)線中對于油炸食品的不合格品的剔除主要還是依靠工人依靠其個人的經(jīng)驗挑選出其直觀上認為的顏色或者外形不合格的產(chǎn)品，沒有一個統(tǒng)一的度量。 圖1-1-1 實際生產(chǎn)中目前主要為人工剔除 并且，人工檢測容易造成污染，生產(chǎn)線上的工人不能保證時刻都是精神高度集中狀態(tài)，特別是在連續(xù)工作和高產(chǎn)率工作時，這樣的缺點會變得更加突出。這對剔除不合格品的效率和質(zhì)量都不能作出很好的保障，很有可能對企業(yè)形象和經(jīng)濟利益造成不可估量的影響。 為此，本次設(shè)計主要針對上述問

15、題，著重處理了食品生產(chǎn)線的不合格品的自動剔除 ，可以對整個油炸食品生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生重要的推動作用，所以本課題研究的成功將對該行業(yè)產(chǎn)生重大推動作用，并且本次設(shè)計可應(yīng)用與其他類似行業(yè)，基本原理互通。 第二節(jié) 油炸殘次品自動檢測剔除系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)不斷的被人類發(fā)掘，很多都是根據(jù)人類或者其他動物的行為得到靈感并且仿制出可以完成相同功能的設(shè)計創(chuàng)造。我們一般稱之為仿生學。本次設(shè)計中涉及到的機器視覺便是仿生學中非常重要的一個部分。通俗的解釋機器視覺，就是通過攝像頭完成人類眼睛完成的任務(wù)，然后將采集到的信號通過計算機的處理（模仿人類大腦）再通過單片機

16、等控制機械動作模仿人類的實踐活動。 1） 國際食品工業(yè)概況： 早在上世紀九十年代初一些發(fā)達國家的食品加工企業(yè)的食品原料加工率就達到了百分之七十以上，甚至有些國家在那個時代便達到了百分之九十二，在相同時代，我國以及一些其他的發(fā)展中國家對食品加工的原料利用率僅僅做到百分之二十到百分之三十[1]。即使經(jīng)過近年來國內(nèi)經(jīng)濟和科技水平快速的發(fā)展，我們與一些發(fā)達國家的差距依然不可忽視。一些發(fā)達國家的食品機械工業(yè)的食品機械早已發(fā)展了一套很成熟的體系，成為整個機械工業(yè)中很重要的部門。產(chǎn)品品種齊全，工業(yè)化食品加工設(shè)備在高度機械化之后，其產(chǎn)值大大提高，并且不斷應(yīng)用新的原理，新的技術(shù)，新的工藝以及新的材料，產(chǎn)品質(zhì)量

17、比較高，生產(chǎn)系統(tǒng)的通用化和標準化的程度很高。在發(fā)達國家，食品機械對于原料利用率是很高的，早在上世紀末期，美國的淀粉糖制造設(shè)備就已經(jīng)可以完成無廢氣、無廢料、無廢渣和無環(huán)境污染的要求。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，1982年的法國、日本、美國的全員勞動生產(chǎn)率（一年內(nèi)創(chuàng)造勞動的價值與勞動消耗的比值）分別為22.5萬法郎/人/年、1503萬日元/人/年和71091美元/人/年發(fā)達國家的食品機械出口比例比發(fā)展中國家大許多，日本的出口額為其生產(chǎn)總值的百分之五十進口額更是達到百分之七十二，法國為一半左右[1]。而這些數(shù)據(jù)都是上世紀九十年代統(tǒng)計的，現(xiàn)代科技日新月異，早在三十年前食品機械就有如此重要的地位，現(xiàn)在起重要性更是

18、不言而喻。 2） 現(xiàn)存類似機構(gòu)的概況：自動檢測和剔除裝置是自動機械領(lǐng)域中非常重要并且不容忽視的組成部分，現(xiàn)有的剔除機構(gòu)都具有一定的共同點，一般為集機、氣、電控制一體的機電一體化系統(tǒng)。依靠自電和氣的控制很靈敏這一特點制作而成的。如圖1-2-1[2]，多應(yīng)用于一些單軌道的自動剔除裝置。使用凸輪轉(zhuǎn)動，令氣缸充氣，推動活塞，橫向的將檢測到需要剔除的產(chǎn)品踢出軌道。圖1-2-2{3}為煙草行業(yè)的自動剔除裝置，其一般為采用高速電磁閥組和噴氣式的噴嘴組成，利用CCD攝像機檢測，僅僅使用三十毫秒就可以完成噴射高壓空氣打掉異物，僅僅1.8米的皮帶上就有足足192個電磁閥但是這種剔除機構(gòu)的剔除方式比較特別，只能剔

19、除比較輕的異物，并且造價高昂，無法大面積的進行推廣。如圖1-2-3[4]電子插接件的次品自動剔除裝置。該檢測系統(tǒng)主要是有工業(yè)相機、PLC控制器、自動送料排序裝置、工控機。電磁閥、剔除裝置。輔助工作臺和視覺檢測軟件等部分組成。主要剔除裝置由支架、滑道、聯(lián)軸器、傳送帶、電動機、光電傳感器、空氣壓縮機等部分組成。與圖1-2-1類似。本方法主要是利用氣動推桿伸出完成剔除次品插接件的目的。使用PLC控制剔除機構(gòu)的動作，雖然在速度和準確性上都有了一定的保障，但是PLC本身價格比較貴，如果多加研究，依靠51單片機就可以完成其相應(yīng)的功能。 圖1-2-1：推桿式自動剔除裝置 圖1-2-2：煙草行業(yè)的

20、自動剔除裝置 圖1-2-3：電子插接件不合格品剔除裝置的PLC控制圖 第三節(jié): 主要設(shè)計內(nèi)容 通過查閱大量國內(nèi)外文獻，尋找合適的設(shè)計方法，學習優(yōu)秀的設(shè)計思路。通過Standardization Theory and Method of Top Design for Products[5]了解到如何全面規(guī)劃設(shè)計對象，利用標準化的設(shè)計理論和設(shè)計方法實現(xiàn)預期的設(shè)計目標和設(shè)計內(nèi)容。為此的整體的設(shè)計方法提供了非?？煽康慕ㄗh。通過一些類似的已有的設(shè)計成品或者設(shè)計理論尋找并選擇匹配適合于本次目標的方法。雖然很多設(shè)計的內(nèi)容與本次設(shè)計都不相同，但是其設(shè)計思路和設(shè)計方法都為本次設(shè)計提

