CN107576304B - 一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置及方法，其特征在于，包括用于旋转夹具的旋转底盘、均匀布置在旋转底盘上的六个用于夹持核类水果的夹具、用于拍摄核类水果四个方向的四向摄像装置、用于拍摄核类水果两个方向的二向摄像装置、纵向布置的用于调整核类水果方位的夹具。其中：六个夹具循环旋转并依次经过六个工位，六个工位包括上料工位、四向摄像工位、方位一次调整工位、二向摄像工位、方位二次调整工位和出料工位。本发明结构简单，设计合理，能够用机器代替人工劳动，自动完成核类水果去核前的方位检测及调整，为下一步的挖核工序奠定基础，具有适应性强、工作效率高、自动化程度高等优点。

Description

一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置及方法

技术领域

本发明属于食品加工机械技术领域，具体涉及一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置及方法。

背景技术

核类水果如龙眼、荔枝等经常被用来制作果肉干。在此类水果加工过程中，最耗时也是最耗费工厂人力成本的就是去皮挖核环节。在炎热的产季，需要工人在生产线上昼夜不停地去皮挖核，产品质量因个体差异和较高的劳动强度难以控制，使得工厂生产效率低，大量人工的投入也导致工厂生产成本的提高。因此，用机器代替人工、实现自动化去皮挖核是水果罐头加工厂的必然发展趋势。然而，高效率自动化去皮挖核的首要前提是提前调整好水果的方位，传统的水果自动去皮挖核设备并没有有效的方法来实现这一前提，只能依赖人工调整水果的方位再去皮挖核，或者放弃调整方位直接去皮挖核，不能满足现代农产品深加工的要求。所以，实现核类水果自动化去皮挖核的一大关键点即是水果方位的自动调整。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置及方法，经过方位调整后的核类水果能够以期望的方位送入其它去皮挖核装置中。

为达上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置，其特征在于，包括用于旋转夹具的旋转底盘、均匀布置在旋转底盘上的六个用于夹持核类水果的夹具，六个夹具循环旋转并依次经过六个工位，其中，

一工位为上料工位；

二工位为四向摄像工位，还包括一个四向摄像装置，四向摄像装置由摄像头固定座和固设在摄像头固定座内部的四个摄像头组成，四个摄像头呈两组对向布置，一组摄像头的连线与另一组摄像头的连线呈X形垂直交叉，连线的交点位于夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点；

三工位为方位一次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具，该纵向放置的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点与旋转底盘上的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

四工位为二向摄像工位，还包括一个二向摄像装置，二向摄像装置由摄像头固定座和径向相对固设在摄像头固定座内部的两个摄像头组成，两个摄像头连线的中点与夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

五工位为方位二次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具，该纵向放置的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点与旋转底盘上的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

六工位为出料工位。

所述的夹具包括夹具底座和两相对设置的左夹持盘和右夹持盘，夹具左臂和夹具右臂分别通过轴承与固设在夹具底座的滑动光轴连接，设置在夹具底座的左右两侧，可沿着滑动光轴轴向滑动；

旋转步进电机固设在夹具左臂的左侧，通过旋转同步带与旋转同步轮连接；左夹持盘设在夹具左臂的前端，并与旋转同步轮同心相连；第二同步惰轮与第三同步惰轮自上而下依次设在夹具左臂上，在旋转同步轮转动时由旋转同步带带动转动；

夹持步进电机位于夹具右臂的右侧，并固设在夹具底座的右下侧，夹持步进电机的顶部与夹持同步轮连接，夹持同步轮与第一同步惰轮通过夹持同步带相连，固定轴穿过第一同步惰轮的中心，并固设在夹具底座上；右夹持盘固设在夹具右臂前端。

所述的摄像头固定座为移除了右侧竖直段的正八边形结构，由铝合金制成。

一种利用所述的基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置的使用方法，其特征在于，所述夹具循环旋转并依次经过六个工位，完成本工位的动作后，则跟随旋转底盘旋转到下一工位，包括如下步骤：

（1）接入工序；（2）四向摄像工序；（3）方位一次调整工序；（4）二向摄像工序；（5）图像识别工序；（6）方位二次调整工序；（7）移出工序。

本发明的有益效果：本发明结构简单，设计合理，能够用机器代替人工劳动，自动完成核类水果去核前的方位检测及调整，为下一步的挖核工序奠定基础，具有适应性强、工作效率高、自动化程度高等优点。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是四向摄像装置的结构示意图；

