葡萄穗機(jī)器視覺(jué)分級(jí)機(jī)中葡萄傳送和分級(jí)機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

1、聯(lián)系QQ：1269408632葡萄穗機(jī)器視覺(jué)分級(jí)機(jī)中葡萄傳送和分級(jí)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)葡萄分級(jí)，本文介紹了機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用于葡萄的研究現(xiàn)狀，并對(duì)其進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上,提出了自己的設(shè)計(jì)方案,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行了方案論證。還有完成了葡萄傳送機(jī)構(gòu)和分級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。關(guān)鍵詞:葡萄穗分級(jí);機(jī)器視覺(jué)；傳送機(jī)構(gòu)；分級(jí)機(jī)構(gòu)Grape spike machine vision grader in transport and sorting mechanism design Abstract: For grape grading，this paper introduces the research status of

2、 machine vision is applied to the grape classification at home and abroad，and analyzes its。 On this basis，put forward own design，at the same time on the project demonstration.And completed the design and calculation of the transmission mechanism and the classification mechanism.Key words：grape gradi

3、ng；machine vision；the transmission mechanism；the classification mechanism前言機(jī)器視覺(jué)的概念于20世紀(jì)50年代在外國(guó)被提出,20世紀(jì)70年代真正開(kāi)始發(fā)展，20世紀(jì)80年代進(jìn)入發(fā)展正軌，20世紀(jì)90年代發(fā)展趨于成熟，20世紀(jì)90年代后高速發(fā)展。而國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)發(fā)展的起步是20世紀(jì)80年代,20世紀(jì)90年代進(jìn)入發(fā)展期，近幾年才加速發(fā)展。而將機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用于水果檢測(cè)，是對(duì)水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用，尤其是在水果的無(wú)損檢測(cè)和分類(lèi)方面?，F(xiàn)在這一類(lèi)的研究大多都是以桔子、蘋(píng)果、番茄等形狀規(guī)則的單果目標(biāo)為對(duì)象進(jìn)行研究，對(duì)于葡萄,由于其形狀

4、不規(guī)則,圖像分割和處理難度大,所以在這一方面的研究很少。然而我國(guó)是葡萄生產(chǎn)大國(guó),葡萄總產(chǎn)量已持續(xù)多年位居世界第一位，2006年，中國(guó)葡萄總產(chǎn)量達(dá)634。37萬(wàn)噸，2008年,葡萄產(chǎn)量達(dá)715.15萬(wàn)噸,位居世界排名第5位.我國(guó)葡萄總產(chǎn)量呈大幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)，但是葡萄出口量卻一路下跌，2006年出口量?jī)H占世界總出口量的1，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場(chǎng)的擴(kuò)大，消費(fèi)者對(duì)葡萄品質(zhì)的要求不斷提高，這就要求我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)加快從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變.故對(duì)于葡萄的分級(jí)的研究，已經(jīng)很重要。1設(shè)計(jì)方案論證1.1目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有葡萄分級(jí)研究目前國(guó)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)葡萄自動(dòng)分級(jí)技術(shù)和分選設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，但是相關(guān)葡萄分級(jí)的研究已經(jīng)有人在研究

5、，其中有陳英、廖濤、萬(wàn)虎等人使用投影面積法和果軸方向投影曲線計(jì)算葡萄整串的大小和形狀參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)品質(zhì)分級(jí)，其對(duì)于顏色的準(zhǔn)確率高達(dá)90,對(duì)大小形狀的準(zhǔn)確率則達(dá)到了88。3%,除此之外還有王巧華、羅俊等設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺(jué)的紅提葡萄自動(dòng)分級(jí)裝置，使用特定的算法，對(duì)紅提葡萄的圖像進(jìn)行分割計(jì)算，對(duì)單粒葡萄的大小進(jìn)行鑒別,從而實(shí)現(xiàn)葡萄大小分級(jí)，其對(duì)于顏色的準(zhǔn)確率高達(dá)96%,對(duì)大小形狀的準(zhǔn)確率則達(dá)到了85%。現(xiàn)在就以上所有研究進(jìn)行裝置和機(jī)構(gòu)的分析。1.1。1由陳英，廖濤，萬(wàn)虎設(shè)計(jì)的葡萄檢測(cè)分級(jí)系統(tǒng)其開(kāi)發(fā)的葡萄分級(jí)系統(tǒng)采用人工上、下料，將葡萄以懸掛方式連續(xù)輸送,系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置、懸掛式輸送機(jī)構(gòu)、葡萄夾持機(jī)構(gòu)、

