CN106742205B - 一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法，属于自动包装领域，可以自动检测苹果是否存在表面缺陷以及成熟程度的同时进行苹果的装箱，使用一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱机实现，该设备包括：苹果完整度视觉检测装置(1)，苹果自动套袋装置(2)，苹果自动装箱装置(3)，红外光谱仪(108)和控制主机。采用高对比度视觉检测装置检测苹果的表面图像并采用控制主机提取图像的特征值识别苹果表面缺陷，并且采用自动套袋和自动装箱不见可以实现自动对苹果进行套袋和装箱，节省大量人力物力。
Description
技术领域
本发明属于自动化包装技术领域，涉及自动包装设备，尤其是一种可以检测苹果完整度的和成熟度苹果自动装箱方法。
背景技术
现实生活中，打开水果后发现水果有缺陷或者没熟是十分让人郁闷的是，也是水果销售过程中很常见的事，缺陷水果的存在是水果销售过程中急需解决的重要问题，因为一个水果的缺陷会在其缺陷部位滋生菌落，进而影响其他无缺陷水果的保存。
目前来看，水果的挑拣还处于人工挑选阶段，效率低，效果差是目前存在的普遍问题，近年来机器视觉技术以其速度快、信息量大、功能多等特点在农产品品质检测中得到了广泛应用，极大地提高了农产品的品质检测精度和效率，成为农产品自动化检测与分选技术的研究热点。发明人对基于机器视觉技术的苹果表面缺陷检测与识别方法进行研究，将日常苹果进行图像采集后通过大量实验，确定图像的预处理和分割方法，最终对提取苹果表面缺陷图像进行矩阵特征向量分析，实现对缺陷种类进行识别。
此外，目前苹果的套袋和装箱也需要大量的人力来完成，不能自动套袋装箱，大大降低了生产效率。
发明内容
本发明克服以上缺陷，提供一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法。
本发明的技术方案如下：
首先提供一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱机，可以自动完成苹果完整度和成熟度的检测并对苹果自动装箱，包括：苹果完整度视觉检测装置1，苹果自动套袋装置2，苹果自动装箱装置3，红外光谱仪108和控制主机。
进一步的，苹果完整度视觉检测装置包括：水平传送带101，红外检测装置102，第一高对比度视觉检测装置103，第二高对比度视觉检测装置104，第一红外光照明光源105，第二红外光照明光源，不合格苹果推出装置106，不合格苹果收集箱107；红外检测装置的发射端和接收端分别安装在水平传送带的两侧，用于检测是否有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置分别设置在水平传送带的两侧上方，第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置的摄像头上分别安装有环形的红外光照明光源；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；如果检测到损坏，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏，说明苹果表面完整度合格，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置。
红外光谱仪安装在水平传送带的上方，具有发射和接收红外光的功能，可以测试苹果表面的红外光谱并将红外光谱数据发送给控制主机，控制主机根据红外光谱的特征波段的分析确定苹果是否成熟。如果检测到苹果不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置。
进一步的，苹果自动套袋装置设置在水平传送带的末端下方，苹果自动套袋装置包括：苹果收集漏斗201，带加热功能的塑料袋套袋器202和出料传送带203；苹果收集漏斗设置在水平传送带的末端下方，用于收集水平传送带上落下的苹果；带加热功能的塑料袋套袋器设置在苹果收集漏斗的出口下方包括：第一塑料片滚轴204，第二塑料片滚轴，第一加热连接器205，第二加热连接器和苹果检测装置206；所述第一塑料片滚轴设置在第一加热连接器上方，用于输出第一塑料片，所述第二塑料片滚轴设置在第二加热连接器上方，用于输出第二塑料片；所述第一加热连接器和第二加热连接器向对设置，均为竖直方向开口方向相背设置的两个半圆，其中位于上方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向上的半圆形，用于接住落下的苹果；苹果检测装置设置在第一加热连接器和第二加热连接器上方，用于检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；位于下方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向下半圆形，用于苹果下移后为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置。
进一步的，苹果自动装箱装置包括摆动滑道301，倾斜托板302和带凹槽的托盘303；摆动滑道的起始端连接在输出传送带的末端，摆动滑道的末端可以摆动；倾斜托盘包括三排可以使苹果穿过的孔，每排孔之间有挡板隔开；带凹槽的托盘设置在倾斜托板下方倾斜放置，且与倾斜托板相距一个5-15cm的高度平行；带凹槽的托盘外套有苹果包装箱；第一个苹果从输出传送带落入摆动滑道，经过摆动滑道滚入倾斜托盘的第一排孔，并落入第一孔中，并落在带凹槽的托盘上；第二个苹果经过相同的方式，由于第一孔中已经被苹果填满，第二个苹果落入第二孔中，以此类推，当一排苹果都填满时，摆动滑道摆动至第二排孔；当倾斜托盘的所有孔被填满后，苹果装箱完成。
采用以上装置执行一种可以检测苹果完整度的苹果自动装箱方法包括如下步骤：
1)控制主机启动水平传送带，并监测红外检测装置是否检测到有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；
2)控制主机控制第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；并控制红外光谱仪采集苹果表面红外光谱，控制主机对采集的红外光谱进行分析，判断苹果是否成熟；如果检测到苹果损坏或者不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏且成熟，说明苹果表面完整度合格且成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置；
