CN107350173A - 一种板栗自动分拣装置和分拣方法 - Google Patents
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Abstract
一种板栗自动分拣装置和分拣方法,包括门架、输送机、伸缩缸、存果盒、吸取装置、自控系统;输送机设置在门架内,气缸安装在门架,吸取装置与伸缩缸活塞杆连接,自控系统用于控制伸缩缸和吸取装置动作;吸取装置用于将输送机上的板栗传送到存果盒内,它包括连接在伸缩缸活塞杆上的舵机和连接在舵机转动端上的多个真空吸盘;自控系统包括多个摄像头、电脑、PLC控制器和电磁阀组件,摄像头将拍摄到图像传输给电脑,电脑将信号传输给PLC控制器,PLC控制器通过电磁阀组件控制伸缩缸、舵机和真空吸盘动作。
Description
技术领域
本发明专利涉及智能产地初加工农业装备,特别是涉及一种应用机器视觉技术、可分拣不同品质的板栗自动分拣装置和分拣方法。
背景技术
目前,市场上只使用筛网进行筛选或这人工对板栗的品质进行筛选。利用筛网只能局限与对大小的分类,无法对品质等因素进行筛选。而人工筛选时,由于人员容易发生视觉疲劳,所以效率不高。随着劳动力成本的不断上升,人工筛选越来越不适合大批量的农场品初加工,带来不必要的经济损失。
发明内容
为克服上述缺点,本发明专利的目的在于提供一种板栗自动分拣装置和分拣方法,应用于板栗初加工筛选领域,旨在解决人工分拣板栗效率低、标准不统一等问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种板栗自动分拣装置,包括门架、输送机、伸缩缸、存果盒、吸取装置、自控系统;
输送机设置在门架内,气缸安装在门架上,吸取装置与伸缩缸活塞杆连接,自控系统用于控制伸缩缸和吸取装置动作;
吸取装置用于将输送机上的板栗传送到存果盒内,它包括连接在伸缩缸活塞杆上的舵机和连接在舵机转动端上的多个真空吸盘;
自控系统包括多个摄像头、电脑、PLC控制器和电磁阀组件,摄像头将拍摄到图像传输给电脑,电脑将信号传输给PLC控制器,PLC控制器通过电磁阀组件控制伸缩缸、舵机和真空吸盘动作。
存果盒底面为弧面,在存果盒内设有螺旋轴,在存果盒底部连通有两根出料管,其中的一根出料管位于存果盒中部,另外一根出料管位于存果盒靠近螺旋轴输出侧一端。
在门架上设有水平滑移机构,所述气缸安装在水平滑移机构上,在气缸两侧门架上分别设有一个用来监测气缸移动位置的测距传感器,两个测距传感器将检测到的信号传输给电脑,电脑通过PLC控制器控制水平滑移机构动作。
一种使用板栗自动分拣装置对板栗进行分拣的方法,首先摄像头将拍摄的板栗照片传输给电脑,电脑再将摄像头传输过来的照片与预设图像进行比较,分析判断出不合格或者优质板栗在输送机上坐标,并将坐标反馈给PLC控制器;
经过电脑判断,该板栗为优质板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构和伸缩缸动作,将真空吸盘移动到优质板栗上方,而后利用真空吸盘吸住优质板栗,随后水平滑移机构和伸缩缸动作再次动作,将板栗输送到存果盒左端,舵机驱动真空吸盘向存果盒方向旋转,随后真空吸盘释放板栗,板栗下落到存果盒中,螺旋轴将板栗输送到第一出料管排出;
经过电脑判断,该板栗为不合格板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构和伸缩缸动作,将真空吸盘移动到不合格板栗上方,而后利用真空吸盘吸住不合格板栗,随后水平滑移机构和伸缩缸动作再次动作,将不合格板栗输送到存果盒右端,舵机驱动真空吸盘向存果盒方向旋转,随后真空吸盘释放板栗,板栗下落到存果盒中,螺旋轴将板栗输送到第二出料管排出。
