CN103639124B - 一种分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分拣系统，用于分拣杏核，其特征在于，具有：输送部，用于运输杏核到特定位置。图像采集部，设于输送部之上，用于采集处于特定位置的杏核的图像。图像处理部，与图像采集部连接，用于处理图像采集部采集的图像，得到杏核的分类信息，将分类信息转化成数字信号输出。分拣部，与图像处理部连接，接收其输出的数字信号，根据信号对杏核进行分拣。这种结构能够有效解决当前分拣杏核的人力成本高效率低的问题，而且这套系统实时性和自动化程度高，能够准确和快速分拣杏核，代替人眼进行分拣，效率高。

Description

一种分拣系统

技术领域

本发明涉及一种分拣系统，用于分拣杏核。

背景技术

杏仁因食用功能、口感不同划分为苦杏仁、甜杏仁。苦杏仁作为常用的中药使用，其味苦、性温；甜杏仁是一种健康食品，适量食用对身体保健很有作用。带壳的杏仁叫杏核，然而在种植与生产加工过程中，甜杏核和苦杏核经常是混在一起的。如何充分利用现代先进技术依据两者在外观上的差异实现杏核的自动化分类是目前一个急需要解决的问题。

由于甜杏核和苦杏核在大小外观上的区别，传统的挑选方法一般为有经验的生产者进行人工分拣，这样的方法不仅效率不高，而且容易疲劳，产生大量的人工费，并且由于采用人工分拣会致使杏核上的细菌滋生，食品卫生标准很难达到国际水平，进而导致影响杏核的出口，所以一套相对成熟可行的自动化杏核分拣系统是十分必要的，且这套系统需要实时性和自动化程度高，能够准确和快速分拣杏核，代替人眼进行分拣，分辨杏核苦甜。

发明内容

本发明为了实现上述目的，采用了以下结构：

本发明提供一种分拣系统，用于分拣杏核，其特征在于，具有：

输送部，用于运输杏核到特定位置。

图像采集部，设于输送部之上，用于采集处于特定位置的杏核的图像。

图像处理部，与图像采集部连接，用于处理图像采集部采集的图像，得到杏核的分类信息，将分类信息转化成数字信号输出。

分拣部，与图像处理部连接，接收其输出的数字信号，根据信号对杏核进行分拣。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

其中，输送部包括进料斗、电机、第一机架、第二机架、第一传送带和第二传送带，进料斗位于第一机架的上方，第一机架邻接于第二机架，第一机架的高度高于第二机架，第一传送带和第二传送带分别设置于第一机架和第二机架上，电机与第一传送带以及第二传送带通过带传动连接，用于驱动第一传送带和第二传送带向前运动。

第一传送带和第二传送带表面设有多个三角形凸起，多个三角形凸起呈一定距离规律设置，交错排布呈网格状，多个三角形凸起围成间隔部分，间隔部分纵向排列成一直排，第一传送带和第二传送带上设有多排直排，用于容纳杏核。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

进料斗的内部设有分流挡板，分流挡板由两块内挡板组成，两块内挡板分别固定在进料斗的内侧壁的左右，两块内挡板各自靠近左右内侧壁的两个边缘的一端向下倾斜，与内侧壁的两个边缘各自留有空隙，用于让杏核通过，两块内挡板的另一端向上倾斜连接在一起，呈凸起结构，进料斗下方设有至少两个出料口，至少两个出料口呈一直线排列，靠近至少两个出料口的内侧壁两边平行设有多个出料槽，每个出料口各对应其两边的出料槽。

进料斗的外侧壁上设有振动器，靠近出料口外侧壁上设有挡板。

每个出料口的位置与每个间隔部分的纵向位置对应。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

空隙的宽度大于一个杏核的高度小于两个杏核的高度。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

出料槽的宽度大于一个杏核的宽度小于两个杏核的宽度。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

挡板到第一传送带的间隔部分的垂直距离大于一个杏核的高度小于两个杏核的高度。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

