CN110743819A - 一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，包括上料传送装置、链式传送装置、相机检测装置、吹选精分装置和清洗装置，以上装置均与计算机连接。链式传送装置用于运送果实，果实通过相机检测装置时，相机检测装置对其进行拍照并将图像传至计算机，计算机对果实图像进行基于神经网络的类型识别，标记坏果实位置和果实类型，果实通过吹选精分装置中的导向板时，计算机根据果实类别按一定次序控制吹气机构中的吹气嘴吹气，果实被吹至导向板后，弹落在滑轨中继而滑至分级箱。本发明设计了吹选精分装置，结构简易便于整体设计，还提出了基于神经网络的类型识别方法，智能化程度高、劳动强度低且极大地提高了果实品级的精分水平。

Description

一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备
技术领域：
本发明涉及果实智能品级精分设备技术领域，具体地说是一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备。
背景技术：
现今，消费者选购果实时的质量等级要求越来越精细化，如何为有着不同品质要求的消费者提供更加精确并极有针对性的果实品质服务，这是亟待解决的现实问题。目前的分级手段通常是采用人工方法，依靠人眼识别和手工操作来实现分类。但人眼判别极易因疲劳造成失误，导致分级准确率极大地降低，且手工操作会给果实带来二次损伤和细菌感染。
公开号CN208555072U专利涉及一种带有直线筛的蔬果智能精选设备，该专利通过控制筛网中网孔大小与凹槽大小一致，达到了解决两个蔬果堆积在一个凹槽中的目的；公开号CN109158327A专利涉及一种高精度的蔬果快速智能精选设备，该专利通过设置特殊结构的筛选出料机构、上料传送装置及水平传送装置中的辊子，达到了蔬果精确定位和提高筛选效率的目的；公开号CN208555109U专利涉及一种果蔬智能精选设备，该专利通过控制吹气机构的条件，达到了对不同种类异类果蔬收集的目的；公开号CN107413768A专利涉及一种红枣智能精选设备，通过图像处理技术和气动机构，实现了好坏枣的分离并提高了分选效率。
上述专利均考虑了优化设计果实好坏的分选装置，即对果实进行两种等级分类：一类是有缺陷的果实，比如破损和霉变的果实，可以通过相机拍照和图像处理技术将这类果实分辨出来，可称之为次品；另一类是没有缺陷的果实，可称之为合格品，上述专利这种分类方式只能将次品分离出来，而不能实现对合格品的多种品级精分。相对于本发明，现有果实智能优选设备果实品级分类单一、结构复杂、智能化程度较低，不能实现智能品级精分功能，且分选类型过于简单，不能满足市场对果实多种类型的购买需求。
发明内容：
本发明设计了一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，并基于此装置，提出了一种基于神经网络的类型识别方法，不仅能够将有缺陷的果实分离出来，还能实现好果实的品级分选，用以解决现有技术中果实品级不能达到细化精分且人工劳动强度较大的问题。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，主要包括上料传送装置(1)、链式传送装置(2)、相机检测装置(3)、吹选精分装置(4)、清洗装置(5)。所述上料传送装置(1)中的分拨机构(1-1)安装在链式传送装置(2)的前端上方，相机检测装置(3)和吹选精分装置(4)依次平行安装在分拨机构(1-1)左侧，清洗装置(5)安装在链式传送装置(2)前端的下方内侧。
上料传送装置(1)用于将果实送至链式传送装置(2)的前端，链式传送装置(2)中的两个同轴链轮(2-1)带动链条(2-2)转动将果实向前传送。相机检测装置(3)对果实进行拍照并将图像传至计算机，计算机对果实图像进行基于神经网络的类型识别，标记坏果实位置和果实类型。吹选精分装置(4)用于吹选出由计算机通过图像处理鉴定的次品和类别1、类别2等品级的果实，其中，多个导向板(4-2)平行等距离固定安装在防护盖(4-1)上用于接收被吹气机构(4-3)中的吹气嘴(4-3-3)吹起的果实，每个导向板均对应一个用于吹选果实的工位，第一个导向板对应的工位为次品吹选工位，第二个导向板为类别1吹选工位，第三个导向板为类别2吹选工位，以此类推。吹气机构(4-3)中的吹气嘴(4-3-3)与导向板(4-2)中的斜面(4-2-2-1)中心线相对应以保证果实准确弹落至滑轨(4-2-1)，分级箱(4-4)放置在导向板(4-2)的滑轨(4-2-1)出口下方用于接收滑轨(4-2-1)中的果实，每个吹气嘴(4-3-3)均配对有电磁阀(4-3-2)以控制其吹气。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备。设计了吹选精分装置，提出了一种基于神经网络的类型识别方法。根据计算机对果实基于神经网络的类型识别，吹选精分装置对果实进行分选，按照分类特征将不同品级的果实分别收集到分级箱内。通过本发明，不仅使结构简单便于装置整体设计，还全面提高了果实品级的精分水平，而且大大降低了劳动强度。
