CN110125044A - 一种基于双目视觉的苹果分选设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双目视觉的苹果分选设备，涉及机器视觉检测领域。包括控制系统，控制系统包括上位机和控制器，苹果分选设备还包括输送机，输送机一侧设置上料机，上料机一侧设置检测箱，检测箱位于输送机顶部，检测箱与输送机固定连接，检测箱靠近上料机一侧设置光电传感器，检测箱内设置检测灯和相机，相机为双目相机，相机位于检测箱顶部，检测箱上与上料机相对一侧设置分拣器和分料箱，分料箱为多个，光电传感器、相机、分拣器均与控制系统相连接。本发明的有益效果在于：采用视觉系统检测苹果的直径、颜色分布，和疤痕，进而进行分级，结构简单有效，提高了分级效率，减轻了工人的负担。

Description

一种基于双目视觉的苹果分选设备
技术领域
本发明主要涉及机器视觉检测领域，具体是一种基于双目视觉的苹果分选设备。
背景技术
苹果在市场上都要进行分级，根据国家出口标准，苹果分级不仅要在直径上进行区分，还要在颜色分布、有无疤痕、磕碰，甜度，虫眼等方面加以区分。
现有技术中，专利ZL201720370141.1公开了一种苹果分级装置，由红外模块、上位机、检测模块、控制模块、驱动模块和分拣执行器构成；其中，所述红外模块由脉冲闪光灯和红外热像仪组成；所述检测模块由摄像头和压力传感器构成；所述控制模块由微处理器及其外围电路组成；所述驱动模块由步进电机驱动器和步进电机组成；所述红外模块将采集的苹果红外图像传至上位机，所述上位机对其分析处理并传至控制模块实现苹果初次分级；所述检测模块采集初次分级后的苹果图像和重量并传输至控制模块，所述控制模块对其综合评判实现二次分级，进而依据两次分级结果发送控制指令至所述驱动模块，从而驱动所述分拣执行器将苹果分拣至对应级别的储存箱。但是这种装置在对苹果进行分级时，分级粗略，基本上按重量进行两到三级划分，分级以后依然需要人工根据要求进行进一步地分级，苹果分级效率低，效果差。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于双目视觉的苹果分选设备，它在现有苹果分级装置的基础上，通过改进，采用视觉系统检测苹果的直径、颜色分布，和疤痕，进而进行分级，结构简单有效，提高了分级效率，减轻了工人的负担。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种基于双目视觉的苹果分选设备，包括控制系统，所述控制系统包括上位机和控制器，所述苹果分选设备还包括输送机，所述输送机一侧设置上料机，所述上料机一侧设置检测箱，所述检测箱位于输送机顶部，所述检测箱与输送机固定连接，所述检测箱靠近上料机一侧设置光电传感器，所述检测箱内设置检测灯和相机，所述相机为双目相机，所述相机位于检测箱顶部，所述检测箱上与上料机相对一侧设置分拣器和分料箱，所述分料箱为多个，所述光电传感器、相机、分拣器均与控制系统相连接。
所述分拣器为气缸，所述气缸为多个，多个所述气缸与分料箱相对应。
多个所述气缸和分料箱在输送机上依次错列分布。
所述气缸上设置挡板。
所述分料箱为六个。
所述上料机内设置隔板，所述隔板为两个，两个所述隔板从底部到顶部距离不断缩短。
所述输送机为滚筒输送机。
所述光电传感器为红外感应器。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
1、本发明在现有苹果分级装置的基础上，通过改进，通过双目相机对苹果进行图像采集，不仅能从重量、直径上进行分级，还可以从颜色分布、有无疤痕、圆度等方面综合分级，增加了疤痕、颜色分布、磕碰、圆度等检测维度，使得苹果能够进行更加细致精确的分级，提高了苹果分级的效果，减轻了后续工人的劳动强度。
2、分拣器采用气缸，重量轻，成本低，便于控制，与输送机搭配合理，减少对输送机的挤压。
3、气缸和分料箱在输送机上错列分布，分布均匀，搭配合理，整体上更加牢固，而且气缸活塞错列分布，活动方向相反，提高了苹果分拣的准确度。