电脑分析和判断优质板栗和不合格板栗的方法为,电脑接收到摄像头传输过来的照片后,电脑根据板栗的平均直径和输送机的速度设置摄像头拍摄的频率并调用函数提取单帧图片进行处理,并实现运动视觉处理,在图像预处理方面先利用通道分离将RGB空间蓝色通道分离出来,对处理后的图像进行高斯滤波进行平滑,再进行阈值化处理进行背景分割和去除颜色不达标的板栗,采用轮廓提取方法寻找并存储板栗的外轮廓,利用已知实际长度或大小的线或图形,将像素面积换算成实际面积,对其大小进行筛选,不合格的板栗图像灰度值全部设置为背景色,在对处理后的图像进行霍夫圆检测得到板栗中心点的二维图像坐标,将换算好的机械坐标反馈给PLC控制器, PLC控制器处理完信号后控制水平滑移机构和电磁阀组件动作。
增加串口通信,实现电脑操控,UART异步通信方式,摄像头对输送机上板栗特征进行记录,提取单帧图像后,传送至电脑上,根据像素大小面积判断,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据对比色蓝色,采用蓝色通道分离方法,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据边缘轮廓监测方法,监测是否出现第二轮廓,若无,则判断为符合要求板栗,输出信号为1,将判断结果存于TXT文件中,经过串口通信,打开相对应文件后,将信号传入PLC控制器。
本发明的有益效果是:
1、本发明可应用在板栗加工生产线中,代替人工进行板栗等级分类及分拣工作,提高劳动效率,降低劳动成本。
2、由于是采用真空吸盘的方式进行抓取,相比较使用机械手而言,抓取更加柔和,可以避免板栗外皮被夹坏。
3、本发明是利用一个存果盒和螺旋轴将不同类型的板栗分别输送到两根出料管中排出,采用了一个较为简单的结构就能够实现板栗的分类,有效的避免了板栗堆积。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1为本发明其中一个视角的立体结构示意图,
图2为本发明另外一个视角的立体结构示意图,
图3为本发明关于吸取装置的立体结构示意图,
图4为本发明关于存果盒的立体结构示意图,
图5为本发明的立体结构示意图,图中输送机未显示,
图6为本发明的立体结构示意图,图中输送机未显示,
图7为本发明的技术路线图,
图8为本发明的气控原理示意图。
图中:输送机1、门架2、水平滑移机构3、伸缩缸4、存果盒5、吸取装置6、摄像头7、测距传感器8、伺服电机31、水平导轨32、皮带33、滑块34、从动皮带轮35、螺旋轴51、第一出料管52、第二出料管53、真空吸盘61、舵机62。
具体实施方式
如图1到7所示,一种板栗自动分拣装置,包括门架2、输送机1、伸缩缸4、存果盒5、吸取装置6、自控系统;
输送机1设置在门架2内,气缸安装在门架2上,吸取装置6与伸缩缸4活塞杆连接,自控系统用于控制伸缩缸4和吸取装置6动作;板栗依次摆排在皮带输送机1上,当经过门架2时,由吸取装置6将不合格或者优质板栗转运到存果盒5中;
吸取装置6包括连接在伸缩缸4活塞杆上的舵机62和连接在舵机62转动端上的多个真空吸盘61;舵机62可以是90度转角气缸,当真空吸盘61吸住板栗后,转角气缸向存果盒5方向转动90度,而后真空吸盘61松开板栗,以将板栗放入到存果盒5内;
自控系统包括多个摄像头7、电脑、PLC控制器和电磁阀组件,摄像头7将拍摄到图像传输给电脑,电脑将信号传输给PLC控制器,PLC控制器通过电磁阀组件控制伸缩缸4、舵机62和真空吸盘61动作。电磁阀组件是由三个电磁阀构成,三个电磁阀分别控制伸缩缸4、舵机62和真空吸盘61。
存果盒5底面为弧面,在存果盒5内设有螺旋轴51,在存果盒5底部连通有两根出料管,其中的一根出料管位于存果盒5中部,另外一根出料管位于存果盒5靠近螺旋轴51输出侧一端。
在门架2上设有水平滑移机构3,所述气缸安装在水平滑移机构3上,在气缸两侧门架2上分别设有一个用来监测气缸移动位置的测距传感器8,两个测距传感器8将检测到的信号传输给电脑,电脑通过PLC控制器控制水平滑移机构3动作。
