CN105231468B - 基于图像处理的自动化超声清洗机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的自动化超声清洗机及其工作方法，本自动化超声清洗机包括：图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；称重传感单元，用于获取放入清洗槽中的果蔬的重量数据；以及与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元，所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗；本发明的自动化超声清洗机及其工作方法实现了针对蔬菜水果种类、重量自动进行清洗，能够在有效清除位于果蔬上农药、赃物，并且通过一套水循环系统，能在节水的前提下，提高清洗效果，同时能够使用户操作简便，改善用户体验。

Description

基于图像处理的自动化超声清洗机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种超声清洗机，尤其涉及一种基于图像处理的自动化超声清洗机及其工作方法。

背景技术

农药能对防治病虫害起到重要作用，对农作物的生产有一定帮助，同时，农药往往残留在农作物表面，这些农药残留对人的健康造成威胁。但根据现状，农药的使用还会持续很长一段时间。近年来随着人们生活水平的提高，人们对环境、健康的要求越来越高。所以需要一方面研究新型对环境和人体无害的农药，另一方面，对蔬果表面的农药残留进行清洗。去除农药残留的方法主要有：

1、微生物和酶法。利用细菌、真菌等对残留农药进行分解。无毒、无二次污染，是很有潜力的方法，但是目前没有重大突破，仅仅停留在研究阶段。

2、化学方法。例如光化学降解、化学氧化法等。较成功的是氧化处理，市面上已经有臭氧蔬果清洗机，但是臭氧的气味难闻，且过多的臭氧对人体有害。另外，化学方法容易造成二次污染。

3、物理方法。存储、洗涤法、超声波法等都对农药残留的去除有一定效果。其中，存储会影响蔬果的新鲜程度，导致部分蔬果质量下降。单独水洗也能一定程度的去除农药残留，但去除程度是不够的。若用洗涤剂进行清洗能达到较好的效果，但是洗涤剂本身是化学物质，残留的洗涤剂对人体有害，且含有洗涤剂的污水污染环境。超声法是物理方法，清洗效果较好，且不会造成二次污染。

因此，研制出一套高效、节能、节水的蔬果农药残留清洗机对于保护人体健康、节约利用水资源、节约能量具有重要的现实意义。虽然已有利用超声对蔬果的农药残留进行降解的清洗机问世。但大都只是简单的用超声波对水中的蔬果进行作用，清洗参数固定、使用者决定机器工作时间。而农药残留是无色无味的，清洗机使用者也无法识别农药残留清洗的程度，所以往往使用过多的水和电资源来进行农药残留的清洗，清洗效果也不是最理想的。存在着不能对蔬果进行具有针对性的超声清洗而造成的农药残留清洗效果不够好、资源浪费的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像处理的自动化超声清洗机及其工作方法，本发明根据自动检测获得的蔬果种类和重量信息，实现了对果蔬有针对性的清洗。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动化超声清洗机，包括：图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；称重传感单元，用于获取放入清洗槽中的果蔬的重量数据；以及与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元，所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗。

进一步，所述自动化超声清洗机还包括：超声波清洗单元；所述超声波清洗单元包括：由所述控制单元控制的多路信号发生器，位于清洗槽内的若干换能器；所述多路信号发生器的多路输出端分别与相应驱动隔离电路、超声功率放大电路以及匹配电路相连，所述匹配电路的输出端与相应换能器的输入端相连；各匹配电路的控制端分别与控制单元相连，以分别调节各换能器的输出功率。

进一步，所述清洗槽呈圆筒形，该清洗槽的底部设有至少三个呈环形分布均匀的出水口，且各出水口按顺时针或逆时针方向出水，即各出水口在出水时，在所述清洗槽内形成一漩涡；所述清洗槽上还设有防溢孔，该防溢孔通过回流管路将清洗槽内溢出的水引入至蓄水仓，各出水口的供水管路连接至该蓄水仓内，各供水管路上分别设有电磁阀，且各电磁阀均由控制单元控制；所述蓄水仓还设有由控制单元控制的电动压缩泵，且该电动压缩泵适于提高出水口喷水压力；以及所述自动化超声清洗机还包括：水位传感器，该水位传感器的输出端与控制单元相连。

进一步，所述清洗槽底部中心位置还设有抽水口，所述抽水口内设有过滤网；当清洗槽内形成漩涡时，所述抽水口通过抽水泵从漩涡中心底部抽水，且将抽取的水回流至蓄水仓。

进一步，所述控制单元包括存储模块，所述存储模块适于预存果蔬清洗数据库，所述果蔬清洗数据库包括：各类水果在相应重量下的清洗参数，所述清洗参数即为调节超声波清洗单元的清洗强度、清洗槽内水量、清洗时间、漩涡转速。

