CN108582083A - 一种果蔬选购系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种果蔬选购系统和方法，在该系统中包括果蔬选购装置和控制终端，所述果蔬选购装置包括移动载物台、机械手、摄像装置、气动组件、载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件，所述控制终端包括中央控制模块、远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块；所述载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件均接收来自中央控制模块的控制信息来对移动载物台、机械手和气动组件进行控制；所述摄像控制模块对摄像装置进行控制，所述图像处理模块对摄像控制模块保存的果蔬图片进行果蔬信息和果蔬坐标的识别，所述远程通信模块用于接收果蔬信息。本发明实现了对果蔬的智能挑选的工作，可以节省人力。

Description

一种果蔬选购系统和方法

技术领域

本发明涉及果蔬购买技术领域，具体为一种果蔬选购系统和方法。

背景技术

随着科技的发展，线上购物逐渐取代了线下购物来到人们的生活中，使人们能足不出户买到需要的产品。然而对于果蔬行业的商户来说，当他们接到线上订单时，往往需要对果蔬进行挑选和称重，需要耗费大量的人力，当订单量大时，往往会忙不过来，因此需要一种能自动多果蔬进行挑选的装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种果蔬选购系统和方法，可以根据果蔬信息自动挑选出符合要求的果蔬。

具体方案如下：

一种果蔬选购系统，包括果蔬选购装置和控制终端，所述果蔬选购装置包括移动载物台、机械手、摄像装置、气动组件、载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件，所述控制终端包括中央控制模块、远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块；所述气动组件包括吸盘，所述机械手设置于所述移动载物台的上方，所述气动组件的吸盘设置于所述机械手上，所述摄像装置固定设置于所述机械手的上方。

所述载物台控制组件分别连接于中央控制模块和移动载物台，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制移动载物台的移动，所述机械手控制组件分别连接于中央控制模块和机械手，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制机械手的移动，所述气动控制组件分别连接于中央控制模块和气动组件，其接收来自中央控制模块的控制信息控制气动组件进行吸气或放气，所述摄像控制模块连接中央控制模块，其根据中央控制模块的控制信息对摄像装置进行控制。

所述中央控制模块还分别与所述远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块电性连接，所述中央控制模块控制摄像装置拍照并将拍摄的果蔬图片发送至摄像控制模块，所述摄像控制模块接收到果蔬图片后进行保存，且发送图片更新指令给图像处理模块，所述图像处理模块对摄像控制模块保存的果蔬图片进行果蔬信息和果蔬坐标的识别，所述远程通信模块用于接收果蔬信息，所述中央控制模块与所述图像处理模块和远程通信模块通信以接收果蔬信息和果蔬坐标。

进一步的，所述移动载物台为转动平台，所述机械手为SCARA机器人，所述机械手控制组件为MS伺服控制器，所述气动控制组件为PLC控制器。

进一步的，所述气动组件还包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、空汽过滤器和真空发生器，所述空气压缩机通过调压过滤阀与电磁阀连接，所述电磁阀还包括一与气动控制组件相连的控制端和分别用于吸气和放气的吸气端和放气端，其中所述吸气端通过空汽过滤器和真空发生器连接到吸盘的吸盘上，所述放气端直接连接到吸盘上。

进一步的，所述摄像装置为可光学变焦的USB摄像头。

进一步的，所述果蔬信息包括果蔬种类和果蔬重量。

一种果蔬选购方法，应用于本实施例中所述的系统，包括以下步骤：

步骤一：当远程通信模块接收到果蔬信息时，将该果蔬信息发送给中央控制模块；

步骤二：中央控制模块发送拍照指令给摄像控制模块；

步骤三：当所述摄像控制模块接收到拍照指令后控制摄像装置进行拍照，并控制摄像装置将每次拍照后的果蔬图片发送回摄像控制模块；

步骤四：当摄像控制模块接收到摄像装置发送来的果蔬图片后，将该果蔬图片进行保存，并发送图片更新指令给图像处理模块；

步骤五：当所述图像处理模块接受到图片更新指令后，对摄像控制模块内存储的最新的果蔬图片进行果蔬信息的识别，并将识别后的果蔬信息发送至中央控制模块；

步骤六：所述中央控制模块接受到图像处理模块发送来的果蔬信息后，将该果蔬信息与从远程通信模块接受到的果蔬信息进行比对，如果一致，则控制图像处理模块对该果蔬图片内的果蔬坐标进行识别，进入步骤七，否则，通过载物台控制组件控制移动载物台进行移动，返回步骤二；

