CN103592367A - 一种便携式禽蛋品质检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种便携式禽蛋品质检测装置及方法，箱子内的底面上固定有禽蛋支撑架，禽蛋支撑架上分别固定滑槽、暗箱和电机支撑板；滑槽上连接可在其上滑动的机架，机架固定连接拨杆一端，拨杆另一端通过开槽伸在箱子外面；机架顶部设有摄像头，敲击杆内部装有拾音器；暗箱的顶部安装有水平平行且等高的两个棍子；敲击杆位于禽蛋的正上方敲击禽蛋蛋壳的不同区域；拾音器拾取产生的声波信号并传送给平板电脑判断禽蛋是否存在裂纹；在箱子外手动拨动拨杆，使机架在滑槽上滑动至摄像头位于禽蛋的正上方，得到禽蛋的蛋形指数、重量、内部品质及其它品质指标；采用双工位设计，可快速而准确地获得禽蛋综合品质指标，实现禽蛋的动态和在线实时检测。

Description

一种便携式禽蛋品质检测装置及方法

技术领域

本发明基于声学检测和图像检测技术，属于食品质量检测技术领域，涉及一种可以检测禽蛋品质的便携式装置，作为便携式的蛋品检测仪器。

背景技术

禽蛋的营养价值、新鲜度、破损、血痣、肉斑等缺陷是禽蛋品质的检测指标。近年来，禽蛋品质检测呈现许多关于禽蛋外观或内部品质信息检测，但大部分都是单一指标的检测，缺乏综合品质检测装置，无法完全满足禽蛋品质检测要求。例如：中国专利公开号为CN85204472、名称为“禽蛋检测器”，介绍了一种便携式的禽蛋品质检测装置，但其只对禽蛋的新鲜度这一单指标进行检测；中国专利公开号为CN101413928A、名称为“基于声学特性的禽蛋裂纹快速在线无损检测装置及方法”，介绍了禽蛋裂纹无损检测的方法和装置，但是只检测禽蛋裂纹；中国专利公开号为CN101455183A 、名称为“禽蛋尺寸及蛋形指数的检测方法”，介绍了一种通过拍摄禽蛋的反射图像检测禽蛋重量和蛋形指数，但是禽蛋重量除了与体积有关还与禽蛋的新鲜度有关，因此该检测方法误差较大。虽然上述公开专利文献为禽蛋质量检测提供了手段，存在的问题是有些装置机构较大，搬运不便，只能在实验室使用，方法的科学性有待提高，共同的问题是只能对单一指标进行检测。

发明内容

基于上述存在的问题，本发明提供了一种便携式禽蛋品质检测装置及方法，采用双工位设计，可以检测禽蛋蛋壳质量、裂纹、强度、获取禽蛋的内部品质（如血痣、肉斑等缺陷）以及禽蛋的尺寸、蛋形指数和重量等参数，并可根据检测参数计算禽蛋新鲜度等多指标参数检测，可以快速可靠地检测并得到禽蛋的品质参数，从而方便对禽蛋进行分级。

本发明所述一种便携式禽蛋品质检测装置采用的技术方案如下：包括箱子，箱子的箱盖与箱体之间安装有扣锁，箱子内的底面上固定有禽蛋支撑架，禽蛋支撑架上分别固定滑槽、暗箱和电机支撑板；所述滑槽上连接可在其上滑动的机架，机架固定连接拨杆一端，拨杆另一端通过开槽伸在箱子外面；机架顶部设有摄像头，机架上连接敲击驱动电机，敲击驱动电机固定连接敲击杆一端，敲击杆另一端以及摄像头均位于禽蛋的上部，敲击杆内部装有拾音器；所述暗箱内的底部设有光源，暗箱顶部开有一个与光源的灯杯尺寸相同的通孔，暗箱的顶部安装有水平平行且等高的两个棍子，两个棍子之间放置位于暗箱顶部通孔中间位置处的禽蛋；所述焊接电机支撑板上安装有步进电机，步进电机带动两个棍子转动；箱子内的一侧面上悬挂有触摸平板电脑，触摸平板电脑分别电连接所述拾音器和摄像头，且分别控制敲击驱动电机和步进电机。

