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专利号: 202011374032X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,包括进给总成(1)、切割总成(2)、输送总成(3)、采集分析系统(4)和控制系统(5);

所述进给总成(1)安装于所述输送总成(3)前端下部;进给总成(1)包括平移推送单元(1‑2)和竖直升降单元(1‑3),所述竖直升降单元(1‑3)位于平移推送单元(1‑2)的上面,竖直升降单元(1‑3)上面用于放置待割叶菜(1‑6),平移推送单元(1‑2)能够沿切割方向做直线运动,竖直升降单元(1‑3)能够在竖直方向做直线运动;

所述切割总成(2)安装于所述输送总成(3)前部;所述切割总成(2)包括切割驱动单元(2‑1)、行程调节单元(2‑2)和切割单元(2‑7);所述切割驱动单元(2‑1)安装在所述输送总成(3)上,所述切割单元(2‑7)通过所述行程调节单元(2‑2)与切割驱动单元(2‑1)动力输出端连接;所述控制系统(5)与所述切割驱动单元(2‑1)连接;

所述采集分析系统(4)用于采集平移推送单元(1‑2)沿切割方向直线运动的位移与速度、竖直升降单元(1‑3)竖直方向直线运动的位移与速度、切割总成(2)输出的扭矩T、切割总成(2)转动角度信息β、切割过程中待割叶菜(1‑6)的割前、割中、割后的状态图像,并进行分析,得到切割总成(2)的切割功率P、切割力Fx,以及待割叶菜(1‑6)运动状态与姿态信息;

所述控制系统(5)分别与所述进给总成(1)、切割总成(2)和输送总成(3)连接。

2.根据权利要求1所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述进给总成(1)还包括进给总成机架(1‑1)、托盘(1‑4)和磁性夹具(1‑5);

所述进给总成(1)通过进给总成机架(1‑1)安装在所述输送总成(3)前端下部;所述平移推送单元(1‑2)安装在进给总成机架(1‑1)上,所述竖直升降单元(1‑3)安装在平移推送单元(1‑2)上,所述托盘(1‑4)安装在所述竖直升降单元(1‑3)上;待割叶菜(1‑6)通过所述磁性夹具(1‑5)安装在所述托盘(1‑4)上;所述控制系统(5)与所述平移推送单元(1‑2)和竖直升降单元(1‑3)连接。

3.根据权利要求2所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述磁性夹具(1‑5)包括磁性底盘(1‑5‑1)和夹紧装置(1‑5‑2);

所述待割叶菜(1‑6)根部通过所述夹紧装置(1‑5‑2)固定于所述磁性底盘(1‑5‑1)开口端,所述磁性底盘(1‑5‑1)安装端通过磁力安装在所述托盘(1‑4)上。

4.根据权利要求1所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述行程调节单元(2‑2)上开有滑槽;

所述切割单元(2‑7)的两端分别设有滑杆(2‑5)、滑轨(2‑4),滑轨(2‑4)分别安装在所述输送总成(3)前部的两侧,滑杆(2‑5)与切割单元(2‑7)通过连接件(2‑8)连接,滑杆(2‑5)和滑轨(2‑4)配合构成直线副,连接件(2‑8)与连杆(2‑3)的一端转动连接,连杆(2‑3)的另一端与行程调节单元(2‑2)上的滑槽转动连接。

5.根据权利要求4所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述连接件(2‑8)与切割单元(2‑7)转动连接,且通过紧定单元(2‑6)拧紧。

6.根据权利要求1所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述采集分析系统(4)包括平移推送位置检测装置(4‑1)、竖直升降位置检测装置(4‑2)、扭矩测量单元(4‑3)、角度测量单元(4‑4)、高速摄像头(4‑5)、采集单元(4‑6)和分析单元(4‑7);

所述平移推送位置检测装置(4‑1)用于采集平移推送单元(1‑2)沿切割方向直线运动的位移与速度并传输至所述采集单元(4‑6),所述竖直升降位置检测装置(4‑2)用于采集竖直升降单元(1‑3)竖直方向直线运动的位移与速度并传输至所述采集单元(4‑6),所述扭矩测量单元(4‑3)用于采集切割总成(2)输出的扭矩T并传输至所述采集单元(4‑6),所述角度测量单元(4‑4)用于采集切割总成(2)转动角度信息β并传输至所述采集单元(4‑6),所述高速摄像头(4‑5)分别安装于所述切割总成(2)正上方、左侧与右侧用于采集切割过程中所述待割叶菜(1‑6)的割前、割中、割后的状态图像并将信息传输至所述采集单元(4‑6), 所述采集单元(4‑6)将所采集的信息传输至所述分析单元(4‑7)进行分析。

7.根据权利要求4所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,所述采集分析系统(4)通过功率计算模型即如下公式计算测试过程中切割功率P:其中:

式中:β为t时刻所述切割驱动单元(2‑1)转动角度信息;β0为t0时刻所述切割驱动单元(2‑1)转动角度信息;Tmax为t0~t时刻所述切割驱动单元(2‑1)输出的扭矩T的最大值。

8.根据权利要求4所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,当所述切割单元(2‑7)为往复刀时,所述采集分析系统(4)通过以下往复刀切割力计算模型计算测试过程中所需的切割力Fx:式中:β为t时刻所述切割驱动单元(2‑1)转动角度信息;T为所述切割驱动单元(2‑1) 输出的扭矩,L为所述行程调节单元(2‑2)回转中心与所述行程调节单元(2‑2)与所述连杆(2‑3)的转动连接位置之间的距离。

9.根据权利要求4所述的叶类蔬菜切割力学特性测试装置,其特征在于,当所述切割单元(2‑7)为环形刀时,所述采集分析系统(4)通过以下环形刀切割力计算模型计算测试过程中所需的切割力Fx:式中:L为所述行程调节单元(2‑2)回转中心与所述行程调节单元(2‑2)与所述连杆(2‑

3)的转动连接位置之间的距离;T为所述切割驱动单元(2‑1)输出的扭矩。