CN103056111A

CN103056111A - 基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置

Info

Publication number: CN103056111A
Application number: CN2012105611341A
Authority: CN
Inventors: 成芳; 罗艳; 金程; 姚文超; 洪寒梅
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103056111B

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置。包括下料系统、图像采集系统、分级机构、传输带、计算机系统和控制器系统。相机固定在光照箱的顶端，光照箱固定在传输带上方，内壁涂有白色发射的涂层；光源为LED软条型光源带，分布在光照箱四个内壁上，光源向上方照射，通过内壁白色涂层的反射到对虾表面。计算机实时处理所采集的图像后，获取相应的对虾品质特征信息并将其分级，再通过控制器对喷气阀进行控制；不同级别品质的对虾经过相应的喷气阀时，被吹入对应的接物槽，没有气吹的对虾直接落入传输带末端的接物槽内。本发明能准确快速地通过检测对虾的形态特征和颜色特征，检测分级出不同品质级别的对虾。

Description

基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置

技术领域

本发明涉及一种检测分级装置，尤其是涉及一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置。

背景技术

我国是世界水产大国，水产品出口在我国农产品出口以及外贸出口中占据相当重要的地位，但目前我国的水产品产业中还存在许多问题，产品整体质量不高。对虾作为水产品中一大主力军，对其质量进行检测分级有利于提高对虾的出口效益，具有积极的现实意义。当前生产生活中贸易双方主要根据对虾的外部品质如大小、形状、色泽、完整性等指标判断其等级，因此根据对虾的外部品质进行分级是非常有必要的。目前市场上自动化分选/分级设备大多都是依据相关的机械原理设计而成的，主要通过对虾的厚度、长度来进行分级。国内很多学者在这方面做了相关的研究。

孙平（中国专利87200587）等发明了一种对虾只数分选机，适用于对虾规格的分选。韩军明（中国专利91202265.5）等将成对滚子装在轴架上，每对滚子间形成大小不等的滑道，从而将对虾按照个体的大小进行分级。章家亨（中国专利03202675.7）发明了一种虾子分级机，通过调节两个滚轴之间的间隙，达到分级的效果。杨以祥（中国专利201020502942.7）等发明一种滚筒式龙虾分级筛选机，每层滚笼筒的栅格细缝按照龙虾分级标准设计。彭德全（中国专利200520054017.1）发明了一套虾自动手动数控筛选机，利用数控预置电脑微机自动控制调整滚轴间隙，使得分级的规格可调整，从上到下共分7级依次缩小。

传统的机械式分级方式，最大的缺点是检测指标单一。机器视觉技术作为目前无损检测方面一项先进的主流技术，不仅可以同时对大小、形状、色泽、完整性等多种指标进行检测，而且准确度高，将其应用于对虾的检测和分级方面不仅可以克服以上的问题，且更符合当前技术的发展需求。目前国内基于机器视觉的对虾分级设备还未见到。

发明内容

针对现有的对虾分级设备的不足，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置，它综合运用了机械设备和计算机软件对对虾进行外观检测，其克服了传统检测指标单一、智能化检测水平不够的缺陷，使得检测结果更加准确和可靠。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括下料系统、图像采集系统、分级机构、传输带、计算机系统和控制器系统；其中：

1）下料系统：包括对虾进料斗、两个振荡送料器、两个红外传感器、单层单列卡槽、导槽和姿态调整器；第一振荡送料器依次向下与第二振荡送料器、导槽和传输带（以阶梯形相连接，第一振荡送料器上方设有对虾进料斗，第二振荡送料器的进料端设有第一红外传感器，第二振荡送料器的出料端设有单层单列卡槽；传输带的进料端上方设有姿态调整器，传输带侧面设有第二红外传感器；

2）图像采集系统：包括光照箱、相机和光源；相机固定在光照箱的顶端，内壁涂有白色反射涂层的光照箱固定在传输带上方，并位于第二红外传感器外侧， LED软条型光带的光源设置在光照箱四个内壁上，光源的灯柱向上方照射，通过内壁白色涂层的反射，将光线射到对虾表面；

3）分级系统：包括三个喷气阀和四个接物槽；光照箱外侧的传输带的一侧分别设有第一喷气阀、第二喷气阀和第三喷气阀，光照箱外侧的传输带的另一侧分别设有第一接物槽、第二接物槽和第三接物槽，三个喷气阀和三个接物槽一一对应，第四接物槽位于传输带出料端；