本发明一种便携式禽蛋品质检测装置的检测方法采用的技术方案是具有以下步骤：A、使机架在第一工位，此时敲击杆位于禽蛋的正上方，通过平板电脑控制步进电机带动两个辊子转动；通过平板电脑控制敲击杆驱动电机带动敲击杆敲击禽蛋蛋壳的不同区域；拾音器拾取产生的声波信号并传送给平板电脑；平板电脑根据声波信号，处理数据并判断禽蛋是否存在裂纹；之后停止步进电机和敲击杆的敲击；B、在箱子外手动拨动拨杆，使机架在滑槽上滑动至第二工位，此时摄像头位于禽蛋的正上方，固定拨杆；C、开启摄像头获取禽蛋背光透射图像，得到禽蛋的蛋形指数、重量、内部品质以及其它品质指标；D、将机架调整回到第一工位，等待下一个禽蛋的检测直至全部禽蛋检测结束。

本发明的优点：

1、本发明是一种能对禽蛋综合指标进行无损检测的装置，采用双工位设计，第一工位是声学敲击检测工位，可以检测禽蛋蛋壳质量、裂纹、强度；第二工位是图像检测工位，通过摄像头拍摄禽蛋透射光图像，获取禽蛋的内部品质（如血痣、肉斑等缺陷）以及禽蛋的尺寸、蛋形指数和重量等参数，并可根据检测参数计算禽蛋新鲜度等多指标参数检测。两个工位安装在同一个支撑架上，通过拨杆实现不同工位的切换。

2、本发明可根据实际市场需求，可以增加工位检测更多禽蛋指标。

3、本发明可快速而准确地获得禽蛋综合品质指标，获取禽蛋的多项内部指标和外部指标，外形小巧便于携带，满足现场检测的需要，同时可以对禽蛋储存期间的品质变化进行监控，实现禽蛋的动态检测和在线实时检测，可以为禽蛋自动化生产线检测提供依据；适用于不同地点，不同环境检测，实时得到结果。

4、本发明使用方便，结构简单，便于加工和安装，不需其他设备。

附图说明

图1为本发明所述一种便携式禽蛋品质检测装置的主视结构示意图；

图2为图1中的箱体及其内部结构左视图；

图3为图1所示装置在声学裂纹检测状态时箱体及其内部结构俯视图；

图4为图1所示装置在图像检测状态时的箱体及其内部结构俯视图；

图中：1-箱子，2-拉手，3-摄像头，4-敲击杆驱动电机，5-敲击杆，6-扣锁，7-拨杆，8-暗箱，9-光源，10-辊子，11-禽蛋，12-皮带轮，13- A/D数据采集卡，14-步进电机，15-放大滤波电路，16-敲击杆驱动电机驱动电路，17-步进电机驱动电路，18-触摸平板电脑，19-紧定螺钉，20-紧定螺钉，22-传动轴，23-机架，24-滑槽，25-销钉，26-禽蛋支撑架，27-辅助块，28-电机支撑板，29-螺栓，30-皮带，31-从动轴，33-螺钉，34-拨杆座，35-盖板。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明包括箱子1，箱子1的箱体和箱盖部分是可打开的结构，箱盖的顶部固定有拉手2，方便携带，箱盖与箱体之间安装扣锁6。在箱子1内部主要分为三个部分，第一部分为：数据采集区，包括摄像头3、敲击杆驱动电机4、敲击杆5、拨杆7、暗箱8、特殊光源 9、辊子10、A/D数据采集卡13 、放大滤波电路15等；第二部分为：采集控制区，包括皮带轮12、步进电机14、敲击杆驱动电机驱动电路16、步进电机驱动电路17、紧定螺钉19、20、轴承21、传动轴22 、机架23 、滑槽24、销钉25、禽蛋支撑架26、电机支撑板28、螺钉33等；第三部分为：显示区，主要为触摸平板电脑18，悬挂在箱子1上可方便取出进行操作和结果显示。

箱子1内的底面通过螺钉33固定安装禽蛋支撑架26，禽蛋支撑架26上通过焊接安装滑槽24，滑槽24上连接机架23，机架23可以在滑槽24上产生滑动。在机架23旁边设置拨杆座34，拨杆座34由销钉25固定在箱子1上，拨杆座34活动连接拨杆7中间，拨杆7一端固定连接机架23，在箱子1的侧面开槽，拨杆7另一端通过该槽伸在箱子1外面，方便操作，机架23的滑动动由拨杆7控制。

滑槽24采用燕尾槽形式，采用这种形式可以有效限制机架23的自由度。仅让机架23沿轴向水平运动，控制拨杆7，可以方便地控制机架23运动到指定位置，拨杆7上设有销钉25，销钉25限制其运动幅度，固定好的机架23可以开始进行图像检测。