图3是二向摄像装置的结构示意图；

图4是夹具的结构示意图；

图5是夹具的左视示意图；

图6是夹具的右视示意图；

图7是实施例中龙眼蒂三维空间方位图。

图中，旋转底盘1，夹具2，四向摄像装置3，二向摄像装置4，摄像头固定座5，摄像头6，夹具底座7，左夹持盘8，右夹持盘9，夹具左臂10，夹具右臂11，轴承12，滑动光轴13，旋转步进电机14，旋转同步带15，旋转同步轮16，夹持步进电机17，夹持同步带18，夹持同步轮19，固定轴20，第一同步惰轮21，第二同步惰轮22，第三同步惰轮23，龙眼蒂24。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1至图6所示，本发明包括用于旋转夹具的旋转底盘1、均匀布置在旋转底盘1上的六个用于夹持核类水果的夹具2，六个夹具2循环旋转并依次经过六个工位，其中，

一工位为上料工位；

二工位为四向摄像工位，还包括一个四向摄像装置3，四向摄像装置3由摄像头固定座5和固设在摄像头固定座5内部的四个摄像头6组成，四个摄像头6呈两组对向布置，一组摄像头6的连线与另一组摄像头6的连线呈X形垂直交叉，连线的交点位于夹具2的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点；

三工位为方位一次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具2，该纵向放置的夹具2的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点与旋转底盘1上的夹具2的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点重合；

四工位为二向摄像工位，还包括一个二向摄像装置4，二向摄像装置4由摄像头固定座5和径向相对固设在摄像头固定座5内部的两个摄像头6组成，两个摄像头6连线的中点与夹具2的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点重合；

五工位为方位二次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具2，该纵向放置的夹具2的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点与旋转底盘1上的夹具的左夹持盘8和右夹持盘9中心连线的中点重合；

六工位为出料工位。

旋转底盘1与额外的固定在机器外壳上的步进电机相连，步进电机受计算机控制驱动旋转底盘1。纵向设置的夹具2、四向摄像装置3、二向摄像装置4也用铝板固定在机器外壳上。

所述的夹具2包括夹具底座7和两相对设置的左夹持盘8和右夹持盘9，夹具底座7与旋转底盘固定连接，夹具左臂10和夹具右臂11分别通过轴承12与固设在夹具底座7的滑动光轴13连接，设置在夹具底座7的左右两侧，可沿着滑动光轴13轴向滑动；

旋转步进电机14固设在夹具左臂10的左侧，通过旋转同步带15与旋转同步轮16连接；左夹持盘8设在夹具左臂10的前端，并与旋转同步轮16同心相连；第二同步惰轮22与第三同步惰轮23自上而下依次设在夹具左臂10上，在旋转同步轮16转动时由旋转同步带15带动转动；

夹持步进电机17位于夹具右臂11的右侧，并固设在夹具底座7的右下侧，夹持步进电机17的顶部与夹持同步轮19连接，夹持同步轮19与第一同步惰轮21通过夹持同步带18相连，固定轴20穿过第一同步惰轮21的中心，并固设在夹具底座7上；右夹持盘9固设在夹具右臂11前端。

所述的摄像头固定座5为移除了右侧竖直段的正八边形结构，由铝合金制成。

本发明的工作原理如下：整个装置是一个流水线，有六个工作位和七个工序。核类水果由旋转底盘1上的夹具2夹持，依次进入各个工位，每个节拍由电机带动移动一个工位，进行拍照、调整方位，最后移出到其它加工装置上。安装于旋转底盘1上的夹具2在进入每个工位时，也充当完成当前工序的工具之一，即完成夹具的角色和功能。

