CN110732500B - 一种基于机器视觉的芒果分级装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉的芒果分级装置。基于机器视觉的芒果分级装置包括机架、入料装置、输送装置、柔性翻面机构、图像采集装置、分级出料装置、传动系统和控制系统。输送装置包括上下两层，采用垂直叠置方式安装，并分别设置有图像采集装置用于采集芒果的正反两面图像。上下两层输送装置通过柔性翻面机构连接，芒果经过上层输送装置后进入柔性翻面机构翻面再进入下层输送装置。系统综合正、反两面的成熟度及缺陷信息，获得芒果等级，通过分级出料装置实现芒果分级出料。与现有技术相比，本发明实现了不规则水果的视觉无损检测，具有分级效率高、减轻劳动力、自动化程度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水果分级技术，尤其涉及一种通过机器视觉对芒果进行自动检测与分级的装置。
背景技术
芒果因独特的口感和较高的营养价值受消费者所喜爱，中国是芒果产量第二大国，芒果种植地区主要分布于海南、广西、广东、台湾以及云南、福建等热带、亚热带地区。芒果属于后熟水果，能够有效分级可以增强效益，更有助芒果产后商品化处理。
但是芒果分级面临一些困难，面对巨大芒果产量，现阶段我国芒果普遍通过人工或人机结合的方式进行芒果分级。一方面，采用人工分级工作量大、劳动量大、效率低，分级的好坏对工作人员的分级经验及熟练程度具有很强的依赖性，同时，工人长时间工作容易工作疲劳，造成分级出错。另一方面，由于芒果的形状不规则，难以应用机器视觉采集多面图像实现芒果自动分级，分级技术的落后对芒果的后熟、包装、运输等工作造成了很大的困扰。
目前国内一些科研单位及企业已经开发研制了基于机器视觉的水果分级装置，但是这些水果分级机多用于球状水果的分级。芒果形状不规则，在原有分级机上无法进行全面的检测，同时芒果质地较软，应用现有装置很难保证芒果品质。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的芒果分级装置，针对芒果形状不规则、质地较软的特性，对于芒果整个外观进行检测，以实现芒果等级划分。
为实现本发明的目的，本发明采取以下技术方案：一种基于机器视觉的芒果分级装置，包括机架、入料装置、输送装置、柔性翻面机构、图像采集装置、分级出料装置、传动系统和控制系统，其特征在于：所述输送装置包括上层输送装置和下层输送装置，上层输送装置与下层输送装置采用垂直叠置方式安装在机架上，并通过柔性翻面机构连接，芒果通过上层输送装置后经柔性翻面机构翻面进入下层输送装置，上层输送装置和下层输送装置上均设有图像采集装置分别用于采集芒果的正面和反面图像，控制系统通过对芒果进行正反两面的图像综合分析判断芒果级别并控制分级出料装置进行相应动作实现芒果分级。
所述的入料装置包括料斗和导料机构，所述的料斗安装在所述上层输送装置的上方前端用于接料，所述的导料机构由两块呈八字型前后安装的导料板组成，通过导料机构可使芒果沿输送方向纵向排列，以便于后续图像采集、翻面及出料。
所述柔性翻面机构由翻面输送带组、滚筒、托辊、自适应滚筒和弹簧组成，所述的翻面输送带组由两条运动速度相同且运动方向相反的输送带相对安装并紧贴在一起组成。芒果由上层输送装置进入柔性翻面机构，在翻面输送带组的夹持下沿圆弧运动轨迹运动半个圆圈，从而实现180度翻转，然后进入下层输送装置。所述的自适应滚筒安装在机架的导杆上并可以在导杆上横向滑动以适应不同大小的芒果，所述弹簧与所述自适应滚筒相连接以保持翻面输送带组间合适的夹持力。
所述的图像采集装置包括上层图像采集装置和下层图像采集装置，所述上层图像采集装置包括工业相机和光源，所述的光源采用四个条形LED灯呈正方形布置，所述下层图像采集装置与所述上层图像采集装置相同。
所述的分级出料装置有3组出料机构，所述3组出料机构采用等距间隔安装在下层输送装置的后段，每1组出料机构包括推拉电磁铁、柔性推板和出料斗，所述推拉电磁铁安装在所述下层输送装置的一侧，安装方向与所述下层输送装置的输送方向垂直，所述柔性推板与推拉电磁铁相连接，所述出料斗安装在所述下层输送装置的另一侧，安装位置与所述推拉电磁铁在同一中心线上。出料时所述推拉电磁铁推出，通过柔性推板将输送装置上的芒果推到相应的出料斗中实现出料。
所述传动系统包括电机、链条和链轮组，所述的链条为一条，所述的链轮组由多个链轮组成，分别与所述的上层输送装置、下层输送装置、柔性翻面机构和电机相连接，所述链轮组中的全部链轮与所述链条相连接，保证所有运动部件的运动同步性。
所述的控制系统包括入料传感器，出料传感器，工业电脑，IO卡，所述入料传感器包括上层入料传感器和下层入料传感器，均采用红外对射传感器，分别安装在所述上层图像采集装置和下层图像采集装置的前方，用于触发所述工业相机采集图像，所述出料传感器采用红外对射传感器，安装在所述分级出料装置的前方，用于触发所述分级出料装置动作，所述入料传感器、出料传感器及分级出料装置与所述IO卡相连接，所述IO卡与所述工业电脑相连接，所述工业电脑与所述工业相机相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明提供的一种基于机器视觉的芒果分级装置，针对芒果形状不规则的特点，采用柔性翻面机构实现芒果的自动翻面，并采用上下两层图像采集装置分别采集芒果的正、反两面图像，全面分析芒果信息并分级。相对于现有水果分级机，本发明实现了不规则水果整个外观图像的自动采集，实现了芒果的机器视觉分级，具有分级效率高、减轻劳动力、自动化程度高的优点。