6、圖像采集與處理系統(tǒng)、分級(jí)控制系統(tǒng)5部分組成,如圖11所示.其工作原理為電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而通過(guò)鏈條帶動(dòng)另外3個(gè)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而驅(qū)動(dòng)一個(gè)環(huán)形輸送系統(tǒng),每當(dāng)葡萄運(yùn)行到采集區(qū)域時(shí),電感式接近傳感器檢測(cè)到與葡萄相連的夾持機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖觸發(fā)信號(hào)并傳送給PLC,該脈沖觸發(fā)信號(hào)被PLC用于記錄并跟蹤該穗葡萄的位置,同時(shí)觸發(fā)采集卡采集該葡萄的兩幅圖像。采集到的圖像經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后判定該葡萄的等級(jí)，并通過(guò)RS232串口將等級(jí)值發(fā)送給PLC。PLC接收、保存葡萄等級(jí)信息，待該串葡萄運(yùn)動(dòng)至分級(jí)區(qū)域時(shí)，控制指示燈顯示該葡萄的等級(jí)。圖11 葡萄分級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1、驅(qū)動(dòng)裝置2、圖像采集區(qū)域3、分

7、級(jí)控制系統(tǒng)4、懸掛式輸送機(jī)構(gòu)5葡萄6葡萄夾持機(jī)構(gòu)1。1.1.1輸送機(jī)構(gòu)及其夾持機(jī)構(gòu)其采用懸掛式輸送機(jī)構(gòu)由機(jī)架、環(huán)形軌道、鏈條、滾動(dòng)軸承組件等組成，如圖1-2所示，輸送鏈條采用上、下分別帶有吊耳的精密滾子鏈，上方吊耳通過(guò)滾動(dòng)軸承組件懸掛在環(huán)形軌道中,下方吊耳連接夾持機(jī)構(gòu)以?shī)A持葡萄果柄,從而實(shí)現(xiàn)葡萄的懸掛式輸送;葡萄夾持機(jī)構(gòu)吊裝在輸送鏈條下吊耳的下方，能可靠地將葡萄果柄夾持在兩片橡膠夾持墊之間,并通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊程度保證不損傷果柄.圖12 輸送機(jī)構(gòu)與加持結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1、夾持體 2、葡萄 3、彈簧 4、鏈條 5、滾筒軸承 6、環(huán)形軌道1.1。1。2圖像采集與分級(jí)控制系統(tǒng)此系統(tǒng)采用單PC機(jī)、單采集卡、雙攝

8、像頭同時(shí)采集一穗葡萄兩面圖像的采集方案,如圖13所示為圖像采集與分級(jí)控制原理圖。橫跨一側(cè)機(jī)架的燈箱構(gòu)成圖像采集區(qū)域,燈箱內(nèi)的4塊燈座板上分別安裝5根20W的熒光燈管。兩個(gè)JVCTK2C1481BEC型彩色CCD攝像機(jī),分別安裝在燈箱兩側(cè)，配合日本精工的12mm手動(dòng)光圈定焦鏡頭,在物距為600mm下進(jìn)行圖像采集。圖像采集與分級(jí)控制采用PC2PLC的主從式構(gòu)架, PC作為上位機(jī)主要完成圖像信息的采集、處理和分析, PLC作為下位機(jī)主要完成邏輯控制,一方面處理由傳感器傳送的葡萄位置信息，控制圖像采集,另一方面通過(guò)與上位機(jī)的通訊,實(shí)現(xiàn)分級(jí)信息的顯示控制。每當(dāng)葡萄運(yùn)行到采集區(qū)域時(shí)，電感式接近傳感器檢測(cè)到

