CN110132857A - 脐橙全方位成像的内部检测方法 - Google Patents

Abstract

一种脐橙全方位成像的内部检测方法，包括步骤：1)准备：采用像采集装置，包括壳体、摄像头、光源、脐橙装载机构和脐橙推离机构；2)检测：由采用像采集装置采集脐橙多个面的光谱图像用于检测；3)分类：根据采集的图像判断脐橙是否合格，来启动一个脐橙推离机构，把脐橙推离托盘，落入合格品或不合格品出口。本方法可以采集多角度的脐橙检测面图像，为判断的准确性提供了基础保证，并实现后续剔除工作。

Description

脐橙全方位成像的内部检测方法

技术领域：

本发明涉及脐橙检测技术领域，具体涉及一种脐橙全方位成像的内部检测方法。

背景技术：

随着现代化工业的发展，鲜榨果汁自动贩售机逐渐走进人们的生活。只要手机一扫，随即就能透过半透明的窗口看见冷藏柜内部的4、5个橙子在机械系统的自动运行下排着队挨个儿削皮、压榨成一杯可口的冰镇果汁，送到手边。然而，并不能确保这里的每一个橙子都是新鲜的，内部没有腐烂(烂心)的。

鲜榨果汁自动贩售机由于内部腐烂缺陷从外部并不能看出，所以会具有安全隐患。所以市场急切需要一种希望能够加装在商场自动榨汁机上的脐橙内部烂果缺陷的无损检测装置，并且可以全方位检测出橙子内部是否有无损坏。

现有技术中，已有基于脐橙光谱图像的烂心检测方法(如公开号108872085A 的“基于蓝色波段透射图像检测的脐橙烂心无损检测方法”)，应用计算机运算，可极大提高检测速度。而在很小的自动榨汁机空间内，实现脐橙多角度光谱图像的采集(拍照)不容易实现。

发明内容：

为了克服现有技术的缺陷，本发明创造所要解决的技术问题在于提出一种可全方位脐橙采集图像的装置，能够实现多角度脐橙的图像的拍摄采集，并对脐橙进行筛选检测。

为达此目的，本技术方案如下：

一种脐橙全方位成像的内部检测方法，包括步骤：

1)准备：

采用像采集装置，其特征是包括壳体、摄像头、光源、脐橙装载机构和脐橙推离机构；

所述壳体顶面装有可开关的门；壳体内表面设有黑色吸光材料层构成暗室；

壳体底面是敞开的，在壳体底面的上连接有分隔框，壳体底面被分隔成一左一右的合格品出口和不合格品出口；所述脐橙装载机构连接在分隔框顶部；

摄像头装在壳体内地顶部，摄像头朝向脐橙装载机构顶部的脐橙安放位置；在脐橙装载机构上装有光源，光源自下而上朝向脐橙安放位置；

所述脐橙推离机构有成对的两套，它们一左一右地连接在壳体的左右两边，且它们都朝向脐橙安放位置；

所述脐橙装载机构包括托壳、滚轮、托盘、光源、转动电机和升降驱动机构；

所述托盘的中央开有透光孔，托盘的底部连接有顶部开孔的转筒，转筒的底面连接所述转动电机的输出轴，转动电机的主体连接在所述分隔框上；光源装在转筒内；

升降驱动机构包括升降电机和升降导柱；所述升降导柱内设中空，所述转筒以及转动电机位于中空内；升降导柱连接在分隔框上；

所述托壳的内壁是球冠形状，且内壁表面涂有漫反射材料层；托壳的开口朝上，球冠位置开有通孔，通孔套在升降导柱外；所述升降电机通过连接机构连接于托壳的外壁；在托壳的侧壁上装所述滚轮，滚轮的表面有柔性摩擦材料层，滚轮的一部分通过开在托壳上的开口在托壳内，滚轮的另一部分在托壳外；滚轮的转动轴线平行于水平面，且平行于球冠上一个圆的1根切线；