又一方面，本发明还提供了一种自动化超声清洗机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，识别果蔬种类；步骤S2，获取果蔬的重量数据；以及步骤S3，根据果蔬种类和重量，对果蔬进行清洗。

进一步，所述自动化超声清洗机包括：图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；称重传感单元，用于获取放入清洗槽中的果蔬的重量数据；以及与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元；所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗。

进一步，所述自动化超声清洗机还包括：超声波清洗单元，所述超声波清洗单元包括：由所述控制单元控制的多路信号发生器，位于清洗槽内的若干换能器；所述多路信号发生器的多路输出端分别与相应驱动隔离电路、超声功率放大电路以及匹配电路相连，所述匹配电路的输出端与相应换能器的输入端相连；各匹配电路的控制端分别与控制单元相连，以分别调节各换能器的输出功率。

进一步，所述清洗槽呈圆筒形，该清洗槽的底部设有至少三个呈环形分布均匀的出水口，且各出水口按顺时针或逆时针方向出水，即各出水口在出水时，在所述清洗槽内形成一漩涡；所述清洗槽上还设有防溢孔，该防溢孔通过回流管路将清洗槽内溢出的水引入至蓄水仓，各出水口的供水管路连接至该蓄水仓内，各供水管路上分别设有电磁阀，且各电磁阀均由控制单元控制；所述蓄水仓还设有由控制单元控制的电动压缩泵，且该电动压缩泵适于提高出水口喷水压力；以及所述自动化超声清洗机还包括：水位传感器，该水位传感器的输出端与控制单元相连。

进一步，所述控制单元包括存储模块，所述存储模块适于预存果蔬清洗数据库，所述果蔬清洗数据库包括：各类水果在相应重量下的清洗参数，所述清洗参数即为调节超声波清洗单元的清洗强度、清洗槽内水量、清洗时间、漩涡转速。

本发明的有益效果是，本发明的自动化超声清洗机及其工作方法实现了针对蔬菜水果种类、重量自动进行清洗，能够在有效清除位于果蔬上农药、赃物，并且通过一套水循环系统，能在节水的前提下，提高清洗效果，同时能够使用户操作简便，改善用户体验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明的自动化超声清洗机的控制框图；

图2示出了本自动化超声清洗机中超声波清洗单元的原理框图；

图3示出了本自动化超声清洗机的一种优选的实施方式的结构示意图。

图中：清洗槽1、换能器2、出水口3、防溢孔4、回流管路5、蓄水仓6、电磁阀7、电动压缩泵8、水位传感器9、抽水口10、抽水泵11、称重传感器12。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1示出了本发明的自动化超声清洗机的控制框图。

如图1所示，本发明提供了一种自动化超声清洗机，包括：

图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；

称重传感单元，用于获取放入清洗槽1中的果蔬的重量数据；以及

与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元，所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗。

其中，所述控制单元对果蔬图像数据进行处理识别例如但不限于采用基于图像分割技术实现。

具体的，本发明的自动化超声清洗机通过对果蔬种类及重量进行识别，以自动进行与之相匹配的清洗。例如桃子和苹果的清洗方式完全不同，桃子的皮比较柔软，苹果的皮比较结实，若采用同样的清洗方式，则桃子容易破皮或者苹果的清洗不够干净。

作为所述控制单元中的图像识别的一种可选的实施方式，所述图像采集单元适于拍摄二维码，该二维码位于果蔬包装上，通过拍摄二维码识别果蔬的种类。所述图像采集单元例如但不限于采用摄像头。

图2示出了本自动化超声清洗机中超声波清洗单元的原理框图。图2例举了一个换能器2的电路框图。

所述自动化超声清洗机还包括：超声波清洗单元；所述超声波清洗单元包括：由所述控制单元控制的多路信号发生器，位于清洗槽1内的若干换能器2；所述多路信号发生器的多路输出端分别与相应驱动隔离电路、超声功率放大电路以及匹配电路相连，所述匹配电路的输出端与相应换能器2的输入端相连；各匹配电路的控制端分别与控制单元相连，以分别调节各换能器2的输出功率。

