CN105181513B - 箱体式谷物自动检测装置 - Google Patents

Abstract

箱体式谷物自动检测装置，设有检测箱，检测箱的上方设有进料口，在检测箱内从上至下依次设有异型进料斗、均匀分布器、信息采集系统、清扫机构和成像板，本发明箱体式谷物物理品质自动检测装置大大地降低了谷物物理品质检测的繁琐度，提高了测量的效率，且结构紧凑、精巧，实现简便。

Description

箱体式谷物自动检测装置

技术领域

本发明涉及分散装置，尤其涉及一种应用于谷物参数检测箱体的防止谷物粘连的自动分散设备。

背景技术

数字图像处理与模式识别技术在几十年内得到迅速发展并在工业自动化、智能交通、卫星遥感、生物医学等应用领域中得到广泛的应用。在数字化农业日益推广的今天，利用数字图像处理技术进行谷物参数的自动检测具有广阔的应用前景。计算机视觉技术已经开始在储备粮的检测中得以关注。

谷物如小麦、水稻、玉米以及高粱等在进行收购及工作中，需要在现场对谷物的千粒重、不完善粒、杂质、霉变等物理品质进行检测，以确定谷物的等级和品质。

现有可携带的检测设备大多是通过人工方式对谷物进行拍照，然后利用计算机进行数字图像处理，这种方法能够检测不完善粒和杂质，但是人工操作繁琐、工作量较大、工作效率低而且大批量检测时测量时间长、操作过程中人力介入的造成不确定性较大，同时图像的质量、重量的精度很难保证。还有的设备能够自动检测谷物容重，但是无法检测不完善粒、杂质、霉变等谷物的物理品质，检测的范围较小，而且不易携带。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提出一种箱体式谷物自动检测装置，对进入谷物参数检测箱的谷物进行自动分散，保证分散在成像板上的谷物不粘连，分散均匀，便于检测。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：箱体式谷物自动检测装置，设有检测箱，检测箱的上方设有进料口，在检测箱内从上至下依次设有异型进料斗、均匀分布器、信息采集系统、清扫机构和成像板，所述的异型进料斗对应检测箱的进料口设置，其由相互连通的之型管和八型管组成，所述的均匀分布器由多个尺寸递增的分散框和孔板组成，多个分散框从上至下逐层设置，在孔板上设有分散钉，所述的信息采集系统由CDD工业相机对成像板上的谷物进行检测，并将数据信息传输给信息接收设备，清扫机构与成像板表面贴合设置。

所述的清扫机构由导轨、毛刷和驱动毛刷沿导轨移动的微电机组成。

所述的成像板的两侧边缘向上弯折。

所述的成像板的弯折面为弧面。

所述的自动检测装置还设有称重部件，称重部件设置在成像板的一端。

所述的称重部件由挡板、称重杯和电子秤组成，挡板设置在成像板的一端，呈倒八字型设置，在挡板正下方设有设置在电子秤上的称重杯。

本发明的有益效果是：本发明箱体式谷物物理品质自动检测装置，为全自动化设备。需要检测的谷物经量杯定量取样后，通过谷物采集系统，将均匀平铺在成像板上的谷物粒利用CCD工业相机实时采集图像，并传输图像到平板电脑进行处理。

毛刷将谷物粒清扫，倾倒入称重容器，电子秤称重后，重量信息传输到计算机进行处理。本发明箱体式谷物物理品质自动检测装置大大地降低了谷物物理品质检测的繁琐度，提高了测量的效率，且结构紧凑、精巧，实现简便。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的异型进料管的结构示意图；

图3为本发明的分散框的结构示意图；

图4为本发明的孔板的结构示意图；

图5为本发明的成像板的斜视结构示意图；

图6为本发明的称重部件的结构示意图；

图中：1、检测箱，101、进料口，2、异型进料斗，201、之型管，202、八型管，3、均匀分布器，301、分散框，302、孔板，303、分散钉，4、信息采集系统，5、清扫机构，501、毛刷，502、导轨，6、成像板，7、称重部件，701、挡板，702、称重杯，703、电子秤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例为箱体式谷物自动检测装置，设有检测箱1，检测箱1的上方设有进料口101，其特征在于：在检测箱1内从上至下依次设有异型进料斗2、均匀分布器3、信息采集系统4、清扫机构5和成像板6，所述的异型进料斗2对应检测箱1的进料口101设置，其由相互连通的之型管201和八型管202组成，所述的均匀分布器3由多个尺寸递增的分散框301和孔板302组成，多个分散框301从上至下逐层设置，在孔板302上设有分散钉303，所述的信息采集系统4由CDD工业相机对成像板6上的谷物进行检测，并将数据信息传输给信息接收设备，清扫机构5与成像板6表面贴合设置。

