CN105430350B - 一种粮食籽粒图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粮食籽粒图像采集系统，包括机架，以及安装在机架上的筛粮装置、吸粮装置、移动装置、送粮装置以及双面扫描装置；筛粮装置，用于放置多粒粮食籽粒；吸粮装置，包括吸风机和吸盘，其中，吸盘的吸粮面上设置有多个用于吸取粮食籽粒的小孔，吸粮装置用于当吸风机启动时，通过吸盘吸取粮食籽粒；当吸风机关闭时，将粮食籽粒放置在送粮装置上；移动装置，用于将已吸取粮食籽粒的吸粮装置移动至送粮装置处；送粮装置，用于将吸粮装置放置的粮食籽粒送入双面扫描装置中；双面扫描装置，包括扫描面相向的上扫描仪和下扫描仪，用于同时采集粮食籽粒的上下两个面的图像，得到粮食籽粒的扫描图像。该系统效率高，准确度高，误差程度低。

Description

一种粮食籽粒图像采集系统

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，特别是涉及一种粮食籽粒图像采集系统。

背景技术

最初在对粮食进行质量检验或收购定等时，基本采用主观的感官方法，即依靠检验员的经验来对粮食的杂质、不完善粒等指标进行判断，由于不同检验员把握尺度的差异，不同检验员的检测结果常常相差较大，因此需要一种基于图像识别的，快速、准确度高、重现性好的自动检测系统来对粮食籽粒进行检测。其中，自动检测系统中的一个重要组成部分为粮食籽粒图像采集系统，用来采集粮食籽粒的图像，从而根据图像来对粮食籽粒的质量进行判断。

现有技术中的粮食籽粒图像采集系统分为两种，一种为单粒采集，即每次只能采集一粒粮食籽粒的图像，效率低，且该方法是通过摄像头来采集图像，虽然能够采集粮食籽粒多方向的图像，但需要设置多个摄像头，系统结构复杂、成本高；

另一种系统采用扫描的方式采集图像，由人工来放置多粒粮食籽粒，然后进行单面扫描，将得到的粮食缺陷率的2倍作为最终粮食误差率，例如，50粒粮食中有2粒是不符合质量要求的，粮食缺陷率为4％，但因为只能进行单面扫描，因此，会认为没扫描到的另一面也有2粒粮食籽粒不符合要求，因此通常会认为这50粒粮食的缺陷率为8％，即认为这50粒粮食中有4粒是不符合质量要求的。该系统虽然能够同时对多粒粮食籽粒进行采集，但是仅能采集这些籽粒一个方向上的图像，仅通过一个方向的图像对粮食籽粒的质量进行判断，准确性差，误差程度高。

因此，如何提供一种效率高且准确度高的粮食籽粒图像采集系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种粮食籽粒图像采集系统，该系统能够同时采集多粒粮食籽粒的图像，效率高；且可以同时采集粮食籽粒上下两个方向的图像，通过两个方向的图像来判断粮食籽粒的质量，准确度高，误差程度低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种粮食籽粒图像采集系统，用于采集粮食籽粒的图像，包括机架，以及安装在所述机架上的筛粮装置、吸粮装置、移动装置、送粮装置以及双面扫描装置；其中：

所述筛粮装置，用于放置多粒粮食籽粒；

所述吸粮装置，包括吸风机和吸盘，其中，所述吸盘的吸粮面上设置有多个用于吸取所述粮食籽粒的小孔，所述吸粮装置用于当所述吸风机启动时，通过所述吸盘吸取所述粮食籽粒；当所述吸风机关闭时，将所述粮食籽粒放置在所述送粮装置上；

所述移动装置，用于将已吸取所述粮食籽粒的吸粮装置移动至所述送粮装置处；

所述送粮装置，用于将所述吸粮装置放置的粮食籽粒送入所述双面扫描装置中；

所述双面扫描装置，包括扫描面相向的上扫描仪和下扫描仪，用于同时采集所述粮食籽粒的上下两个面的图像，得到所述粮食籽粒的扫描图像。

优选地，所述筛粮装置包括筛网板和安装在所述筛网板底部的振动电机，其中，所述筛网板通过其边缘的弹性组件安装在所述机架上，且所述筛网板的两侧设置有用于抽动所述筛网板的滑动结构，所述筛网板的前端设置有把手；其中：

