CN102728563A - 一种智能冬枣分拣机 - Google Patents

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陈延鹏
袁景和
袁方宇
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Abstract

本发明公开了一种智能冬枣分拣机。它包括机体和图像处理系统；所述机体上设有旋转轴和螺旋槽体，所述旋转轴与所述螺旋槽体相连接；所述螺旋槽体的一端为分拣出口；所述图像处理系统包括相连接的彩色摄像机和DSP图像处理单元；所述彩色摄像机设置在所述螺旋槽体的上方；所述图像处理单元的输出信号输入至步进电机控制器，所述步进电机控制器与步进电机相连接，所述步进电机控制所述分拣出口的开合。本发明提供的冬枣分拣机，通过设计螺旋槽体，可实现冬枣的三维运动展开，配合彩色摄像机和图像处理系统，通过对冬枣的体积、成色、斑点等信息的处理，实现冬枣的快速智能分拣；现有的冬枣的自动化分拣只能实现冬枣体积/大小的分拣，不能用于冬枣成色的分拣及表面探伤。

Description

一种智能冬枣分拣机
技术领域
本发明涉及一种智能冬枣分拣机。
背景技术
冬枣的分拣包括体积的分拣和成色的分拣两部分。冬枣的体积分拣相对容易做到，也已经有市场化的产品。而冬枣表面成色分拣及探伤方面的技术手段还比较落后，仍然以人工拣选为主，作业效率低、劳动强度大，错误率高。随着冬枣国际知名度和市场化的提高，对其质量的要求也相应提高，现行的分拣技术在保证冬枣质量及劳动效率方面都难以满足要求。
目前国际上存在的水果分拣机，能够完成国家标准所要求的重量/大小、形状、颜色、果面缺陷等外观品质指标的检测，并根据检测到的信息进行实时自动化分级，这种分拣机利用的是水果的单列化、快速翻转和输送技术，并将水果以合适的位置和姿态呈现在摄像机的视场内完成对水果表面的检测，如果在运动过程中水果的位置和姿态以错误的方位呈现在摄像机视场内，就会出现漏检与错检。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能冬枣分拣机，本发明能够实现冬枣体积、表面成色及探伤的一次性分拣，可提高分拣效率，提高分拣准确性。
本发明所提供的一种智能冬枣分拣机，它包括机体和图像处理系统；
所述机体上设有旋转轴和螺旋槽体，所述旋转轴与所述螺旋槽体相连接；所述螺旋槽体的一端为分拣出口；
所述图像处理系统包括相连接的彩色摄像机和图像处理单元；所述彩色摄像机设置在所述螺旋槽体的上方；所述图像处理单元的输出信号输入至步进电机控制器，所述步进电机控制器与步进电机相连接，所述步进电机控制所述分拣出口的开合。
上述的冬枣分拣机，所述旋转轴与电机相连接；所述旋转轴设置在所述机体的底部，所述旋转轴带动所述螺旋槽体进行转动。
上述的冬枣分拣机，所述螺旋槽体的内表面可为橡胶层等摩擦系数较大的材质层。
上述的冬枣分拣机，所述螺旋槽体以与水平面相倾斜的方式设置；所述倾斜的角度可为10°到30°，冬枣在重力作用下会沿倾斜面向下形成滚动，同时冬枣在所述螺旋槽体表面的摩擦力作用下形成横向滚动。
上述的冬枣分拣机，所述机体上还包括挡板，所述挡板设置在所述螺旋槽体的敞口处，所述挡板会阻止滚动的冬枣产生横向位移，进而冬枣会形成三维展开，最终实现冬枣表面的全方位检测。
上述的冬枣分拣机，所述分拣口可由闸门组成，由所述闸门的开合实现对合格冬枣的收集。
上述的冬枣分拣机，所述图像处理单元可包括依次连接的视频解码器、图像处理加速器、DSP图像识别器和程序储存器；所述图像处理加速器与所述步进电机控制器相连接；所述图像处理单元对所述彩色摄像机采集到的图像的处理过程如下：图像经过视频解码器解码和图像处理加速器后，由图像识别器进行图像处理和识别，识别后的结果经过图像处理加速器传递给步进电机控制器，由步进电机控制器控制步进电机动作，实现分拣口的开合；其中图像识别器对图像进行处理和识别的过程如下：首先使用边缘检测算法对采集到的图像进行分割，使得每一幅分割图像只包含一个完整的冬枣图像；然后对分割后的图像面积进行计算，对于面积过大或者过小的图像进行排除，并归类为不合格冬枣；对分割后的图像形状进行计算，对于形状严重偏离圆形的图像进行排除，并归类为不合格冬枣；对上述面积和形状计算后的合格冬枣图像进行颜色识别，对于包含异常颜色区域的冬枣图像进行排除，归类为不合格冬枣；其它的都归类为合格冬枣；对于合格的冬枣，根据上述计算的图像面积进行体积分类，根据上述颜色识别进行成色分类，并将分类信号提交给步进电机控制器，进而控制相应分拣口的开合实现冬枣分拣。
本发明提供的冬枣分拣机，通过设计螺旋槽体，可实现冬枣的三维运动展开，配合彩色摄像机和图像处理系统，通过对冬枣的体积、成色、斑点等信息的处理，实现冬枣的快速智能分拣；现有的冬枣的自动化分拣只能实现冬枣体积（大小）的分拣，不能用于冬枣成色的分拣及表面探伤；冬枣的成色分拣及表面探伤仍然靠人工进行，效率太低，劳动强度大，本发明可大大提高冬枣分拣的劳动生产效率；本发明还可用于其它球形物体的表面探伤及识别。
附图说明
图1为本发明提供的冬枣分拣机中机体的剖视图。
图2为本发明提供的冬枣分拣机中图像处理单元的示意图。
图中各标记如下：1机体、2旋转轴、3螺旋槽体、4挡板、5分拣出口、6彩色CCD摄像机、7ADV7189B视频解码器、8XC3S1000图像处理加速器、9TMS320DM642图像识别DSP单元、10AM29LV033程序存储器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本发明提供的冬枣分拣机包括机体1和图像处理系统；机体1的底部设有旋转轴2，该旋转轴2与电机（图中未示出）相连接；机体1的上部设有螺旋槽体3，其中心轴与水平面成10°角，螺旋槽体3的内表面为一层摩擦系数较大的橡胶层，这样冬枣会在重力的作用下沿斜面向下形成滚动，同时冬枣在螺旋槽体3表面的摩擦力作用下形成横向滚动；螺旋槽体3的一端设有一由闸门组成的分拣出口5（图中只示出了不合格冬枣分拣口），经分拣不合格的冬枣会从该分拣口排出；螺旋槽体3的开口端的上部设有一挡板4，挡板4会阻止滚动的冬枣产生横向位移，从而冬枣会实现三维展开，以进一步实现冬枣表面的全方位检测；图像处理系统包括一彩色CCD摄像机6和图像处理单元，该图像处理单元包括依次连接的ADV7189B视频解码器7、XC3S1000图像处理加速器8、TMS320DM642图像识别DSP单元9和AM29LV033程序存储器10；彩色CCD摄像机6安装在螺旋槽体3的上方，其可采集运动中的冬枣视频图像信号，经过ADV7189B视频解码器7解码和XC3S1000图像处理加速器8后，由TMS320DM642图像识别DSP单元9进行图像处理和识别，识别后的结果传递给XC3S1000图像处理加速器8，由XC3S1000图像处理加速器8控制步进电机（图中未示出）动作，实现分拣出口5的开合，实现冬枣的分拣；AM29LV033程序存储器10用于存储图像处理和识别程序代码以及图像识别数据。
使用上述的冬枣分拣机时，可按下述3个步骤进行：
（1）螺旋运动的形成：螺旋运动主要在螺旋槽体中形成；在螺旋槽体内待分拣的冬枣在重力作用下沿斜面向下形成滚动，同时冬枣在螺旋槽体表面在摩擦力作用下形成横向滚动，挡板阻止冬枣产生横向位移，综合上述运动实现冬枣的三维展开，可实现冬枣表面的全方位检测；
（2）冬枣的表面成色检测及探伤：安装在螺旋槽体上方的彩色CCD摄像机采集运动中的冬枣视频图像信号，由图像处理单元对冬枣的体积、成色、斑点等信息进行处理，进而对冬枣进行分类，并给分拣口发布指令，实现分拣出口的动作；
（3）分拣口的动作：由图像处理单元提供的分类信号提供给步进电机控制器，实现步进电机动作，进而控制分拣出口的开合，最终实现冬枣的分拣。