附图说明：
图1为本发明的装置整体结构示意图。
图2为链式传送装置的结构示意图。
图3为图2中A处的放大图。
图4为导向板的结构示意图。
图5为图4的正视图。
图6为吹气机构的结构示意图。
图7为分级箱的结构示意图。
图8为基于神经网络的类型识别方法流程图。
图9为基于吹选精分装置的工作流程图。
具体实施方式：
下面结合图1-9，对本发明做更详细的描述。其中，导向板(4-2)的个数以三个为例，基于神经网络的果实识别类型以次品、类别1、类别2三种为例，类别1和类别2的不同之处在于两者的直径和长度。
由图1，上料传送装置(1)、链式传送装置(2)、相机检测装置(3)、吹选精分装置(4)、清洗装置(5)共同组成了本发明中的带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，上料传送装置(1)中的传送带将果实传送至分拨机构(1-1)中，分拨机构(1-1)将果实送至链式传送装置(2)的前端，果实到达相机检测装置(3)下方时被拍照并将图像传至计算机。计算机对果实图像进行基于神经网络的类型识别，根据次品、类别1、类别2的分类标准依次标记每个位置的果实类型。当果实被传送至吹选精分装置(4)下方时，计算机将启动果实下方对应的吹气机构(4-3)中的电磁阀(4-3-2)闭合，吹气嘴(4-3-3)工作，进而将果实吹向导向板(4-2)，果实被吹至挡板(4-2-2)的斜面(4-2-2-1)上受力弹落在滑轨(4-2-1)中进而滑至分级箱(4-4)，清洗装置(5)定期给链式传送装置(2)做清洁工作。
由图2和图3，链式传送装置(2)由两个同轴链轮(2-1)、链条(2-2)和辊子(2-3)组成，电机驱动两个同轴链轮(2-1)带动链条(2-2)传动，因此与链条(2-2)相连的辊子(2-3)同时传动以实现果实的向前传输。由图4和图5，导向板(4-2)由滑轨(4-2-1)和挡板(4-2-2)组成，滑轨(4-2-1)设置为斜接口与挡板(4-2-2)相连接，保证其向下倾斜一定角度以此方便次品及时滑落在分级箱(4-4)内，挡板(4-2-2)中设置有特定角度的斜面(4-2-2-1)，以保证次品打到斜面(4-2-2-1)上时受到合理的受力方向而准确无误地弹落至滑轨(4-2-1)中。
由图6，吹气机构(4-3)由抽屉式底座(4-3-1)、多个电磁阀(4-3-2)和多个吹气嘴(4-3-3)组成，其中电磁阀(4-3-2)和吹气嘴(4-3-3)安装在抽屉式底座(4-3-1)的支架上。当果实传送到吹选精分装置(4)下方时，计算机传递信号进而控制与相应类型的果实位置相对应的吹气嘴(4-3-3)的电磁阀(4-3-2)闭合，吹气嘴(4-3-3)吹气使果实被吹至挡板(4-2-2)中的斜面(4-2-2-1)上，继而受力弹落进滑轨(4-2-1)中，最后落入分级箱(4-4)内。由图7，分级箱(4-4)由若干个相同的收料口组成，每个收料口收集的果实类型与其相对应的导向板(4-2)的果实吹选类型一致。
由图8，计算机获取相机拍摄的若干个果实图像样本，并对每个样本图像进行筛选和处理，然后对样本图像进行特征点(果实缺陷、直径与长度)分析并记录，将样本图像特征点输入到神经网路进行训练，利用训练后的神经网络对测试图像集进行特征识别，通过测试图像集对此神经网络进行测验，最后计算机使用达到测验结果的神经网络实现对果实的特征标记与智能精分。
由图9，当第一排果实送到吹选精分装置(4)中的第一个导向板(4-2)下方时，计算机发出次品信号给吹气机构(4-3)中的电磁阀(4-3-2)控制第一排吹气嘴(4-3-3)中与第一排果实中被记录为次品相对应的吹气嘴吹气，将次品吹至挡板(4-2-2)的斜面(4-2-2-1)上受力弹落在滑轨(4-2-1)中进而滑至第一个收料口，然后剩下的果实继续被向前传送；当第一排果实送到吹选精分装置(4)中的第二个导向板下方时，第二排果实到达第一个导向板下方，此时计算机同时分别发出次品信号和类别1信号给吹气机构(4-3)中的电磁阀控制第一排吹气嘴中与第二排果实中被记录为次品相对应的吹气嘴和第二排吹气嘴中与第一排果实中被记录为类别1相对应的吹气嘴吹气，将次品和类别1的果实吹至相对应的导向板的挡板的斜面上受力弹落在滑轨中进而分别滑至第一个收料口和第二个收料口；果实继续被向前传送至下一个导向板下方的工位，计算机同时分别发出次品信号、类别1信号和类别2信号给吹气机构中的电磁阀控制相应吹气嘴吹气实现果实吹选，由此完成对果实中次品、类别1和类别2的分类吹选与收集任务。