所述筛网板，用于放置所述粮食籽粒；

所述振动电机，用于控制所述筛网板进行振动，使所述粮食籽粒铺开。

优选地，所述移动装置包括支架和导杆，所述支架的一端设置有移动电机，另一端设置有滑轮，所述移动电机与所述滑轮之间设置有传送带，其中，所述吸盘可滑动的安装在所述导杆上并与所述传送带固定连接。

优选地，所述送粮装置包括设置于水平方向且能够在水平面上移动的透明板，以及分别设置于所述透明板两侧的送粮电机、水平设置的丝杆以及与所述丝杆相匹配的导向块；其中，所述透明板与所述上扫描仪和所述下扫描仪之间的扫描面位于同一水平面；所述导向块与所述透明板连接；

所述透明板，用于放置所述吸粮装置放置的所述粮食籽粒；

所述送粮电机，用于带动所述丝杆进行转动；

所述丝杆，用于控制所述导向块向所述双面扫描装置中进行移动；

所述导向块，用于带动所述透明板进行移动。

优选地，所述透明板为玻璃板或亚克力板。

优选地，所述双面扫描装置还包括：

支撑架，用于调节所述上扫描仪和所述下扫描仪之间的距离，并控制所述距离等于预设扫描距离。

优选地，所述预设扫描距离为6～15mm。

优选地，该系统还包括：

清粮装置，包括清理刷和推拉装置，用于当图像采集完毕后，将所述送粮装置上的粮食籽粒清理出所述送粮装置；其中，所述推拉装置安装在所述机架上且位于所述送粮装置的上方，且能够进行上下移动；所述清理刷位于所述推拉装置的推杆上。

优选地，该系统还包括：

出粮抽屉，设置于所述送粮装置下方，用于当所述清粮装置进行清理时，接收被清理的粮食籽粒。

优选地，所述吸粮装置还包括：

位置传感器，用于采集所述吸盘的位置信息。

本发明提供了一种粮食籽粒图像采集系统，用于采集粮食籽粒的图像，该系统的吸粮装置包括吸风机和吸盘，其中吸盘的吸粮面上设置有多个用于吸取粮食籽粒的小孔，当吸风机开启时，吸盘能够同时吸取多粒粮食籽粒，并在吸风机停止工作时将粮食籽粒放置在送粮装置上，由送粮装置将多粒粮食籽粒送入双面扫描装置内进行扫描，即该系统能够同时采集多粒粮食籽粒的图像，效率高；另外，该系统采用设置有扫描面相向的上扫描仪和下扫描仪的双面扫描装置来采集粮食籽粒的图像，因此可以同时采集粮食籽粒上下两个方向的图像，通过两个方向的图像来判断粮食籽粒的质量，准确度高，误差程度低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种粮食籽粒图像采集系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种粮食籽粒图像采集系统的具体结构示意图；

图3为本发明提供的一种粮食籽粒图像采集系统的双面扫描装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种粮食籽粒图像采集系统，该系统能够同时采集多粒粮食籽粒的图像，效率高；且可以同时采集粮食籽粒上下两个方向的图像，通过两个方向的图像来判断粮食籽粒的质量，准确度高，误差程度低。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种粮食籽粒图像采集系统，用于采集粮食籽粒的图像，参见图1和图2所示，图1为本发明提供的一种粮食籽粒图像采集系统的结构示意图；图2为本发明提供的一种粮食籽粒图像采集系统的具体结构示意图；

该系统包括机架1，以及安装在机架1上的筛粮装置6、吸粮装置4、移动装置5、送粮装置2以及双面扫描装置3；其中：

筛粮装置6，用于放置多粒粮食籽粒；

进一步可知，筛粮装置6包括筛网板61和安装在筛网板61底部的振动电机62，其中，筛网板61通过其边缘的弹性组件63安装在机架1上，且筛网板61的两侧设置有用于抽动筛网板61的滑动结构，筛网板61的前端设置有把手64；其中：

筛网板61，用于放置粮食籽粒；

振动电机62，用于控制筛网板61进行振动，使粮食籽粒铺开。

另外，筛粮装置6位于吸粮装置4的吸盘41下方。

吸粮装置4，包括吸风机42和吸盘41，其中，吸盘41的吸粮面上设置有多个用于吸取粮食籽粒的小孔，吸粮装置4用于当吸风机42启动时，通过吸盘41吸取粮食籽粒；当吸风机42关闭时，将粮食籽粒放置在送粮装置2上；