附图说明
图1所示为基于机器视觉的芒果分级装置主视图。
图2所示为基于机器视觉的芒果分级装置俯视图。
图3所示为柔性翻面机构示意图。
图4所示为基于机器视觉的芒果分级装置轴测图。
图中：1、滚筒；2、自适应滚筒；3、弹簧；4、托辊；5、翻面输送带组；6、机架；7、料斗；8、导料机构；9、上层输送装置；10、上层入料传感器；11、工业相机；12、链轮组；13、链条；14、下层入料传感器；15、电机；16、下层输送装置；17、出料传感器18、柔性推板；19、出料斗；20、光源；21、推拉电磁铁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明中基于机器视觉的芒果分级装置主视图如图1所示，基于机器视觉的芒果分级装置俯视图如图2所示，将一定数量的芒果放入料斗7中，上层输送装置9输送芒果经过导料机构8，使不同方向、不同位置的芒果统一沿输送方向排列并逐一通过。芒果接近上层图像采集装置时，上层入料传感器10触发工业相机11获取芒果正面图像，光源20为图像采集装置进行补光。
本发明中柔性翻面机构示意图如图2所示，为实现双面图像获取，芒果在运动方向相反、运动速度相同的翻面输送带组5的夹持下进入柔性翻面机构，翻面过程中，滚筒1为翻面输送带组5提供动力，托辊4为翻面输送带组5提供支撑力，弹簧3根据芒果形状调节自适应滚筒2位置，从而保持翻面运动中芒果的夹持力，柔性翻面机构使芒果柔性翻面并只翻面一次。
本发明中基于机器视觉的芒果分级装置轴测图如图4所示，芒果翻面后进入下层输送装置16，下层入料传感器14接收信号通过下层图像采集装置采集反面图像，控制系统结合芒果双面图像进行分级，用户可通过工业电脑实时查看芒果图像及分级信息。当出料传感器17接收到信号时，分级出料装置根据芒果等级驱动对应的推拉电磁铁21带动柔性推板18同步运动，将芒果推送至指定出料斗19中，实现芒果分级。
虽然结合附图描述了本发明的实时方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围内。
Claims (2)
1.一种基于机器视觉的芒果分级装置，包括机架、入料装置、输送装置、柔性翻面机构、图像采集装置、分级出料装置、传动系统和控制系统，其特征在于：所述输送装置包括上层输送装置和下层输送装置，上层输送装置与下层输送装置采用垂直叠置方式安装在机架上，并通过柔性翻面机构连接，芒果通过上层输送装置后经柔性翻面机构翻面进入下层输送装置，上层输送装置和下层输送装置上均设有图像采集装置分别用于采集芒果的正面和反面图像，控制系统通过对芒果进行正反两面的图像综合分析判断芒果级别并控制分级出料装置进行相应动作实现芒果分级；所述柔性翻面机构由翻面输送带组、滚筒、托辊、自适应滚筒和弹簧组成，所述的翻面输送带组由两条运动速度相同且运动方向相反的输送带相对安装并紧贴在一起组成，通过对芒果进行夹持输送实现芒果翻面，所述的自适应滚筒安装在机架的导杆上并可以在导杆上横向滑动以适应不同大小的芒果，所述弹簧与所述自适应滚筒相连接以保持翻面输送带组间合适的夹持力；所述传动系统包括电机、链条和链轮组，所述的链条为一条，所述的链轮组由多个链轮组成，分别与所述的上层输送装置、下层输送装置、柔性翻面机构和电机相连接，所述链轮组中的全部链轮与所述链条相连接，保证所有运动部件的运动同步性；
所述的入料装置包括料斗和导料机构，所述的料斗安装在所述上层输送装置的上方前端，所述的导料机构由两块呈八字型前后安装的导料板组成；
所述的分级出料装置有3组出料机构，所述3组出料机构采用等距间隔安装在下层输送装置的后段，每1组出料机构包括推拉电磁铁、柔性推板和出料斗，所述推拉电磁铁安装在所述下层输送装置的一侧，安装方向与所述下层输送装置的输送方向垂直，所述柔性推板与推拉电磁铁相连接，所述出料斗安装在所述下层输送装置的另一侧，安装位置与所述推拉电磁铁在同一中心线上；所述的图像采集装置包括上层图像采集装置和下层图像采集装置，所述上层图像采集装置包括工业相机和光源，所述的光源采用四个条形LED灯呈正方形布置，所述下层图像采集装置与所述上层图像采集装置相同。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的芒果分级装置，其特征在于：所述的控制系统包括入料传感器，出料传感器，工业电脑，IO卡，所述入料传感器包括上层入料传感器和下层入料传感器，均采用红外对射传感器，分别安装在所述上层图像采集装置和下层图像采集装置的前方，用于触发所述工业相机采集图像，所述出料传感器采用红外对射传感器，安装在所述分级出料装置的前方，用于触发所述分级出料装置动作，所述入料传感器、出料传感器及分级出料装置与所述IO卡相连接，所述IO卡与所述工业电脑相连接，所述工业电脑与所述工业相机相连接。
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