9、與葡萄相連的夾持機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖觸發(fā)信號(hào)并傳送給PLC，該脈沖觸發(fā)信號(hào)被PLC用于記錄并跟蹤該穗葡萄的位置，同時(shí)觸發(fā)采集卡采集該葡萄的兩幅圖像.采集到的圖像經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后判定該葡萄的等級(jí),控制指示燈顯示該葡萄的等級(jí)。圖13 圖像采集與分級(jí)控制原理圖1、圖像采集和處理系統(tǒng) 2、分級(jí)控制系統(tǒng) 3、分級(jí)指示燈 4、傳感器 5、光源 6、葡萄7、CCD攝像機(jī) 8、光照箱1。1.2由王巧華、羅俊等設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺(jué)的紅提葡萄自動(dòng)分級(jí)裝置其設(shè)計(jì)的自動(dòng)分級(jí)裝置的結(jié)構(gòu)，如圖14所示,密閉箱和燈箱上下連接成一個(gè)整體，在倆箱之間的隔板上設(shè)置有一個(gè)圓孔(k）;在倆箱的側(cè)壁上設(shè)置有平板電腦;在燈箱的上部中間內(nèi)置有

10、環(huán)形日光燈,在密閉箱的下部中間內(nèi)置有工業(yè)相機(jī),工業(yè)相機(jī)的攝像頭正對(duì)圓孔；工業(yè)相機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線和平板電腦相連；紅提葡萄置于燈箱中，采集圖像后使用特定的算法，對(duì)紅提葡萄的圖像進(jìn)行分割計(jì)算，對(duì)單粒葡萄的大小進(jìn)行鑒別,從而實(shí)現(xiàn)葡萄大小分級(jí).如圖14 自動(dòng)分級(jí)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖00、紅提葡萄 10、燈箱 11、燈箱側(cè)門(mén) 20、密閉箱 21、密閉箱頂門(mén) 30、環(huán)形日光燈 40、工業(yè)相機(jī) 41、攝像頭 50、平板電腦1。2對(duì)已有研究進(jìn)行特點(diǎn)的分析 如圖1-1所示的葡萄檢測(cè)分級(jí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：這樣的設(shè)計(jì)保證不會(huì)損傷果柄;在檢測(cè)過(guò)程中，不與檢測(cè)裝置產(chǎn)生接觸，避免不必要的損傷；在采集圖像時(shí)，可以得到較為完整的果面信息。缺點(diǎn)：

11、此設(shè)計(jì)采用人工上下料，浪費(fèi)勞動(dòng)力和錢(qián)財(cái);效率低；在采集圖像的過(guò)程中,不能保證葡萄不晃動(dòng)，這樣會(huì)嚴(yán)重影響圖像的采集效果。如圖14所示的自動(dòng)分級(jí)裝置的優(yōu)點(diǎn)：采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)分級(jí)；利用計(jì)算機(jī)處理圖像，效率高；依據(jù)整串葡萄中單粒葡萄的大小進(jìn)行分類(lèi)。缺點(diǎn)：葡萄需要靜止在攝像頭的下面，這樣就不能將此設(shè)計(jì)用于實(shí)際。1。3基于機(jī)器視覺(jué)的帶傳輸式的葡萄分級(jí)裝置由(1.1、1。2)上述可知本設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題有:1）實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè);2）自動(dòng)分級(jí);3)葡萄在傳動(dòng)過(guò)程中不能有晃動(dòng)；4）提高效率。然后結(jié)合上述分級(jí)裝置的優(yōu)點(diǎn)，從而確定了我的設(shè)計(jì)方案基于機(jī)器視覺(jué)的帶傳輸式的葡萄分級(jí)裝置。1。3.1基于機(jī)器視覺(jué)的