21、供了很大的靈感。例如自動剔除異?；ǜ蛟O(shè)備的研制[6]，這種設(shè)備的工作原理是利用敲擊正?；ǜ蚺c敲擊不可食用的（即需要剔除的）花蛤時所產(chǎn)生的聲音信號的差異，利用計算機軟件技術(shù)設(shè)計制造的自動剔除異?；ǜ虻脑O(shè)備，其選擇鑒別正常產(chǎn)品與不合格產(chǎn)品的方式非常獨特。一種塑料蓋理蓋系統(tǒng)的設(shè)計[7],它是針對目前使用廣泛的塑料瓶瓶蓋的自動理蓋系統(tǒng)進行設(shè)計，如圖1-3-1，利用軌道上的半個缺口部分，使瓶蓋朝向向下的依靠重力自動掉入收集箱，雖然沒有利用非常復雜的機械結(jié)構(gòu)，但是依然可以完成計劃的工作任務(wù)。其設(shè)計之巧妙讓人嘆為觀止。即使本次設(shè)計沒有用到這些方法，但是其創(chuàng)新性的想法為我們提供了一個很好的設(shè)計靈感。

22、 圖1-3-1：塑料蓋理蓋系統(tǒng)示意圖 油炸食品的種類非常多，不同的油炸食品之間區(qū)別很大，他們外形尺寸，力學特點等都不盡相同，此次以油炸魚豆腐為研究對象，此次以油炸食品生產(chǎn)線上的魚豆腐產(chǎn)量400kg/h為目標任務(wù)，以油炸魚豆腐的形狀尺寸等特點，與實際生產(chǎn)工作要求為基準，利用圖像處理技術(shù)檢測產(chǎn)品的合格與否，對油炸食品進行實時檢測剔除動作，其主要研究的是從直接振動上料一直到最終的剔除系統(tǒng)硬件的設(shè)計，整個研究過程如圖1-3-2所示： 圖1-3-2 研究工作流程圖 主要設(shè)計的內(nèi)容分為4個部分，分別為以下四點： 1）振動上料裝置：振動上料機可以接收提升機構(gòu)傳送來的魚豆腐并且

23、將其均勻的傳送到下一級工序，震動上料機的選擇可以解決因為魚豆腐在炸制后會附著一定的油，而油的粘度比較高，在魚豆腐高密度分布的時候互相之間可能產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。 2）分離排序裝置：通過振動上料機傳送后雖然其之間的粘結(jié)會得到較好的處理，但是其分離的各個油炸食品之間的排列卻屬于雜亂無序排列的，這樣的排列很不利于圖像采集和圖像處理工作。因此，我們需要設(shè)計一個使經(jīng)過振動上料機之后的油炸食品在行列之間有一定排列順序的機構(gòu)。 3）圖像采集裝置：經(jīng)過分離機構(gòu)處理的油炸食品其橫向間距和縱向間距都具有符合了一定的標準，此時進入圖像采集裝置進行圖像采集，因此圖像采集裝置的設(shè)計也很重要。 4）自動剔除裝置：目前市場

24、上已經(jīng)有了很多機械可以完成剔除動作，但是其剔除目標各有不同，通過查閱資料，目前還沒有任何一種設(shè)計或者應(yīng)用的剔除裝置可以直接利用于油炸食品生產(chǎn)線的自動剔除動作，經(jīng)過圖像采集裝置之后，圖像采集裝置會對采集到的圖像進行處理，剔除裝置的作用就是講檢測到不符合工廠出廠標準的產(chǎn)品，也就是殘次品進行剔除。 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 第一節(jié)：測量總體及方法描述 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計一套關(guān)于油炸食品生產(chǎn)線上應(yīng)用于不合格產(chǎn)品的自動檢測與剔除系統(tǒng)，利用機械系統(tǒng)代替人工對油炸食品的檢測與剔除。要完成包括上料、自動排序、圖像檢測、圖像處理、信號傳遞和自動剔除動作，其總體體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖2-1所示。

25、 光電傳感器 相機 單片機 PC機 剔除裝置 第二級傳送帶 分行裝置 第一級傳送帶 振動上料裝置 圖2-1 自動檢測剔除系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 油炸食品檢測剔除系統(tǒng)是將生產(chǎn)線上炸制完畢的產(chǎn)品送入振動上料機中，通過振動把原本有可能粘粘在一起的油炸食品（本次設(shè)計主要針對魚豆腐）分離并且送至排序裝置上，排序裝置分為分行和分列兩個部分，第一部分分行裝置安裝在低速傳送帶上，經(jīng)過處理后的油炸食品落入高速傳送帶，利用兩種傳送帶之間的速度差，將緊密排列的產(chǎn)品分離，完成分列工作，在第二級傳送帶上安裝有對射式光電傳

26、感器和圖像采集裝置，當有產(chǎn)品通過時，觸發(fā)對射式傳感器發(fā)送信號給攝像機，進行圖像采集工作，并且在計算機中對采集到的圖像進行圖像處理，合格的產(chǎn)品相應(yīng)軌道的剔除裝置不動作，當計算機檢測出有產(chǎn)品不合格時，會發(fā)出信號至單片機，單片機控制剔除機構(gòu)動作，剔除機構(gòu)通過電磁鐵的伸縮動作改變軌道達成剔除效果。工作流程如圖2-2所示。 第二節(jié)：系統(tǒng)軟件概論 油炸食品的質(zhì)量檢測過程中，主要是運用了機器視覺技術(shù)，通過彩色攝像機對產(chǎn)品拍攝得到的圖像，獲取產(chǎn)品的形狀特征和顏色特征，通過采集到的這兩種特征與合格產(chǎn)品進行比較得到判斷。如果判斷產(chǎn)品合格

