CN105772410A - 一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统 - Google Patents

一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，通过机器视觉和PLC控制器，实现果蔬的颜色、品质分类，减少人工果蔬分拣的劳动强度，实现果蔬分拣智能化。其包括机架、支撑架、多段传送装置、分流槽、光照控制的果品检测机构及主控装置，传送装置上设有导向机构，导向机构的下方设有连接到果箱的导向槽；分流槽使果蔬分流以及限定果蔬在传送装置上沿固定方向输送；光照控制的果品检测机构获取果蔬在传送装置上转动前、后的特征图像，综合果蔬不同面的品质情况进行判断；当果蔬需要被分拣时，主控装置控制导向机构运动，使得被分拣果蔬因重力作用掉到导向槽中，随后通过导向槽落入相应的果箱。

Description

一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统
技术领域
本发明涉及一种果蔬品质自动分拣装置，具体涉及一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统。
背景技术
目前，高品质已成为当前水果产业竞争的关键因素。随着人们生活水平的提高，国内水果市场的竞争也日益加剧，人们对高品质水果的标准也越来越严格。因此，在果蔬业的整个生产处理过程中，准确、快速和客观的质量检测是确保水果安全生产及高品质的保证，并且是现代化水果产业的必然发展趋势。以南方果蔬荔枝为例，它是一种“娇嫩之果”，具有大的易损性，在生产中果实的各种压迫受力容易造成细胞损伤，导致质变。荔枝的外部品质是最重要和最直接的感官质量属性，不仅影响荔枝的市场销售价格、消费者的喜好和选择，而且在某种程度上也会影响荔枝的内部品质。荔枝的外部品质通常是指颜色、纹理、大小、形状，以及视觉直观缺陷等。人工检测荔枝的外部品质是费时，劳动强度大，并且重复度高容易产生疲劳，而随着信息技术的快速发展，计算机视觉系统已经广泛应用于农产品自动检测方面，因此设计针对荔枝等同类型果蔬的产品品质的实时检测与分拣系统，对果蔬业的发展有重要的经济价值与实用意义。
发明内容
本发明为了解决现有人工分拣果蔬劳动强度大的技术问题，提供一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，通过机器视觉和PLC控制器，实现果蔬的颜色、品质分类，减少人工果蔬分拣的劳动强度，提高了分拣效率，实现果蔬分拣智能化。
本发明通过以下技术方案实现：智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，包括机架、支撑架、多段传送装置、分流槽、光照控制的果品检测机构及主控装置，传送装置上设有导向机构，导向机构的下方设有连接到果箱的导向槽；传送装置通过支撑架安装在机架的上部，导向槽和果箱安装在机架下方，分流槽和光照控制的果品检测机构安装在传送装置上；分流槽使果蔬分流以及限定果蔬在传送装置上沿固定方向输送，分流槽的末端设有与导向机构的导向方向一致的斜率；
光照控制的果品检测机构获取果蔬在传送装置上转动前、后的特征图像，综合果蔬不同面的品质情况进行判断；当果蔬需要被分拣时，主控装置控制导向机构运动，使得被分拣果蔬因重力作用掉到导向槽中，随后通过导向槽落入相应的果箱。
优选地，所述多段传送装置中，前段传送装置比后段传送装置宽，前段传送装置比后段传送装置低，每段传送装置的传送速度可调。
优选地，所述传送装置包括传送皮带、轴辊组件，轴辊组件安装在传送皮带的末端，且轴辊组件与传送皮带形成平行传送面；轴辊组件的轴辊表面包胶。
优选地，所述分流槽包括导向挡板和固定横梁；导向挡板前端呈开口状，并逐渐收窄成为多条平行的导向槽；导向挡板由固定横梁固定在传送装置上方，固定横梁紧固在传送装置两侧，使得分流槽悬空固定在传送装置上。
优选地，所述导向机构包括轴支架、推拉杆支架、带轴导向板、轴承及电动推拉杆，其中带轴导向板、轴承、轴支架组合成活动导向单元安装在传送装置的末端；电动推拉杆安装在推拉杆支架上，并连接到主控装置，由主控装置控制电动推拉杆的运动。
优选地，所述光照控制的果品检测机构包括机罩、摄像头、光源及散光罩，其中机罩固定在传送装置两侧，摄像头固定在机罩内部，光源安装在机罩内部的左和右上角，光源上方安装散光罩。