其中，吸盘41为中空结构且吸盘41的吸粮面上均匀分布有多个小孔，吸盘41与吸风机42之间通过用于传递吸风风力的管道相连。当然，吸粮面上的小孔也可不均匀分布，本发明对此并不做限定，只要小孔的分布能够使吸取的粮食籽粒之间互不接触即可。

另外，吸粮面上的小孔应小于粮食籽粒的大小，从而避免粮食籽粒被吸取到吸盘41的内部。

此外，吸粮装置4还包括：

位置传感器，用于采集吸盘41的位置信息。

可以理解的是，吸盘41吸取粮食籽粒时，吸粮面与筛网板61上的粮食籽粒的上表面之间应保持一定的距离，当该距离过大时，吸盘41的吸力有可能不够大从而无法吸取粮食籽粒；因此控制单元事先对吸粮面与筛网板61上的粮食籽粒的上表面之间的距离进行设定，使其等于预设吸取距离，位置传感器实时获取吸盘41的位置信息并反馈至控制单元，由控制单元控制吸盘41达到该预设吸取距离；

同理，吸盘41将粮食籽粒放置于送粮装置2上时，吸盘41上的粮食籽粒的下表面与送粮装置2的上表面之间的距离也应保持一定的距离，当该距离过大时，粮食籽粒在落下后会与送粮装置2造成较大的碰撞，很可能会使其落下后的位置发生较大偏移，甚至会造成粮食籽粒聚集在一起，使其扫描出的图像分辨难度大，准确性低；因此控制单元事先对吸盘41上的粮食籽粒的下表面与送粮装置2的上表面之间的距离进行设定，使其等于预设放置距离，并由控制单元根据位置传感器实时反馈的位置信息来控制吸盘41达到预设放置距离。

其中，这里的预设吸取距离与预设放置距离均可以为2mm，当然，预设吸取距离与预设放置距离的大小均与粮食的种类有关，本发明对预设吸取距离与预设放置距离的具体数值不做限定，工作人员可根据实际采用的粮食种类自行设定。

移动装置5，用于将已吸取粮食籽粒的吸粮装置4移动至送粮装置2处；

其中，移动装置5包括支架51和导杆52，支架51的一端设置有移动电机53，另一端设置有滑轮54，移动电机53与滑轮54之间设置有传送带55，其中，吸盘41可滑动的安装在导杆52上并与传送带55固定连接。

送粮装置2，用于将吸粮装置4放置的粮食籽粒送入双面扫描装置3中；

另外，送粮装置2包括设置于水平方向且能够在水平面上移动的透明板21，以及分别设置于透明板21两侧的送粮电机23、水平设置的丝杆22以及与丝杆22相匹配的导向块24；其中，透明板21与上扫描仪31和下扫描仪32之间的扫描面位于同一水平面；导向块24与透明板21连接；

透明板21，用于放置吸粮装置4放置的粮食籽粒；

送粮电机23，用于带动丝杆22进行转动；

丝杆22，用于控制导向块24向双面扫描装置3中进行移动；

导向块24，用于带动透明板21进行移动。

其中，丝杆22的转动速度应控制在较慢的程度，从而使透明板21的移动更加平稳，避免由于透明板21移动过快而导致透明板21上的粮食籽粒的位置发生偏移。

作为优选地，透明板21为玻璃板或亚克力板。

当然，本发明对此并不限定，只要透明板21的透光度足够高，使位于透明板21下方的下扫描仪32能够清楚地扫描到透明板21上的粮食籽粒的图像即可。

双面扫描装置3，包括扫描面相向的上扫描仪31和下扫描仪32，用于同时采集粮食籽粒的上下两个面的图像，得到粮食籽粒的扫描图像。

作为优选地，双面扫描装置3还包括：

支撑架33，用于调节上扫描仪31和下扫描仪32之间的距离，并控制距离等于预设扫描距离。

其中，预设扫描距离为6～15mm。

可以理解的是，这里的预设扫描距离是根据粮食籽粒铺在透明板21上送入双面扫描装置3后粮食籽粒不会与扫描面发生干涉的距离来决定的，因此预设扫面距离与粮食籽粒的类型有关，不同类型的粮食籽粒大小不同，预设扫描距离在一定范围内变化。当然，本发明对预设扫描距离的具体数值并不做限定，工作人员可以根据实际情况自行设定。