摄像头的轴线与水平面成锐角；

2)检测：

2.1)脐橙从可开启的门落到初始状态的托盘上，门关闭；

2.2)光源开启，摄像头进行采集脐橙第1面的光谱图像；结束；

2.3)托壳下降，脐橙脱离滚轮的干扰，在转动电机的驱动下，托盘转动带动脐橙沿竖直的轴线转动一个角度；托壳提升，整机恢复到步骤2)的状态后，摄像头采集脐橙的第2面的光谱图像；结束；

2.4)重复步骤2.3)，直到所需n个面的图像采集完成；

2.5)启动滚轮，带动脐橙沿水平的轴线滚动一个角度后，摄像头采集脐橙第1’面的光谱图像，结束；

2.6)重复步骤2.5)直到所需n’个面的图像采集完成，结束；

2.7)所述步骤2.4)和2.6)根据采集图像要求，交叉进行，采集所需面的图像；

2.8)所有图像采集完成，托壳下降，脐橙暴露在脐橙推离机构下；

3)分类：

根据采集的图像判断脐橙是否合格，来启动一个脐橙推离机构，把脐橙推离托盘，落入合格品或不合格品出口。

进一步，升降电机与托壳外壁之间的连接机构包括：导杆、导块、楔形套筒和转动连接的一对支持杆；

所述楔形套筒是侧壁上开有斜切口的圆筒，斜切口所在面与圆筒的轴线成锐角；楔形套筒的底部连接所述升降电机的转轴，且转轴的转动轴线与楔形套筒的轴线重合；

所述导块上开有通孔，导杆穿在通孔内，且沿通孔上下活动；导块连接在升降导柱外壁的下部；导杆的顶部连接在托壳底部，导杆的底端设有斜切面，导杆的底端通过斜切面与楔形套筒的斜切口的侧壁滑动配合；楔形套筒内套有圆柱形状的楔形套筒连接柱，楔形套筒连接柱连接在升降导柱底部，用于支撑楔形套筒，楔形套筒围绕楔形套筒连接柱转动。

所述成对的支持杆的顶端转动连接在托壳底部，成对的支持杆的底端连接在升降导柱外壁的下部；

所述成对的支持杆有两对，两对支持杆关于升降导柱的轴线对称。

进一步，所述托盘的材质是黑色橡胶材质；托盘在门的正下方。

进一步，所述可开关的门包括门洞和门板，门板滑动连接在门洞上；门洞外地侧面连接有滑轨，门板上连接有与滑轨对应连接的滑块；在门洞外连接有开门电机；开门电机的转轴上连接有第一导杆，第一导杆的末端转动连接有第二导杆，第二导杆的末端转动连接在门板上。

进一步，所述脐橙推离机构通过连接板连接在壳体外壁上；

脐橙推离机构包括推杆和推杆电机；所述推杆穿过壳体上开设的通孔伸入壳体内，在推杆的前端连接橡胶圆盘；在推杆的后部的上下两边分别连接有上齿条和下齿条；

所述推杆电机的主体连接在连接板的后侧，推杆电机的转轴穿过连接板上的通孔伸到连接板的前侧，在推杆电机的转轴端部连接驱动齿轮；在驱动齿轮的上、下两侧分别连接两个从动齿轮，从动齿轮的转轴通过轴承连接在连接板上；每个从动齿轮的转轴上还连接有同步动作的半齿轮，两个板半齿轮分别啮合上、下齿条。

