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作品名称：基于机器视觉的核桃磨削-智能揉搓核桃装置
学校名称：塔里木大学
参赛队伍：破壳一队
队伍编号：207798
参赛学生：付源博金学文原宇豪
指导老师：毛碧琦曾勇
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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详细说明

产品主要设计如下：①核桃的提升与纠姿装置设计；②核桃图像采集与分析系统设计；③核桃磨削装置设计，模型优化；④核桃差速柔性揉搓装置设计；

图1机械整体图

提升装置与滚筒式纠姿装置的研究在纠正姿态之前，将去除青皮的核桃放入料斗中。在每一个工作循环中，核桃会从料斗进入提升机构。该提升机构由等间距设置的爪槽构成多个单元格，每个单元格一次只能容纳一个核桃。经过提升机构后，核桃依次落到纠姿装置上。

纠姿装置由等间隙的自转滚筒组成，当核桃掉在滚筒上时，会受到滚筒旋转带来的摩擦力F1、F2、支持力N1、N2以及其自身重力G的影响。如图所示：

设：

屏幕截图 2024-11-10 204021.png

则有：

屏幕截图 2024-11-10 204052.png

核桃在两个滚筒之间所受的合力F合1=F合2会对核桃产生一个力偶作用：

式中：£——核桃分别在两滚筒上接触点（A、B）的长；γ——两接触点A、B与核桃纵轴方向的夹角；φ——N1、N2之间的夹角。

研究结果表明，当合力的方向与核桃纵轴方向不垂直时，会出现力偶，并且这个力偶会持续存在，直到核桃的姿态被调整到核桃纵轴方向在滚筒夹角的平分线上。在这种情况下，核桃将以侧面放在滚筒上，并且滚筒上设置了有限位挡板，以确保所有核桃能够保持同一条直线等距向前传送。此外，经过姿态调整后的核桃会按顺序落入L型座。

图像识别装置和磨削装置的设计。经过纠姿装置后的核桃会进入机械的夹持机构进行固定，然后图像识别系统会对核桃进行拍摄，并由控制系统对拍摄后的图像进行识别和分析，借助机器视觉控制器将拍摄的物体图像转化为相应的图像信号。经过二值化处理，通过对像素点的识别和计算，得到了核桃的相关尺寸数值，计算出其等效球径，通过控制程序将数据录入砂轮进给程序之中，最后由程序控制砂轮的进给量来改变不同核桃壳首尾高硬度分心木的磨削量。

上带的速度大于下带的速度，核桃会在两带之间滚动。核桃进入破壳区越深，受到的挤压力和剪切力越大。当这两组力的合力大于核桃外壳的临界结合力时，核桃壳上产生裂纹。当挤压力和剪切力增大至裂纹扩展所需要的临界力值时，裂纹进一步扩展，直至壳体破碎。上工作带接触的果壳比下工作带接触的果壳速度快，造成外壳上下两部分之间的速度差，从而导致上下两部分果壳形成相对运动。核桃持续前行，外壳之间位移不断增加，当达到一定程度时，核桃外壳破碎为几部分，此时外壳和核桃仁完全错开，整个破壳过程结束。