3)控制主机控制苹果检测装置检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；苹果下移后控制加热连接器为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置；
4)控制主机控制摆动滑道出口位于倾斜拖板的第一排孔，并检测第一排孔是否被填满；当第一排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第二排孔，并检测第二排孔是否被填满；当第二排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第三排孔，并检测第三排孔是否被填满；当第三排孔被填满后，苹果装箱完成。
本发明具有以下优势：
1)可以采用控制主机对高对比度视觉检测装置的图像进行特征识别，实现全自动自动包装苹果的同时进行苹果完整度和成熟度检测；
2)可以自动对苹果进行套袋；
3)可以自动对苹果进行装箱。
附图说明
图1本发明设备的俯视示意图。
图2本发明设备的侧视示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
首先提供一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱机，可以自动完成苹果完整度和成熟度的检测并对苹果自动装箱，包括：苹果完整度视觉检测装置1，苹果自动套袋装置2，苹果自动装箱装置3，红外光谱仪108和控制主机。
进一步的，苹果完整度视觉检测装置包括：水平传送带101，红外检测装置102，第一高对比度视觉检测装置103，第二高对比度视觉检测装置104，第一红外光照明光源105，第二红外光照明光源，不合格苹果推出装置106，不合格苹果收集箱107；红外检测装置的发射端和接收端分别安装在水平传送带的两侧，用于检测是否有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置分别设置在水平传送带的两侧上方，第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置的摄像头上分别安装有环形的红外光照明光源；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；如果检测到损坏，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏，说明苹果表面完整度合格，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置。
红外光谱仪安装在水平传送带的上方，具有发射和接收红外光的功能，可以测试苹果表面的红外光谱并将红外光谱数据发送给控制主机，控制主机根据红外光谱的特征波段的分析确定苹果是否成熟。如果检测到苹果不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置。
进一步的，苹果自动套袋装置设置在水平传送带的末端下方，苹果自动套袋装置包括：苹果收集漏斗201，带加热功能的塑料袋套袋器202和出料传送带203；苹果收集漏斗设置在水平传送带的末端下方，用于收集水平传送带上落下的苹果；带加热功能的塑料袋套袋器设置在苹果收集漏斗的出口下方包括：第一塑料片滚轴204，第二塑料片滚轴，第一加热连接器205，第二加热连接器和苹果检测装置206；所述第一塑料片滚轴设置在第一加热连接器上方，用于输出第一塑料片，所述第二塑料片滚轴设置在第二加热连接器上方，用于输出第二塑料片；所述第一加热连接器和第二加热连接器向对设置，均为竖直方向开口方向相背设置的两个半圆，其中位于上方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向上的半圆形，用于接住落下的苹果；苹果检测装置设置在第一加热连接器和第二加热连接器上方，用于检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；位于下方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向下半圆形，用于苹果下移后为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置。
进一步的，苹果自动装箱装置包括摆动滑道301，倾斜托板302和带凹槽的托盘303；摆动滑道的起始端连接在输出传送带的末端，摆动滑道的末端可以摆动；倾斜托盘包括三排可以使苹果穿过的孔，每排孔之间有挡板隔开；带凹槽的托盘设置在倾斜托板下方倾斜放置，且与倾斜托板相距一个5-15cm的高度平行；带凹槽的托盘外套有苹果包装箱；第一个苹果从输出传送带落入摆动滑道，经过摆动滑道滚入倾斜托盘的第一排孔，并落入第一孔中，并落在带凹槽的托盘上；第二个苹果经过相同的方式，由于第一孔中已经被苹果填满，第二个苹果落入第二孔中，以此类推，当一排苹果都填满时，摆动滑道摆动至第二排孔；当倾斜托盘的所有孔被填满后，苹果装箱完成。
采用以上装置执行一种可以检测苹果完整度的苹果自动装箱方法包括如下步骤：
1)控制主机启动水平传送带，并监测红外检测装置是否检测到有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；
2)控制主机控制第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；并控制红外光谱仪采集苹果表面红外光谱，控制主机对采集的红外光谱进行分析，判断苹果是否成熟；如果检测到苹果损坏或者不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏且成熟，说明苹果表面完整度合格且成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置；
3)控制主机控制苹果检测装置检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；苹果下移后控制加热连接器为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置；
