CN107671007B - 基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，包括用于承载设备的框形支架，所述框形支架一端设有上料机构，中间设有视觉检测机构，另一端设有分拣机构，下部设有传送带，所述传送带上设有上三块下三块分布均匀的上型板，所述上型板中间设有交错排列的孔洞；所述上料机构包括方形料斗、连接杆、振动电机；所述视觉检测机构包括相机、LED面光源、计算机、驱动电机、轨道连接杆、下型板；所述分拣机构包括分拣机器人和分类容器，所述分拣机器人设于上型板的正上方。本系统能够自动完成对多颗珍珠的同时检测并执行分拣，多条线路组合还可对珍珠尺寸大小进行筛选，结构简单，制造成本低，能够实现批量检测，且使用维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及基于机器视觉的检测，具体涉及基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统。
背景技术
中国淡水珍珠产量占世界珍珠产量的95%以上，产值仅占全球珍珠总产值的10%，实现基于机器视觉的珍珠自动分拣对于提高整个行业的产值来说极为重要。根据养殖珍珠国家分级标准的出台（GB/T 18781-2008），明确规定了珍珠的分级标准，对于形状、颜色、大小、光洁度的分级都有了明确的指标，实现机器自动分拣，首先要解决的技术问题就是对于珍珠图像的获取，图像是平面的，珍珠是立体的，要获得珍珠的多个表面，才能够更好的判断珍珠的形状、颜色、光洁度等；其次要考虑效率问题，效率要能满足实际生产需要。
获取珍珠表面图像的装置有很多种，例如国家发明申请号200720105500.7公开了一种基于机器视觉的珍珠实时检测和分级系统，其中珍珠图像获取方面，运用机器视觉技术，对通过玻璃管顺序下落的珍珠表面进行图像采集。该发明在图像获取技术方面存在的不足之处：利用多台高速摄像机从不同角度获取珍珠表面，这样使得成本升高；另一方面，在对珍珠形状分级时，保证每台摄像机与珍珠的距离统一较为困难，且对玻璃管的透明度要求很高，光源处理不当还会造成反光折射等现象影响检测。
例如专利申请号为201210411979.2公开了一种基于单目多视角机器视觉的珍珠颜色光泽度在线自动分级装置，由一个广角摄像机和8个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置,通过一个广角摄像机的一次成像来获取从一个视角拍摄的珍珠表面图像，实现一种以珍珠为观察中心的全方位视觉装置。该发明在图像获取方面存在不足：定点拍摄，实现生产较难，且上料动作机构复杂，每颗珍珠的检测都需要活动顶杆的运动，易磨损，增加了成本费用并且延长了珍珠分类时间。
上述两例为两种珍珠单体检测方法，单体检测虽在精度方面具有无可比拟的优势但效率问题明显；若要批量检测则需要批量的检测设备，成本较高。因此如何发明出一种珍珠批量检测系统，成为了现有技术的攻关课题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足之处，提供一种结构简单，制造成本低，能够实现批量检测珍珠且智能分拣，同时使用维护方便的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，包括用于承载设备的框形支架，所述框形支架一端设有上料机构，中间设有视觉检测机构，另一端设有分拣机构，下部设有传送带，所述传送带上设有上三块下三块分布均匀的上型板，所述上型板中间设有交错排列的孔洞；所述上料机构包括方形料斗、连接杆、振动电机，所述振动电机通过连接杆与传送带接触；所述视觉检测机构包括相机、LED面光源、计算机、驱动电机、轨道连接杆、下型板，所述相机拍摄图像送至计算机处理，所述驱动电机通过轨道连接杆连接下型板，所述下型板上设有与上型板上的孔洞对应的凸立柱，立柱可穿过孔洞；所述分拣机构包括分拣机器人和分类容器；所述传送带每次停止时，所述上型板正好在方形料斗、相机及LED面光源、分拣机器人的正下方，在下型板的正上方。