27、不動作，如果判斷出產(chǎn)品不符合要求則發(fā)出剔除信號，由下位機動作，完成剔除，系統(tǒng)軟件工作流程如圖2-2所示： 是 否 裝箱 剔除不合格品 合格？ 單片機 特征檢測 圖像預處理 是 否 上料 打開檢測系統(tǒng) 正常？ 系統(tǒng)停止 自檢 圖像采集 圖2-2 系統(tǒng)軟件工作流程圖 第三節(jié)：系統(tǒng)硬件概論 硬件系統(tǒng)包括：振動上料裝置、排序裝置、圖像采集裝置及剔除裝置，各個機構(gòu)主要功能如下 （1）振動上料裝置：因為油炸食品普遍具有一定的粘性，在傳

28、動過程中可能會因為產(chǎn)品上殘余的油量粘滯，甚至有可能會卡在傳送的軌道上，從而影響系統(tǒng)的正常工作，而振動上料裝置正好適用于這種情況，并且可以令油炸食品之間比較少粘連的進入下一道工序，為下一道工序提供更好的工作環(huán)境。 （2）排序裝置：將上一道工序振動上料機傳送過來的原本排列緊密的產(chǎn)品分離一段距離，使緊密分布的待檢產(chǎn)品在自動排序裝置上呈現(xiàn)相互之間有一定固定距離的排列分布，為下一道工序的圖像采集和處理提供良好的基礎(chǔ)。 （3）圖像采集裝置：包含工業(yè)相機、傳感器、無影光源和輔助電源，通過傳感器觸發(fā)圖像采集裝置采集圖像供給上位機進行圖像處理。無影光源可以提供照相機在圖像采集過程中可以更清晰的采集圖像。為圖

29、像處理環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)。 （4）殘次品剔除裝置：在接收到上位機發(fā)出的剔除信號時，剔除裝置能夠?qū)崟r動作，保留符合條件的產(chǎn)品、剔除不合格的產(chǎn)品。 油炸食品自動檢測與剔除機構(gòu)硬件部分構(gòu)圖初步構(gòu)想如下圖所示： 1. 震動上料機 2.排序裝置 3.過度板 4。低速傳送帶 5.高速傳送帶 6.剔除裝置 2-3-1油炸食品檢測剔除系統(tǒng)初步構(gòu)想圖 第三章：機械系統(tǒng)的設(shè)計 第一節(jié)：震動上料機的選擇 1 振動上料機的功能要求 本次設(shè)計要求振動上料機可以接收提升機構(gòu)傳送來的魚豆腐并且將其均勻的傳送到下一級工序，因為魚豆腐在炸制后會附著一定的油，而油的粘度

30、比較高，在魚豆腐高密度分布的時候互相之間可能產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。在炸制過程中，由于炸制工藝等原因，少量魚豆腐之間也會產(chǎn)生不同程度的粘結(jié)。振動上料機可以避免因為油炸食品自身粘度而產(chǎn)生的堵塞通道、產(chǎn)品之間相互粘接的情況，我們需要根據(jù)實際工作產(chǎn)能要求完成一定的工作量，從而應(yīng)該選擇相應(yīng)功率大的振動上料機。 2 振動上料機的型號選擇 本次設(shè)計需要的振動上料機不需要單獨制作，那樣的制作成本非常之高，決定直接購買現(xiàn)有的相適應(yīng)的型號。目前市場上振動上料機的種類有很多，其工作方式與工作特點也大有不同，本次設(shè)計目的是適應(yīng)實際工作需要，如果振動上料機的功率過大，則會產(chǎn)生一個浪費的問題，一是成本會有相應(yīng)的提高，功率

31、大的上料機自然比功率小的上料機貴。二是使用時的能源浪費，不符合企業(yè)追求利潤的基本要求，如果振動上料機的功率過小，又無法滿足實際工作需要，減小實際工作產(chǎn)能，自然是不可選的。 目前市場上的振動上料機有主要有一下幾種： GZV系列微型電磁振動給料機 這種電磁振動給料機具有體積小、耗電小、總體質(zhì)量比較輕、可以調(diào)節(jié)振動頻率和幅度等優(yōu)勢，可以自動或者手動調(diào)節(jié)振動頻率和振動幅度。目前這種電磁振動給料機廣泛應(yīng)用各個行業(yè)，究其工作特性分類適用于顆粒狀或者粉末狀的配料或者自動包裝等工序。 電

32、磁振動給料機 特點；比較適合應(yīng)用于非粘結(jié)性（非油炸）的物料 ZSW型振動給料機 特點：具有粗篩分功能的機械振動式給料機械設(shè)備、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠廣泛運用于選礦、化學工業(yè)中碎石等設(shè)備中。 通過比較選擇根據(jù)GZV電磁振動給料機具有體積小、耗電小、結(jié)構(gòu)簡單、總體質(zhì)量比較輕、可以調(diào)節(jié)振動頻率和幅度等優(yōu)點，可以通過控制箱實現(xiàn)調(diào)節(jié)振動幅度和頻率等優(yōu)點，選擇GZV電磁振動給料機。 其三維圖如圖3-1所示： 圖3-1 電磁振動給料機三維圖 第二節(jié)：油炸食品排序機構(gòu)的設(shè)計 油炸食品完成炸制工序

33、之后會被提升機運出。通過振動上料機傳送后雖然其之間的粘結(jié)會得到較好的處理，但是其分離的各個油炸食品之間的排列卻屬于雜亂無序排列的。這樣的排列很不利于圖像采集和圖像處理工作。因此，我們需要設(shè)計一個使經(jīng)過振動上料機之后的油炸食品在行列之間有一定排列順序的機構(gòu)。 如上文所述，本機構(gòu)的設(shè)計目的在于使油炸食品在進入圖像采集系統(tǒng)之間其各自呈現(xiàn)有一定規(guī)律的排布。在使之排列有序的同時，我們也可以完成上料的動作。排序機構(gòu)工作效果與后續(xù)的圖像采集工作的難度密切相關(guān)，因此，排序機構(gòu)的設(shè)計非常重要。 為了使在圖像采集和處理環(huán)節(jié)得到的油炸食品分布有序，本次設(shè)計分別從分行和分列兩個方向來排列油炸食品之間的順序