12、帶傳輸式的葡萄分級(jí)裝置的結(jié)構(gòu)組成葡萄傳送機(jī)構(gòu)選用是輕型固定式膠帶輸送機(jī)，分級(jí)裝置采用圖像采集設(shè)備，傳感器以及電磁機(jī)構(gòu)組成。如圖1-5所示圖1-5為葡萄傳送機(jī)構(gòu)1.3.2基于機(jī)器視覺(jué)的帶傳輸式的葡萄分級(jí)裝置的特點(diǎn)（1）輕型固定式膠帶輸送機(jī)可以保證葡萄在傳動(dòng)過(guò)程中不會(huì)有晃動(dòng);(2）分級(jí)裝置中圖像采集設(shè)備、傳感器及電磁機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，結(jié)合輸送機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)，提高效率。2葡萄穗機(jī)器視覺(jué)分級(jí)機(jī)中葡萄傳送和分級(jí)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算本人在這次的設(shè)計(jì)中,完成的主要是對(duì)紅提葡萄分級(jí)的傳輸機(jī)構(gòu)和分級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。紅提葡萄穗長(zhǎng)為120200mm，每穗重5001000g，按果粒直徑可分：一級(jí)26mm,26mm二級(jí)

13、24mm，24mm三級(jí)22mm。（注：提到的紅提葡萄的參數(shù)都是在果穗進(jìn)行人工整形之后的參數(shù))。2.1傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算2.1.1果盤(pán)的設(shè)計(jì)果盤(pán)是由橡膠永磁鐵和模塑聚苯乙烯泡沫塑料 （EPS）板組成，果盤(pán)的大小由紅提葡萄的穗長(zhǎng)來(lái)設(shè)計(jì)。故設(shè)計(jì)果盤(pán)長(zhǎng)寬為260mm,厚80mm，設(shè)計(jì)的果盤(pán)結(jié)構(gòu)如圖21所示。圖21果盤(pán)的結(jié)構(gòu)尺寸2。1.2輸送帶的選擇在運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)第351頁(yè)查得：對(duì)于成件物品,帶寬一般應(yīng)比被輸送物品的橫向尺寸大40100mm，并且所選定的帶寬必須滿足表21所規(guī)定的允許荷載。果盤(pán)的橫向尺寸為260mm，每米成品的重量差不多為3kg，故選擇帶寬300mm滿足所規(guī)定的要求。表21輸送機(jī)允許的

14、單位長(zhǎng)度荷載帶寬B(mm)30040050065080010001200允許單位荷載q（kg/m）散狀物料151520303040506050705080成件物品1530405060輸送帶的品種規(guī)格符合GB/T 4490-1994運(yùn)輸帶尺寸、GB/T 79842001輸送帶具有膠或料覆蓋層的普通用途織物芯輸送帶的規(guī)定,見(jiàn)表22。表22 輸送帶種類(lèi)種類(lèi)抗拉強(qiáng)度/（N/mm*層數(shù)）輸送帶寬度B(mm)30040050060080010001200帆布帶CC56尼龍帶NN100NN150由于本設(shè)計(jì)只是輕型輸送機(jī),初步選定為帆布帶.按給定的工作條件,輸送機(jī)工作傾角=0°。

15、NN100型輸送帶，層數(shù)選為3層。上膠3。0+下膠1。5,輸送帶質(zhì)量5。02Kg/m。NN100型輸送帶的技術(shù)規(guī)格：縱向斷強(qiáng)度100N/mm；每層帶厚1。0mm，截面積0。0236。 2.1。3輸送帶速度的選擇在運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè)第350頁(yè)查得：輸送成件物品，一般取帶速v=0。251m/s,由于本設(shè)計(jì)有圖像采集部分,故選帶速為0。25m/s.2.1。4輸送量的計(jì)算成件物品的輸送量的公式為 ,式中：n最大輸送量（件/h）； v輸送帶速度（m/s）; T-物品在輸送帶上的凈空間距（m）； b沿輸送方向的物品長(zhǎng)度（m)； -裝載系數(shù)。一般取=0.50。9.由上述可知：輸送帶速度v=0.25m/s，沿輸送方