作为优选地，该系统还包括：

清粮装置7，包括清理刷72和推拉装置71，用于当图像采集完毕后，将送粮装置2上的粮食籽粒清理出送粮装置2；其中，推拉装置71安装在机架1上且位于送粮装置2的上方，且能够进行上下移动；清理刷72位于推拉装置71的推杆上。

其中，这里的推拉装置71可以为推拉电磁铁，当然，本发明对此并不做限定。

作为优选地，该系统还包括：

出粮抽屉8，设置于送粮装置2下方，用于当清粮装置7进行清理时，接收被清理的粮食籽粒。

另外，这里的出粮抽屉8一般设置在透明板21的下方。

为方便对本发明方案的理解，下面就本发明提供的粮食籽粒图像采集系统的具体工作过程做简单介绍：

其中，本发明中的筛粮装置6、移动装置5、吸粮装置4、送粮装置2以及双面扫描装置3均由控制单元进行控制。

拉住筛网板61上的把手64抽出筛粮装置6的筛网板61，将一定量的粮食籽粒放到筛网板61上并尽量抚平，然后将筛网板61推进筛粮装置6内，启动筛粮装置6的振动电机62，由于位于筛网板61下方的振动电机62发生振动，使粮食籽粒在筛网板61上也发生振动，粮食籽粒在振动下不仅四散铺开，而且产生了一个初速度，从而便于吸粮装置4进行吸取。

控制单元判断筛网板61上的粮食籽粒大致铺平后(这里的判断方式为：控制单元预先设定一个预设时间阈值，当控制单元判断筛网板61的振动时间达到预设时间阈值时，即可认为这个时候的粮食籽粒大致铺平，其中，这里的预设时间阈值是依照大量实验数据来设定的)，控制单元控制移动装置5的移动电机53开始工作，通过滑轮54的转动与移动电机53的工作带动传送带55移动，由于吸盘41可滑动的连接在导杆52上并与传送带55固定连接，因此吸盘41在传送带55的带动下进行移动，当吸盘41平移至筛网板61上方时，控制单元根据位置传感器反馈的位置信息来控制吸粮面与筛网板61上的粮食籽粒的上表面的距离为预设吸取距离(例如为2mm)，此时控制吸风机42启动，吸风机42吸风从而使吸盘41产生负压，在吸风机42的吸力和筛网板61下振动电机62的振动作用下，多粒粮食籽粒被吸附到吸粮面的小孔上，从而完成吸粮工作，并控制关闭振动电机62。

吸粮完成后，控制移动装置5将吸盘41移动至送粮装置2的透明板21上方并静置，此时控制单元根据位置传感器反馈的位置信息控制粮食籽粒的下表面与透明板21之间的距离为预设放置距离(例如2mm)，然后控制吸风机42关闭，粮食籽粒在重力的作用下从吸粮面的小孔处落到透明板21上，由于粮食籽粒与透明板21之间距离较短，粮食籽粒在落下后其位置并不会发生较大改变，因此粮食籽粒两两之间并不会发生接触，从而完成了铺粮工作。

当粮食籽粒在透明板21上静置后，控制送粮装置2两端的送粮电机23开始工作，送粮电机23带动丝杆22以较慢的速度进行转动，导向块24在丝杆22的转动下进行移动，从而使与导向块24相连的透明板21也发生移动，将粮食籽粒随着透明板21送入双面扫描装置3，从而完成送粮工作。

送粮完成后，控制双面扫描装置3的上扫描仪31与下扫描仪32对粮食籽粒上下两个面进行扫描，并将扫描得到的扫描图像传送至计算机进行存储；其中，上扫描仪31和下扫描仪32之间的预设扫描距离应在图像采集之前完成设定。