图像采集部包括位置传感器和图像采集单元，图像采集单元固定在第一传送带上方，位置传感器固定在第一传送带下方，位置传感器用于感应第一传送带上的杏核是否达到预定的图像采集位置。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

图像采集单元用于采集处于预定图像采集位置的杏核的图像，图像采集单元包括光源、摄像头和图像采集卡。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

分拣部包括气动喷嘴、两个接料单元和控制单元。

气动喷嘴设置在第二机架上与第一机架的邻接端，每个间隔部分的纵向位置与每个气动喷嘴一一对应。

控制单元与图像处理部连接，用于控制气动喷嘴是否对杏核喷气。

两个接料单元，设置在机架的两边，用于接受不同种类杏核。

进一步地，在本发明的分拣系统中，还可以具有这样的特征：

其中，控制单元包括数字开关卡、继电器与设置于继电器上的驱动电路，数字开关卡与驱动电路连接，驱动电路用于驱动继电器，继电器与气动喷嘴连接。

发明的作用与效果

根据本发明的分拣系统，与常规的人力分拣不同，此分拣系统是通过图像视觉技术代替人眼，因为采取了将输送部、图像采集部、图像处理部和分拣部结合成一个分拣系统，通过图像采集部采集杏核图像并将其传送到图像处理部，将杏核的图像从图中分割出来并测量大小，由于甜杏核和苦杏核的外观大小不同，可以根据已有的甜杏核和苦杏核的尺寸的分布，将尺寸分布信息存储在图像处理部中，将图像中经过测量的杏核的大小的参数与甜杏核和苦杏核的尺寸分布信息进行比对，利用模式识别方法，对杏核中的甜杏核和苦杏核进行分类。以确定杏核是甜杏核还是苦杏核。这一个过程输入的是杏核特征信息，输出的是杏核类别名称。进而将杏核类别转化为数字判断信号，再传送至分拣部。分拣部根据苦杏核和甜杏核的数字判断信号，控制气动喷嘴对其中一种种类的杏核喷气，将杏核吹落传送带，达到分拣的效果。这种系统能够快速便捷的实现杏核的分拣，用图像视觉技术代替人眼进行分拣，自动化高，效率以及精确度高，这对节约人力成本以及提高杏核的效率具有重要意义。

附图说明

图1是本发明分拣系统实施例中主要组成部分示意图；

图2是本发明分拣系统实施例中进料斗的剖面示意图；

图3是本发明分拣系统实施例中图像采集部流程图；

图4是本发明分拣系统实施例中图像处理部示意图；

图5是本发明分拣系统实施例中的控制部分示意图；以及

图6是本发明分拣系统实施例中的继电器电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的分拣系统做详细阐述。

<实施例>

图1是本发明分拣系统实施例中主要组成部分示意图。

如图1所示，本发明分拣系统22，包括输送部、图像采集部、图像处理部和分拣部，其中，输送部中包括进料单元和传送单元，进料单元由振动器1、进料斗2以及安装在进料斗上的出料口挡板3组成，振动器1安装在进料斗2壁外侧，避免杏核出料时堵塞。

传送单元包括前传送带4，后传送带18、前机架15、后机架8、前驱动梁架5、后驱动梁架10、主动轮11、从动轮6，伺服电机13、传动带17、前带轮张紧端19、后带轮张紧端21和调整脚杯16，当杏核从进料斗2的出料口处出来后，落在正在向前运动的前传送带4上，前传送带4和后传送带18都上设有三角形凸起，三角形凸起呈一定距离设置，4个三角形凸起围绕成一个方格，用以容纳杏核，方格呈网格状排列，网格的横向排数为5排，凹凸部分间隔出现，每个三角形凸起的部分都为一个30°角的楔形，凸起最大高度为杏核最大厚度。纵向列上的方格正好对应5个出料口，出料口挡板3与前传送带4的距离为16mm。后机架8和前机架15邻接而设置，后机架8的高度要高于前机架15，形成落差处；前传送带4和后传送带18的驱动是由伺服电机13完成的。伺服电机13通过传动带17带动后机架8上的主动轮11；主动轮11带动前机架15上的从动轮6，主动轮11和从动轮18各自带动前传送带4和后传送带18运动，前驱动梁架5和后驱动梁架10用于装载前传动带4和后传动带18，前传送带4连接从动轮6和前带轮张紧端19。后传送带18连接主动轮11和后带轮张紧端21，后机架8和前机架15下方设有调整脚杯16，用于调整后机架8和前机架15的高度。