机架23的顶部采用螺钉固定连接盖板35一端，盖板35另一端通过螺钉安装摄像头3，摄像头3位于禽蛋11上部，在机架23上安装敲击驱动电机4，敲击驱动电机4固定连接敲击杆5一端，带动敲击杆5动作，敲击杆5另一端位于禽蛋11的上部并可敲击到禽蛋11，敲击杆5内部装有拾音器。敲击驱动电机4与敲击杆5位于机架23的两侧。

在禽蛋支撑架26上还固定暗箱8，暗箱8的底面开有通孔，方便走线。暗箱8内的底部安装特殊的光源9，例如12V冷反射定向卤素灯等，暗箱8顶部开有一个与光源9的灯杯尺寸相同的通孔。暗箱8的顶部安装两个棍子10，两个棍子10均水平且相互平行，两个棍子10距离暗箱8底面等高度，两个棍子10之间放置禽蛋11，放置时使禽蛋11的长轴与辊子10的轴心线平行，禽蛋11位于暗箱8的顶部通孔中间位置处，光源9从底部向上照射禽蛋11。

禽蛋支撑架26上还固定焊接电机支撑板28，步进电机14壳体部分通过螺栓29固定装配在电机支撑板28上，步进电机14的输出轴通过紧定螺钉20连接传动轴22，传动轴22中间过盈配合安装一个辊子10，传动轴22通过紧定螺钉19连接皮带轮12，皮带轮12通过皮带30连接从动轴31，从动轴31上中间过盈配合安装另一个辊子10。鉴于传动轴22为悬臂形式，为了保证其尽量水平，增加辅助块27嵌住传动轴22，并且辅助块27通过螺栓29安装在电机支撑板28上。步进电机14带动传动轴22转动，与传动轴22连接的皮带轮12以及与传动轴22采取过盈配合的一个辊子10同时转动，通过皮带30带动从动轴31转动，带动另一个辊子10转动，从而使禽蛋11在受到两个辊子10的摩擦力下转动。

在箱子1内一侧面上悬挂有触摸平板电脑18，可方便取出进行操作和结果显示，触摸平板电脑18连接摄像头3，触摸平板电脑18还分别通过步进电机驱动电路17电连接步进电机14，通过敲击杆驱动电机驱动电路16电连接敲击杆驱动电机4，通过放大滤波电路15、A/D数据采集卡13电连接敲击杆5内部的拾音器。触摸平板电脑18负责控制敲击杆驱动电机4、步进电机14开启与关闭操作，以及接收摄像头3的图像信息。A/D数据采集卡13、放大滤波电路15、敲击杆驱动电机驱动电路16、步进电机驱动电路17均集中安插于箱子1内的空位上，整齐、安全、明了为安插原则。

下面结合附图1-4对本发明装置的结构原理和检测步骤作进一步详细说明。

1、如图1-2，禽蛋11在检测前，将箱子1水平放置在检测工作台上，要保持检测工作平台平稳水平，以保证两个辊子10上的禽蛋11稳定。

2、打开装置的扣锁6，掀起箱盖；取出平板电脑18。接通电源，电源包括供电给敲击杆驱动电机驱动电路16、步进电机驱动电路17、放大滤波电路15以及平板电脑18和特殊光源9的电源，打开平板电脑18启动系统。

3、如图3所示，使机架23在第一工位，第一工位时，敲击杆5位于禽蛋11的正上方。通过平板电脑18触发步进电机驱动电路17，驱动步进电机14转动，带动两个辊子10转动。禽蛋11受两个辊子10摩擦力旋转并自动调节位置到处于两个辊子10中心和水平状态。10s后，通过平板电脑18触发触发敲击杆驱动电机驱动电路16，由敲击杆驱动电机4带动敲击杆5开始敲击禽蛋11蛋壳，敲击杆5被驱动电路16驱动后敲击禽蛋不同区域，拾音器拾取敲击杆5敲击禽蛋11蛋壳时产生的声波信号，A/D数据采集卡13采集经过放大滤波电路15处理过的信号，传送给平板电脑18。其中放大滤波电路15中的放大电路采用INA217音频放大器，将电压放大至1.5-2.5V，滤波电路采用的是4阶巴特沃斯带通滤波电路，滤波器通带频率为1200Hz-6800Hz。

禽蛋11完成一个检测周期可自行设置敲击次数，一般敲击4-16次，设置结束后，等待敲击执行，直至程序敲击次数执行完毕，将所有信号综合后，平板电脑18根据检测得到的声波信号，处理数据并判断禽蛋11的好坏，是否存在裂纹，然后停止步进电机14和敲击杆5的运动。 