本超声波清洗单元可以各换能器2采用独立驱动方式，提高了整个超声清洗机的可靠性。

进一步，为了提高清洗效果，若干换能器2分别位于清洗槽1底部和/或清洗槽1侧面。尤其是同时安装在底部和侧面，形成正交的超声波清洗方式，提高清洗效果。

图3示出了本自动化超声清洗机的一种优选的实施方式的结构示意图。该图3中相同的图标代表相同的含义，图中不在重复标注，并且为了清楚起见，换能器2、水位传感器9与控制单元的连线省略。

如图3所示，作为本自动化超声清洗机的一种优选的实施方式，所述清洗槽1呈圆筒形，该清洗槽1的底部设有至少三个呈环形分布均匀的出水口3，且各出水口3按顺时针或逆时针方向出水，即各出水口3在出水时，在所述清洗槽1内形成一漩涡；所述清洗槽1上还设有防溢孔4，该防溢孔4通过回流管路5将清洗槽1内溢出的水引入至蓄水仓6，各出水口3的供水管路连接该蓄水仓6内，各供水管路上分别设有电磁阀7，且各电磁阀7均由控制单元控制；所述蓄水仓6还设有由控制单元控制的电动压缩泵8，且该电动压缩泵8适于提高出水口3喷水压力；以及所述自动化超声清洗机还包括：水位传感器9，该水位传感器9的输出端与控制单元相连。

具体的，通过漩涡能够翻动果蔬，使清洗槽1内的果蔬得到充分超声清洗，而且通过漩涡带动果蔬旋转，还利于将洗出的杂质与果蔬分离，

可选的，所述防溢孔4内设有滤网。

进一步，所述清洗槽1底部中心位置还设有抽水口10，所述抽水口10内设有过滤网；当清洗槽1内形成漩涡时，所述抽水口10通过抽水泵11从漩涡中心底部抽水，且将抽取的水回流至蓄水仓6。通过该设计，可以使汇聚在漩涡中心底部的杂质得到有效清除，使清洗槽1内的水质保持洁净。可选的，抽水泵11适于安装在清洗槽1的底部。

所述控制单元包括存储模块，所述存储模块适于预存果蔬清洗数据库，所述果蔬清洗数据库包括：各类水果在相应重量下的清洗参数，所述清洗参数即为调节超声波清洗单元的清洗强度、清洗槽1内水量、清洗时间、漩涡转速。

优选的，所述控制单元还与通讯单元相连，所述通讯单元例如但不限于WiFi模块、3G/4G模块等。且通过通讯单元与互联网相连，以更新二维码数据库。

所述称重传感单元包括四个称重传感器12，且给四个称重传感器12分别位于清洗槽1的底部四边角或四个方位上、或在底部对角线设置，且若称重传感器12输出模拟量，则所述称重传感器12的输出端与AD模块相连，所述AD模块可以为控制单元自带的功能模块。

所述控制单元例如但不限于采用嵌入式处理器，或者MSP430单片机。

所述清洗槽1例如但不限于采用不锈钢材质。所述控制单元还适于与显示模块、按键模块相连，或者与触摸屏相连。

并且，所述蓄水仓6还与设有排水管和进水管，进水管与自来水管相连，所述蓄水仓6内还设有水质监测装置，该水质监测装置与控制单元相连，且通过水质监测装置判断蓄水仓6内的水质情况，若水质良好，则保持循环清洗用水，若水质污染，则通过排水管、进水管更换蓄水仓6内存水，以保证对果蔬的清洗效果。还可以将回流管路5外接排水管路，通过相应电磁阀7控制，当水质不符合要求，启动该电磁阀7，将防溢孔4流入的水排放掉。

实施例2

如图1至图3所示，在实施例1基础上，本发明还提供了一种自动化超声清洗机的工作方法，在本实施例2中所涉及的自动化超声清洗机的相应单元可以参见实施例1的相关内容。

所述自动化超声清洗机的工作方法，包括如下步骤：

步骤S1，识别果蔬种类；

步骤S2，获取果蔬的重量数据；以及

步骤S3，根据果蔬种类和重量，对果蔬进行清洗。

所述自动化超声清洗机包括：图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；称重传感单元，用于获取放入清洗槽1中的果蔬的重量数据；以及与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元；所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗。

所述自动化超声清洗机还包括：由控制单元控制的超声波清洗单元，所述超声波清洗单元包括：多路信号发生器，位于清洗槽1内的若干换能器2；所述多路信号发生器的多路输出端分别与相应驱动隔离电路、超声功率放大电路以及匹配电路相连，所述匹配电路的输出端与相应换能器2相连；各匹配电路的控制端分别与控制单元相连，以分别调节各换能器2的输出功率。