16、向的物品長(zhǎng)度b=0.26m，取裝載系數(shù)=0。7，物品在輸送帶上的凈空間距T =0.9m,把數(shù)據(jù)代入公式得：543(件/h）,500<543,故滿足要求。2。1。5傳動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)與對(duì)應(yīng)軸承、軸承座的選擇如圖2-2傳動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1傳動(dòng)左軸頭；2卷筒;3腹板；4傳動(dòng)右軸頭查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第354頁(yè)的傳動(dòng)滾筒直徑和長(zhǎng)度規(guī)定,查得卷筒直徑為240mm，長(zhǎng)380mm，總長(zhǎng)700mm，故設(shè)計(jì)傳動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)如圖2-2為焊合滾筒。又安裝軸承部位的軸直徑為d=50mm,故選用軸承為型號(hào)為6210的調(diào)心軸承，選用調(diào)心軸承是為了保證倆端的軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中同心，軸承座選用2.1.6尾部從動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)與對(duì)應(yīng)軸承、軸承

17、座的選擇如圖23傳動(dòng)滾筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1從動(dòng)軸頭2腹板3卷筒查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第354頁(yè)的傳動(dòng)滾筒直徑和長(zhǎng)度規(guī)定，所得卷筒直徑為240mm，長(zhǎng)380mm，滾筒總長(zhǎng)600mm，故設(shè)計(jì)從動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)如圖23為焊合滾筒.根據(jù)所設(shè)計(jì)的安裝軸承部位的軸直徑為d=45mm，選擇軸承為型號(hào)為6210的調(diào)心軸承，軸承座選用2。1。7平行上托輥的設(shè)計(jì)如圖2-4平行上托輥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第357頁(yè)查得，所得托輥直徑為d=60mm，長(zhǎng)380mm,總長(zhǎng)為444mm。其余尺寸上面如圖2-4所示。2.1.8下平行托輥的設(shè)計(jì)如圖2-5平行上托輥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第358頁(yè)及自己所需選擇2型的平行下托輥，所得下托輥

18、直徑為d=48mm,長(zhǎng)380mm,總長(zhǎng)430mm。其余尺寸上面如圖2-5所示。2。1。9頭架的設(shè)計(jì) 如圖2-6頭架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1滾筒橫梁；2固定鋼2；3右支架焊合；4固定鋼1；5左支架焊合查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第367頁(yè)查得，所用材料為角鋼（mm),其所查得其他尺寸如上圖所示。2.1。10尾架的設(shè)計(jì) 如圖2-7尾架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1固定鋼1；2右支架焊合；3滾筒橫梁；4托輥橫梁;5固定鋼2；6左支架焊合查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第367頁(yè)查得,所用材料為角鋼（mm）,其所查得其他尺寸如上圖所示。2.1。11中間架的設(shè)計(jì)中間架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 如圖2-8中間架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖查詢輸送機(jī)械手冊(cè)第369頁(yè)查得，所用材料為角鋼(mm

19、)，其所查得其他尺寸如上圖所示。2。2驅(qū)動(dòng)裝置的選擇計(jì)算驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。一般由電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)及驅(qū)動(dòng)滾筒組成。根據(jù)不同的使用條件和工作要求,皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，可分單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)、單滾筒驅(qū)動(dòng)、雙滾筒驅(qū)動(dòng)和多滾筒驅(qū)動(dòng)幾種.由于此設(shè)計(jì)為小型皮帶輸送機(jī)，采用水平輸送，運(yùn)輸距離短，所以選用Y系列電機(jī)+帶的傳動(dòng)型式.如圖29圖29為驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)圖2。2.1電動(dòng)機(jī)的選擇選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2。2.2電動(dòng)機(jī)功率選擇1）傳動(dòng)裝置的總功率：=0.95×0.984×0.972×0。99=0。902)電機(jī)所需的工作功率:=FV/1000 =1800

20、5;1/1000×0。90=2。32KW2。2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速:=60×1000V/3。14×D=60×1000×0。25/3.14×240=19.90r/min,按手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍=36，=840。取V帶傳動(dòng)比=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為=16160。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為n =×=（16160）×19。90=318。43184r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000、和1500r/min。M根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有二種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：綜