图像采集部设置在光照箱14中，光照箱14固定在前驱动梁架5上面，用于采集杏核图像。

图像处理部为与图像采集部连接，用于处理采集到的杏核图像，并且将处理到的图像分类并且转换为数字信号输出。

分拣部包括气动喷嘴装置7、传感器20、后接料斗9和前接料斗12，气动喷嘴装置7设置在后传送带18靠近落差处的一端，气动喷嘴装置7有5个气动喷嘴，其方向向下倾斜，每个气动喷嘴与前传送带4上的每个方格纵向位置对应，分拣部与图像处理部连接，用于接收数字信号进行分拣。接收苦杏核的前接料斗12放在后机架8的横栏上面，因为苦杏核的量较少。接收甜杏核的后接料斗9放在后机架8的最末端，高度低于后机架8的高度，宽度大于整个后机架8的宽度。

图2是本发明分拣系统实施例中进料斗的剖面示意图。

如图2所示，进料斗2的内部设有分流挡板201，分流挡板由两块内挡板组成，两块内挡板分别固定在进料斗2的内侧壁205的左右，两块内挡板各自靠近左右内侧壁205的两个边缘的一端向下倾斜，与内侧壁205的两个边缘各自留有空隙，空隙的大小为13mm,用于让杏核通过，两块内挡板的另一端向上倾斜连接在一起组成分流挡板201，呈向上凸起结构，角度为120度，进料斗2下方设有5个出料口203，靠近出料口203的内侧壁205两边平行各设有6个整流板202，两边各形成5个出料槽，每个出料槽的宽度为13mm，每个出料口203与每个出料槽一一对应，出料口203外侧设有出料口挡板3，每个出料口203的位置与前传送带4上的方格纵向位置一一对应。

图3是本发明分拣系统实施例中图像采集部运作流程图。

如图3所示，图像采集部由PC主机控制图像采集卡、镜头和位置传感器，镜头设在光照箱14的顶端，当前传送带4上的杏核从下方经过时，前传送带4下方的位置传感器感应到杏核的位置，传送信号到图像采集卡，图像采集卡控制镜头拍下照片，再传送到图像采集卡。

图4是本发明分拣系统实施例中图像处理部运作流程图；

如图4所示，图像采集部采集杏核的图像，将图像传送于图像处理部，图像处理部经过以下4个步骤将杏核的图像进行处理。

图像处理的4个主要步骤为：

步骤一：图像预处理

首先要对获取杏核图像进行预处理，滤去干扰、当图像中的信息微弱的无法识别时，还须对图像进行增强处理、几何调整、颜色校正等，以便进一步的入机分析。

步骤二：图像分割

为了从图像中找到需要识别的物体——杏核，还需要对图像进行分割，也就是定位和分离出不同的待识别物体——杏核。这一过程输入的是整幅图像，输出的是像元图像。

步骤三：图像特征提取

在图像中杏核被分割出来的基础上，提取需要的特征——杏核的尺寸，并对杏核的大小参数进行计算、测量。

步骤四：图像分类

由于甜杏核和苦杏核的外观大小不同，可以根据已有的甜杏核和苦杏核的尺寸的分布，将尺寸分布信息存储在图像处理部中，将经过上述步骤测好的杏核的大小的参数与甜杏核和苦杏核的尺寸分布信息进行比对，利用模式识别方法，对杏核中的甜杏核和苦杏核进行分类。以确定杏核是甜杏核还是苦杏核。这一个过程输入的是杏核特征大小的信息，输出的是杏核类别名称。进而将杏核类别转化为数字判断信号。