步骤七：所述图像处理模块将识别后的果蔬坐标发送给中央控制模块，中央控制模块将该果蔬坐标发送给机械手控制组件控制机械手移动至该果蔬坐标所在位置后，发送吸气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬进行吸取，之后中央控制模块发送取货区坐标给机械手控制组件控制机械手移动至取货区，最后发送放气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬放下。

本发明采用如上技术方案，根据输入的果蔬信息对果蔬进行实时拍照，并确定拍摄的果蔬照片内的果蔬信息是否符合输入的果蔬信息，并获取符合要求的果蔬的坐标，控制机械手移动到对应坐标位置，控制气动组件对该果蔬进行吸取。本发明可以实现对果蔬的智能挑选的工作，可以节省人力。

附图说明

图1所示为本发明实施例一的系统结构示意图。

图2所示为该实施例中机械手的结构示意图。

图3所示为该实施例中气动组件的结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种果蔬选购系统，如图1所示，其为本实施例的一种系统结构示意图，包括：果蔬选购装置和控制终端，所述控制终端用于接收客户终端的信号来对果蔬选购装置进行控制。

所述果蔬选购装置包括移动载物台、机械手、摄像装置、气动组件、载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件。

所述控制终端包括中央控制模块、远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块。

所述载物台控制组件分别连接于中央控制模块和移动载物台，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制移动载物台的移动，所述机械手控制组件分别连接于中央控制模块和机械手，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制机械手的移动，所述气动控制组件分别连接于中央控制模块和气动组件，其接收来自中央控制模块的控制信息控制气动组件进行吸气或放气，所述摄像控制模块连接中央控制模块，其根据中央控制模块的控制信息对摄像装置进行控制。

所述移动载物台用于放置带选购的果蔬，所述机械手设置于所述移动载物台的上方，所述摄像装置固定设置于所述机械手的上方，通过移动载物台的移动，可以对不同的果蔬进行挑选。所述移动载物台可以使用能够水平移动的载物台，也可以使用能够转动的载物台，该实施例中为了空间的充分利用，优选使用转动平台作为移动载物台。

所述机械手用于抓取果蔬，该实施例中选用SCARA机器人，该机械手在X，Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于挑选工作，本领域技术人员可以根据需求选择其他类型的机械手。需要说明的是，X，Y方向为位于水平面内的相互垂直的两个坐标轴所在的方向，Z轴方向为垂直于水平面的方向。

该实施例中，所述SCARA工业机器人包括3个旋转关节，如图2所示，其中3个旋转关节的轴线均相互平行，如图中的J1轴、J2轴和J4轴，通过旋转上述的3个旋转关节在平面内进行定位和定向。另外还包括一个移动关节，如图中的J3轴，用于完成末端件在垂直于平面的运动。该工业机器人具有四个轴和四个运动自由度，包括沿X、Y、Z方向的平移和绕Z轴的旋转自由度。

所述摄像装置用于对果蔬进行拍照，该实施例中采用普通可调焦距的300万像素的单目摄像头，通过单目摄像头将被摄取目标转换成图像信号。所述摄像装置设置于机械手上方，防止机械手运动时与摄像装置发生碰撞，需要说明的是，所述摄像装置位置的确定原则为：确保摄像装置对机械手下方的果蔬进行拍照时，拍摄到的机械手不影响图片的质量，即不影响果蔬种类的识别。