箱体相关部件尺寸：

a.箱体外尺寸宽×深×高约为42cm×35cm×50cm;

b.入口箱尺寸宽×深×高约为6cm×6cm×6cm;

c.成像板尺寸长×宽约为35 cm×34 cm；成像板离箱底高度为8cm；

d.均匀分布器通道直径为2cm，长度为约为13cm，通道与水平方向夹角为30°；均匀分布器主体部分高为15cm，其锥形体底层直径为16cm。

均匀分布器为封闭的框形结构，内部由尺寸递增的N个矩形分散框架和均布分散钉的孔板组成。可根据谷粒平铺均匀的情况增减矩形分散框，孔板上面布满交错排列的分散钉，用于对黏连谷粒也进行进一步分离，谷物可以从孔板上的通孔掉落，孔板可制成具有通孔的框架结构，在每一条框架上加设分散钉。

信息采集系统包括：图像采集装置、称量装置。用于采集谷物容积、图像和重量信息，并传输给信息处理系统。

图像采集装置：包括成像板、CCD工业相机。

成像板承接均匀散落的谷粒，优选铝合金制，大小与均匀分布器的底板大小相适配，两边微翘，以防止清扫麦粒时有死角。成像板的颜色应与谷粒颜色形成较大色差，方便图像处理中谷粒的提取。成像盘下有两个LED灯照明，为麦粒成像提供光源，便于拍摄成像。

要成像板上方设置两部高清彩色CCD工业相机，分别位于成像盘中间上方三分之一和三分之二位置。可以从两个角度拍摄麦粒，更加准确地将定量采集的谷粒均匀分布在成像板上进行实时成像，并传输图像信息到平板电脑。

CCD相机，CCD（Charge Coupled Device）,能把光线转变成电荷，通过模数转换芯片转换为数字信号。该CCD相机为线阵列相机（LCCD），采用线扫描的方式成像，通过图像采集卡接受计算机的命令实现图像实时采集，并通过图像采集卡将图像数据传输给平板电脑。

称量装置包括量杯、称重部件、AD转换部件。

量杯：漏斗状容器，材质优选铝合金，用来测量进入箱体式谷物物理品质自动检测装置的谷物容积。进料斗和量杯为一体，不同的谷物和量杯对应关系可以通过经验事先设定好。

称重部件：由挡板组成的管道滑槽、称重杯和电子称三部分构成。清扫器清扫的麦粒，通过管道滑槽汇集，收集在称重杯中，由电子称称重后，将称量的数据通过AD转换部件传输给平板电脑，称重杯底部一端装有滚轴，便于谷物倾倒。

信息处理系统：高性能平板电脑。用于收集、处理图像、容积和重量信息，并发出各项指令，获得谷物的千粒重、不完善粒、杂质和霉变等物理品质的检测结果。

清扫毛刷为3~4个小软毛刷子组成的排刷，其固定在内嵌式毛刷滑道里，通过微电机驱动毛刷，使毛刷在内嵌式滑道确定的滑道上来回移动，将平铺的麦粒清扫到称重部件之中。

辅助系统包括：稳压电源、光源、辅助模块、滚轴等。用于自动检测必需的电源、光源、数模/模数转换模块和传动等装置。

电子部件的连接线路：两个照相机通过各自的USB线连接到电子辅助模块之中的USB插座上，称重部件电子称的模拟数据线，连接到电子辅助模块之中A/D模块，A/D模块的输出连接到USB插座。USB插座连接照相机和A/D模块的输出作为输入，其输出连接到平板电脑。平板电脑的供电也由电子辅助模块的电源模块提供。