则所述步骤2.8)中，所有图像采集完成，托壳下降，脐橙暴露在两个推杆的行进路径上；

则所述步骤3)分类中，根据采集的图像判断脐橙是否合格，来启动一个推杆，把脐橙推离托盘，落入合格品或不合格品出口。

进一步，摄像头的轴线与水平面成锐角。

附图说明

图1是本装置的结构示意图；

图2是托盘部分的结构示意图；

图3是采集脐橙光谱图像时，本装置的内部结构示意图；

图4是滚轮带动脐橙转动时，本装置的内部结构示意图；

图5是推离脐橙时，本装置的内部结构示意图；

图6是脐橙推离机构的结构示意图(左侧)；

图7是可开关的门的结构示意图；

图8是托壳升降的状态第一示意图；

图9是托壳升降的状态第二示意图；

图10是楔形套筒与导杆之间的连接结构示意图；

图中：壳体1、摄像头2、光源(卤素射灯)3、脐橙装载机构4、脐橙推离机构5、可开关的门6、分隔框7、合格品出口8、不合格品出口9、托壳10、滚轮11、托盘12、转动电机14、转筒15、升降电机16、升降导柱17、导杆18、导块19、楔形套筒20、支持杆21；楔形套筒的斜切口22、门洞23、门板24、滑轨25、开门电机26、第一导杆27、第二导杆28、连接板29、推杆30、推杆电机31、橡胶圆盘32、上齿条33、下齿条34、驱动齿轮35、从动齿轮36、半齿轮37、脐橙38、楔形套筒连接柱39。

具体实施方式：

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术方案：

一种脐橙全方位成像的内部检测方法，包括步骤：

1)准备：

如图1～10，采用像采集装置，包括壳体、摄像头、光源、脐橙装载机构和脐橙推离机构；

所述壳体顶面装有可开关的门；壳体内表面设有黑色吸光材料层构成暗室；

壳体底面是敞开的，在壳体底面的上连接有分隔框，壳体底面被分隔成一左一右的合格品出口和不合格品出口；所述脐橙装载机构连接在分隔框顶部；

摄像头装在壳体内地顶部，摄像头朝向脐橙装载机构顶部的脐橙安放位置；在脐橙装载机构上装有光源，光源自下而上朝向脐橙安放位置；

所述脐橙推离机构有成对的两套，它们一左一右地连接在壳体的左右两边，且它们都朝向脐橙安放位置；

所述脐橙装载机构包括托壳、滚轮、托盘、光源、转动电机和升降驱动机构；

所述托盘的中央开有透光孔，托盘的底部连接有顶部开孔的转筒，转筒的底面连接所述转动电机的输出轴，转动电机的主体连接在所述分隔框上；光源装在转筒内；

升降驱动机构包括升降电机和升降导柱；所述升降导柱内设中空，所述转筒以及转动电机位于中空内；升降导柱连接在分隔框上；

所述托壳的内壁是球冠形状，且内壁表面涂有漫反射材料层；托壳的开口朝上，球冠位置开有通孔，通孔套在升降导柱外；所述升降电机通过连接机构连接于托壳的外壁；在托壳的侧壁上装所述滚轮，滚轮的表面有柔性摩擦材料层，滚轮的一部分通过开在托壳上的开口在托壳内，滚轮的另一部分在托壳外；滚轮的转动轴线平行于水平面，且平行于球冠上一个圆的1根切线；

摄像头的轴线与水平面成锐角；

2)检测：

2.1)脐橙从可开启的门落到初始状态的托盘上，门关闭；

2.2)光源开启，摄像头进行采集脐橙第1面的光谱图像；结束；

2.3)托壳下降，脐橙脱离滚轮的干扰，在转动电机的驱动下，托盘转动带动脐橙沿竖直的轴线转动一个角度；托壳提升，整机恢复到步骤2)的状态后，摄像头采集脐橙的第2面的光谱图像；结束；

2.4)重复步骤2.3)，直到所需n个面的图像采集完成；

2.5)启动滚轮，带动脐橙沿水平的轴线滚动一个角度后，摄像头采集脐橙第1’面的光谱图像，结束；

2.6)重复步骤2.5)直到所需n’个面的图像采集完成，结束；

2.7)所述步骤2.4)和2.6)根据采集图像要求，交叉进行，采集所需面的图像；

2.8)所有图像采集完成，托壳下降，脐橙暴露在两个推杆的行进路径上；

3)分类：

根据采集的图像判断脐橙是否合格，来启动一个推杆，把脐橙推离托盘，落入合格品或不合格品出口。

本例中，升降电机与托壳外壁之间的连接机构包括：导杆、导块、楔形套筒和转动连接的一对支持杆；

所述楔形套筒是侧壁上开有斜切口的圆筒，斜切口所在面与圆筒的轴线成锐角；楔形套筒的底部连接所述升降电机的转轴，且转轴的转动轴线与楔形套筒的轴线重合；

所述导块上开有通孔，导杆穿在通孔内，且沿通孔上下活动；导块连接在升降导柱外壁的下部；导杆的顶部连接在托壳底部，导杆的底端设有斜切面，导杆的底端通过斜切面与楔形套筒的斜切口的侧壁滑动配合；楔形套筒内套有圆柱形状的楔形套筒连接柱，楔形套筒连接柱连接在升降导柱底部，用于支撑楔形套筒，楔形套筒围绕楔形套筒连接柱转动。