考虑到如果使用普通摄像头，就会拍到大面积的果蔬载物台，对果蔬的定位不够精准，容易对果蔬的图像处理造成较大的影响。因此作为一种优选的实时方案，选用可光学变焦的摄像头，可变换焦距的摄像头可以满足对拍摄图片范围的要求，由于在摄像头放置在顶部，需要改变拍摄范围才能拍到符合要求的图片，变焦镜头就可以不改变拍摄距离，仅需要调整变焦环就可以实现焦距的变化进而改变拍摄范围。另外，由于USB摄像头具有操作简单，不需安装额外驱动，只需跟电脑USB口相接就可以实现即插即用的优点，因此优选选用可光学变焦的USB摄像头。

该实施例中，由于移动载物台为转动平台，所以所述载物台控制组件可以由伺服电机和传送皮带组成，当然本领域技术人员也可以采用其他的结构进行控制。

该实施例中，所述机械手控制组件为MS伺服控制器，其通过其上的Ethernet端口与控制终端进行通讯，从而根据控制终端传来的位置信息对机械手进行控制，即控制机械手在X、Y、Z三轴以及角度轴的运动；

该实施例中，所述气动控制组件为PLC控制器，其通过RS232端口与控制终端进行通讯，从而根据控制终端传来的吸气或放气指令实现对气动组件的控制。

所述气动组件接收来自气动控制组件的指令对果蔬进行吸取，该实施例中所述气动组件包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、空汽过滤器、真空发生器和吸盘，所述吸盘设置于所述机械手上，本领域技术人员可知，所述吸盘的安装位置为机械手的操作端，即本实施例中SCARA工业机器人的J3轴下方处。其中所述空气压缩机为整个气动组件提供压缩空气，而压缩空气的压力值则由调压过滤阀进行调整；所述电磁阀控制气压的方向，该实施例中选用三位五通型的SMC系列电磁阀；所述空气过滤器用于过滤空气内的污染物，预防堵塞气管。在该实施例中，PLC控制器将控制信号传给电磁阀，电磁阀根据控制信号来选择气压输出为吸气或者放气，真空发生器则可以产生反向气压，从而能使吸盘吸起对应果蔬。该气动组件的内部原理图如图3所示，具体为：所述空气压缩机通过调压过滤阀与电磁阀连接，所述电磁阀还包括一与气动控制组件相连的控制端和分别用于吸气和放气的吸气端和放气端，其中所述吸气端通过空汽过滤器和真空发生器连接到吸盘的吸盘上，所述放气端直接连接到吸盘上。该实施例中选用的吸盘为圆型吸盘，其具有的良好的缓冲能力能将果蔬牢牢吸住进行抓取或释放，不会对果蔬造成损伤。

所述中央控制模块不仅对所述控制终端内的摄像控制模块和图像处理模块进行控制，而且对所述果蔬选购装置内的载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件进行控制。

所述中央控制模块还分别与所述远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块电性连接。

所述远程通信模块用于接收果蔬信息，并将接收到的果蔬信息发送给中央控制模块。

所述摄像控制模块根据中央控制模块的控制信息对摄像装置进行控制，控制摄像装置拍照并将拍摄的果蔬图片发送至摄像控制模块。所述摄像控制模块接收到果蔬图片后进行保存，且发送图片更新指令给图像处理模块。

所述图像处理模块对摄像控制模块保存的果蔬图片进行果蔬信息和果蔬坐标的识别，并将识别的果蔬信息和果蔬坐标发送至中央控制模块。该实施例中所述果蔬信息包括果蔬种类和果蔬重量，本领域技术人员可以适当的根据需求对果蔬信息进行增减，例如果蔬的新鲜度，果蔬有无缺陷等等。

该实施例中，为了使存储的照片为最新的照片，所述果蔬图片每次存储时将上次存储的果蔬图片进行覆盖，实现自动刷新功能。

所述果蔬种类和重量的识别中可以通过采集果蔬图片的颜色和大小进行对比，从而确认果蔬的种类和重量。

所述果蔬坐标的识别中可以首先根据比例测算法对摄像头进行标定，从而确定果蔬图片像素点的坐标与果蔬实际坐标的对应关系，从而通过果蔬图片内果蔬的中心的像素点坐标确认果蔬的实际坐标。