图5是本发明分拣系统实施例中的控制部分的示意图。

如图5所示，图中虚线框框出的控制部分用于接收图像处理部的计算机发出的杏核种类的判断信号，镜头采集图像后传送图像至图像采集卡，图像采集卡将图像传送给计算机，计算机经过图像处理发出判断信号，控制部根据杏核种类判断信号控制杏核分拣过程，控制部分包括计算机、NI‐6501DigitalI/O数字开关卡，驱动电路和继电器。NI‐6501DigitalI/O数字开关卡用于控制继电器，其与驱动电路连接，驱动电路与继电器连接，驱动电路接收NI‐6501DigitalI/O数字开关卡端口的信号后，经过功率放大的流程后，驱动继电器开关，继电器控制气动喷嘴装置7喷气。如果收到的是苦杏核的信号，就喷气，将杏核吹落传送带，如果是甜杏核的信号，就不喷气。

图6是本发明分拣系统实施例中的继电器的电路图。

如图6所示，继电器的驱动电路的PA0和PA1用于接收NI‐6501DigitalI/O数字开关卡的信号，用于控制继电器上的K1和K2开关。

实施例的作用与效果

根据本发明的分拣系统，与常规的人力分拣不同，此分拣系统是通过图像视觉技术代替人眼，因为采取了将输送部、图像采集部、图像处理部和分拣部结合成一个分拣系统，通过图像采集部采集杏核图像并将其传送到图像处理部，将杏核的图像从图中分割出来并测量大小，由于甜杏核和苦杏核的外观大小不同，可以根据已有的甜杏核和苦杏核的尺寸的分布，将尺寸分布信息存储在图像处理部中，将图像中经过测量的杏核的大小的参数与甜杏核和苦杏核的尺寸分布信息进行比对，利用模式识别方法，对杏核中的甜杏核和苦杏核进行分类。以确定杏核是甜杏核还是苦杏核。这一个过程输入的是杏核特征信息，输出的是杏核类别名称。进而将杏核类别转化为数字判断信号，再传送至分拣部。分拣部根据数字判断信号是苦杏核还是甜杏核，根据所给的判断结果，当采集完图像的杏核继续传送到前机架和后机架的落差处时，如果是苦杏核，气动喷嘴将启动，将苦杏核从落差处吹到前接料斗中，如果是甜杏核则气动喷嘴不执行动作，杏核将落在传送系统的后机架上，继续传送直到甜杏核落入后接料斗中，达到分拣的效果。这种系统能够快速便捷的实现杏核的分拣，这种系统用图像视觉技术代替人眼进行分拣，自动化高，效率以及精确度高，这对节约人力成本以及提高杏核的效率具有重要意义。

另外，输送部中包含的进料斗，由于在进料都内侧壁设置了一块向上凸起的分流挡板，杏核可以从分流挡板与内侧壁边缘的空隙通过，由于空隙之间的距离大于一个杏核的高度最大值且小于2倍的此杏核的高度的最大值，这种结构使得杏核不至于堵塞在进料斗的出料口处，而且可以依次通过空隙，依次进入出料口。

另外，进料斗上的5个出料口与传送带上的三角形凸起围成的方格的纵向位置一一对应，也和安装在靠近落差处的气动喷嘴的位置一一对应，方格用于容纳杏核，这种结构能够使杏核整齐的排列在传送带上，方便后面的图像采集，也使得气动喷嘴能够对准杏核喷气，将苦杏核吹落传送带，达到分拣的效果。传送带上的三角形凸起便于杏核方便的滚入方格中，

另外，由于出料口挡板与前传送带最低处的距离为16mm，大于一个杏核的高度最大值且小于2倍的此杏核的高度的最大值,这可以使出料口挡板可以将掉在三角形凸起上的杏核拨回方格中。

另外，本实施例采用的分拣系统，其出料口的数目不仅仅限于5个，与其对应的传动带上纵向排布的方格也不限于5个，气动喷嘴的数目也不仅仅限于5个，如果要处理的杏核数量较多，两个接料斗可以换成装袋机。

