一種改進型胡蘿蔔計算機視覺精細分級上料與下料裝置的製作方法

2023-09-16 15:53:15 2

本發明公開了一種改進型胡蘿蔔計算機視覺精細分級上料與下料裝置，具體地說，涉及一種通過獲取胡蘿蔔外觀特徵對胡蘿蔔進行自動分級的分級裝置。

背景技術：

農產品分級銷售，有助於提高農產品的市場競爭力及增加經濟效益，而目前我國的一些農產品生產加工企業及進出口貿易公司，對農產品分級主要依靠人工進行。然而，隨著經濟的發展，勞動力成本的提高，除此之外，人工分級效率低等因素，都直接或間接提高了企業的生產成本，利潤得不到大幅提高，不適合大規模生產和推廣。

農產品分級是農產品採後商品化處理的核心環節，目前國內外也出現了一些對於球型果,如蘋果、柑橘等採用計算機視覺方法進行檢測分級的報導，如浙江大學應義斌等開發了適用於蘋果的自動化分級生產線，獲得國家科技發明二等獎，然而這些設備並不適合胡蘿蔔等長條形果蔬的自動化分級，目前對胡蘿蔔的分級主要靠人工，也有僅依照胡蘿蔔的粗度，用不同間隙的滾軸對胡蘿蔔進行大致分級的機械，但很難做到自動化，而相應的行業和貿易標準（nyt1983-2011胡蘿蔔等級規格或sbt10450-2007胡蘿蔔購銷等級要求）規定的胡蘿蔔等級劃分是以長度為基礎的，而實際分選中是以重量為基礎，另外還具體規定很多品質指標，如青頭、長度、開裂、鬚根以及彎曲等，由於這些特徵不能量化實現，無法同時完成多個指標的精確分級。

鑑於現階段對胡蘿蔔分級現狀，需要提供一種一種改進型胡蘿蔔計算機視覺精細分級上料與下料裝置，能夠對胡蘿蔔按照重量和長款比進行精細分級的同時，還能夠根據外觀缺陷將次品進行去除，實現了胡蘿蔔分級的精細化和自動化。

技術實現要素：

本發明的目的主要是針對上述問題的不足，提供一種操作簡單，多特徵量化的、分級高效的胡蘿蔔分級裝置。

上述目的通過如下技術方案實現，包括如下步驟：

一種改進型胡蘿蔔計算機視覺精細分級上料與下料裝置，該裝置包括上料機和下料裝置，其中上料裝置是一個推板式的階梯上料機，下料裝置是一個平帶式氣動分級機，該上料和下料裝置配合v形傳送帶與計算機視覺系統控制系統使用，其中階梯上料機安裝在v形輸送帶安裝側面，v形輸送帶末端連接燈箱，平面帶分級口安裝在燈箱的另一端，所述的燈箱內安裝有相機，相機與計算機控制櫃連接，控制櫃連接氣槍實現控制。

其中：

推板式階梯上料機由機架、震動簸萁、側面限位斜滑槽1、階梯推料板組1、階梯推料板組2、拐式連杆1、拐式連杆2、連杆1、連杆2、偏心輪、電動機、側面限位滑槽2、固定板1、固定板2、躥動帶組成，所述的推板式的階梯上料機核心是由兩組固定的推板組成，在偏心輪的帶動下，通過連杆為推板提供動力，使胡蘿蔔階梯上料，特別的，階梯推料板可中間加兩道割板，分成3個區，同時實現3個果的單果上料。

推板式的階梯上料機兩組階梯推料板通過兩組固定板相對固定，交叉排列，在拐式連杆1與拐式連杆2通過直連杆1連接，其中一段固定在機架上，另一端固定在固定板上，連杆2連接在拐式連杆2的活動關節上，另一端連接在偏心輪上，在偏心輪的帶動下，拐式連杆分別伸直和彎曲，帶動兩組階梯推料版階梯運動，胡蘿蔔在推料版上階梯上升，實現單果上果。

平帶式氣動分級機由平面傳送帶、8個氣槍，8個正品分級口和一個次品分級口組成，所述的平帶式氣動分級機核心由平面輸送帶、8口氣槍組成，當胡蘿蔔在平面輸送帶帶動下運動到相應的分級口處，計算機控制電磁閥打開，氣槍吹氣，將胡蘿蔔吹入對面相應的分級口中。分級口的分布是越小的等級越靠近燈箱，越大的胡蘿蔔越靠近次品口。

計算機視覺系統通過採集胡蘿蔔圖像，首先根據表面缺陷將胡蘿蔔次品判斷出，通過直線運動從次品口流出，然後根據圖像面積擬合的重量將胡蘿蔔按照重量分為s、m、l、2l分為四個等級，再根據長寬比將同一個等級的路蘿蔔量化為粗短型和細長型兩個規格，8個等級依次為：s細長、s粗短、m細長、m粗短、l細長、l粗短、2l細長、2l粗短，也可以根據需要設置對應的分級口。

胡蘿蔔在運動到線陣相機前端時，線陣相機採集一幀圖像，特別的為2048*2像素，通過對像素數灰度值求和判斷胡蘿蔔是否進入相機的視場，若進入視場，則開始計時，並開始保存幀圖像，直到灰度值小於某個設定值時結束，將所有幀圖像合併為一副完整圖像，上傳給計算機進行判斷，計算機將處理的結果通過下位機傳給相應的電磁閥，通過初始時間和運動延時控制相應的氣槍打開，將相應等級規格的胡蘿蔔吹出到相應的分級口內。