所述成对的支持杆的顶端转动连接在托壳底部，成对的支持杆的底端连接在升降导柱外壁的下部；

所述成对的支持杆有两对，两对支持杆关于升降导柱的轴线对称。

所述托盘的材质是黑色橡胶材质(其表面还附有黑色绒布)；托盘在门的正下方。

所述可开关的门包括门洞和门板，门板滑动连接在门洞上；门洞外地侧面连接有滑轨，门板上连接有与滑轨对应连接的滑块；在门洞外连接有开门电机；开门电机的转轴上连接有第一导杆，第一导杆的末端转动连接有第二导杆，第二导杆的末端转动连接在门板上。

所述脐橙推离机构通过连接板连接在壳体外壁上；

脐橙推离机构包括推杆和推杆电机；所述推杆穿过壳体上开设的通孔伸入壳体内，在推杆的前端连接橡胶圆盘；在推杆的后部的上下两边分别连接有上齿条和下齿条；

所述推杆电机的主体连接在连接板的后侧，推杆电机的转轴穿过连接板上的通孔伸到连接板的前侧，在推杆电机的转轴端部连接驱动齿轮；在驱动齿轮的上、下两侧分别连接两个从动齿轮，从动齿轮的转轴通过轴承连接在连接板上；每个从动齿轮的转轴上还连接有同步动作的半齿轮，两个板半齿轮分别啮合上、下齿条。

滚轮可实现围绕横轴旋转360度，托盘实现脐橙围绕竖直轴旋转360度，进而实现脐橙全方位旋转，保证脐橙可以完全成像，伸缩的推杆导杆机构可以实现脐橙的剔除过程。

本例中摄像头偏离脐橙竖直转动轴线，同时，滚轮在托壳的侧壁上，且与摄像头异侧，降低了滚轮对采集图像所需漫反射的影响。

有益效果：本装置可以在商场自动榨汁机上加载，可以多角度的旋转脐橙，便于相机采集所需的检测面图像，为检测的准确性提供了基础保证，并实现后续剔除工作。此装置可以在每个脐橙即将被削皮、加工前进行缺陷检测。

本例中，壳体的长宽高分别为：30cm、30cm、35cm。推杆距外壳体下侧为18cm, 橡胶圆盘直径为3cm,齿条移动范围为0～12cm。支持杆中，较长的为12cm，较短的为6cm。门呈外凸弧形。托盘底部与光源的上边缘距离为2～4cm，托盘直径为 6cm。本例的方案可较好地用于常见尺寸的脐橙(直径为8-10cm)。

Claims (5)