34、。首先介紹分列機構(gòu)。 振動上料機將油炸食品傳送至第一段傳送帶，通過分行機構(gòu)所形成的“通道”時，每一列“通道”的寬度僅為1.41倍標準油炸食品的最大尺寸，這樣可以避免同一通道內(nèi)同時進入兩個產(chǎn)品，“通道”寬度不設(shè)置很寬的同時也可以避免有兩個油炸食品卡在”通道“內(nèi)，從而阻礙后續(xù)產(chǎn)品的傳輸，通過實際操作實驗證明這樣的寬度限制是實際可行的。分列機構(gòu)如圖3-2-1所示 圖3-2-1 分列機構(gòu) 進過此分列機構(gòu)后，每一個“通道”內(nèi)僅有一列產(chǎn)品，但是同一列內(nèi)的不同產(chǎn)品之間距離仍然非常精密，在圖像處理環(huán)節(jié)要求最好每次處理僅處理某一確定區(qū)域之內(nèi)的產(chǎn)品，同一列應(yīng)該只有一粒產(chǎn)品，從而達到甄別好壞進而發(fā)

35、出信號。因此如果一次圖像采集在同一列中采集到兩個油炸食品圖像，如果兩個油炸食品的質(zhì)量不同，會給圖像處理造成巨大的困難。因此，在下文中會介紹分行機構(gòu)。 設(shè)計分行機構(gòu)的目的是使原本在某一行內(nèi)緊密排列的油炸食品之間的距離拉大。本次設(shè)計采用的方法是利用二級傳送帶的速度差使一列中的油炸食品之間的距離增大。其工作原理是當油炸食品通過第一級傳送帶后進入第二季傳送帶，由于兩級傳送帶之間的速度不同，第二級傳送帶的速度比第一級傳送帶的傳送速度快，原本緊密排布的油炸食品由慢的速度掉入快速傳動的高速傳送帶從而彼此之間產(chǎn)生一定的間距。分離機構(gòu)簡圖如圖3-2-2所示 圖3-2-2二級傳送帶

36、通過炸制后的油炸食品通過以上所述的分離機構(gòu)之后，彼此之間的距離已經(jīng)拉開，原本雜亂密集無章的情況將會消失，為之后通過圖像的采集處理裝置做好了準備。確定了排序機構(gòu)的工作原理后，下面進行分列機構(gòu)的設(shè)計。 本次設(shè)計的目標是應(yīng)用與實際操作中，因此各項數(shù)據(jù)都應(yīng)該與實際生產(chǎn)線的工作情況相符合。表3-2-1是實際油炸食品生產(chǎn)線中魚豆腐生產(chǎn)的生產(chǎn)指標。 生產(chǎn)指標 單位產(chǎn)量(kg/h) 魚豆腐邊長(m) 魚豆腐單位重量(kg) 具體數(shù)值 400 0.025×0.025×0.025 0.02 表3-2-1 由表可知，標準尺寸的魚豆腐為25cmX25cm，為了保證在分列機構(gòu)中每一列都不存

37、在橫向中同時存在兩個魚豆腐的情況，設(shè)置兩片分列機構(gòu)之間的距離為40cm，油炸食品生產(chǎn)線的單位產(chǎn)量為400kg每小時。根據(jù)每個魚豆腐的單位質(zhì)量為0.02kg，每小時生產(chǎn)400千克，則每小時生產(chǎn)的魚豆腐應(yīng)該在20000個左右。魚豆腐是通過人工操作放入油炸池內(nèi)。根據(jù)實際情況，工人約三十秒會倒入一批魚豆腐，則每次倒入魚豆腐的個數(shù)x為： X=20000*30/3600=166(枚） 魚豆腐的邊長為0.025m，則魚豆腐的單面面積s為： S=0.025*0.025=0.000625（m2) 從而在30秒內(nèi)生產(chǎn)的魚豆腐所占最小的總面積為S1 S1=0.000625*166=0.104(m2) 在

38、設(shè)計分列機構(gòu)中，應(yīng)該滿足單位時間內(nèi)傳送帶所走的總面積大于實際需要傳送的魚豆腐總面積，已定傳送帶的寬度為0.2m。因此在這里算出一級傳送帶的速度V V=0.104/30/0.2=0.017(m/s) 考慮到魚豆腐在傳送到第一級傳送帶時其各自之間還有一定的間隙，最終決定將第一級傳送帶的最小傳送速度定為0.03m/s。為了達到分離同一列之間的魚豆腐之間的距離，并且兩粒魚豆腐之間最小間隙應(yīng)該大于一個魚豆腐的尺寸，故第二級傳送帶的傳送速度應(yīng)該至少為第一級傳送速度的3倍。故定第二級傳送帶的傳送速度為0.09m/s。 在傳送帶中軸軸的直徑是可以自主選擇的，因此下面進行主動軸的扭矩彎矩計算： 首先，由

39、軸的受力大小以及受力點畫出其受力圖，根據(jù)受力點等作圖3-2-3 圖3-2-3 軸的受力簡圖 由受力分析可知： 式3-2-1 式3-2-2 將mg=98N，Q=755N代入可以得到： 彎矩圖如圖3-2-4所示。 圖3-2-4 彎矩圖 根據(jù)扭矩畫出相應(yīng)的扭矩圖如圖3-2-5所示。 圖3-2-5 扭矩圖 下面對軸的強度進行校核，在校核過程中，只校

40、核具有最大扭矩和彎矩的截面的強度。因為本次設(shè)計中軸的轉(zhuǎn)向的單向的，查閱資料[14]得，計算軸的應(yīng)力為： 式3-2-3 式中 M—總彎矩()； W—抗彎截面系數(shù)()； —扭矩()； 根據(jù)實際情況選定以45鋼為軸的材料，表查得。因為，所以此軸符合要求。 在軸的兩端是軸承，它受到徑向力很小，更多的受軸向力，根據(jù)機械原理與機械設(shè)計可知選擇深溝球軸承是符合要求的。由上文可知州的尺寸，查書得可以選擇深溝球軸承6202。 現(xiàn)在計算軸承的壽命，由書得公式： 式3-2-4