进一步的，所述分拣机构的一端设有回收容器，用于漏检珍珠的回收。
进一步的，所述上型板四周设有突起边界，其右边位置较低一端，设有一块空白凹槽区，用于容纳漏检珍珠。
进一步的，所述传送带左边略高于右边，使整条传动带与水平面形成一定角度。便于没有被孔洞卡住的或意外滚落的珍珠将会一同汇集在上型板右侧边缘凹槽处。
进一步的，所述所述上型板与下型板整体与水平面成一定角度。
进一步的，所述上型板与下型板上涂有柔性涂料且为黑色，防止对珍珠造成摩擦，同时便于图像处理。
进一步的，所述分拣机器人选用分拣速度相对较快的delta并联机器人，机器人末端执行器为气吸式，分拣机器人根据计算机图像处理的定位和形状分析结果对珍珠进行分拣，将珍珠吸取放入相应的分类容器中。
本发明的有益效果主要表现在：1）通过一个摄像机获取了珍珠的多表面图像信息，装置结构简单，成本低，且能够实现珍珠批量检测，大大提高了工作效率；2）可以在上料的同时，直接完成大小尺寸的筛分； 3）设置的漏检回收机构合理，能弥补前几项任务造成的失误，将漏检珍珠再次送至上料机构。
综上所述，本系统能够自动完成对多颗珍珠的同时检测并执行分拣，多条线路组合还可对珍珠尺寸大小进行筛选，结构简单，制造成本低，能够实现批量检测，且使用维护方便。
附图说明
下面根据附图及实施例，对本发明的结构和特征作进一步描述。
图1是本发明基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统的结构示意图；
图2是本发明上型板放大细节示意图；
图3是本发明上料机构在多系统组合时实现大小尺寸筛分示意图；
图4是本发明视觉检测机构中珍珠在上型板和下型板初始状态时的示意图；
图5是本发明视觉检测机构中珍珠在上型板和下型板接触后翻转的示意图；
图6是本发明视觉检测机构中珍珠在上型板和下型板分离后的示意图。
具体实施方式
参考图1所示，基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统包括用于承载设备的框形支架1，所述框形支架1一端设有用于将珍珠11单层分布（可筛分大小）的上料机构，中间设有用于将珍珠11翻滚并批量采集珍珠11多表面图像的视觉检测机构，另一端设有用于将珍珠11分拣到不同分拣容器15的分拣机构，下部设有传送带7，所述传送带7上设有上三块下三块均匀分布的上型板8；所述上料机构包括方形料斗2、连接杆13、振动电机14，所述振动电机14通过连接杆13与传送带7接触；所述视觉检测机构包括相机4、LED面光源3、计算机、驱动电机10、轨道连接杆12、下型板9，其中LED面光源3可将上型板8每一处都照亮，不产生阴影干扰图像检测，所述相机4拍摄图像送至计算机处理，所述驱动电机10通过轨道连接杆12连接下型板9，所述下型板9上设有与上型板8上的孔洞对应的凸立柱，立柱可穿过孔洞，所述驱动电机10通过轨道连接杆12驱动下型板9做上下运动，轨道连接杆12可保证下型板9平稳运动，下型板9凸立柱穿过上型板8的孔洞将珍珠11顶起并翻滚至孔隙处，下型板9向下运动，珍珠11返回上型板8并翻滚至较低端的孔洞；所述分拣机构包括分拣机器人5和分类容器6，所述分拣机器人5选用分拣速度相对较快的delta并联机器人，机器人末端执行器为气吸式，分拣机器5根据计算机图像处理的定位和形状分析结果对珍珠11进行分拣，将珍珠11吸取放入相应的分类容器6中，所述分拣机构的一端设有回收容器15，用于漏检珍珠11的回收，其中上型板8为传送带7一块区域，连同突起的边界可随传送带7弯曲而弯曲，漏检珍珠11被传送至最末端时由于重力的作用直接掉落至回收容器15；所述传送带7每次停止时，所述上型板8正好在方形料斗2、相机4及LED面光源3、分拣机器人5的正下方，在下型板9的正上方。