水平滑移机构3包括水平导轨32、安装在水平导轨32上的滑块34、安装在水平导轨32一端门架2上的从动皮带轮35、安装在水平导轨32另一端的主动皮带轮、搭接在主动皮带轮和从动皮带轮35上的皮带和驱动主动皮带轮旋转的伺服电机31,所述气缸安装在滑块34上,由皮带驱动气缸在水平导轨32上滑移,PLC控制器控制伺服电机31启停;
一种使用板栗自动分拣装置对板栗进行分拣的方法,首先摄像头7将拍摄的板栗照片传输给电脑,电脑再将摄像头7传输过来的照片与预设图像进行比较,分析判断出不合格或者优质板栗在输送机1上坐标,并将坐标反馈给PLC控制器;
经过电脑判断,该板栗为优质板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构3和伸缩缸4动作,将真空吸盘61移动到优质板栗上方,而后利用真空吸盘61吸住优质板栗,随后水平滑移机构3和伸缩缸4动作再次动作,将板栗向存果盒5左端输送,当左端的测距传感器8监测到伸缩缸4移动到指定位置时,则将信号反馈给电脑,电脑通过PLC控制器控制舵机62将真空吸盘61向存果盒5方向旋转,随后真空吸盘61释放板栗,板栗下落到存果盒5中,螺旋轴51将板栗输送到第一出料管52排出;
经过电脑判断,该板栗为不合格板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构3和伸缩缸4动作,将真空吸盘61移动到不合格板栗上方,而后利用真空吸盘61吸住不合格板栗,随后水平滑移机构3和伸缩缸4动作再次动作,将不合格板栗输送到存果盒5右端,舵机62驱动真空吸盘61向存果盒5方向旋转,随后真空吸盘61释放板栗,板栗下落到存果盒5中,螺旋轴51将板栗输送到第二出料管53排出。
电脑分析和判断优质板栗和不合格板栗的方法为,电脑接收到摄像头7传输过来的照片后,电脑根据板栗的平均直径和输送机1的速度设置摄像头7拍摄的频率并调用函数提取单帧图片进行处理,并实现运动视觉处理,处理流程为;
1、图像预处理方面先利用通道分离将RGB空间蓝色通道分离出来,对处理后的图像进行高斯滤波进行平滑,再进行阈值化处理进行背景分割和去除颜色不达标的板栗,采用轮廓提取方法寻找并存储板栗的外轮廓,利用已知实际长度或大小的线或图形,将像素面积换算成实际面积,对其大小进行筛选;
2、通过蓝色通道分离的方法筛选颜色为深棕色的板栗;
3、通过第二边缘轮廓检测的方法检测上述深棕色板栗表面是否有破损;
如果板栗直径大小、颜色和表面破损均符合预设标准,则电脑判断该板栗为优质板栗;如果板栗直径大小、颜色和表面破损其中一项不符合预设标准,则电脑判断该板栗为不合格板栗。
电脑对不合格和优质板栗处理后的图像进行霍夫圆检测得到板栗中心点的二维图像坐标,将换算好的机械坐标反馈给PLC控制器, PLC控制器处理完信号后控制水平滑移机构3和电磁阀组件动作,以实现对指定坐标上板栗进行吸取。
本发明还增加了串口通信,实现电脑操控,UART异步通信方式,摄像头对输送机1上板栗特征进行记录,提取单帧图像后,传送至电脑上,根据像素大小面积判断,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据对比色蓝色,采用蓝色通道分离方法,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据边缘轮廓监测方法,监测是否出现第二轮廓,若无,则判断为符合要求板栗,输出信号为1,将判断结果存于TXT文件中,经过串口通信,打开相对应文件后,将信号传入PLC控制器。
Claims (6)
1.一种板栗自动分拣装置,其特征在于:包括门架(2)、输送机(1)、伸缩缸(4)、存果盒(5)、吸取装置(6)、自控系统;
输送机(1)设置在门架(2)内,气缸安装在门架(2)上,吸取装置(6)与伸缩缸(4)活塞杆连接,自控系统用于控制伸缩缸(4)和吸取装置(6)动作;
吸取装置(6)用于将输送机(1)上的板栗传送到存果盒(5)内,它包括连接在伸缩缸(4)活塞杆上的舵机(62)和连接在舵机(62)转动端上的多个真空吸盘(61);