Claims (7)

1.一种智能冬枣分拣机，其特征在于：它包括机体和图像处理系统；
所述机体上设有旋转轴和螺旋槽体，所述旋转轴与所述螺旋槽体相连接；所述螺旋槽体的一端为分拣出口；
所述图像处理系统包括相连接的彩色摄像机和DSP图像处理单元；所述彩色摄像机设置在所述螺旋槽体的上方；所述图像处理单元的输出信号输入至步进电机控制器，所述步进电机控制器与步进电机相连接，所述步进电机控制所述分拣出口的开合。
2.根据权利要求1所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述旋转轴与电机相连接；所述旋转轴设置在所述机体的底部。
3.根据权利要求1或2所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述螺旋槽体的内表面为橡胶层。
4.根据权利要求1-3中任一所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述螺旋槽体以与水平面相倾斜的方式设置；所述倾斜的角度为10°到30°。
5.根据权利要求1-4中任一所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述机体上还包括挡板，所述挡板设置在所述螺旋槽体的敞口处。
6.根据权利要求1-5中任一所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述分拣口由闸门组成。
7.根据权利要求1-6中任一所述的冬枣分拣机，其特征在于：所述DSP图像处理单元包括依次连接的视频解码器、图像处理加速器、图像识别器和程序储存器；所述图像处理加速器与所述步进电机控制器相连接。
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