扫描完成后，清粮装置7开始工作(此时透明板21位于双面扫描装置3内部，而清粮装置7位于双面扫描装置3的外部)，控制推拉装置71向下移动，从而使安装在推拉装置71的推杆上的清理刷72的刷面位于透明板21的下方，控制送粮装置2的透明板21从双面扫描装置3内移出，由于清理刷72与透明板21的相对作用，透明板21上的粮食籽粒便被清理刷72刷到了透明板21下方的出粮抽屉8内，当粮食籽粒全部扫进出粮抽屉8后，手动抽出出粮抽屉8，即完成了整个图像采集工作。

本发明提供了一种粮食籽粒图像采集系统，用于采集粮食籽粒的图像，该系统的吸粮装置包括吸风机和吸盘，其中吸盘的吸粮面上设置有多个用于吸取粮食籽粒的小孔，当吸风机开启时，吸盘能够同时吸取多粒粮食籽粒，并在吸风机停止工作时将粮食籽粒放置在送粮装置上，由送粮装置将多粒粮食籽粒送入双面扫描装置内进行扫描，即该系统能够同时采集多粒粮食籽粒的图像，效率高；另外，该系统采用设置有扫描面相向的上扫描仪和下扫描仪的双面扫描装置来采集粮食籽粒的图像，因此可以同时采集粮食籽粒上下两个方向的图像，通过两个方向的图像来判断粮食籽粒的质量，准确度高，误差程度低。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种粮食籽粒图像采集系统，用于采集粮食籽粒的图像，其特征在于，包括机架，以及安装在所述机架上的筛粮装置、吸粮装置、移动装置、送粮装置以及双面扫描装置；其中：

所述筛粮装置，用于放置多粒粮食籽粒；

所述吸粮装置，包括吸风机和吸盘，其中，所述吸盘的吸粮面上设置有多个用于吸取所述粮食籽粒的小孔，所述吸粮装置用于当所述吸风机启动时，通过所述吸盘吸取所述粮食籽粒；当所述吸风机关闭时，将所述粮食籽粒放置在所述送粮装置上；

所述移动装置，用于将已吸取所述粮食籽粒的吸粮装置移动至所述送粮装置处；

所述送粮装置，用于将所述吸粮装置放置的粮食籽粒送入所述双面扫描装置中；

所述双面扫描装置，包括扫描面相向的上扫描仪和下扫描仪，用于同时采集所述粮食籽粒的上下两个面的图像，得到所述粮食籽粒的扫描图像；

所述筛粮装置包括筛网板和安装在所述筛网板底部的振动电机，其中，所述筛网板通过其边缘的弹性组件安装在所述机架上，且所述筛网板的两侧设置有用于抽动所述筛网板的滑动结构，所述筛网板的前端设置有把手；其中：

所述筛网板，用于放置所述粮食籽粒；

所述振动电机，用于控制所述筛网板进行振动，使所述粮食籽粒铺开；

所述送粮装置包括设置于水平方向且能够在水平面上移动的透明板，以及分别设置于所述透明板两侧的送粮电机、水平设置的丝杆以及与所述丝杆相匹配的导向块；其中，所述透明板与所述上扫描仪和所述下扫描仪之间的扫描面位于同一水平面；所述导向块与所述透明板连接；

所述透明板，用于放置所述吸粮装置放置的所述粮食籽粒；

所述送粮电机，用于带动所述丝杆进行转动；

所述丝杆，用于控制所述导向块向所述双面扫描装置中进行移动；

所述导向块，用于带动所述透明板进行移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动装置包括支架和导杆，所述支架的一端设置有移动电机，另一端设置有滑轮，所述移动电机与所述滑轮之间设置有传送带，其中，所述吸盘可滑动的安装在所述导杆上并与所述传送带固定连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透明板为玻璃板或亚克力板。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双面扫描装置还包括：

支撑架，用于调节所述上扫描仪和所述下扫描仪之间的距离，并控制所述距离等于预设扫描距离。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述预设扫描距离为6～15mm。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

清粮装置，包括清理刷和推拉装置，用于当图像采集完毕后，将所述送粮装置上的粮食籽粒清理出所述送粮装置；其中，所述推拉装置安装在所述机架上且位于所述送粮装置的上方，且能够进行上下移动；所述清理刷位于所述推拉装置的推杆上。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

出粮抽屉，设置于所述送粮装置下方，用于当所述清粮装置进行清理时，接收被清理的粮食籽粒。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸粮装置还包括：

位置传感器，用于采集所述吸盘的位置信息。