自控系统包括多个摄像头(7)、电脑、PLC控制器和电磁阀组件,摄像头(7)将拍摄到图像传输给电脑,电脑将信号传输给PLC控制器,PLC控制器通过电磁阀组件控制伸缩缸(4)、舵机(62)和真空吸盘(61)动作。
2.根据权利要求1所述的一种板栗自动分拣装置,其特征在于:存果盒(5)底面为弧面,在存果盒(5)内设有螺旋轴(51),在存果盒(5)底部连通有两根出料管,其中的一根出料管位于存果盒(5)中部,另外一根出料管位于存果盒(5)靠近螺旋轴(51)输出侧一端。
3.根据权利要求1或2所述的一种板栗自动分拣装置,其特征在于:在门架(2)上设有水平滑移机构(3),所述气缸安装在水平滑移机构(3)上,在气缸两侧门架(2)上分别设有一个用来监测气缸移动位置的测距传感器(8),两个测距传感器(8)将检测到的信号传输给电脑,电脑通过PLC控制器控制水平滑移机构(3)动作。
4.一种使用权利要求3所述的板栗自动分拣装置对板栗进行分拣的方法,其特征在于:首先摄像头(7)将拍摄的板栗照片传输给电脑,电脑再将摄像头(7)传输过来的照片与预设图像进行比较,分析和判断出不合格和优质板栗在输送机(1)上坐标,并将坐标反馈给PLC控制器;
经过电脑判断,该板栗为优质板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构(3)和伸缩缸(4)动作,将真空吸盘(61)移动到优质板栗上方,而后利用真空吸盘(61)吸住优质板栗,随后水平滑移机构(3)和伸缩缸(4)动作再次动作,将板栗输送到存果盒(5)左端,舵机(62)驱动真空吸盘(61)向存果盒(5)方向旋转,随后真空吸盘(61)释放板栗,板栗下落到存果盒(5)中,螺旋轴(51)将板栗输送到第一出料管排出;
经过电脑判断,该板栗为不合格板栗,需要进行挑选时,水平滑移机构(3)和伸缩缸(4)动作,将真空吸盘(61)移动到不合格板栗上方,而后利用真空吸盘(61)吸住不合格板栗,随后水平滑移机构(3)和伸缩缸(4)动作再次动作,将不合格板栗输送到存果盒(5)右端,舵机(62)驱动真空吸盘(61)向存果盒(5)方向旋转,随后真空吸盘(61)释放板栗,板栗下落到存果盒(5)中,螺旋轴(51)将板栗输送到第二出料管排出。
5.根据权利要求4所述的一种板栗自动分拣装置对板栗进行分拣的方法,其特征在于:电脑分析和判断优质板栗和不合格板栗的方法为:电脑接收到摄像头(7)传输过来的照片后,电脑根据板栗的平均直径和输送机(1)的速度设置摄像头(7)拍摄的频率并调用函数提取单帧图片进行处理,并实现运动视觉处理,处理流程为;
一、图像预处理方面先利用通道分离将RGB空间蓝色通道分离出来,对处理后的图像进行高斯滤波进行平滑,再进行阈值化处理进行背景分割和去除颜色不达标的板栗,采用轮廓提取方法寻找并存储板栗的外轮廓,利用已知实际长度或大小的线或图形,将像素面积换算成实际面积,对其大小进行筛选;
二、通过蓝色通道分离的方法筛选颜色为深棕色的板栗;
三、通过第二边缘轮廓检测的方法检测上述深棕色板栗表面是否有破损;
如果板栗直径大小、颜色和表面破损均符合预设标准,则电脑判断该板栗为优质板栗;如果板栗直径大小、颜色和表面破损其中一项不符合预设标准,则电脑判断该板栗为不合格板栗。
6.根据权利要求5所述的一种板栗自动分拣装置对板栗进行分拣的方法,其特征在于:增加串口通信,实现电脑操控,UART异步通信方式,摄像头对输送机(1)上板栗特征进行记录,提取单帧图像后,传送至电脑上,根据像素大小面积判断,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据对比色蓝色,采用蓝色通道分离方法,挑选符合要求板栗,输出信号为1;根据边缘轮廓监测方法,监测是否出现第二轮廓,若无,则判断为符合要求板栗,输出信号为1,将判断结果存于TXT文件中,经过串口通信,打开相对应文件后,将信号传入PLC控制器。
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