4、如图4所示，在箱子1外手动拨动拨杆7，拨杆7拨动机架23，使机架23在滑槽24上滑动至第二工位，即图像检测工位，滑槽24的走向设计成可以切换摄像头3和敲击杆5之间的相互位置。第二工位时，摄像头3位于禽蛋11的正上方，禽蛋11与摄像头3相距45.5mm。用销钉25固定拨杆7，使机架23在第二工位固定。这样，在视觉检测时，只需要拨动拨杆7，便能完成禽蛋11从声学检测到图像检测的切换，敲击杆5不会影响到图像的质量。

5、通过平板电脑18开启摄像头3，获取禽蛋11背光透射图像，获取图像数据，得到禽蛋11的蛋形指数、重量、肉斑、血痣内部品质以及其它品质指标。

6、图像检测完毕后，解锁销钉25，拨动拨杆7，将机架23调整至第一工位，固定好拨杆7，等待下一个禽蛋11的检测。

7、全部检测结束后，退出系统，关闭平板电脑18并回至原始位置，切断电源，合上箱盖，按上扣锁6，结束操作。

作为本发明的进一步改进，其中可以根据客户的需求，增加基于近红外禽蛋11新鲜度无损检测模块等。

本发明中描述的具体实施方法，仅仅是对本发明一个案例做说明，本发明所述技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施案例做其它的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的主旨或超越权利要求书所定义的范围，凡采用同等替换或等效变换的方式形成的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种便携式禽蛋品质检测装置，包括箱子（1），箱子（1）的箱盖与箱体之间安装有扣锁（6），其特征是：箱子（1）内的底面上固定有禽蛋支撑架（26），禽蛋支撑架（26）上分别固定滑槽（24）、暗箱(8)和电机支撑板（28）；所述滑槽（24）上连接可在其上滑动的机架（23），机架（23）固定连接拨杆（7）一端，拨杆（7）另一端通过开槽伸在箱子（1）外面；机架（23）顶部设有摄像头（3），机架（23）上连接敲击驱动电机（4），敲击驱动电机（4）固定连接敲击杆（5）一端，敲击杆（5）另一端以及摄像头（3）均位于禽蛋（11）的上部，敲击杆（5）内部装有拾音器；所述暗箱（8）内的底部设有光源（9），暗箱（8）顶部开有一个与光源（9）的灯杯尺寸相同的通孔，暗箱(8)的顶部安装有水平平行且等高的两个棍子（10），两个棍子（10）之间放置位于暗箱(8)顶部通孔中间位置处的禽蛋（11）；所述焊接电机支撑板（28）上安装有步进电机(14)，步进电机(14)带动两个棍子（10）转动；箱子（1）内的一侧面上悬挂有触摸平板电脑（18），触摸平板电脑（18）分别电连接所述拾音器和摄像头(3)，且分别控制敲击驱动电机（4）和步进电机（14）。

2.根据权利要求1所述便携式禽蛋品质检测装置，其特征是：平板电脑（18）分别通过步进电机驱动电路（17）电连接步进电机（14）、通过敲击杆驱动电机驱动电路（16）电连接敲击杆驱动电机（4），通过放大滤波电路（15）、A/D数据采集卡（13）电连接拾音器。

3.一种如权利要求1所述便携式禽蛋品质检测装置的检测方法，其特征是具有以下步骤：

A、使机架（23）在第一工位，此时敲击杆(5)位于禽蛋（11）的正上方，通过平板电脑(18)控制步进电机(14)带动两个辊子(10)转动，通过平板电脑(18)控制敲击杆驱动电机（4）带动敲击杆(5)敲击禽蛋（11）蛋壳的不同区域；拾音器拾取产生的声波信号并传送给平板电脑(18)；平板电脑(18) 根据声波信号，处理数据并判断禽蛋（11）是否存在裂纹；之后停止步进电机(14)和敲击杆（5）的敲击；

B、在箱子（1）外手动拨动拨杆(7)，使机架（23）在滑槽（24）上滑动至第二工位，此时摄像头(3)位于禽蛋（11）的正上方，固定拨杆(7)；

C、开启摄像头（3）获取禽蛋（11）背光透射图像，得到禽蛋（11）的蛋形指数、重量、内部品质以及其它品质指标；

D、将机架（23）调整回到第一工位，等待下一个禽蛋（11）的检测直至全部禽蛋（11）检测结束。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征是，步骤A中，禽蛋（11）完成一个检测周期的敲击杆（5）的敲击次数为4-16次；步骤B中、禽蛋（11）与摄像头（3）相距45.5mm。

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