41、 式中 —軸承壽命(h)； —軸承的基本額定動載荷，根據(jù)查表得C=7.65kN； —軸的轉(zhuǎn)速()； ft—溫度系數(shù)，此處取ft=1.0 —當量動載荷(N)； —深溝球軸承； 根據(jù)實際要求，選擇使用時間，取軸的轉(zhuǎn)速n=50r/min。 根據(jù)實際情況，軸承主要受軸向力作用，徑向力很小，查書的徑向力Fa可忽略，此時： 軸承的當量動載荷公式為： 式3-2-5 其中，為載荷系數(shù)；

42、為徑向載荷；； ； 則： 由于，因此本處校核軸2的壽命。 ， 故所選的軸承滿足要求。 在實際的試驗過程中，發(fā)現(xiàn)魚豆腐在通過一級傳送帶進入二級傳送帶的過程中，存在一個過度的問題。本次設(shè)計共提出兩種方案。 方案一：兩級傳送帶平行放置，此時存在兩個傳送帶之間存在間隙的情況，采用過渡板的方式傳送。如圖3-2-6所示 圖3-2-6：方案一過渡裝置示意圖 在實驗過程中，安裝圖示裝置時有三個困難，第一：圖示過渡板很難同時與兩邊的傳送帶之間無間隙連接。第二，因為過渡板本身表面具有一定的摩擦力，魚豆腐無法直接通過過渡板，即使在后續(xù)的魚豆腐的推力下

43、也會出現(xiàn)卡滯的情況。第三，因為兩個傳送帶都有電機傳動，兩級傳送帶分別在兩個機構(gòu)上，這樣的連接板不方便安裝。 方案二：如示意圖3-2-7所示，兩級傳送帶之間形成一定的高度差，通過過渡板時依靠的高度差過小時，過渡板的角度比較小，憑借魚豆腐自身的重量無法滑落，依然有可能會造成卡頓的情況。當兩級傳送帶之間的距離過大時，會出現(xiàn)魚豆腐向前翻滾的情況，由于不同的魚豆腐翻滾情況也不相同，會造成二級傳送帶無法完成實驗效果的現(xiàn)象。 圖3-2-7 兩級傳送帶之間有一定高度差 通過多次實驗，將兩級傳送帶之間的高度差定為20mm時可以同時避免以上所述的兩種情況的發(fā)生。并且這樣的高度差可以造成單粒魚豆腐在

44、上面不會直接滑落至高速傳送帶，需要后續(xù)產(chǎn)品給在過渡裝置上的魚豆腐一個推力從而進入高速傳送帶。從而可以進一步提高分行機構(gòu)的工作效果。排序機構(gòu)三維圖如圖3-2-8所示 圖3-2-8排序機構(gòu)三維圖 第三節(jié) 圖像采集裝置機構(gòu)的設(shè)計 經(jīng)過分離機構(gòu)處理的油炸食品其橫向間距和縱向間距都具有符合了一定的標準，此時進入圖像采集裝置進行圖像采集。圖像采集裝置主要分成兩個部分，其一是傳感器部分，其二圖像采集部分。首先介紹傳感器部分。 傳感器的主要功能是當有油炸食品通過特定的位置時，傳感器會檢測到信號，并且控制照相機進行拍照工作。按照檢測方式的不同光電傳感器分為對射型和反射型。初步計劃使用反射型傳感

45、器，如圖3-3-1所示 圖3-3-1 反射式傳感器 目前比較常見的圖像傳感器有CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor-互補金屬氧化物半導體)和CCD（Charge Coupled Device-電荷耦合器件）[8][9][10]兩種。這兩種圖象傳感器的共同點在于他們倆都是利用感光二極管可以進行進行光電轉(zhuǎn)換的特征工作。他們的不同點是他們具有不同的數(shù)據(jù)傳送方式。其中CCD屬于單一的感光器其靈敏度和分辨率都比較高、噪聲小、功耗較高并且具有比較高的成本。而CMOS圖像傳感器靈敏度低、分辨率小、功耗也小，具有一定的噪聲。主要是成本也相對低廉。雖

46、然在文獻中查知CMOS的缺點比較多，但是時代在進步，CMOS傳感技術(shù)也一直在不斷的發(fā)展，精度等各方面水平在不斷的提高，CCD和CMOS之間的差距在逐漸被拉進。 在實際使用的過程中，發(fā)現(xiàn)使用漫反射式傳感器時，僅在離傳感器比較近的兩到三個軌道時會觸發(fā)傳感器，如果在距離比較近的地方?jīng)]有產(chǎn)品通過，在比較遠的軌道通過產(chǎn)品時將不會觸發(fā)傳感器，從而會導致在距離傳感器比較近的軌道沒有產(chǎn)品，而在同一行的比較遠的軌道有需要剔除的產(chǎn)品的時候不會觸發(fā)圖像采集裝置，此時自然也就不會剔除距離比較遠的殘次品。因此反射式的傳感器在無法按照計劃完成任務(wù)。此時將傳感器改為對射式傳感器。相比較反射式傳感式傳感器，對射式傳感器具有

47、抗干擾能力強，光源可見，在同一行中只要出現(xiàn)任意產(chǎn)品就可以觸發(fā)傳感器。傳感器工作原理如下：在沒有產(chǎn)品通過時，光電傳感器無法檢測到信號，此時光電傳感器處于高電平裝袋。只有當產(chǎn)品擋住對射式傳感器時，傳感器會由高電平狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低電平狀態(tài)。我們將傳感器與單片機通過P2.0端口連接。將相機觸發(fā)的信號線與P2.5端口連接。按照以下圖3-3-2所示方法連接，當傳感器采集到信號之后，可以通過單片機控制照相機采集圖像。所購買安裝的傳感器如圖3-3-3所示 圖3-3-2單片機光電傳感器的接線圖 圖3-3-3 對射式傳感器工作原理 在完成傳感器觸發(fā)過程后，就到了圖像采集裝置的設(shè)計。圖像采集裝