21、合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合,則選n=1500r/min。2。2。4確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L26。其主要性能：額定功率：0。75KW，滿載轉(zhuǎn)速700r/min，額定轉(zhuǎn)矩1.2N.m.2。2.5確定計(jì)算功率1）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的工況系數(shù)=1.0，故= P=2。8X0.75KW=2.1KW，傳動(dòng)比為2）選擇帶型根據(jù)計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速選用A型帶3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v初選大帶輪基準(zhǔn)直徑=180mm，驗(yàn)算帶速。4）大帶輪直徑因已知帶輪的分度圓直徑為=i，取=90mm，得到，初

22、選中心距為300mm ，帶的有效長(zhǎng)度為，取=1800mm.5）實(shí)際軸中心線間距 。6)小帶輪包角 。7)V帶的根數(shù)Z，其中查得：；帶入公式則V帶的根數(shù)為2根8）計(jì)算單根帶的初拉力最小值,由表8-3的q=0。02kg/m得：,得壓軸力,故安全。9）大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已知：大帶輪的轉(zhuǎn)速n=550r/min，軸的直徑為45mm，傳動(dòng)比i=1.525。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)160頁(yè)中可知，應(yīng)該采用腹板式，而且腹板的厚度為，如圖2-10圖210大帶輪的結(jié)構(gòu)10）小帶輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的直徑為32mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)160頁(yè)可知，采用實(shí)心輪， 圖2-11小帶輪的結(jié)構(gòu)2。3軸的校核傳動(dòng)滾筒的傳動(dòng)左軸頭與傳動(dòng)右軸頭為受力最大的

23、為主動(dòng)軸，而傳動(dòng)左軸頭直接與帶輪連結(jié),其受力要比傳動(dòng)右軸頭的要大得多，故只需校核傳動(dòng)左軸頭。2.3.1傳動(dòng)左軸頭的校核圖212傳動(dòng)左軸頭的結(jié)構(gòu)尺寸）已知參數(shù)：軸的輸入功率為2.1kw 主動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速為550r/min）受力分析如圖213所示，首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸計(jì)算簡(jiǎn)圖:確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，支點(diǎn)應(yīng)為軸承的中點(diǎn)。ABCDM VMV=75227.113NmmDCBAM總MB= 75227Nmm MC=62035Nmm圖2-13傳動(dòng)右軸頭的載荷分析圖根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)964表5。42，帶輪對(duì)軸A處的有效圓周力，作用在軸上的力，根據(jù)965頁(yè)表5。4-3即帶輪對(duì)軸A處的，由前面計(jì)算可知：， ， .在

24、水平面H內(nèi), ,， 在豎直面V內(nèi)，,轉(zhuǎn)矩，由以上計(jì)算得表2-3：表23 為傳動(dòng)左軸頭的受力載荷水平面H垂直面V支反力F扭矩T彎矩總彎矩3） 危險(xiǎn)截面的判斷由上面軸受到的彎矩和扭矩可得,截面A、C和D受到一部分的彎矩作用，而且軸的直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕來(lái)確定的，因此無(wú)需校核。對(duì)于截面B,從總彎矩圖可知為危險(xiǎn)截面，所以只需校核B截面。4)截面B校核：抗彎截面系數(shù)：，抗扭截面系數(shù)：，截面B上的彎矩:，截面B上的轉(zhuǎn)矩：，截面B上的彎曲應(yīng)力:，截面B上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力:，軸的材料是45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查機(jī)械設(shè)計(jì)362頁(yè)表15-1：，,，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中及按機(jī)械設(shè)計(jì)39頁(yè)表31：， ，得,，

25、又由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖3-1（31頁(yè)）可得，軸的材料的敏感系數(shù)：, ，故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（機(jī)械設(shè)計(jì)42頁(yè)：，由機(jī)械設(shè)計(jì)42頁(yè)附圖3-2得鋼材的尺寸及截面形狀系數(shù),由機(jī)械設(shè)計(jì)43頁(yè)附圖33得圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)，軸按精車(chē)加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)44頁(yè)附圖34得鋼材的表面質(zhì)量系數(shù)，軸表面未強(qiáng)化處理，即,則按25頁(yè)式（3-12）和(3-14b)得:彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)，剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)，又由機(jī)械設(shè)計(jì)§31及§32得碳素鋼的特性系數(shù):， 取， 取。于是計(jì)算安全系數(shù)按機(jī)械設(shè)計(jì)374頁(yè)式(156）（15-8)得：，,所以其安全。2.3。2主動(dòng)帶輪軸上鍵的校核1）鍵 已知：