在该实施例中果蔬的实际坐标确定的具体方法为：建立一个二维坐标系以实现像素坐标和实际坐标的转换，与三维成像方法相比，比例测量算法也可以标定摄像头。不同之处在于比例测量算法建立了一个二维坐标系。同时，比例测量算法的精度仅取决于比例测算的精度。通过控制单个变量来连续减少误差并使标定结果更加准确。因此，该实施例中使用比例测量方法进行标定。

摄像头的比例测算是对摄像头中像素坐标与实际坐标的比值进行计算。该实施例中选用边长为14mm和35mm的棋盘格标定纸来标定摄像头。具体步骤如下：

(1)把选定的标定纸水平放置于摄像头的视野内，并拍摄多组图片。

(2)处理每组图片，提取图片中每一个方格的四个角点，并获到对应的像素坐标。

(3)把处在同一直线上并相邻的角点坐标两两相减，得到每组坐标的差值，并求取平均值。

(4)将获得的平均值除以标定纸的实际边长，以获得像素坐标与实际坐标之间的比率关系。

为了使标定结果更准确，优选采用多组测量来最小化误差的方式。

所述果蔬图片中心点坐标的获取方法为：通过果蔬图片得到该果蔬的轮廓的像素点坐标，通过该轮廓计算得出轮廓的中心点像素坐标。之后根据计算得到的果蔬图片中中心点像素坐标通过上述比例测算法的到的比率关系得到果蔬的实际坐标。

该实施例根据输入的果蔬信息对果蔬进行实时拍照，并确定拍摄的果蔬照片内的果蔬信息是否符合输入的果蔬信息，并获取符合要求的果蔬的坐标，控制机械手移动到对应坐标位置，控制气动组件对该果蔬进行吸取。

该实施例中的果蔬选购系统不仅可以应用于线上的果蔬系统，通过接受移动终端发送过来的果蔬信息进行果蔬选购，还可以应用于超市、自助水果店等实体店的线下购买，通过在控制终端增加果蔬信息选择界面，可以供用户对果蔬信息进行选择。

实施例二

本发明实施例二提供了一种果蔬选购方法，应用于上述的果蔬选购系统，主要包括以下步骤：

步骤一：当远程通信模块接收到果蔬信息时，将该果蔬信息发送给中央控制模块；

步骤二：中央控制模块发送拍照指令给摄像控制模块；

步骤三：当所述摄像控制模块接收到拍照指令后控制摄像装置进行拍照，并控制摄像装置将每次拍照后的果蔬图片发送回摄像控制模块；

步骤四：当摄像控制模块接收到摄像装置发送来的果蔬图片后，将该果蔬图片进行保存，并发送图片更新指令给图像处理模块；

步骤五：当所述图像处理模块接受到图片更新指令后，对摄像控制模块内存储的最新的果蔬图片进行果蔬信息的识别，并将识别后的果蔬信息发送至中央控制模块；

步骤六：所述中央控制模块接受到图像处理模块发送来的果蔬信息后，将该果蔬信息与从远程通信模块接受到的果蔬信息进行比对，如果一致，则控制图像处理模块对该果蔬图片内的果蔬坐标进行识别，进入步骤七，否则，通过载物台控制组件控制移动载物台进行移动，返回步骤二；

步骤七：所述图像处理模块将识别后的果蔬坐标发送给中央控制模块，中央控制模块将该果蔬坐标发送给机械手控制组件控制机械手移动至该果蔬坐标所在位置后，发送吸气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬进行吸取，之后中央控制模块发送取货区坐标给机械手控制组件控制机械手移动至取货区，最后发送放气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬放下。

需要说明的是，所述取货区为挑选好的果蔬放置的区域，其为移动载物台之外的区域，本领域技术人员可以根据实际的位置情况设定取货区的位置。所述取货区的坐标已预先存储于中央控制模块内，当需要使用时直接调用即可。