48、置主要包括三個部分。分別為相機、鏡頭和光源。 相機的選擇需要考慮到需要采集到數(shù)據(jù)的范圍、工作距離和采購成本等問題。本次設(shè)計需要的采集的面積即采集數(shù)據(jù)范圍為400mm*300mm?？紤]到鏡頭本身也具有其尺寸，我們將工作距離定在350mm。在相機的選擇過程中，主要有兩種大類的相機可以供選擇。其中線陣相機目前更多的應(yīng)用于工業(yè)、科研、安全領(lǐng)域或者醫(yī)療領(lǐng)域中的圖像處理，和面陣相機相比較，他是通過高頻率和高分辨率的掃描產(chǎn)生圖像。一般檢測連續(xù)勻速運動的物體，利用連續(xù)掃描從而達到對整個平面均勻檢測的目的。其分辨率比較高，可以達到um級別的測量。通過多次的拍照，將一次次拍攝到的窄圖拼接到一起形成一張巨大的圖。

49、一般線陣的相機價格比較貴，在要求拍攝面積比較大或者要求精度較高時，其圖像采集的速度相應(yīng)也比較慢。而面陣相機有很多種像素可以供選擇。我們?nèi)粘Ｉ钪斜容^常見的一個誤區(qū)是很多人認為像素越高，拍攝到的圖像就越清晰。其實這是不對的?？赡苡腥嗽谌粘Ｉ钪袝l(fā)現(xiàn)蘋果的手機雖然只有五百萬像素和八百萬像素，其拍攝出來的圖片甚至會比其他品牌的更高像素的手機效果還要好。另外，在我們生活中的單反相機一般像素也不會特別高，但是其拍攝出來的圖片質(zhì)量遠遠比手機質(zhì)量要高。其奧秘就在于其分辨率比較高，而分辨率是與我們選擇的鏡頭相關(guān)的。同一種相機配用不同鏡頭時其分辨率就不同。在使用線陣的過程中，需要配合光柵記錄線陣相機，算法比較

50、復雜，本次設(shè)計要求分辨率不高，高速傳送帶傳送速度在0.09m/s左右，屬于低速運動。故此次設(shè)計選擇面陣相機。通過選擇對比，本次設(shè)計中攝像機選擇北京大恒DH-HV1303UC[11]工業(yè)數(shù)字攝像機，相關(guān)的參數(shù)如表3-3-1所示 確定了攝像機的型號之后就到選擇鏡頭的時候了，如上文所述，鏡頭的選擇也是非常重要的，鏡頭選擇的合適與否會直接影響到拍攝的效果，因此選擇鏡頭環(huán)節(jié)應(yīng)該很慎重。鏡頭也分為很多種如表3-3-2所示 要選擇合適的鏡頭，首先應(yīng)該選擇合適的焦距。焦距應(yīng)該按照式3-3-1計算 式(3-3-1)

51、 由表3-3-1可得相機的尺寸為7.1mm，在上文中已經(jīng)寫到鏡頭和油炸食品之間的距離為350mm左右，視野為400.由式3-3-1可以計算得到鏡頭的焦距為： 根據(jù)計算得到的焦距，在合適點的鏡頭之間對比選擇，選擇Schneider公司生產(chǎn)的FV0622型號的鏡頭，其相關(guān)參數(shù)如表3-3-3所示。 型號 FV0622 焦距 6mm 工作距離 0.1~∞ 最大兼容CCD 1/2英寸 畸變率(%) -0.01 視場角() 40.4752.35 表3-3-3鏡頭型號 在確定了鏡頭和攝像機之后，我們還需要保證圖像采集環(huán)境，即光源問題。通過適當強度的光照，可

52、以使圖像采集裝置采集到的圖像更加清晰，從而減輕圖像處理的難度。反之，如果光照環(huán)境不好，比如亮度過高或者過低都會造成圖像采集換件采集到的圖像不清晰。從而影響到圖像處理。總結(jié)光源作用有三點，第一是照清楚目標，提高目標的輪廓清晰度。第二是提供均勻的光照，使目標可以被均勻照亮，方便圖像采集。第三是提供足夠的光亮，避免環(huán)境光亮對圖像的干擾，根據(jù)照明方式的不同，光源可以分為表3-3-4內(nèi)的幾種。 通過對比選擇，最終選擇使用60mm顯微鏡LED環(huán)形光源，其優(yōu)點在于使用壽命強，一般可以達到30000h以上，有效光距長達70mm，可以很好的適用于本次設(shè)計。并且其用電量低，并且光源的亮度可調(diào)，光

53、源亮度一致性好，光照均勻，攝像機和光源在一個相對封閉的光源箱里，光源箱的設(shè)計可以避免外部光照對圖像采集環(huán)節(jié)的影響，光源箱是由不銹鋼板組成，其內(nèi)部噴有均勻白漆，由于光源設(shè)計即在攝像機鏡頭四周，整個光照非常均勻，可以適用于實際的比較濕潤的工作環(huán)境。光照箱示意圖如圖3-3-4所示。 圖3-3-4光照箱示意圖 由于傳送帶在運動的過程中不可避免的會與控制傳送帶的軸之間發(fā)生一定的打滑，導致在圖像采集到接近剔除機構(gòu)之間的時間和距離的計算無法做到非常準確。因此本次設(shè)計購買了編碼器對傳送帶的運動進行精確的實時監(jiān)控。編碼器分為旋轉(zhuǎn)編碼器、光電編碼器、增量式編碼器等，旋轉(zhuǎn)編碼器是通過對馬達的

54、速度和旋轉(zhuǎn)量進行控制，他的轉(zhuǎn)動角度可以和脈沖數(shù)一起變化，一般情況下可以完成嚴格的同步。同時，他還具有信號反饋部分，可以更好的保證進行精密的控制。總而言之，這樣的編碼器的存在可以以控制量表示電機轉(zhuǎn)速的快慢，用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測旋轉(zhuǎn)的反饋量。光電編碼器的工作原理是利用光電轉(zhuǎn)換原理把檢測的軸上的幾何位移變成電子數(shù)字量或者電脈沖的傳感器。目前應(yīng)用最為廣泛。光電編碼器包括光電檢測裝置和光柵等，通過圓形光柵均勻的透光通道透過光信號采集距離信息，此時電動機和光電編碼器之間是同軸的，這意味著他倆之間是同步旋轉(zhuǎn)的，通過計算單位時間內(nèi)內(nèi)接收的脈沖個數(shù)就可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到當前電動機的轉(zhuǎn)速。按照編碼器的讀出方式不用，我