26、，選擇鍵,軸的直徑為45mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)773頁(yè)公式(5.15）:鍵滿足的擠壓強(qiáng)度條件為:,式中： 傳遞的轉(zhuǎn)矩; -軸的直徑； 鍵與輪轂的接觸高度; -鍵的接觸長(zhǎng)度； 許用擠壓應(yīng)力。查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)773頁(yè)表5。130知：，45mm，則故知，該鍵安全。2。3。3軸承的校核已知條件軸承型號(hào)6210，軸的轉(zhuǎn)速，根據(jù)前面軸的受力分析,軸承只受徑向作用力：，查表機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)667頁(yè),軸承代號(hào)為6210的軸承的基本載荷 ， ，查機(jī)械設(shè)計(jì)321頁(yè)：；軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到中等的沖擊（沖核沖擊）查機(jī)械設(shè)計(jì)321頁(yè)取：,則當(dāng)量載荷:，。因?yàn)?，所以要按軸承1的受力大小驗(yàn)算，如果按機(jī)器每天工作12小時(shí)，

27、每年工作300天，則，故所選軸承完全滿足壽命要求。3分級(jí)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1分級(jí)控制系統(tǒng)的原理此系統(tǒng)的原理為當(dāng)葡萄運(yùn)到圖像采集箱中時(shí)，一旁的傳感器的到信息傳給PLC控制器，控制橫跨倆側(cè)的LED燈與圖像采集機(jī)進(jìn)行紅提葡萄圖像的采集。然后通過(guò)電腦完成圖像信息的采集、處理和分析, PLC作為下位機(jī)主要完成邏輯控制,一方面處理由傳感器傳送的葡萄位置信息,控制圖像采集,另一方面通過(guò)與上位機(jī)的通訊,實(shí)現(xiàn)分級(jí)信息的顯示控制。即時(shí)控制電磁鐵通電,經(jīng)過(guò)時(shí)，將葡萄與果盤(pán)一同推出皮帶進(jìn)入等級(jí)葡萄收集箱完成對(duì)葡萄的分級(jí)。3.2圖像采集箱的設(shè)計(jì)圖像采集箱的設(shè)計(jì)需要RGB成像設(shè)備：加拿大DALSA彩色三線陣CCD圖像采集系

28、統(tǒng)，相機(jī)PC30-02K60；機(jī)器工作之前需要設(shè)備的調(diào)試，調(diào)試的參數(shù)有:1） 光圈及焦距調(diào)整，光圈數(shù)值為4,拍攝紅提葡萄工作距離為480mm，測(cè)量視場(chǎng)左、中、右三個(gè)位置的光照度分別為：15500、15100、15900。曝光時(shí)間的調(diào)整與光圈數(shù)值相適應(yīng)，亮度為使直方圖三色位于橫軸中間位置，此時(shí)紅提曝光時(shí)間set620;2） 平場(chǎng)校正，按基本步驟進(jìn)行明暗場(chǎng)校正，校正中需注意，暗場(chǎng)校正前需將鏡頭遮住，明場(chǎng)校正時(shí)需預(yù)先鋪設(shè)一張白紙，高度設(shè)置為葡萄主光軸的高度紅提60mm;3） 行頻調(diào)整，根據(jù)葡萄的中心平均高度（紅提為60mm）進(jìn)行行頻的調(diào)整，紅提葡萄試驗(yàn)中相機(jī)行頻參數(shù)調(diào)整過(guò)程如下：高度60mm，行頻s