参看图2所示，上型板8四周有突起边界防止珍珠11滚出，中间分布交错排列的孔洞，可将一定大小的珍珠11卡住而不穿过掉落，右边位置较低一端有一块空白凹槽区容纳漏检珍珠，每块上型板8在传送带7上间距均匀。
参看图3所示，上料后，珍珠11通过方形料斗2落入上型板8中间，振动电机14通过连接杆13将振动传递至传送带7，从而使上型板8振动，促进筛分同时，使珍珠11在上型板8单层分布，防止重叠造成误检，若多个系统组合可将孔洞大小设置为不同，并在此处完成大小分级。
参见图4所示，珍珠11在视觉检测机构中翻转主要靠上型板8和下型板9的来回运动，其整体与水平面成一定角度，上型板8具有交错排列的孔洞，可将珍珠11卡在固定位置而不穿过掉落；下型板9具有与上型板8孔洞对应的立柱，直径比孔洞小。
参见图5所示，下型板9的向上运动后，下型板9的立柱穿过孔洞将珍珠11顶起并翻滚到立柱边的缝隙上。
参见图6所示，下型板9向下回原状态，由于整上型板8和下型板9与水平面成一定角度，珍珠11通过重力作用再次翻滚落在较低端孔洞处，且在珍珠11运动的同时相机4迅速采集图像，以此批量获得珍珠11多表面图像，为减少机械摩擦对珍珠11造成的损害，上型板8、下型板9可涂上柔性涂料，且颜色为黑色，便于图像处理。
本发明工作流程为：上料机构将珍珠11成批在上型板8中单层排列，传送带7将上型板8及珍珠11传送至视觉检测机构，通过LED面光源3将被检区域照亮，由相机4采集图像并传由计算机处理，传送带7将上型板8及珍珠9送至分拣机构，分拣机器人5根据结果执行分拣动作将珍珠11放入相应的形状分类容器6中，漏检的珍珠11由漏检回收容器15回收；其中传送带7每次停止时上型板8正好在各个操作区域，此时上料、检测、分拣同时进行，等待耗时最久的任务结束后，驱动传送带7并进行下一轮操作。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，包括用于承载设备的框形支架，其特征在于：所述框形支架一端设有上料机构，中间设有视觉检测机构，另一端设有分拣机构，下部设有传送带，所述传送带上设有上三块下三块分布均匀的上型板，所述上型板中间设有交错排列的孔洞；所述上料机构包括方形料斗、连接杆、振动电机，所述振动电机通过连接杆与传送带接触；所述视觉检测机构包括相机、LED面光源、计算机、驱动电机、轨道连接杆、下型板，所述相机拍摄图像送至计算机处理，所述驱动电机通过轨道连接杆连接下型板，所述下型板上设有与上型板上的孔洞对应的凸立柱，立柱可穿过孔洞；所述分拣机构包括分拣机器人和分类容器；所述传送带每次停止时，所述上型板正好在方形料斗、相机及LED面光源、分拣机器人的正下方，在下型板的正上方。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于：所述分拣机构的一端设有回收容器，用于漏检珍珠的回收。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于：所述上型板四周设有突起边界，其右边位置较低一端，设有一块空白凹槽区，用于容纳漏检珍珠。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于所述传送带左边略高于右边，使整条传动带与水平面形成一定角度。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于：所述上型板与下型板整体与水平面成一定角度。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于：所述上型板与下型板上涂有柔性涂料且为黑色。
7.根据权利要求1所述的基于机器视觉批量检测珍珠形状的智能分拣系统，其特征在于：所述分拣机器人选用分拣速度相对较快的delta并联机器人，机器人末端执行器为气吸式。
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