本发明的工作原理是：将需要分拣的蔬果任意倒在机架上，水果通过重力作用滑入传送皮带随皮带向前运动，随后进入轴辊组件随轴辊翻转及向前运动，蔬果充分分散开来，接着进入分流槽前端，随着分流槽逐渐收窄，蔬果也在分流槽上排列成多列，经过下一段传送机构，调节传送速率使同一列蔬果充分拉开距离，当果蔬进入第一个果品检测机构时，前摄像头对果蔬拍一次照，随后果蔬进过轴辊组件翻转方向，后摄像头再对果蔬拍一次照，综合两次图像信息对果蔬的成熟度进行判别，并把判别信息传给主控装置，当存在不成熟的蔬果经过活动导向单元时，主控装置控制对应的电动推拉杆收缩，使不成熟的果蔬因重力作用掉到传送装置下方的导向槽中，随后通过导向槽落入不成熟果箱；随后成熟的蔬果进入第二个果品检测机构，前摄像头对果蔬拍一次照，随后果蔬进过轴辊组件翻转方向，后摄像头再对果蔬拍一次照，综合两次图像信息对果蔬的腐烂程度进行判别，并把判别信息传给主控装置，当存在腐烂的蔬果经过活动导向单元时，主控装置控制对应的电动推拉杆收缩，使腐烂的果蔬因重力作用掉到传送装置下方的导向槽中，随后通过导向槽落入腐烂果箱，最终正品果蔬通过下一段传送装置后经导向槽落入正品果箱。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
1、分流槽的设计，前端呈开口状态，通过弧形导轨挡板，逐渐收窄成为多条固定宽度的直线分流槽，使蔬果在各条分流槽上排列整齐随传送装置向前运动。
2、果品检测机构，由机罩、双摄像头、可控光源等构成，可获得不同光色下的蔬果照片，传送机构通过轴辊组件使蔬果翻滚，便于全方位对蔬果进行拍摄检测。
3、光源可控，利用不同颜色的光源，可选红、绿、蓝或紫色荧光对蔬果进行照射，可针对不同颜色的蔬果选取不同光源，使分拣系统适应能力更强。
4、通过PLC主控装置控制电动推拉杆，配合活动导向单元，使执行机构更简单易行，摒弃复杂的气动分拣装置，节省成本。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的立体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中果品检测机构和导向机构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
参见图1、2，本发明智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，包括机架1、支撑架3、多段传送装置2、分流槽4、光照控制的果品检测机构5、主控装置7及电脑6，传送装置2上设有导向机构8，导向机构8的下方设有连接到果箱10的导向槽9。传送装置2安装在机架1的上部，导向槽9和果箱10安装在机架1下方，分流槽4和光照控制的果品检测机构5安装在传送装置2上。
传送装置2包括传送皮带2.1、轴辊组件2.2，传送皮带2.1和轴辊组件2.2通过支撑架3固定安装在机架1上，支撑架在每段传送装置上都会形成四角支撑，保持整个传送装置的稳定。轴辊组件2.2安装在传送皮带2.1的末端，且轴辊组件2.2与传送皮带2.1形成平行传送面。轴辊组件2.2的轴辊表面包胶，增加摩擦系数，使水果能在轴辊上翻滚运动，使得蔬果在经过分流槽时更容易分散，使蔬果翻滚运动，摄像头可捕获蔬果不同面的品质状况，提高分拣精确度。
多段传送装置具有以下特点：前段传送装置比后段传送装置宽1.5倍，前段传送装置比后段传送装置低；传送装置每一段的传送皮带和轴辊组件可调节不同速度，更宽的传送平面使得果蔬可以在首段传送装置传送过程中充分分散，避免造成堆叠，可调的传送速度使分流后蔬果能迅速拉开彼此距离，更有利于后方果品检测机构的检测以及导向机构的导向。分流槽的末端有一定斜率，与导向机构8中的带轴导向板8.3的导向方向一致。
参见图1，所述分流槽4的作用是使果蔬分流以及限定果蔬在传送装置上沿固定方向输送，包括导向挡板3.1和固定横梁3.2，导向挡板前端呈开口状，并逐渐收窄成为多条平行的导向槽。导向挡板3.1由固定横梁3.2固定在传送装置上方，固定横梁3.2紧固在传送装置2两侧，使得所有分流槽悬空固定在传送装置上。由于分流槽通过横梁固定在传送装置上，因而可根据不同蔬果更换相适应的分流槽，使分拣系统有更强的适应性。
参见图3，所述导向机构8包括轴支架8.1、推拉杆支架8.2、带轴导向板8.3、轴承8.4、电动推拉杆8.5，其中带轴导向板8.3、轴承8.4、轴支架8.1组合成活动导向单元安装在传送装置的末端，活动导向单元与传送装置的传送面有一定倾角，使得果蔬能利用重力进入下一段传送装置或被分拣到果箱。电动推拉杆8.5安装在推拉杆支架8.2上，并连接到主控装置7，由主控装置控制电动推拉杆的运动。导向机构8下方固定安装了导向槽9，导向槽通过竖梁9.1与传送装置2固定，导向槽下方放置着收集果箱10，当果箱装满时可更换。
当果蔬需要被分拣时，PLC主控装置7控制电动推拉杆8.5收缩，从而增大活动导向单元与传送面的倾角，使得被分拣蔬果不能落入下一段传送皮带上，而是因重力作用掉到传送面下方的导向槽中，随后通过导向槽落入果箱。