1.一种脐橙全方位成像的内部检测方法，其特征是包括步骤：

1)准备：

采用像采集装置，包括壳体、摄像头、光源、脐橙装载机构和脐橙推离机构；

所述壳体顶面装有可开关的门；壳体内表面设有黑色吸光材料层构成暗室；

壳体底面是敞开的，在壳体底面的上连接有分隔框，壳体底面被分隔成一左一右的合格品出口和不合格品出口；所述脐橙装载机构连接在分隔框顶部；

摄像头装在壳体内地顶部，摄像头朝向脐橙装载机构顶部的脐橙安放位置；在脐橙装载机构上装有光源，光源自下而上朝向脐橙安放位置；

所述脐橙推离机构有成对的两套，它们一左一右地连接在壳体的左右两边，且它们都朝向脐橙安放位置；

所述脐橙装载机构包括托壳、滚轮、托盘、光源、转动电机和升降驱动机构；

所述托盘的中央开有透光孔，托盘的底部连接有顶部开孔的转筒，转筒的底面连接所述转动电机的输出轴，转动电机的主体连接在所述分隔框上；光源装在转筒内；

升降驱动机构包括升降电机和升降导柱；所述升降导柱内设中空，所述转筒以及转动电机位于中空内；升降导柱连接在分隔框上；

所述托壳的内壁是球冠形状，且内壁表面涂有漫反射材料层；托壳的开口朝上，球冠位置开有通孔，通孔套在升降导柱外；所述升降电机通过连接机构连接于托壳的外壁；在托壳的侧壁上装所述滚轮，滚轮的表面有柔性摩擦材料层，滚轮的一部分通过开在托壳上的开口在托壳内，滚轮的另一部分在托壳外；滚轮的转动轴线平行于水平面，且平行于球冠上一个圆的1根切线；

摄像头的轴线与水平面成锐角；

2)检测：

2.1)脐橙从可开启的门落到初始状态的托盘上，门关闭；

2.2)光源开启，摄像头进行采集脐橙第1面的光谱图像；结束；

2.3)托壳下降，脐橙脱离滚轮的干扰，在转动电机的驱动下，托盘转动带动脐橙沿竖直的轴线转动一个角度；托壳提升，整机恢复到步骤2)的状态后，摄像头采集脐橙的第2面的光谱图像；结束；

2.4)重复步骤2.3)，直到所需n个面的图像采集完成；

2.5)启动滚轮，带动脐橙沿水平的轴线滚动一个角度后，摄像头采集脐橙第1’面的光谱图像，结束；

2.6)重复步骤2.5)直到所需n’个面的图像采集完成，结束；

2.7)所述步骤2.4)和2.6)根据采集图像要求，交叉进行，采集所需面的图像；

2.8)所有图像采集完成，托壳下降，脐橙暴露在脐橙推离机构下；

3)分类：

根据采集的图像判断脐橙是否合格，来启动一个脐橙推离机构，把脐橙推离托盘，落入合格品或不合格品出口。

2.根据权利要求1所述脐橙全方位成像的内部检测方法，其特征是升降电机与托壳外壁之间的连接机构包括：导杆、导块、楔形套筒和转动连接的一对支持杆；

所述楔形套筒是侧壁上开有斜切口的圆筒，斜切口所在面与圆筒的轴线成锐角；楔形套筒的底部连接所述升降电机的转轴，且转轴的转动轴线与楔形套筒的轴线重合；

所述导块上开有通孔，导杆穿在通孔内，且沿通孔上下活动；导块连接在升降导柱外壁的下部；导杆的顶部连接在托壳底部，导杆的底端设有斜切面，导杆的底端通过斜切面与楔形套筒的斜切口的侧壁滑动配合；

所述成对的支持杆的顶端转动连接在托壳底部，成对的支持杆的底端连接在升降导柱外壁的下部；

所述成对的支持杆有两对，两对支持杆关于升降导柱的轴线对称。

3.根据权利要求1所述脐橙全方位成像的内部检测方法，其特征是所述托盘的材质是黑色橡胶材质；托盘在门的正下方。

4.根据权利要求1所述脐橙全方位成像的内部检测方法，其特征是所述可开关的门包括门洞和门板，门板滑动连接在门洞上；门洞外地侧面连接有滑轨，门板上连接有与滑轨对应连接的滑块；在门洞外连接有开门电机；开门电机的转轴上连接有第一导杆，第一导杆的末端转动连接有第二导杆，第二导杆的末端转动连接在门板上。

5.根据权利要求1所述脐橙全方位成像的内部检测方法，其特征是所述脐橙推离机构通过连接板连接在壳体外壁上；

脐橙推离机构包括推杆和推杆电机；所述推杆穿过壳体上开设的通孔伸入壳体内，在推杆的前端连接橡胶圆盘；在推杆的后部的上下两边分别连接有上齿条和下齿条；

所述推杆电机的主体连接在连接板的后侧，推杆电机的转轴穿过连接板上的通孔伸到连接板的前侧，在推杆电机的转轴端部连接驱动齿轮；在驱动齿轮的上、下两侧分别连接两个从动齿轮，从动齿轮的转轴通过轴承连接在连接板上；每个从动齿轮的转轴上还连接有同步动作的半齿轮，两个板半齿轮分别啮合上、下齿条。