基於機器視覺的多通道果品分級分選系統的製作方法

2023-05-07 04:31:56 2

專利名稱：基於機器視覺的多通道果品分級分選系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統。
背景技術：
我國是果品生產大國，果品種類繁多，資源豐富，產量居世界首位。 但出口比例較小，主要因為果品採摘後的檢測、分級技術落後。目前國內 的大部分果品是採摘後不經檢測、分級而直接上市，沒有提高果品的附加 值。而為了提高果品的附加值，果品上市前必須經過商品化處理，包括 清洗、打蠟、分選、分級、包裝，並且這個過程要求無損，包括輸送過程 的無損和分級分選過程中的無損檢測。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種基於機器視覺的多通道果品分級分選 系統，能夠代替人工操作以實現果品分級分選過程的自動化，從而大幅提 高勞動生產率。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是
一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，包括傳送待檢測果品 的輸送機構和與其配合的分級分選機構，以及根據待檢測果品屬性控制分 級分選機構動作的控制機構，其特別之處在於，輸送機構包括傳送裝置和 配套的電機；分級分選機構包括至少兩個出料口，以及可移動的將輸送機 構輸出的果品分配至不同出料口的分級裝置；控制機構包括拍攝待檢測果 品的攝像機，該攝像機通過圖像採集卡與工控機連接，該工控機還通過I/O
板與強電控制板連接，強電控制板與分級裝置連接。
其中傳送裝置包括配套的鏈條、主動鏈輪、和至少一個從動鏈輪，該 主動鏈輪的軸與電機傳動連接，在鏈條上固定有鏈板。
其中在鏈板上設有若干容納待檢測果品的凹坑，該凹坑沿鏈條橫截面
方向分為l-99組，而分級裝置的數量與該凹坑的組數對應。
其中傳送裝置還包括與鏈條配合的振動電機，該振動電機安裝在鏈條
旁從而使鏈條在傳送過程中帶動鏈板振動。
其中在主動鏈輪旁安裝有確定待檢測果品位置的傳感器，該傳感器通
過1/0板與工控機連接。
其中攝像機外套裝有光照箱。
其中分級裝置包括分料盒和與分料盒連接的氣動定位裝置，該氣動定 位裝置的控制部分與強電控制板連接。
本實用新型提出了一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，通 過單一攝像機對多個通道的果品進行統一拍照，由多個分級盒組成的分級 裝置並行對多通道果品進行分級，整個設備集成化、小型化，完全能夠代 替人工操作。