参见图3，所述的光照控制的果品检测机构5，共两组，主要由机罩5.1、摄像头5.2、光源5.3、散光罩5.4构成，其中机罩5.1通过铆钉固定在传送装置两侧，摄像头5.2固定在机罩内部，通过导线与电脑6连接，光源5.3安装在机罩内部的左或右上角，光源上方安装有散光罩5.4使整个机罩内光照度均匀。所述的摄像头共有4个，分两组分别位于两个果品检测机构内部，第一组摄像头负责果蔬成熟度分析，第二组摄像头负责果蔬腐烂分析；每组两个摄像头分布在机罩内部上方中线位置，相距一定距离。每个果品检测机构中，果蔬由传送皮带2.1带动，首先通过第一个摄像头5.2.1获取其特征图像，然后进入轴辊组件2.2，轴辊组件2.2的转动使果蔬位置转动，第二个摄像头5.2.2获取果蔬转动后特征图像。每组摄像头采用两个，从而每次分拣时都经过两次拍照取样，综合果蔬不同面的品质情况进行判断，提高分拣精度。光源可更换颜色，可选红、绿、蓝或紫色荧光，以适应不同果蔬检测需求，机罩内壁采用银色反光纸，通过对光源散射和内壁的反射使整个机罩内光照度均匀。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，包括机架、支撑架、多段传送装置、分流槽、光照控制的果品检测机构及主控装置，传送装置上设有导向机构，导向机构的下方设有连接到果箱的导向槽；传送装置通过支撑架安装在机架的上部，导向槽和果箱安装在机架下方，分流槽和光照控制的果品检测机构安装在传送装置上；分流槽使果蔬分流以及限定果蔬在传送装置上沿固定方向输送，分流槽的末端设有与导向机构的导向方向一致的斜率；
光照控制的果品检测机构获取果蔬在传送装置上转动前、后的特征图像，综合果蔬不同面的品质情况进行判断；当果蔬需要被分拣时，主控装置控制导向机构运动，使得被分拣果蔬因重力作用掉到导向槽中，随后通过导向槽落入相应的果箱。
2.根据权利要求1所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述多段传送装置中，前段传送装置比后段传送装置宽，前段传送装置比后段传送装置低，每段传送装置的传送速度可调。
3.根据权利要求2所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述前段传送装置比后段传送装置宽1.5倍。
4.根据权利要求1所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述传送装置包括传送皮带、轴辊组件，轴辊组件安装在传送皮带的末端，且轴辊组件与传送皮带形成平行传送面；轴辊组件的轴辊表面包胶。
5.根据权利要求1所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述分流槽包括导向挡板和固定横梁；导向挡板前端呈开口状，并逐渐收窄成为多条平行的导向槽；导向挡板由固定横梁固定在传送装置上方，固定横梁紧固在传送装置两侧，使得分流槽悬空固定在传送装置上。
6.根据权利要求1所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述导向机构包括轴支架、推拉杆支架、带轴导向板、轴承及电动推拉杆，其中带轴导向板、轴承、轴支架组合成活动导向单元安装在传送装置的末端；电动推拉杆安装在推拉杆支架上，并连接到主控装置，由主控装置控制电动推拉杆的运动。
7.根据权利要求4所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述光照控制的果品检测机构包括机罩、摄像头、光源及散光罩，其中机罩固定在传送装置两侧，摄像头固定在机罩内部，光源安装在机罩内部的左和右上角，光源上方安装散光罩。
8.根据权利要求7所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述果品检测机构共2个；所述摄像头共有4个，分两组分别位于两个果品检测机构内部，第一组摄像头负责果蔬成熟度分析，第二组摄像头负责果蔬腐烂分析；每组两个摄像头分布在机罩内部上方中线位置；每个果品检测机构中，果蔬由传送皮带带动，首先通过第一个摄像头获取果蔬转动前的特征图像，然后进入轴辊组件，轴辊组件的转动使果蔬位置转动，第二个摄像头获取果蔬转动后的特征图像。
9.根据权利要求7所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述光源可选红、绿、蓝或紫色荧光。
10.根据权利要求7所述的智能化果蔬品质检测的光照控制及分拣系统，其特征在于，所述机罩内壁采用银色反光纸。
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