4、挡板用于挡住在输送机上传送的苹果，进一步提高了苹果分拣的准确度。
5、六个分料箱的设置，即将苹果分为六个等级，既能够满足苹果分类的需求，又能够减少设备的占用空间，减少浪费。
6、隔板的设置，使得隔板之间只容许1个苹果穿过，从而进一步确保苹果传输到输送机上以后，依次通过检测箱，提高苹果分拣的准确度。
附图说明
附图1是本发明工作原理图；
附图2是本发明主视图结构示意简图；
附图3是本发明俯视图结构示意简图；
附图4是本发明上料机内部结构示意图；
附图5是本发明检测箱左视图结构示意图。
附图中所示标号：1、控制系统；2、输送机；3、上料机；4、检测箱；5、光电传感器；6、检测灯；7、相机；8、分料箱；9、气缸；10、挡板；11、隔板。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。需要说明的是，本申请文件中，控制系统根据光电传感器检测到的信号对分拣器进行控制，属于已知控制系统程序的常规的、适应性的应用，发出信号控制分拣器，也只涉及到对参数的调整来控制执行元件，不涉及到程序的改进，属于本领域技术人员的常规技术手段。因此，对设备中的软件部分不作具体描述。
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，所采用的电路连接均为现有技术中的常规型号，同时，为了清楚地表达各构件之间的连接关系和工作原理，说明书附图采用机构运动的简图的方式进行了整理绘制，在此不再详述。
一种基于双目视觉的苹果分选设备，包括控制系统1，所述控制系统1包括上位机和控制器，在本发明的一个实施例中，控制器与各上位机中间采用RS485总线。所述苹果分选设备还包括输送机2，所述输送机2一侧设置上料机3，所述上料机3一侧设置检测箱4，所述检测箱4位于输送机2顶部，所述检测箱4与输送机2固定连接，所述检测箱4靠近上料机3一侧设置光电传感器5，所述检测箱4内设置检测灯6和相机7，所述相机7为双目相机，所述相机7位于检测箱4顶部，所述检测箱4上与上料机3相对一侧设置分拣器和分料箱8，所述分料箱8为多个，所述光电传感器5、相机7、分拣器均与控制系统1相连接。本发明在现有苹果分级装置的基础上，通过改进，通过双目相机对苹果进行图像采集，不仅能从重量、直径上进行分级，还可以从颜色分布、有无疤痕、圆度等方面综合分级，增加了疤痕、颜色分布、磕碰、圆度等检测维度，使得苹果能够进行更加细致精确的分级，提高了苹果分级的效果，减轻了后续工人的劳动强度。
分拣器可以采用现有的转筒式分拣器，可以采用电机带动滚筒进行传动，所述分拣器为气缸9，在本发明的一个实施例中，气缸采用亚德客SC50×150型号。所述气缸9为多个，多个所述气缸9与分料箱8相对应。分拣器采用气缸，重量轻，成本低，便于控制，与输送机搭配合理，减少对输送机的挤压。
作为优化，多个所述气缸9和分料箱8在输送机2上依次错列分布。气缸和分料箱在输送机上错列分布，分布均匀，搭配合理，设备整体上更加牢固，而且气缸活塞错列分布，活动方向相反，提高了苹果分拣的准确度。
作为优化，所述气缸9上设置挡板10。挡板用于挡住在输送机上传送的苹果，进一步提高了苹果分拣的准确度。
作为优化，所述分料箱8为六个。六个分料箱的设置，即将苹果分为六个等级，在本发明的一个实施例中，根据苹果成色将果子分为6级，既能够满足苹果分类的需求，又能够减少占用空间，减少浪费。在果子经过检测箱后将其级别号码进行堆栈。经过红外感应时，上位机判断堆栈值，是否和分料箱的号码一致，如一致则控制相应的分拣器运行，如不一致，则没有动作。如下表所示：堆栈ID分别在三组分料箱对应的上位机中储存，每检测完1个苹果，控制器即发送一组堆栈数据给各上位机。其中1号上位机分别对应1和2号分料箱，2号上位机对应3和4号分料箱，3号上位机对应5和6号分料箱.堆栈数据0对应135号分料箱，1对应246号分料箱。控制器发送一组数据后进行压栈，执行先入先出的原则即FIFO。
堆栈ID 1 2 3
数值1 0 1 0