以上的详细描述，导向板(4-2)的个数以三个为例，基于神经网络的果实识别类型以次品、类别1、类别2三种为例。但实际涉及到本专利的权利要求时，吹选精分装置(4)中的导向板(4-2)的数量、吹气机构(4-3)中电磁阀(4-3-2)和吹气嘴(4-3-3)的数量，分级箱(4-4)中收料口的数量，可根据链式传送装置(2)上传送的果实数量和果实识别类型相应地进行扩展。

Claims (6)

1.一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，其特征在于：主要包括上料传送装置(1)、链式传送装置(2)、相机检测装置(3)、吹选精分装置(4)、清洗装置(5)；
所述上料传送装置(1)中的分拨机构(1-1)安装在链式传送装置(2)的前端上方，相机检测装置(3)和吹选精分装置(4)依次平行安装在分拨机构(1-1)左侧，清洗装置(5)安装在链式传送装置(2)前端的下方内侧；
所述的智能品级精分功能是由基于神经网络的类型识别方法实现的，所述基于神经网络的类型识别方法为：将采集到的果实图像按所选类别进行分类，将这些图像分为训练集和测试集，提取训练集图像中的样本特征，包括果实缺陷和大小等特征，并将这些特征作为训练样本输入神经网络进行训练学习，输出层按特征类别分为次品、类别1、类别2等，最后得到训练好的神经网络，通过测试集对此神经网络进行测验，达到测验结果的神经网络即可实现对果实品级的智能精分功能。
2.根据权利要求1所述的一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，其特征在于：所述链式传送装置(2)由两个同轴链轮(2-1)、链条(2-2)和辊子(2-3)组成，一个同轴链轮(2-1)上两端均设有链轮来带动链条(2-2)转动，若干个辊子(2-3)平行等距安装在链条片上随链条转动，果实按横向姿态排放在若干个辊子(2-3)组成的传送面上。
3.根据权利要求1所述的一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，其特征在于：所述吹选精分装置(4)的多个导向板(4-2)平行等距离固定安装在防护盖(4-1)上，导向板(4-2)中的滑轨(4-2-1)整体伸出在防护盖(4-1)外侧，吹气机构(4-3)安装在防护盖(4-1)正下方且两者中间隔着链式传送装置(2)的上部分，吹气机构(4-3)中的吹气嘴(4-3-3)与导向板(4-2)中的斜面(4-2-2-1)中心线相对应，分级箱(4-4)放置在导向板(4-2)的滑轨(4-2-1)出口下方。
4.根据权利要求1或3所述的一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，其特征在于：导向板(4-2)两侧均设有滑轨(4-2-1)，滑轨(4-2-1)与导向板(4-2)中的挡板(4-2-2)下端内部斜面端口相接且滑轨(4-2-1)安装后的倾斜角度是特定设计的，挡板(4-2-2)中的斜面(4-2-2-1)设计有特定大小的角度。
5.根据权利要求1或3所述的一种带有智能品级精分功能的果实智能优选设备，其特征在于：吹气机构(4-3)中的抽屉式底座(4-3-1)将多个电磁阀(4-3-2)和吹气嘴(4-3-3)分排安装并组合成一体，每个吹气嘴(4-3-3)均配有与其相对应的电磁阀(4-3-2)，每排吹气嘴(4-3-3)为等间距布置。
6.根据权利要求1所述的基于神经网络的类型识别方法，其特征在于：根据果实类别个数来设置相同个数的导向板(4-2)和分级箱(4-4)中的收料口，且每个导向板(4-2)中的滑轨(4-2-1)与分级箱(4-4)中的收料口相对应；
当第一排果实送到吹选精分装置(4)中的第一个导向板(4-2)下方时，计算机发出次品信号给吹气机构(4-3)中的电磁阀(4-3-2)控制第一排吹气嘴(4-3-3)中与第一排果实中被记录为次品相对应的吹气嘴吹气，将次品吹至挡板(4-2-2)的斜面(4-2-2-1)上受力弹落在滑轨(4-2-1)中进而滑至第一个收料口，然后剩下的果实继续被向前传送，当第一排果实送到吹选精分装置(4)中的第二个导向板下方时，第二排果实到达第一个导向板下方，此时计算机同时分别发出次品信号和果实类别1信号给吹气机构(4-3)中的电磁阀控制第一排吹气嘴中与第二排果实中被记录为次品相对应的吹气嘴和第二排吹气嘴中与第一排果实中被记录为果实类别1相对应的吹气嘴吹气，将次品和类别1的果实吹至相对应的导向板的挡板的斜面上受力弹落在滑轨中进而分别滑至第一个收料口和第二个收料口，果实继续被向前传送至下一个导向板下方的工位，计算机同时分别发出次品信号、果实类别1信号和果实类别2信号给吹气机构中的电磁阀控制相应吹气嘴吹气实现果实吹选，以此类推，果实到达每个分选工位时，由计算机记录的果实类型识别信息发送信号控制相应的吹气机构吹选对应类型的果实，由此完成果实分类吹选和收集功能。
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