[發明專利]一種用于水果生產線上損傷位置檢測的電子球

在審

• 申請號: 201711105040.2
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107966587A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 蔣煥煜;倪雪萍;劉光遠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及水果損傷檢測，尤其是涉及一種用于水果生產線上損傷位置檢測的電子球。

背景技術

水果采收后需要經過裝箱、運輸、分級、包裝等一系列過程，在這些過程中水果極易發生沖擊碰撞，從而造成水果產生損傷。在水果生產線上，如果能檢測出發生這些沖擊碰撞的位置，并優化發生沖擊位置的機械機構或增加保護措施，從而可以大大降低水果發生損傷的概率。

電子球制作成類似水果的形狀，并模擬水果在生產線上與真實的水果一起進行運動，它能記錄運動過程中的加速度情況，從而得到水果發生損傷的情況。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于水果生產線上損傷位置檢測的電子球，以實現水果在生產線上可能發生損傷位置的檢測。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明包括：球體、電路系統和基于LabVIEW的信號實時采集和存儲系統；所述球體，由上半球體和下半球體連接而成，下半球體內裝有放置電路系統的固定板，電路系統與球體外的基于LabVIEW的信號實時采集和存儲系統進行無線通信。

所述電路系統，包括：控制模塊、傳感器模塊、無線通信模塊和電源模塊；傳感器模塊和無線通信模塊與控制模塊通過I²C連接，電源模塊分別給控制模塊、傳感器模塊和無線通信模塊供電，所有模塊均連接到PCB板上。

所述基于LabVIEW的信號實時采集和存儲系統，包括：可視界面和程序界面，基于LabVIEW的信號實時采集和存儲系統能實現球體運動的加速度信息無線、實時地傳送到系統的可視界面上，并將采集到的信號以文件的形式儲存在上位機；其中數據儲存功能體現在系統的程序界面中。

所述系統的可視界面，包括：基本參數設置模塊、控制操作模塊、數據實時顯示模塊和曲線實時顯示模塊；其中：

基本參數設置模塊，用于基本參數的設置以保證軟件與設備的正常通信，包括：串口設置、波特率設置、數據位設置、奇偶位設置、停止位設置和控制流設置；

操作控制模塊，用于控制軟件運行的開始和結束，包括：開始按鈕和停止按鈕；

數據實時顯示模塊，能直觀地顯示采集的各個數據，包括：字符串顯示、X軸加速度顯示、Y軸加速度顯示、Z軸加速度顯示和總加速度顯示；

曲線實時顯示模塊，能將采集到的數據轉化成曲線形式，包括：各軸加速度曲線圖和總加速度曲線圖；其中數據儲存功能體現在系統的程序界面中。

所述控制模塊，采用處理器核心為ATmega168的Arduino ProMini，Arduino ProMini同時具有14路數字輸入/輸出口，其中6路作為PWM輸出，6路模擬輸入，一個8MHz的晶體諧振，一個復位按鈕，控制模塊工作電壓為3.3V。

所述傳感器模塊，用于測量球體運動過程中的沖擊加速度，其中的三軸加速度計采用的是AD公司的ADXL375，能夠在±200 g滿量程范圍內連續測量撞擊或沖擊的持續時間和幅度，而不出現飽和；在高達1600 Hz的全帶寬條件下，傳感器功耗為140μA，功耗不到其他傳感器的一半，而采樣速率卻是其兩倍。

所述無線通信模塊，采用美國DIGI公司XBee型號的ZigBee模塊，它是一種遠距離低功耗的數傳模塊，頻段有2.4G，900M，868M三種,同時能兼容802.15.4協議。

所述電源模塊采用3.7V，1000mAh的鋰電池，這個鋰電池能通過充電器進行充電。

所述PCB板上焊接了四個排母組，用于連接控制模塊的控制模塊排母組，用于連接傳感器模塊的傳感器模塊排母組，用于連接無線通信模塊的無線通信模塊排母組，用于連接電源模塊的電源模塊排母組；所述四個排母組分別與4個模塊上焊接的排針相連，因此這4個模塊均可拆卸，其中控制模塊在PCB板上的可拆卸性使得控制器具有可再編程的功能；PCB板上開有PCB板第一安裝孔、PCB板第二安裝孔和PCB板第三安裝孔，這三個孔分別通過自攻螺釘與下半球體中的各自圓柱PCB板第一固定圓柱、PCB板第二固定圓柱和PCB板第三固定圓柱相連，從而將PCB板固定在下半球體中。

本發明具有的有益效果是：

1)本發明可用于蘋果、梨、柑橘類、西紅柿等水果在生產線上可能發生損傷位置的檢測。

2)本發明用于檢測水果在生產線上可能發生損傷的位置，通過優化生產線上的機械機構或增加保護措施，來降低水果在生產線上發生的損傷情況。

3)本發明機構簡單、功能完善、性能穩定，能夠高效直觀地檢測損傷發生的情況，從而極大地降低水果產業中的經濟損失。