数值2 1 0 0
进一步地，所述上料机3内设置隔板11，所述隔板11为两个，两个所述隔板11从底部到顶部距离不断缩短。隔板的设置，使得隔板之间只容许1个苹果穿过，从而进一步确保苹果传输到输送机上以后，依次通过检测箱，提高苹果分拣的准确度。
作为优化，所述输送机2为滚筒输送机。滚筒输送机即现有的电机带动齿轮链条传动，进而带动滚筒转动，从而带动
光电传感器可以采用欧姆龙传感器，作为优化，所述光电传感器5为红外感应器。
使用方法：
首先，苹果从上料机传输到输送机上，经过检测箱时进行如下检测：
直径检测：检测灯的光源记性投射。先标定双目相机确定f，再根据图像直径、物距计算苹果直径。相机采集图像后，根据阈值分割，获得苹果图像区域边界，计算外切圆直径。根据标定参数和公式计算苹果直径。其中，D为苹果直径，d为图像像素点，f为焦距，u为苹果到相机的距离。
色度检测：该部分由4面相机图像进行拼接。分别检测疤痕、颜色分布、磕碰的问题。苹果传送到检测箱后，上位机控制电机带动横向滚子前后滚动，拍摄苹果侧面。根据8张图像检测各角度的颜色分布及疤痕。
颜色分布根据HSV分量，检测颜色的饱和度是否均匀。
疤痕检测根据黑点或虫害区域检测ROI大小及个数。
控制系统根据检测结果，控制相应的分拣器运行，将苹果输送至相应等级的分料箱内。本发明提出了一套苹果分级的完整系统，区别于已见的红外、高光谱成像，本发明采用可见光成像，设备简单，价格与能耗较低，成像速度快。与市场上已见的苹果分级设备相比，设备结构紧凑，不但从重量、直径上进行分级，还可以从颜色分布、有无疤痕、圆度等方面综合分级，条件全面，完全代替人工，自动化程度高。并且，本发明除了对苹果能分级外，还可以对土豆、桃、梨、芒果等水果进行分级，只需要调整设备关键参数和软件即可，适用范围广。

Claims (8)

1.一种基于双目视觉的苹果分选设备，包括控制系统(1)，所述控制系统(1)包括上位机和控制器，其特征在于：所述苹果分选设备还包括输送机(2)，所述输送机(2)一侧设置上料机(3)，所述上料机(3)一侧设置检测箱(4)，所述检测箱(4)位于输送机(2)顶部，所述检测箱(4)与输送机(2)固定连接，所述检测箱(4)靠近上料机(3)一侧设置光电传感器(5)，所述检测箱(4)内设置检测灯(6)和相机(7)，所述相机(7)为双目相机，所述相机(7)位于检测箱(4)顶部，所述检测箱(4)上与上料机(3)相对一侧设置分拣器和分料箱(8)，所述分料箱(8)为多个，所述光电传感器(5)、相机(7)、分拣器均与控制系统(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述分拣器为气缸(9)，所述气缸(9)为多个，多个所述气缸(9)与分料箱(8)相对应。
3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：多个所述气缸(9)和分料箱(8)在输送机(2)上依次错列分布。
4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述气缸(9)上设置挡板(10)。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述分料箱(8)为六个。
6.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述上料机(3)内设置隔板(11)，所述隔板(11)为两个，两个所述隔板(11)从底部到顶部距离不断缩短。
7.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述输送机(2)为滚筒输送机。
8.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的苹果分选设备，其特征在于：所述光电传感器(5)为红外感应器。
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