4)控制主机控制摆动滑道出口位于倾斜拖板的第一排孔，并检测第一排孔是否被填满；当第一排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第二排孔，并检测第二排孔是否被填满；当第二排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第三排孔，并检测第三排孔是否被填满；当第三排孔被填满后，苹果装箱完成。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (3)
1.一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法，可以自动完成苹果成熟度的检测并对苹果自动装箱，其特征在于：首先提供一种可以检测苹果完整度的苹果自动装箱机，所述一种可以检测苹果完整度的苹果自动装箱机包括：苹果完整度视觉检测装置(1)，苹果自动套袋装置(2)，苹果自动装箱装置(3)，红外光谱仪(108)和控制主机；
苹果完整度视觉检测装置包括：水平传送带(101)，红外检测装置(102)，第一高对比度视觉检测装置(103)，第二高对比度视觉检测装置(104)，第一红外光照明光源(105)，第二红外光照明光源，不合格苹果推出装置(106)，不合格苹果收集箱(107)；红外检测装置的发射端和接收端分别安装在水平传送带的两侧，用于检测是否有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置分别设置在水平传送带的两侧上方，第一高对比度视觉检测装置的摄像头上安装有环形的第一红外光照明光源，第二高对比度视觉检测装置的摄像头上安装有环形的第二红外光照明光源；第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；如果检测到损坏，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏，说明苹果表面完整度合格，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置；
红外光谱仪安装在水平传送带的上方，具有发射和接收红外光的功能，可以测试苹果表面的红外光谱并将红外光谱数据发送给控制主机，控制主机根据红外光谱的特征波段的分析确定苹果是否成熟；如果检测到苹果不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置；苹果自动套袋装置设置在水平传送带的末端下方，苹果自动套袋装置包括：苹果收集漏斗(201)，带加热功能的塑料袋套袋器(202)和出料传送带(203)；苹果收集漏斗设置在水平传送带的末端下方，用于收集水平传送带上落下的苹果；带加热功能的塑料袋套袋器设置在苹果收集漏斗的出口下方包括：第一塑料片滚轴(204)，第二塑料片滚轴，第一加热连接器(205)，第二加热连接器和苹果检测装置(206)；所述第一塑料片滚轴设置在第一加热连接器上方，用于输出第一塑料片，所述第二塑料片滚轴设置在第二加热连接器上方，用于输出第二塑料片；所述第一加热连接器和第二加热连接器向对设置，均为竖直方向开口方向相背设置的两个半圆，其中位于上方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向上的半圆形，用于接住落下的苹果；苹果检测装置设置在第一加热连接器和第二加热连接器上方，用于检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；位于下方的两个半圆可以将第一塑料片和第二塑料片加热连接成开口向下半圆形，用于苹果下移后为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置。
2.如权利要求1所述的一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法，其特征在于：苹果自动装箱装置包括摆动滑道(301)，倾斜托板(302)和带凹槽的托盘(303)；摆动滑道的起始端连接在输出传送带的末端，摆动滑道的末端可以摆动；倾斜托盘包括三排可以使苹果穿过的孔，每排孔之间有挡板隔开；带凹槽的托盘设置在倾斜托板下方倾斜放置，且与倾斜托板相距一个5-15cm的高度平行；带凹槽的托盘外套有苹果包装箱；第一个苹果从输出传送带落入摆动滑道，经过摆动滑道滚入倾斜托盘的第一排孔，并落入第一孔中，并落在带凹槽的托盘上；第二个苹果经过相同的方式，由于第一孔中已经被苹果填满，第二个苹果落入第二孔中，以此类推，当一排苹果都填满时，摆动滑道摆动至第二排孔；当倾斜托盘的所有孔被填满后，苹果装箱完成。
3.如权利要求2所述的一种可以检测苹果完整度和成熟度的苹果自动装箱方法，其特征在于包括以下步骤：1)控制主机启动水平传送带，并监测红外检测装置是否检测到有苹果从传送带上经过；当红外检测装置检测到有苹果经过时，红外检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制水平传送带暂停；
2)控制主机控制第一高对比度视觉检测装置和第二高对比度视觉检测装置从苹果的两侧分别对苹果进行高对比度图像采集，并将采集的数据发送给控制主机，控制主机通过对高对比度图像进行特征识别的判断苹果表面是否有损坏；并控制红外光谱仪采集苹果表面红外光谱，控制主机对采集的红外光谱进行分析，判断苹果是否成熟；如果检测到苹果损坏或者不成熟，控制主机控制不合格苹果推出装置伸出，将苹果推出至不合格苹果滑道，不合格苹果经过不合格苹果滑道落入不合格苹果收集箱，控制主机控制水平传送带开启；如果控制主机检测到苹果没有损坏且成熟，说明苹果表面完整度合格且成熟，控制主机控制水平传送带开启，传送苹果至苹果自动套袋装置；
3)控制主机控制苹果检测装置检测加热连接器中是否有接住的落下的苹果，如果检测到有苹果，苹果检测装置向控制主机发送信号，控制主机控制第一塑料片滚轴和第二塑料片滚轴滚动，输出塑料，使苹果下移；苹果下移后控制加热连接器为第一塑料片和第二塑料片封口和切断塑料；切断后，被塑料袋包裹的苹果落到输出传送带上运往苹果自动装箱装置；
4)控制主机控制摆动滑道出口位于倾斜拖板的第一排孔，并检测第一排孔是否被填满；当第一排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第二排孔，并检测第二排孔是否被填满；当第二排孔被填满后控制主机控制摆动滑道摆动至第三排孔，并检测第三排孔是否被填满；当第三排孔被填满后，苹果装箱完成。
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