附圖1為本實用新型的結構示意圖； 附圖2為本實用新型分級過程的示意圖； 附圖3為本實用新型控制部分的原理框圖； 附圖4為本實用新型中機器視覺軟體的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖來對本實用新型作進一步詳細的說明 本實用新型的具體方案是
1、 輸送機構部分，主要包括鏈條16、主動鏈輪7和兩個從動鏈輪、 表面帶有多組凹坑的鏈板8、驅動鏈輪的減速電機14，如圖1所示，其中
前中後三個鏈輪支撐鏈條16形成一個鈍角三角形，兩個如此的鈍角三角 形並排放置，在其上固定鏈板8,如圖2所示，形成多通道(每組構成一 個通道)果品的輸送機構；
其中鏈條16的運動帶動鏈板8運行，配合帶有凹坑的鏈板8，達到對 待檢測果品以勢能最低方式定位的目的；
2、 控制機構部分，其中攝像機5位於光照箱6內部頂端中心位置， 通過一臺攝像機5同時對放置在鏈板8上的多組凹坑內的待檢測果品進行 拍照，從而一次獲取多個通道的信息；
位置傳感器15位於主動鏈輪7的正後方，感應鏈輪的齒數計數個數 和鏈板8的經過分級門的數量相同。 本實用新型的工作原理是
如圖1、 3所示，首先待檢測果品從果品擋板18上滾下落到鏈板8上， 在鏈條16運動配合振動電機10的作用下，待檢測果品會落於鏈板8上的 凹坑中，鏈條16帶動鏈板8運動到與地面水平的位置時果品已經被準確 定位於凹坑中，工控機1會根據位置傳感器15的信號通過鏈輪走過的齒 數得到鏈板8運動的實時狀態，當鏈板8走到恰當位置時，工控機l會向 攝像機5發出拍照指令，-攝像機5會拍出一條鏈板8的圖像通過圖像採集 卡2交由工控機1處理，工控機l對圖像進行分析，解析出鏈板8上的各 個凹坑中待檢測果品的大小、顏色、形狀、光澤、表面缺陷等特徵，然後 根據工控機l中預先設定好的分級分選標準進行判斷，得到該待檢測果品 的級別存儲到工控機1的緩存中，然後工控機1會根據計數器的計數值得 到何時應該把工控機1緩存中的分級結果通過I/O板3控制分級裝置執行 分級動作。
如圖l所示，分級盒移動的不同位置上設置了相應的出料口 13，這樣 不同級別的果品就可以通過不同的出料口 13分出。
如圖l、 2所示，前中後三個鏈輪支撐鏈條16形成一個鈍角三角形， 兩個相同的鈍角三角形並排放置，在其上固定帶有多組凹坑的鏈板8，形 成多通道果品的輸送方式；相應的多通道並行的分級裝置對於待檢測果品 進行多通道並行處理，提高了工作效率。
如圖1、 3所示，靠近主動鏈輪7的位置傳感器15捕獲鏈輪的齒的運 動信息通過I/O板3送入工控機1中的傳感器15信號處理單元，工控機1 計算得到其拍照位置，到達拍照位置時，啟動攝像機5進行拍照；光照箱 6中由攝像機5獲得的圖像信息被圖像採集卡2捕獲送入工控機1中的圖 像處理單元；圖像處理單元的處理結果通過I/O板3送入強電控制板4， 強電控制板4與分級裝置中氣動定位裝置12的控制部分連接，通過對分 級盒移動位置的改變從而將果品送入相應的出料口 13。
軟體部分如圖4所示，對實時獲取到的圖像首先按照設定的行數和 列數進行圖像切割，得到各個通道單獨圖像，然後對各個單獨圖像進行多 線程並行處理對於切割得到的單通道圖像首先使用中值濾波算法進行圖 像增強，然後進行HSL濾波去掉幹擾，再用輪廓標定算法得到果品的輪廓 信息，再進行橢圓擬合，再根據擬合出的橢圓信息進行圖像切割得到果品 單獨圖像，接著對這個果品的單獨圖像進行顏色、橫徑、縱徑、表面特徵 值的計算，再把其特徵值與事先設定好的分級標準進行逐項比較得出單個 通道的分級結果，最後把各個通道的分級結果匯總輸出。
權利要求1、一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，包括傳送待檢測果品的輸送機構和與其配合的分級分選機構，以及根據待檢測果品屬性控制分級分選機構動作的控制機構，其特徵在於輸送機構包括傳送裝置和配套的電機(14)；分級分選機構包括至少兩個出料口(13)，以及可移動的將輸送機構輸出的果品分配至不同出料口(13)的分級裝置；控制機構包括拍攝待檢測果品的攝像機(5)，該攝像機(5)通過圖像採集卡(2)與工控機(1)連接，該工控機(1)還通過I/O板(3)與強電控制板(4)連接，強電控制板(4)與分級裝置連接。
2、 如權利要求1所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統， 其特徵在於其中傳送裝置包括配套的鏈條(16)、主動鏈輪(7)、和至 少一個從動鏈輪，該主動鏈輪(7)的軸與電機(14)傳動連接，在鏈條(16)上固定有鏈板(8)。
3、 如權利要求2所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統， 其特徵在於其中在鏈板(8)上設有若干容納待檢測果品的凹坑，該凹 坑沿鏈條(16)橫截面方向分為1-99組，而分級裝置的數量與該凹坑的 組數對應。
4、 如權利要求2所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，. 其特徵在於其中傳送裝置還包括與鏈條(16)配合的振動電機(10)， 該振動電機(10)安裝在鏈條(16)旁從而使鏈條(16)在傳送過程中帶 動鏈板(8)振動。 '
5、 如權利要求2所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統， 其特徵在於其中在主動鏈輪(7)旁安裝有確定待檢測果品位置的傳感器(15)，該傳感器(15)通過I/0板(3)與工控機(1)連接。
6、 如權利要求1所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統， 其特徵在於其中攝像機(5)外套裝有光照箱(6)。
7、 如權利要求1所述的基於機器視覺的多通道果品分級分選系統， 其特徵在於其中分級裝置包括分料盒(11)和與分料盒(11)連接的氣 動定位裝置(12)，該氣動定位裝置(12)的控制部分與強電控制板(4) 連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，包括傳送待檢測果品的輸送機構和與其配合的分級分選機構，以及根據待檢測果品屬性控制分級分選機構動作的控制機構，其特點是，輸送機構包括傳送裝置和配套的電機(14)；分級分選機構包括至少兩個出料口(13)，以及分級裝置；控制機構包括攝像機(5)，該攝像機(5)通過圖像採集卡(2)與工控機(1)連接，該工控機(1)還通過I/O板(3)與強電控制板(4)連接，強電控制板(4)與分級裝置連接。本實用新型提出了一種基於機器視覺的多通道果品分級分選系統，整個設備集成化、小型化，完全能夠代替人工操作。
文檔編號B07C5/00GK201186270SQ20082000873
公開日2009年1月28日 申請日期2008年3月22日 優先權日2008年3月22日
發明者何建國, 翔 周, 冬 張, 張海紅, 詹志彪, 賀曉光, 馬佔儒 申請人:寧夏大學