55、們可以把編碼器分為兩種，一種是非接觸式，另一種是接觸式。非接觸式的工作方式是利用光敏元件和磁敏原件的特性得到“1”或者“0”的代碼采集然后轉(zhuǎn)換成電信號來儲存和傳輸?shù)摹? 第四節(jié) 剔除機構(gòu)的設(shè)計 目前市場上已經(jīng)有了很多機械可以完成剔除動作，但是其剔除目標各有不同，現(xiàn)有對的剔除機構(gòu)一般為集機、氣、電控制一體的機電一體化系統(tǒng)。依靠自電和氣的控制很靈敏這一特點制作而成的，多應(yīng)用于一些單軌道的自動剔除裝置。使用凸輪轉(zhuǎn)動，令氣缸充氣，推動活塞，橫向的將檢測到需要剔除的產(chǎn)品踢出軌道。或者類似煙草行業(yè)的自動剔除裝置，其一般為采用高速電磁閥組和噴氣式的噴嘴組成，利用CC

56、D攝像機檢測，僅僅使用三十毫秒就可以完成噴射高壓空氣打掉異物，僅僅1.8米的皮帶上就有足足192個電磁閥但是這種剔除機構(gòu)的剔除方式比較特別，只能剔除比較輕的異物，并且造價高昂，無法大面積的進行推廣。如圖3-4-1電子插接件的次品自動剔除裝置。該檢測系統(tǒng)主要是有工業(yè)相機、PLC控制器、自動送料排序裝置、工控機。電磁閥、剔除裝置。輔助工作臺和視覺檢測軟件等部分組成。主要剔除裝置由支架、滑道、聯(lián)軸器、傳送帶、電動機、光電傳感器、空氣壓縮機等部分組成。與圖2.2.1類似。本方法主要是利用氣動推桿伸出完成剔除次品插接件的目的。使用PLC控制剔除機構(gòu)的動作，雖然在速度和準確性上都有了一定的保障，但是PLC

57、本身價格比較貴，如果多加研究，依靠51單片機就可以完成其相應(yīng)的功能。 圖3-4-1：電子插接件次品剔除裝置的PLC控制圖 本次設(shè)計剔除機構(gòu)不能使用以上的任何一種，所以本次計劃自己設(shè)計一套新的剔除機構(gòu)。初期提供兩種方案。 方案一：采用踢出方式，踢出機構(gòu)在高速傳送帶的上方，利用平面四桿機構(gòu)原理利用電磁閥動作將檢測出不合格產(chǎn)品踢出軌道，在論證制造過程中發(fā)現(xiàn)其制作比較困難，因為踢出動作要求時間計算非常準確，并且需要正好打在需要剔除的產(chǎn)品的一面，如果動作過早，可能會打在需要剔除的產(chǎn)品的上方，無法繼續(xù)完成動作。如果動作過晚，將無法給需要剔除的產(chǎn)品足夠的向前的力將其踢入廢料槽。所以此方案無

58、法實現(xiàn)。 方案二：利用類似圖3-4-2所示裝置，在橫向剔除，其剔除裝置可以使用推桿或者氣吹方式?？紤]到實際工作環(huán)境中具有大量的水蒸氣，所以優(yōu)先選擇氣吹的方式。采用橫向剔除方式時有一個巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)是每一列必須有單獨的不合格產(chǎn)品收集槽，因此每次每一列產(chǎn)品都需要單獨的一個傳送帶，加上不合格產(chǎn)品剔除槽，總共需要兩倍額寬度，單獨一列的傳送帶在制造過程中具有一定的困難，每一道都按照這樣的方法制造的話成本很好，不劃算。 圖3-4-2 橫向剔除裝置示意圖 方案三：抽屜式剔除方案。使用類似抽屜的剔除裝置，當油炸食品經(jīng)過高速傳送帶之后進入一個類似抽屜的裝置，如果通過圖像處理確定某一行的產(chǎn)品合格

59、時，剔除裝置不動作，如果此時圖像處理確定此行油炸食品不合格“抽屜”將會被電磁閥拉開，不合格的產(chǎn)品會被漏下，完成剔除動作，本種剔除方案需要單獨制作抽屜，并使電磁閥和剔除裝置連接。 方案四：翻板式剔除方案。針對每一列設(shè)計一個剔除翻板，每一個剔除翻板配合一個電磁閥和一個繼電器組成。此時即使生產(chǎn)線上換成其他產(chǎn)品，可以根據(jù)不同的尺寸和其他特點可以換成不同的翻板。由上文中介紹已知，本次設(shè)計針對的油炸食品即魚豆腐是邊長為0.025m的正方體，設(shè)計剔除翻板的寬度為0.03m，高度為0.04m，此時剔除翻板也有兩種剔除方式，方式一，如圖3-4-3所示，將電磁閥放在剔除翻板下方，翻板下方放一根軸，利用杠

60、桿原理將電磁閥的運動放大，剔除翻板一端放在高速帶后，進過圖像處理后的油炸食品如果符合要求，翻板將不會動作，魚豆腐可以從剔除板上方通過。如果進過處理后的油炸食品不符合要求，電磁閥運動，翻板上翹，油炸食品會直接從傳送帶掉入廢物收集槽。本設(shè)計優(yōu)點是實現(xiàn)動作和裝置制作比較簡單，缺點是實際試驗過程中發(fā)現(xiàn)當電磁閥運動后，剔除翻板翹起，有時會發(fā)生不會復位的情況。方式二，如圖3-4-4所示，將電磁閥放在剔除翻板上方，進過圖像處理后的油炸食品如果符合要求，翻板將不會動作，魚豆腐可以從剔除板上方通過。如果進過處理后的油炸食品不符合要求，電磁閥運動，翻板上翹，油炸食品會直接從傳送帶掉入廢物收集槽。理論上這樣的剔除翻