4)计算机系统一路与相机电连接，计算机系统另一路经控制器系统分别与第一喷气阀、第二喷气阀和第三喷气阀电连接。

所述的相机为德国Basler公司生产的ace系列acA640-100gc面阵相机，镜头为日本兴和（KOWA）公司生产的型号为LM16JC镜头。

所述的光源为深圳亿佳光电有限公司YJ-LSF1210W72贴片式LED软光条。

所述的光照箱其内壁使用的为普通工业白色高温薄膜；所述的传输带为食品级白色PVC皮带；所述的控制器系统为PLC。

与背景现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明中对虾进料斗的出料口为长方形，防止瞬间下料太多。振荡送料器具有一定的倾斜度，每级振荡送料器振荡速度逐级提升，从而逐级减少对虾的数量，可以根据具体的下料数量，适当的增加振荡送料器的个数，为了防止下级送料器内对虾堆积，从第二级开始每级送料器内设有红外传感器，以便控制上级振荡送料器的振荡速度，最终保证最后一级振荡送料器中只有少数的对虾。最后一级振荡送料器上有单层单列卡槽，下端接有导槽，更加有力地保证了掉入传输带只有单只对虾。姿态调整器置于传输带表面，但不与传输带接触。图像处理分级软件能够对对虾的颜色、外形同时进行检测并根据其图像特征信息将其分级。分级机构可以将对虾分成不同品质四级，采用气吹的方式，防止对对虾造成破坏。本套系统将机械与图像技术相结合，无需人工操作，不仅检测精度高。分级部分无接触式操作，对对虾本身不造成损坏，操作方便。如果检测要求变化，只需对图像处理部分的软件进行相应修改，可调整性强。检测指标多样、检测过程过程智能化，检测结果更准确可靠。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的侧视图。

图中：1、对虾进料斗，2、第一振荡送料器，3、第一红外传感器，4、第二振荡送料器，5、单层单列卡槽，6、导槽，7、姿态调整器，8、第二红外传感器，9、光照箱，10、相机，11、光源，12、第一喷气阀，13、第二喷气阀，14、第三喷气阀，15、第一接物槽，16、第二接物槽，17、第三接物槽，18、第四接物槽，19、传输带，20、计算机系统，21、控制器系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括下料系统、图像采集系统、分级机构、传输带、计算机系统和控制器系统；其中：

1）下料系统：包括对虾进料斗1、两个振荡送料器2，4、两个红外传感器3，8、单层单列卡槽5、导槽6和姿态调整器7；第一振荡送料器2依次向下与第二振荡送料器4、导槽6和传输带19以阶梯形相连接，第一振荡送料器2上方设有对虾进料斗1，第二振荡送料器4的进料端设有第一红外传感器3，第二振荡送料器4的出料端设有单层单列卡槽5；传输带19的进料端上方设有姿态调整器7，传输带19侧面设有第二红外传感器3；

2）图像采集系统：包括光照箱9、相机10和光源11；相机10固定在光照箱9的顶端，内壁涂有白色反射涂层的光照箱9固定在传输带上方，并位于第二红外传感器8外侧， LED软条型光带的光源11设置在光照箱9四个内壁上，光源11的灯柱向上方照射，通过内壁白色涂层的反射，将光线射到对虾表面；

3）分级系统：包括三个喷气阀12、13、14和四个接物槽15、16、17、18；光照箱9外侧的传输带19的一侧分别设有第一喷气阀12、第二喷气阀13和第三喷气阀14，光照箱9外侧的传输带19的另一侧分别设有第一接物槽15、第二接物槽16和第三接物槽17，三个喷气阀和三个接物槽一一对应，第四接物槽18位于传输带19出料端；

4)计算机系统20一路与相机10电连接，计算机系统20另一路经控制器系统21分别与第一喷气阀12、第二喷气阀13和第三喷气阀14电连接。

实施例中使用的相机为德国Basler公司生产的ace系列acA640-100gc面阵相机。镜头为日本兴和（KOWA）公司生产的型号为LM16JC镜头。光源为深圳亿佳光电有限公司YJ-LSF1210W72贴片式LED软光条。光照箱内壁使用的为普通工业白色高温薄膜。传输带为食品级白色PVC皮带。控制器系统为PLC。