本实施例根据输入的果蔬信息对果蔬进行实时拍照，并确定拍摄的果蔬照片内的果蔬信息是否符合输入的果蔬信息，并获取符合要求的果蔬的坐标，控制机械手移动到对应坐标位置，控制气动组件对该果蔬进行吸取。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种果蔬选购系统，其特征在于：包括果蔬选购装置和控制终端，所述果蔬选购装置包括移动载物台、机械手、摄像装置、气动组件、载物台控制组件、机械手控制组件和气动控制组件，所述控制终端包括中央控制模块、远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块；所述气动组件包括吸盘，所述机械手设置于所述移动载物台的上方，所述气动组件的吸盘设置于所述机械手上，所述摄像装置固定设置于所述机械手的上方；

所述载物台控制组件分别连接于中央控制模块和移动载物台，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制移动载物台的移动，所述机械手控制组件分别连接于中央控制模块和机械手，其接收来自中央控制模块的控制信息以控制机械手的移动，所述气动控制组件分别连接于中央控制模块和气动组件，其接收来自中央控制模块的控制信息控制气动组件进行吸气或放气，所述摄像控制模块连接中央控制模块，其根据中央控制模块的控制信息对摄像装置进行控制；

所述中央控制模块还分别与所述远程通信模块、摄像控制模块和图像处理模块电性连接，所述中央控制模块控制摄像装置拍照并将拍摄的果蔬图片发送至摄像控制模块，所述摄像控制模块接收到果蔬图片后进行保存，且发送图片更新指令给图像处理模块，所述图像处理模块对摄像控制模块保存的果蔬图片进行果蔬信息和果蔬坐标的识别，所述远程通信模块用于接收果蔬信息，所述中央控制模块与所述图像处理模块和远程通信模块通信以接收果蔬信息和果蔬坐标。

2.根据权利要求1所述的果蔬选购系统，其特征在于：所述移动载物台为转动平台，所述机械手为SCARA机器人，所述机械手控制组件为MS伺服控制器，所述气动控制组件为PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的果蔬选购系统，其特征在于：所述气动组件还包括空气压缩机、调压过滤阀、电磁阀、空汽过滤器和真空发生器，所述空气压缩机通过调压过滤阀与电磁阀连接，所述电磁阀还包括一与气动控制组件相连的控制端和分别用于吸气和放气的吸气端和放气端，其中所述吸气端通过空汽过滤器和真空发生器连接到吸盘的吸盘上，所述放气端直接连接到吸盘上。

4.根据权利要求1所述的果蔬选购系统，其特征在于：所述摄像装置为可光学变焦的USB摄像头。

5.根据权利要求1所述的果蔬选购系统，其特征在于：所述果蔬信息包括果蔬种类和果蔬重量。

6.一种果蔬选购方法，应用于权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：当远程通信模块接收到果蔬信息时，将该果蔬信息发送给中央控制模块；

步骤二：中央控制模块发送拍照指令给摄像控制模块；

步骤三：当所述摄像控制模块接收到拍照指令后控制摄像装置进行拍照，并控制摄像装置将每次拍照后的果蔬图片发送回摄像控制模块；

步骤四：当摄像控制模块接收到摄像装置发送来的果蔬图片后，将该果蔬图片进行保存，并发送图片更新指令给图像处理模块；

步骤五：当所述图像处理模块接受到图片更新指令后，对摄像控制模块内存储的最新的果蔬图片进行果蔬信息的识别，并将识别后的果蔬信息发送至中央控制模块；

步骤六：所述中央控制模块接受到图像处理模块发送来的果蔬信息后，将该果蔬信息与从远程通信模块接受到的果蔬信息进行比对，如果一致，则控制图像处理模块对该果蔬图片内的果蔬坐标进行识别，进入步骤七，否则，通过载物台控制组件控制移动载物台进行移动，返回步骤二；

步骤七：所述图像处理模块将识别后的果蔬坐标发送给中央控制模块，中央控制模块将该果蔬坐标发送给机械手控制组件控制机械手移动至该果蔬坐标所在位置后，发送吸气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬进行吸取，之后中央控制模块发送取货区坐标给机械手控制组件控制机械手移动至取货区，最后发送放气指令给气动控制组件控制吸嘴将该果蔬放下。