61、板是最符合要求的可以很好的完成任務(wù)。因此在眾多剔除機構(gòu)的方案中決定使用本方案。 圖3-4-3剔除裝置方式一 圖3-4-4剔除裝置方式二 下面進行此剔除方式的詳細計算：當計算機檢測出某一粒產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品時，會像電磁閥發(fā)出動作信號，此時剔除機構(gòu)的翻板會向上提升，正好可以讓不合格的魚豆腐從傳送帶和剔除翻板之間的間隙之間掉入廢料收集槽中，為了讓不合格的魚豆腐從傳送帶和剔除翻板之間的間隙可以順利落下，需要空隙大于魚豆腐的最大尺寸。上文中已經(jīng)論述一般的魚豆腐直徑為0.025m，如果按照正方體計算，其最大尺寸l應(yīng)按照式3

62、-4-1： L=0.0253=0.049m 式3-4-1 因此，設(shè)計其間隙值為0.05m，為了使檢測合格的油炸食品可以自由滑落在剔除裝置上，其沿剔除裝置方向的重力的分力應(yīng)該大于其收到的剔除裝置上的摩擦力。設(shè)剔除機構(gòu)與水平方向的角度為α，通過受力分析可得，油炸食品在剔除機構(gòu)上滑落應(yīng)該滿足式3-4-2 式3-4-2 其中F是摩擦力，?。槟Σ亮Γ﹦t，此時設(shè)定剔除翻板與水平方向的角度為，為了使電磁閥的運

63、動效果最大化，應(yīng)該設(shè)計電磁閥與剔除機構(gòu)之間呈現(xiàn)垂直狀態(tài)。如圖3-4-5所示，當?shù)玫叫盘柡螅姶砰y會向上運動，將剔除翻板上拉，完成剔除動作。 第五節(jié) 其他機構(gòu)的設(shè)計 1） 收納盒的設(shè)計 在實驗系統(tǒng)安裝完畢后，各個部分之間的連接線屬于自由放置狀態(tài)，使得整個系統(tǒng)顯得雜亂無序，并且在系統(tǒng)整體搬移位置時個部分之間的連線雜亂無章，斷開的線無法快速的連接。各個部分的開關(guān)放置位置也是隨機的。很容易輕易扯斷或者無法一一對應(yīng)，因此設(shè)計一個收納盒來放置包括高速傳送帶、低速傳送帶的控制盒，光源的調(diào)節(jié)盒還有攝像機的開關(guān)和振動上料機的開關(guān)就非常重要。設(shè)計收納盒時應(yīng)該保證收納盒整體尺寸不大，最好可以附著在

64、已有的機構(gòu)上，因為單片機和一些其他的機構(gòu)需要控制散熱，需要將其架空，在收納盒的底部應(yīng)該打孔。其效果圖如3-5-1所示：各個器件的連線都應(yīng)該有其特定的路徑?？梢院喜⒌木€應(yīng)該用熱塑管包裹，盡量達到整個系統(tǒng)搬運時盡可能少的理線工作。 圖3-5-1 收納盒示意圖 2） 系統(tǒng)支撐桌面的設(shè)計 根據(jù)具體工作環(huán)境，一般一個工人的身高為一米七，那么他的工作高度最適合的高度為800mm。與本次設(shè)計的工作臺高度不符，因此此次需要單獨設(shè)計支撐桌面，支撐桌面的作用為提高工作臺的高度?？紤]到系統(tǒng)總體尺寸和質(zhì)量以及制作成本，本次使用型材為支撐桌面的連接件，考

65、慮到系統(tǒng)強度問題，購買40x40mm的型材自己組裝了系統(tǒng)的支撐桌面，組裝后實際效果圖如圖3-4-2所示。因為震動上料機的工作原理是依靠震動使油炸食品落入第一級傳送帶，在支撐桌面如果沒有固定裝置，其位置會因為本身的振動產(chǎn)生一定的偏移，因此，需要對振動上料機的桌面進行特別的設(shè)計，本次設(shè)計使用的固定方法是在桌面打孔，使用一個螺栓和多組墊片對振動上料機的彈簧腿進行固定。 第四章 結(jié)論及展望 第一節(jié) 結(jié)論 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)不斷的被人類發(fā)掘，很多都是根據(jù)人類或者其他動物的行為得到靈感并且仿制出可以完成相同功能的設(shè)計創(chuàng)造。本次設(shè)計主要針對在油炸食品的生產(chǎn)過程中，由于機械裝置的

66、切割、成型、炸制過程中都有一定的可能性出現(xiàn)不規(guī)則形狀或者多次炸制炸糊的情況，利用solidworks軟件進行三維建模，在建模過程中改正了許多原本思考不周到的地方的同時，也學會了很多三維制圖軟件的使用技巧，在實際安裝硬件系統(tǒng)的過程中，遇到了許多原本沒有想象到的困難，但都逐項一一克服了。對于一些加工件圖紙的繪畫注意事項也有了一定的了解。原本在設(shè)計零件的時候完全不會想到要對成本控制，也沒有想象過零件的制作過程中會遇到的困難和提高制作成本的環(huán)節(jié)，只用通過自己切實的繪圖、制作、安裝、調(diào)試才可以真正的發(fā)現(xiàn)機械的魅力。最終繪制的solidworks三維圖如圖4-1所示，經(jīng)過組裝的實物圖如圖4-2、4-3、4-4所示 圖4-1solidworks三維圖 目前國內(nèi)食品生產(chǎn)線中對于油炸食品的不合格品的剔除主要還是依靠工人依靠其個人的經(jīng)驗挑選出其直觀上認為的顏色或者外形不合格的產(chǎn)品，沒有一個統(tǒng)一的度量的現(xiàn)狀，一整套的油炸食品生產(chǎn)線的剔除系統(tǒng)的硬件的設(shè)計，本次設(shè)計的 硬件系統(tǒng)包括：振動上料裝置、分行裝置、圖像采集裝置及分揀裝置，各個機構(gòu)可以完成的功能如下（1）振動上料