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基于圖像與光譜信息融合技術(shù)的自動化檢測分級裝置具有快速采集、連續(xù)存儲信息、智能化分析等特點，并且能排除外部因素帶來的干擾，實現(xiàn)了定量描述水果各分級指標(biāo)及快速無損檢測，其分級精度較高。隨著市場需求的不斷提高，對瓜果檢測裝置的穩(wěn)定性提出了更高的要求。夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是檢測裝置的主要受力部件，力源于瓜果、輸送帶和啟停等帶來的沖擊載荷。因此，在所需轉(zhuǎn)速的要求下，影響夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素是材料的選取和裝配體的參數(shù)設(shè)計，穩(wěn)定性差就會出現(xiàn)失真或采集效果差等現(xiàn)象。在振動診斷中，各種振動量的測量及分析部分以現(xiàn)場產(chǎn)生振動的機(jī)器為準(zhǔn)。檢測裝置在工作過程中，作用在其上的機(jī)械激振力也直接影響了裝置的工作性能。
機(jī)械激振力來源有以下幾點：①裝置自身因素引起的激勵；②夾持器夾持瓜果瞬間產(chǎn)生的激勵；③電機(jī)在工作過程中產(chǎn)生的嚙合激勵；④在工作過程中夾持機(jī)構(gòu)往復(fù)運動引起的激振力。引起共振主要是由于夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的某一階固有頻率與激振力的激振頻率接近，從而導(dǎo)致檢測裝置在作業(yè)時產(chǎn)生較大的共振和位移，使分析結(jié)果準(zhǔn)確性受到影響。
因此，為保證夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在檢測過程中具有足夠的強(qiáng)度，用有限元分析軟件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到機(jī)構(gòu)在工作時的變形和應(yīng)力大小。為保證夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在檢測過程中具有良好的動態(tài)特性，對夾持臂進(jìn)行了模態(tài)分析，通過求解得出機(jī)構(gòu)的固有頻率，避免共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證圖像采集的平穩(wěn)性。
現(xiàn)代設(shè)計方法中，對于復(fù)雜的實體建模一般借助CAD軟件實現(xiàn)。本案例采用Pro/E軟件進(jìn)行實體建模，通過Pro/E的轉(zhuǎn)換文件將其分析模型導(dǎo)入ANSYS軟件中，進(jìn)行有限元分析。該檢測裝置機(jī)構(gòu)簡單，主要由機(jī)架、傳送裝置和夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成。
在對瓜果進(jìn)行采集圖像的過程中，夾持臂所受載荷變化主要出現(xiàn)在兩個位置:①剛剛對瓜果夾持翻轉(zhuǎn)的水平位置；②瓜果運動到與水平呈90°角的位置，即采集圖像位置。
待檢測產(chǎn)品在上述兩個位置的受力大小不一樣，影響了材料的選取，并對夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了載荷沖擊力。為使攝像機(jī)提取到準(zhǔn)確的圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)分別對兩種受力狀態(tài)夾持臂進(jìn)行靜態(tài)分析，得到最優(yōu)設(shè)計。
夾持臂是檢測裝置的主要受力部件，其載荷主要來自于待測瓜果。結(jié)合兩種工況沖擊載荷的作用，分析如下：水平位置時，夾持臂受力為垂直于夾持臂向下20N；90°角位置時，夾持臂受力為沿臂的方向向下20N。夾持臂的力臂長為0.5m，每個夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所受到電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為100N.m。
該夾持臂長為0.5m，因該夾持翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為左右對稱的結(jié)構(gòu)布置，所以對其單個臂體進(jìn)行分析。根據(jù)建立的Pro/E實體模型，對夾持臂做進(jìn)一步精簡，省去尺寸較小和對整體分析影響不大的部分特征，從而得到便于ANSYS分析的夾持臂三維模型且不影響分析結(jié)果。通過ANSYS通用格式，轉(zhuǎn)入ANSYS軟件中對夾持臂進(jìn)行有限元分析。
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