当然本发明所涉及的分拣系统并不仅仅限定于在上述实施例中的结构。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分拣系统，用于分拣杏核，其特征在于，具有：

输送部，用于运输所述杏核到特定位置；

图像采集部，设于所述输送部之上，用于采集处于所述特定位置的所述杏核的图像；

图像处理部，与所述图像采集部连接，用于处理所述图像采集部采集的所述图像，得到所述杏核的分类信息，将所述分类信息转化成数字信号输出；

分拣部，与所述图像处理部连接，接收其输出的所述数字信号，根据所述数字信号对所述杏核进行分拣，

其中，所述输送部包括进料斗、电机、第一机架、第二机架、第一传送带和第二传送带，

所述进料斗位于所述第一机架的上方，所述进料斗的内部设有分流挡板，所述分流挡板由两块内挡板组成，两块所述内挡板分别固定在所述进料斗的内侧壁的左右，两块所述内挡板各自靠近左右内侧壁的两个边缘的一端向下倾斜，与所述内侧壁的两个所述边缘各自留有空隙，用于让所述杏核通过，两块所述内挡板的另一端向上倾斜连接在一起，呈凸起结构，所述进料斗下方设有至少两个出料口，所述至少两个出料口呈一直线排列，靠近所述至少两个出料口的所述内侧壁两边平行设有多个出料槽，每个所述出料口各对应其两边的所述出料槽，

所述进料斗的外侧壁上设有振动器，靠近所述出料口外侧壁上设有挡板，

所述第一机架邻接于所述第二机架，所述第一机架的高度高于所述第二机架，所述第一传送带和所述第二传送带分别设置于所述第一机架和所述第二机架上，所述电机与所述第一传送带以及所述第二传送带通过带传动连接，用于驱动所述第一传送带和所述第二传送带向前运动，

所述第一传送带和所述第二传送带表面设有多个三角形凸起，多个所述三角形凸起呈一定距离规律设置，交错排布呈网格状，多个所述三角形凸起围成间隔部分，所述间隔部分纵向排列成一直排，所述第一传送带和所述第二传送带上设有多排所述直排，用于容纳所述杏核，

每个所述出料口的位置与每个所述间隔部分的纵向位置对应。

2.根据权利要求1所述的分拣系统，其特征在于：

所述空隙的宽度大于一个所述杏核的高度小于两个所述杏核的高度。

3.根据权利要求1所述的分拣系统，其特征在于：

所述出料槽的宽度大于一个所述杏核的宽度小于两个杏核的宽度。

4.根据权利要求1所述的分拣系统，其特征在于

所述挡板到所述第一传送带的所述间隔部分的垂直距离大于一个所述杏核的高度小于两个所述杏核的高度。

5.根据权利要求1所述的分拣系统，其特征在于：

所述图像采集部包括位置传感器和图像采集单元，所述图像采集单元固定在所述第一传送带上方，所述位置传感器固定在所述第一传送带下方，所述位置传感器用于感应所述第一传送带上的所述杏核是否达到预定的图像采集位置。

6.根据权利要求5所述的分拣系统，其特征在于：

所述图像采集单元用于采集处于预定图像采集位置的所述杏核的图像，所述图像采集单元包括光源、摄像头和图像采集卡。

7.根据权利要求5所述的分拣系统，其特征在于：

所述分拣部包括气动喷嘴、两个接料单元和控制单元，

所述气动喷嘴设置在所述第二机架上与所述第一机架邻接的一端，每个所述间隔部分的纵向位置与每个所述气动喷嘴一一对应；

所述控制单元与所述图像处理部连接，用于控制所述气动喷嘴是否对所述杏核喷气；

所述两个接料单元，设置在所述机架的两边，用于接受不同种类所述杏核。

8.根据权利要求7所述的分拣系统，其特征在于：

其中，所述控制单元包括数字开关卡、继电器与设置于继电器上的驱动电路，所述数字开关卡与所述驱动电路连接，所述驱动电路用于驱动所述继电器，所述继电器与所述气动喷嘴连接。