以夹持和调整龙眼为例，本发明的工作步骤如下：

（1）接入工序

龙眼从此处传入（从其它辅助设施），然后由一工位的夹具2夹住龙眼。

（2）四向摄像工序

龙眼进入二工位，为了获取龙眼的图像，需对龙眼的6个方向拍照，就像立方体的6个面，此处先使用四向摄像装置3拍4个方向。

（3）方位一次调整工序

为了拍摄剩余的两个方位的图像，需要将龙眼调整方位。具体流程为：

（3-1）龙眼进入三工位。此时龙眼已被旋转底盘1上的夹具2夹住。

（3-2）三工位上纵向设置的夹具2夹住龙眼。

（3-3）旋转底盘1上的夹具2松开龙眼。

（3-4）纵向设置的夹具2旋转龙眼90度。

（3-5）旋转底盘1上的夹具2夹住龙眼。

（3-6）纵向设置的夹具2松开龙眼。

（3-7）旋转底盘1上的夹具2旋转龙眼90度。

如此，龙眼原先被旋转底盘1上的夹具2遮挡的横向剩余两个方位已调整到竖向。

（4）二向摄像工序

龙眼进入四工位，此时四工位的二向摄像装置4将龙眼剩余两个方位拍摄出来。

（5）图像识别工序

此时龙眼的6个方位图像都已被拍摄获得计算机图像信息。计算机将使用图像识别技术计算出龙眼最大可能性的立体角度信息。

龙眼的任意当前方位，皆可根据目标方位分解为横向夹具旋转角度，以及纵向夹具旋转角度。

如目标方位为将龙眼蒂23调整向上位置，则分解如图7所示，XZ平面为水平面，横向夹具旋转角度为35°，纵向夹具旋转角度为50°，龙眼的中心位于坐标轴原点位置，龙眼蒂24的位置相对水平面为倾斜向上。

（6）方位二次调整工序

龙眼进入五工位，此时龙眼的6个方位图像都已被拍摄获得计算机图像信息。计算机根据计算结果，操纵五工位的横向、纵向两个夹具配合旋转龙眼蒂24至目标方位。

此时的执行步骤为：

（6-1）龙眼进入五工位。此时龙眼已被旋转底盘1上的夹具2夹住。

（6-2）旋转底盘1上的夹具2顺时针旋转35度。

（6-3）五工位上纵向设置的夹具2夹住龙眼。

（6-4）旋转底盘1上的夹具2松开龙眼。

（6-5）纵向设置的夹具2顺时针旋转50度。

（6-6）旋转底盘1上的夹具2夹住龙眼。

（6-7）纵向设置的夹具2松开龙眼，此时，龙眼蒂24已旋转至竖直向上。

（7）移出工序

龙眼方位在上一步骤已调整正确，此时进入六工位，在这个位置移交给其它加工装置。

Claims (4)

1.一种基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置，其特征在于，包括用于旋转夹具的旋转底盘、均匀布置在旋转底盘上的六个用于夹持核类水果的夹具，六个夹具循环旋转并依次经过六个工位，其中，

一工位为上料工位；

二工位为四向摄像工位，还包括一个四向摄像装置，四向摄像装置由摄像头固定座和固设在摄像头固定座内部的四个摄像头组成，四个摄像头呈两组对向布置，一组摄像头的连线与另一组摄像头的连线呈X形垂直交叉，连线的交点位于夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点；

三工位为方位一次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具，该纵向放置的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点与旋转底盘上的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

四工位为二向摄像工位，还包括一个二向摄像装置，二向摄像装置由摄像头固定座和径向相对固设在摄像头固定座内部的两个摄像头组成，两个摄像头连线的中点与夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

五工位为方位二次调整工位，还包括一个纵向放置的夹具，该纵向放置的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点与旋转底盘上的夹具的左夹持盘和右夹持盘中心连线的中点重合；

六工位为出料工位。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置，其特征在于，所述的夹具包括夹具底座和两相对设置的左夹持盘和右夹持盘，夹具左臂和夹具右臂分别通过轴承与固设在夹具底座的滑动光轴连接，设置在夹具底座的左右两侧，可沿着滑动光轴轴向滑动；

旋转步进电机固设在夹具左臂的左侧，通过旋转同步带与旋转同步轮连接；左夹持盘设在夹具左臂的前端，并与旋转同步轮同心相连；第二同步惰轮与第三同步惰轮自上而下依次设在夹具左臂上，在旋转同步轮转动时由旋转同步带带动转动；

夹持步进电机位于夹具右臂的右侧，并固设在夹具底座的右下侧，夹持步进电机的顶部与夹持同步轮连接，夹持同步轮与第一同步惰轮通过夹持同步带相连，固定轴穿过第一同步惰轮的中心，并固设在夹具底座上；右夹持盘固设在夹具右臂前端。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置，其特征在于，所述的摄像头固定座为移除了右侧竖直段的正八边形结构，由铝合金制成。

4.一种利用权利要求1所述的基于图像识别的核类水果方位检测及调整的装置的使用方法，其特征在于，所述夹具循环旋转并依次经过六个工位，完成本工位的动作后，则跟随旋转底盘旋转到下一工位，包括如下步骤：

（1）接入工序；（2）四向摄像工序；（3）方位一次调整工序；（4）二向摄像工序；（5）图像识别工序；（6）方位二次调整工序；（7）移出工序。