29、sf715時(shí),空間分辨率：水平2048/34=6.0,垂直1536/34=4。597，水平空間分辨率與垂直空間分辨率差別太大，調(diào)整行頻ssf為690，此時(shí),空間分辨率，水平2048/35.7=5.7,垂直1536/25.4=6。0,再次調(diào)整行頻ssf為685，此時(shí)，水平2048/34=6。0，垂直1536/26=5.91，水平與垂直基本相等，因此選擇ssf685作為所需行頻參數(shù)。無(wú)核白試驗(yàn)行頻參數(shù)調(diào)整過(guò)程同上，確定為ssf595；4） 色頻調(diào)整，色頻調(diào)整關(guān)鍵是使RGB三色直方圖融合在一條直線上，按順序進(jìn)行平場(chǎng)校正，行頻調(diào)整后，相機(jī)自動(dòng)調(diào)整色頻，此時(shí)，觀察RGB三色直方圖，背景為白紙的情況下，直

30、方圖三線融合為一條直線；5） 輸送機(jī)帶速，輸送機(jī)帶速與圖形畸變密切相關(guān)，圖形畸變又與行頻調(diào)整密切相關(guān)，因此需同時(shí)調(diào)整行頻與輸送帶帶速，首先確定帶速為0。25，其次調(diào)整行頻參數(shù)，觀察水平分辨率與垂直分辨率是否一致,若畸變嚴(yán)重,需再次調(diào)整帶速和行頻參數(shù)，直至一致.帶速調(diào)整結(jié)果為：640HZ；6） 光源參數(shù)設(shè)定采用線陣光源，分別為CST(科視自動(dòng)化）,BL-170-30-W型LED燈和OPT(奧普特自動(dòng)化)，OPTLS562-W型LED燈,兩個(gè)光源設(shè)置分別為：CST高度20cm，角度45度；OPT高度24cm,角度30度。使照相機(jī)能夠充分吸收光源的光照，達(dá)到拍攝時(shí)所需的光照度；7） 背景顏色的選擇分

31、別以紅、黃、藍(lán)、黑、白、紫、深藍(lán)、淺粉為背景，拍攝一組葡萄圖片,使用matlab軟件分析每幅圖片的灰度直方圖，依據(jù)波峰波谷變化程度來(lái)確定背景顏色.個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途文檔為個(gè)人收集整理,來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)故圖像采集箱如圖31所示 圖31為圖像采集裝置1桿座；2桿；3定心板;4工業(yè)相機(jī)；5 OPT-LS562W型LED燈；6傳感器；7 BL-17030W型LED燈；8隔板4 小結(jié)本次設(shè)計(jì)使我對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)有了認(rèn)識(shí),同時(shí)對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)還有了更進(jìn)一步的了解，拓寬了自己的視野，通過(guò)大量查閱關(guān)于機(jī)器視覺(jué)的相關(guān)資料，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，根據(jù)指導(dǎo)老師提供的資料和學(xué)過(guò)的課程,設(shè)計(jì)出了基于機(jī)器視覺(jué)的葡萄分級(jí)裝置。這讓我對(duì)

32、以前的知識(shí)有了更深的理解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，都是通過(guò)不斷地查閱資料逐漸加以解決，提高了自己查閱資料的能力，另外,在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了大量的畫(huà)圖軟件,像CAD，ug、Solidworks三維軟件，現(xiàn)在對(duì)這些軟件更加熟練地掌握，在不斷的更改中我們懂得了許多，發(fā)現(xiàn)了許多如繪圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、標(biāo)注上的錯(cuò)誤，學(xué)到了以前課本中未曾出現(xiàn)而生產(chǎn)中用的很普遍的一些知識(shí)和技術(shù)?？傊?，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)設(shè)計(jì)方面的情況有了更深的理解，此次設(shè)計(jì)提高了我分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提升了我查閱資料的能力，為我以后工作中保質(zhì)保量地完成任務(wù)打下了基礎(chǔ).謝 辭在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，我首先要特別感謝郭俊先老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中讓我再一次感受到郭俊先老師的責(zé)任感，特別是在最初方案的確定中,郭老師經(jīng)常幫助我改進(jìn)我的設(shè)計(jì)方案，郭老師對(duì)學(xué)生特別負(fù)責(zé),而且他有全面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、清晰簡(jiǎn)明的思想方法。我們之間亦師亦友的關(guān)系，使我能以輕松地心態(tài)來(lái)面對(duì)這次設(shè)計(jì)，并保證了我在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)得到很好的解答，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)得到及時(shí)的糾正，遇到分歧時(shí)得到