1、研发意义

日前，云南省人民政府办公厅印发了《云南省加快食用菌产业发展的指导意见》，加快食用菌产业发展，力争到2022年，云南省食用菌农业产值达400亿元、综合产值达1000亿元，将云南省打造成全国野生食用菌贸易中心、高原特色食用菌生产贸易中心和全国大宗栽培食用菌生产基地。
  企业对野生菌的粗加工目前大多数任然依赖人工，甚至依赖人工来对复杂的野生菌进行有毒和无毒的区分，存在着很大的安全隐患，野生菌智能加工产线中涉及到了利用视觉识别技术来为野生菌分类，在进行不同类别归类的同时还会将有毒的野生菌剔除，大大减少了安全隐患。在对野生菌进行切片烘干时，不同的菌种水分的含有量也是不同的，统一进行定时干燥会造成有些菌种水分未烘干或烘干过度。野生菌智能加工产线中设计了特殊的切片烘干机构，避开了上述痛点。

2、研发方案

该装置通过树莓派摄像头捕获图像，并对图像进行预处理，并与数据库当中的图像数据进行比对，再通过卷积运算得到比对结果，将菌菇进行分类。在此过程中，有毒菌菇将被检测出并移除本装置。该装置分类切片系统主要动力装置采用42步进电机和直流调速电机，控制模块为SG90舵机、US-100超声波传感器，控制器采用arduino单片机，通过Arduino IDE编译软件可以监测超声波的串口数距，并实现程序的烧录，以达到对整个智能分类切片系统动力的合理分配，确保机器能够正常工作。

图2.1.1野生菌分拣协作产线黑箱

工作流程图如图2.2.1所示

图2.2.1野生菌分拣-切片-烘干的工作流程

3.1主要工作单元

3.1.1限流结构

该结构主要运用在对数量庞大，种类繁多的野生菌在进入传送带前的限流和分类容纳野生菌。工作时需要保证外容纳盒固定不动，内容纳盒可以旋转。
  为了保证内外容纳盒可以丝滑的转动，减小摩擦力，在内 外容纳盒的接触面留了装滚珠用的滚珠槽。内容纳盒的底端有一根杆贯穿了外容纳盒，并且装配了齿轮，通过舵机带动齿轮，再通过齿轮传动带动内容纳盒实现上述功能。每当内容纳盒的三个通孔通过旋转与外容纳盒的通孔重合时，野生菌可以落下。

3.1.2分类推杆结构设计

分类推杆顾名思义只需要执行一个往复向前推的动作，所以在设计时采用了一个连杆机构，该机构采用连杆机构，运动副均为低副，压强小，磨损小；构建为杆状，加工方便，成本较低；传动距离远，行程大。

3.1.3分类—切片衔接装置结构设计

当野生菌在分类完成之后，会暂时存放在分类容纳箱内。野生菌从分类容纳箱进入到切片装置时需要一个分流的衔接装置。团队因此设计了该分类—切片衔接装置。  
  分类—切片衔接装置主要是由一节进行了特殊切割的塑料管道和一大一小两个齿轮组成。塑料管道被切割后分为了三个阶梯层级，大齿轮套在管道的外围，并且与小齿轮啮合，实现了管道的自由转动。在转动时，被分好类的野生菌会从不同的层级落下，三个层级对应的切割机区域不一致。

3.1.4切片箱结构设计

切片箱由切割刀片、刀杆、同步轮和同步带组成。切片箱内配备了两组切割装置，每组切割装置由15个刀片和一根刀杆串联而成，刀片与刀片之间的间隙可以自由调整，通过调整间隙就可以控制野生菌切片的厚度。两组切割装置之间由同步轮和同步带进行连接，实现联动。

3.1.5烘干机结构设计

烘干机烘干的目的是初步除去野生菌中含有的水分。本项目的烘干机结构由蜗杆、网罩、玻璃罩、发热丝、风扇和齿轮组组成。
  蜗杆和网罩贴合，在烘干机中起到运输的作用，将切好片的野生菌在烘干管道中以一定的速度向前运输，保证野生菌运行到烘干管道末端时野生菌已经达到去除水分的目的。
  玻璃罩配合风扇则保证了烘干机内部的热风循环。此外风扇和蜗杆的运动仅靠一个电机提供动力，通过齿轮组实现蜗杆低速运动，风扇高速旋转吹出热风的功能。后期可以通过改变齿轮比和电机转速来控制野生菌通过该烘干管道的时间，从而更好的控制烘干的时间。

4、工作原理

本作品基于树莓派的视觉识别对野生菌进行种类分拣，样机如图5.1。野生菌智能分拣产线的总体结构如图5.2所示。

野生菌智能分拣产线的总体结构如图5.2所示。图中零件序号13的是限流结构（分类容纳箱）；零件序号39的是传送带；零件序号36的是分类推杆；零件序号13的是分类容纳箱；零件序号22的是分类—切片衔接装置；零件序号9的是切片箱；零件序号48的是烘干机。为了实现工作逻辑和节约空间，团队最终确定了这样的总体结构设计方案

野生菌智能分拣产线主要分为限流系统、视觉分拣系统和类切片干系统。各个部分的相互配合使产线功能完备。 

      图5.1样机图
       
                                         图5.2

5、创新点及应用

5.1创新点

（1）在视觉识别之前的区域设置了限流装置，使得野生菌有序进入视觉识别区域，在视觉识别之后，将识别后的信号传递给电机，电机控制推杆将指定类别的野生菌推入槽内,再配合运输机实现流水线式自动化分类。

（2）团队设计了分类-切片衔接装置，该装置呈管状，对管的末端进行了阶梯切割，可以通过舵机控制滑道旋转不同的角度，来控制野生菌从哪一个阶梯落下，每个阶梯对应了不同的切片机通道。

（3）在烘干机内部，利用不同齿数齿轮的配合，实现一个电动机输出两个转速，即只利用一个电机控制风扇和蜗杆转动，同时实现了蜗杆送料、风扇转动快速出风。

5.2推广应用价值

（1）集成度高。本产品可以代替人工筛选、切割、烘干野生菌，代替了人工筛选，省去了野生菌从前一道工序到下一道工序的时间。
   （2）物美价廉。本产品基本上可以完全代替人工，成本低，效率高，降低了生产成本。