批量的对虾从对虾进料斗1进入到第一振荡送料器2中；由于设备振荡，对虾从第一振荡送料器2落至第二振荡送料器4，第二振荡送料器4较第一振荡送料器加速振荡，对虾从第二振荡送料器4经单层单列卡槽5落至导槽6。单层单列卡槽5利用限制通过高度的方法，保证能只能通过一个虾高度的对虾，同时利用限制出口宽度的方法，使得只有一只对虾能够通过其出口；两个振荡送料器均有一定角度的倾斜；第二振荡送料器4的侧面安装有第一红外传感器3，其根据当前送料器上的对虾数量控制第一振荡送料器2的振荡速度来调节上级送料器的下料速度，防止当前送料器的进料速度太快，导致下级送料器中对虾发生堆积。当第二振荡送料器4里的对虾数量太多，虾体发生堆叠时，就会触发第一红外传感器3，使其发出信号控制第一振荡送料器2的电动机，使第一振荡送料器2暂时停止振荡，直到对虾数量减少，堆叠高度降低后第一传感器3又会控制发动机使得第一振荡送料器2重新工作。由于两个振荡送料器2、4加速振荡，以及单层单列卡槽5，在第二振荡送料器4末端的对虾数量已经大大降低。振荡送料器数量可以根据实际下料数量增加，最佳状态是最后一级振荡器的末端只有一只对虾。为了防止非单只对虾的情况发生，接在第二振荡送料器4下面的是一个只能有一只对虾通过的导槽6。通过导槽6，只有单只对虾进入到传输带19上。姿态调整器7可调节角度，利用虾体与其碰撞摩擦，将虾体调整将对虾的姿势调整至头尾方向与传输带19运行方向基本一致。

对虾经过第二红外传感器8发出信号给相机10，当对虾达到相机10下方时，相机10就抓拍对虾的图像。将图像传输给计算机系统20，通过计算机系统20内部设置的图像处理软件实时进行处理，获取相应的对虾品质特征信息并判断出当前对虾所属的级别，计算机系统20再将信息传输给控制器系统21，进而控制三个喷气阀12、13、14中的一个，当对虾到达这个喷气阀前方的时候，该喷气阀就喷气将对虾吹入相应的接物槽中15,、16、17，未受到气吹的对虾直接掉入传输带末端的接物槽18中。总共可以将对虾分为四级。

Claims

1.一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置，其特征在于：包括下料系统、图像采集系统、分级机构、传输带、计算机系统和控制器系统；其中：

1）下料系统：包括对虾进料斗（1）、两个振荡送料器（2，4）、两个红外传感器（3，8）、单层单列卡槽（5）、导槽（6）和姿态调整器（7）；第一振荡送料器（2）依次向下与第二振荡送料器（4）、导槽（6）和传输带（19）以阶梯形相连接，第一振荡送料器（2）上方设有对虾进料斗（1），第二振荡送料器（4）的进料端设有第一红外传感器（3），第二振荡送料器（4）的出料端设有单层单列卡槽（5）；传输带（19）的进料端上方设有姿态调整器（7），传输带（19）侧面设有第二红外传感器（3）；

2）图像采集系统：包括光照箱（9）、相机（10）和光源（11）；相机（10）固定在光照箱（9）的顶端，内壁涂有白色反射涂层的光照箱（9）固定在传输带上方，并位于第二红外传感器（8）外侧， LED软条型光带的光源（11）设置在光照箱（9）四个内壁上，光源（11）的灯柱向上方照射，通过内壁白色涂层的反射，将光线射到对虾表面；

3）分级系统：包括三个喷气阀（12、13、14）和四个接物槽（15、16、17、18）；光照箱（9）外侧的传输带（19）的一侧分别设有第一喷气阀（12）、第二喷气阀（13）和第三喷气阀（14），光照箱（9）外侧的传输带（19）的另一侧分别设有第一接物槽（15）、第二接物槽（16）和第三接物槽（17），三个喷气阀和三个接物槽一一对应，第四接物槽（18）位于传输带（19）出料端；

4)计算机系统（20）一路与相机（10）电连接，计算机系统（20）另一路经控制器系统（21）分别与第一喷气阀（12）、第二喷气阀（13）和第三喷气阀（14）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置，其特征在于：所述的相机（10）为德国Basler公司生产的ace系列acA640-100gc面阵相机，镜头为日本兴和KOWA公司生产的型号为LM16JC镜头。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置，其特征在于：所述的光源（11）为深圳亿佳光电有限公司YJ-LSF1210W72贴片式LED软光条。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉技术的对虾品质检测分级装置，其特征在于：所述的光照箱（9）其内壁使用的为普通工业白色高温薄膜；所述的传输带（19）为食品级白色PVC皮带，控制器系统（21）为PLC。