躥動帶安裝在震動簸萁的末端，躥動帶將推料板的上下往復運動，轉變為左右運動，當胡蘿蔔垂直掉落在躥動帶上時，在躥動帶的作用下左右運動，將胡蘿蔔晃倒，使之水平，提高了上果效率。躥動動力裝置安裝在震動簸萁的下方，由固定滑輪，階梯推料板組1滑輪，階梯推料板組2滑輪，和鋼絲繩組成，鋼絲繩連接躥動帶的兩端，階梯推料版上升下降，帶動兩組滑輪交替上升下降，交替拉動鋼絲繩，使得躥動帶水平往復運動，起到躥動的效果。

本發明的效果是：經過變頻，推料版每秒上果2.3次，三個通道每秒理論上果6.9個，機器實際平均上果率為60%-70%，每秒上果4個以上，平均胡蘿蔔250克左右，在按照一天10小時工作量，日處理處理約35噸胡蘿蔔以上，與現有的清洗機日清洗量相匹配。同時這種裝置有效避免了人工分級的主觀性，便於調節校準，操作方便且無任何環境汙染。通過本發明的上述技術方案，所述的胡蘿蔔分級裝備結構合理簡單，生產製造容易且成本低，操作簡單，且能夠高效的實現胡蘿蔔的智能分級，克服了人工篩檢的主觀判斷的缺陷，能夠節約勞動力成本，在提高了設備市場競爭力的同時還具有很好的推廣應用價值。

附圖說明

圖1為本發明整個裝置連接俯視圖。

圖2為本發明平面帶分級機側視圖。

圖3為本發明平面帶分級機俯視圖。

圖4為本發明平面帶分級機正視圖。

圖5為本發明躥動帶機構正視圖。

1.1、階梯上料機，1.2、v形輸送帶，1.3、計算機控制櫃，1.4、燈箱及相機，

1.5、平面帶分級口。

2.1、機架，2.2、震動簸萁，2.3、側面限位斜滑槽1，2.4、階梯推料板組1，2.5、階梯推料板組2，2.6、拐式連杆1，2.7、拐式連杆2，2.8、連杆1，2.9、連杆2，2.10、偏心輪，2.11、電動機，2.12、側面限位滑槽2，2.13、固定板1，2.14、固定板2，2.15、躥動帶。

3.1、平面傳送帶，3.2、1#氣槍，3.3、2#分級口，3.4、3#氣槍，3.5、4#分級口，3.6、5#氣槍，3.7、6#分級口，3.8、7#氣槍，3.9、8#分級口，3.10、2#氣槍，3.11、1#分級口，3.12、4#氣槍，3.13、3#分級口，3.14、6#氣槍，3.15、5#分級口，3.16、8#氣槍，3.17、7#分級口，3.18、次品分級口。

4.1、彎管，4.2、平面傳送帶，4.3、葫蘆蘿蔔，4.4、電磁閥，4.5、分級口。

具體實施方式

以下結合附圖描述本裝置對胡蘿蔔進行智能分級的具體實施方式。

實施例1，根據圖1-4所示：

在進行胡蘿蔔分級時，清洗後的胡蘿蔔4.3經過上料機將胡蘿蔔4.3傾倒到1.1推板式上料機的震動簸萁2.2上，在躥動帶2.15作用下水平放置，電動機2.11帶動偏心輪2.10轉動，通過連杆2.9的拉動，拐式連杆2.6和拐式連杆2.7在連杆2.8的支撐下交替伸直和彎曲，帶動固定在固定板1（2.3）上的階梯推料板組1（2.4）和固定在固定板2（2.12）上的階梯推料板組2（2.5），在側面限位滑槽1（2.13）和側面限位滑槽2（2.14）的限位下，交替上升和下降。胡蘿蔔（4.3）在推力和重力的作用下階梯上升，運動到末端時水平落下，落在兩個呈直角的v型傳送帶上，傳動帶以大致4m/s的速度向前運動，帶動胡蘿蔔進入燈箱1.4，胡蘿蔔在進入燈箱時線陣相機通過採集一幀圖像看是否胡蘿蔔進入相機視場，實現幀觸發拍照，並開始計時，燈箱1.4內安裝的相機開始採集運動中的胡蘿蔔圖像，並將圖像傳遞給計算機1.3，計算機根據胡蘿蔔圖像，進行圖像處理，通過表面缺陷判斷是否是次品，對正品胡蘿蔔根據面積擬合重量，將胡蘿蔔分為四個等級s、m、l、2l，然後根據長寬比將胡蘿蔔分為細長和粗短兩個規格，共形成8個控制信號，胡蘿蔔運動到平面輸送帶（3.1，4.3）相應位置時，計算機控制櫃通過時間延遲控制氣槍4.1的電磁閥4.4，將胡蘿蔔吹到相應的分級口中，重量小的胡蘿蔔先吹出，重量大的胡蘿蔔後吹出，之所以這樣安排是，胡蘿蔔越小需要的控制時間越精確，胡蘿蔔運動時間越長越難以控制。次品胡蘿蔔自動滑落到次品分級口3.18中。本發明獎胡蘿蔔共量化了次品規格和8個正品規格，共有9個規格，從而實現了對次品胡蘿蔔的去處篩選和對正品胡蘿蔔的精細化分級。

同時，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應視為本發明所公開的內容。此外，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。本發明的保護範圍由權利要求限定。