所述清洗槽1呈圆筒形，该清洗槽1的底部设有至少三个呈环形分布均匀的出水口3，且各出水口3按顺时针或逆时针方向出水，即各出水口3在出水时，在所述清洗槽1内形成一漩涡；所述清洗槽1上还设有防溢孔4，该防溢孔4通过回流管路5将清洗槽1内溢出的水引入至蓄水仓6，各出水口3的供水管路连接该蓄水仓6内，各供水管路上分别设有电磁阀7，且各电磁阀7均由控制单元控制；所述蓄水仓6还设有由控制单元控制的电动压缩泵8，且该电动压缩泵8适于提高出水口3喷水压力；以及所述自动化超声清洗机还包括：水位传感器9，该水位传感器9的输出端与控制单元相连。

所述清洗槽1底部中心位置还设有抽水口10，所述抽水口10内设有过滤网；当清洗槽1内形成漩涡时，所述抽水口10通过抽水泵11从漩涡中心底部抽水，且将抽取的水回流至蓄水仓6。

所述控制单元包括存储模块，所述存储模块适于预存果蔬清洗数据库，所述果蔬清洗数据库包括：各类水果在相应重量下的清洗参数，所述清洗参数即为调节超声波清洗单元的清洗强度、清洗槽1内水量、清洗时间、漩涡转速。

上述果蔬清洗数据库预先通过实验获得，比如500克桃子需要设置多少水量，清洗多少时间，换能器2的输出功率多少(清洗强度)，漩涡转速(漩涡转速可以通过电动压缩泵8控制，改变出水口3的出水压力，进而推动清洗槽1中的水发生顺时针或逆时针旋转，进而形成漩涡，故通过控制单元控制电动压缩泵8即实现对漩涡转速的控制)。

进一步，所述清洗槽1底部中心位置还设有抽水口10，所述抽水口10内设有过滤网；当清洗槽1内形成漩涡时，所述抽水口10通过抽水泵11从漩涡中心底部抽水，且将抽取的水回流至蓄水仓6。通过该设计，可以使汇聚在漩涡中心底部的杂质得到有效清除，使清洗槽1内的水质保持洁净。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种自动化超声清洗机，其特征在于，包括：

图像采集单元，用于采集果蔬图像数据；

称重传感单元，用于获取放入清洗槽中的果蔬的重量数据；以及

与所述图像采集单元、称重传感单元相连的控制单元，所述控制单元适于根据果蔬图像数据识别果蔬种类，并结合果蔬的重量数据对果蔬进行清洗；

所述清洗槽呈圆筒形，该清洗槽的底部设有至少三个呈环形分布均匀的出水口，且各出水口按顺时针或逆时针方向出水，即各出水口在出水时，在所述清洗槽内形成一漩涡；

所述清洗槽底部中心位置还设有抽水口，所述抽水口内设有过滤网；

当清洗槽内形成漩涡时，所述抽水口通过抽水泵从漩涡中心底部抽水，且将抽取的水回流至蓄水仓；

所述自动化超声清洗机还包括：超声波清洗单元；

所述超声波清洗单元包括：由所述控制单元控制的多路信号发生器，位于清洗槽内的若干换能器；

所述多路信号发生器的多路输出端分别与相应驱动隔离电路、超声功率放大电路以及匹配电路相连，所述匹配电路的输出端与相应换能器的输入端相连；

各匹配电路的控制端分别与控制单元相连，以分别调节各换能器的输出功率；

所述清洗槽上还设有防溢孔，该防溢孔通过回流管路将清洗槽内溢出的水引入至蓄水仓，各出水口的供水管路连接至该蓄水仓内，各供水管路上分别设有电磁阀，且各电磁阀均由控制单元控制；

所述蓄水仓还设有由控制单元控制的电动压缩泵，且该电动压缩泵适于提高出水口喷水压力；

以及所述自动化超声清洗机还包括：水位传感器，该水位传感器的输出端与控制单元相连；

所述控制单元包括存储模块，所述存储模块适于预存果蔬清洗数据库，所述果蔬清洗数据库包括：各类水果在相应重量下的清洗参数，所述清洗参数即为调节超声波清洗单元的清洗强度、清洗槽内水量、清洗时间、漩涡转速。

2.一种如权利要求1所述的自动化超声清洗机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，识别果蔬种类；

步骤S2，获取果蔬的重量数据；以及

步骤S3，根据果蔬种类和重量，对果蔬进行清洗。