图1为本发明体式谷物物理品质自动检测装置的结构图，具体包括：

按下控制按钮，按钮发出信号传人计算机，进行初始化设定，设定谷物类型，量杯刻度，开始测量。

根据事先的设定，把谷粒放入入口量杯的规定刻度，光电传感器检测到谷粒加到量杯设定的刻度后，给出信号，控制滑动挡板打开，并通过串口将信号传入计算机。计算机接收到信号后，会有一定时间的延时，然后才开始采集图像。这是因为谷粒从入口到均匀平铺在投影板上还需要一定时间，延时的时间应能充分保证谷粒从入口到均匀平铺在投影板上。通过实验室测量，延时时间通常设定为 2s，当然，这一时间并非固定，可根据不同的谷粒进行调整。

为了确保谷粒可以均匀平铺在成像板上，便于CCD能够清晰拍照，谷粒从进料口滑落到投影板的过程中，谷粒经过三次离散。

谷粒通过之型管减速，在八型管的尾管进行第一次分离，引导谷粒落到矩形分散框，并能减缓谷粒下落速度，拉大谷粒下落的时间差，起到分离谷粒的作用。滑落到均匀分布器，滑落过程中，通过随机落到不同的矩形分散框，进行了第二次分离，落到布满钉子的孔板后，再落到投影板上，进行了第三次分离，这样少量黏连的谷粒也可以通过孔板分开，可以保证落在投影板上谷粒均匀平铺。

延时一段时间后，计算机给出指令控制打开辅助光源，两个CCD相机开始拍摄图像，并分别通过图像采集卡和USB线传送到计算机。之所以要用两个CCD相机同时拍摄，主要是因为这样可以更加准确辨别谷粒。

拍照完成后，计算机发出指令，延时一段时间。微电机驱动毛刷，将谷粒清扫到称重杯，进行称量。为保证称重精度，可以多次拍照，一次称重。将多次汇集的谷粒称重后通过串行接口，将重量信息传递给计算机进行处理。因谷粒从清扫到称量需要一定时间，驱动方式可以是液压驱动、气压驱动，也可以是电动驱动，可以根据具体的需求选择驱动方式，在本例中优选电动驱动单元。

接收到称量信号后，计算机发出指令，驱动电机推动楔形快推动称量杯以滚轴为支撑轴进行翻转，计算机发出指令，打开出口舱门，从而完成谷粒倾倒出检测装置，完成一次测量。

通过上述结构，对谷物的体积、重量、谷粒的饱满粒、瘪粒等物理品质的检测，仅需要谷物进入量杯式进料斗内，在计算机运算、控制下，驱动推杆、滑动挡板、拍照、称重协调工作，自动完成了谷物的物理品质的测量，无需人工参与，故而具有操作简洁、自动化程度高的特点，由自动化设备完成谷物的容重测量，由于没有人为介入带来的误差，从而准确度高。

Claims (4)

1.箱体式谷物自动检测装置，设有检测箱（1），检测箱（1）的上方设有进料口（101），其特征在于：在检测箱（1）内从上至下依次设有异型进料斗（2）、均匀分布器（3）、信息采集系统（4）、清扫机构（5）和两侧边缘向上弯折的成像板（6），所述的异型进料斗（2）对应检测箱（1）的进料口（101）设置，其由相互连通的之型管（201）和八型管（202）组成，所述的均匀分布器（3）由多个尺寸递增的分散框（301）和孔板（302）组成，多个分散框（301）从上至下逐层设置，在孔板（302）上设有分散钉（303），所述的信息采集系统（4）由CDD工业相机对成像板（6）上的谷物进行检测，并将数据信息传输给信息接收设备，清扫机构（5）与成像板（6）表面贴合设置，所述的清扫机构（5）由导轨（502）、毛刷（501）和驱动毛刷（501）沿导轨（502）移动的微电机组成。

2.如权利要求1所述的箱体式谷物自动检测装置，其特征在于：所述的成像板（6）的弯折面为弧面。

3.如权利要求1所述的箱体式谷物自动检测装置，其特征在于：所述的自动检测装置还设有称重部件（7），称重部件（7）设置在成像板（6）的一端。

4.如权利要求3所述的箱体式谷物自动检测装置，其特征在于：所述的称重部件（7）由挡板（701）、称重杯（702）和电子秤（703）组成，挡板（701）设置在成像板（6）的一端，呈倒八字型设置，在挡板（701）正下方设有设置在电子秤（703）上的称重杯（702）。