CN110779920A - 一种珍珠检测装置 - Google Patents

Abstract

一种珍珠检测装置，包括暗室，拍摄装置，传输带，夹取装置和控制装置，其中控制装置控制所述传输带将待检测珍珠运送至指定位置，然后控制夹取装置夹取并移动所述待检测珍珠到所述摄像头的拍摄位置进行拍摄，拍摄完成后，控制所述夹取装置将所述待检测珍珠放回传输带并从所述出料口传输出。该检测装置能够实现珍珠表面品质的全自动检测，可以运用到工业自动化产线种，作为检测工位上的设备。本发明的珍珠检测装置，可以通过摄像头拍摄珍珠表面的全景成像，并且利用特殊的设计降低表面全景成像中的反光强斑，提高珍珠检测的准确率。

Description

一种珍珠检测装置

技术领域

本发明涉及珍珠加工生产领域，尤其涉及一种珍珠的检测装置。

背景技术

珍珠是一种古老的有机宝石，主要产于珍珠贝类和珠母贝类软体动物体内，又内分泌作用而生成的含碳酸钙的矿物珠粒，并分为海水珍珠和淡水珍珠两种；在国际宝石界将珍珠列为六月生辰的幸运石、结婚十三周年和三十周年的纪念石；具有瑰丽色彩和高雅气质的珍珠，象征着健康、纯洁、富有和幸福，自古以来受人们的喜爱；中国的珍珠养殖技术已非常成熟，珍珠价格也更加大众化，随着人们生活质量的提高，高品质的珍珠需求量日益增加。

根据GB/T 18781-2008珍珠分级国家标准，其中光洁度等级是根据国家标准样品比对给出级别，这就导致了人工判定存在偶然性和随机性，再加上人工判定所需时间周期长，投入人力成本高，严重影响珍珠饰品的生产量和价格，所以研制能自动判定珍珠等级的仪器是大势所趋的。

全景拍摄的英文名称是Panorama，传统的光学摄影全景照片，是把90度至360度的场景全部展现在一个二维平面上，把一个场景的前后左右一览无余地推到观者的眼前，到后面发展到球形全景，随着数字影像技术和互联网技术的不断发展，全景影像技术也能在更多的领域得到更多的应用。

专利号为CN102553841A，名为《一种珍珠自动分拣设备》的专利中，其优势在于用到球心拍摄，光源也为球形结构，使得光源在珍珠表面的分布更均匀，但其拍摄装置设置在球形拍照区的外侧，并且其拍摄装置也无法移动，这就必然导致拍摄装置受外来光源的影响，在珍珠表面上呈现杂光斑或明亮区域且其拍摄珍珠为机械的表面拍摄，图像处理技术比较粗糙。

现存的还有基于机械视觉来获取珍珠表面特征的，如2014年名为《基于单目多视角机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级装置》已授权的专利中写到，利用平面镜反射成像原理解决了珍珠表面信息摄取的问题，且利用动态线性加权算法将图像平滑拼接，有利于计算机清晰地计算瑕疵面积。但是该发明是通过反射成像来获取珍珠表面的图像信息，而且没有添加任何消光装置(偏振片)来处理珍珠表面的亮斑问题，除此之外，反射成像无法精确获得完整的珍珠表面图像信息，着直接影响接下来的珍珠等级判定结果的可靠性。

所以，需要设计一种新的珍珠检测装置，在保证能获取完整的珍珠表面图像信息的同时又能解决珍珠表面亮斑现象的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种工业自动化检测珍珠表面缺陷的装置，能够实现对珍珠的表面做全景拍摄，同时可以降低珍珠表面的反光强点，提高珍珠成像的质量，提升检测准确性。

根据本发明的目的提出的一种珍珠检测装置，包括暗室，拍摄装置，传输带，夹取装置和控制装置，其中所述暗室内部提供一个拍摄珍珠的成像空间，该暗室的两端分别设有入料口和出料口；所述拍摄装置位于所述暗室入料口的上方，该拍摄装置的摄像头伸入所述暗室的内部，用以对珍珠进行拍摄；所述传输带贯穿于所述暗室，该传输带表面具有等间隔设置的多个凹槽，每个凹槽设有用以放置待检测珍珠的圆孔，所述传输带从所述入料口进入所述检测暗室，并从所述出料口伸出；所述夹取装置设置于所述检测暗室内部，该夹取装置包括对称设置在所述传输带两侧的两个抓取臂，用以夹取放置在传输带上的待检测珍珠，并将所述待检测珍珠移动到所述摄像头的拍摄位置进行拍摄；所述控制装置控制所述传输带将待检测珍珠运送至指定位置，然后控制夹取装置夹取并移动所述待检测珍珠到所述摄像头的拍摄位置进行拍摄，拍摄完成后，控制所述夹取装置将所述待检测珍珠放回传输带并从所述出料口传输出。

优选的，所述暗室内部还设有光源，所述光源为环形LED光源，所述光源位于珍珠拍摄位置的上方，当所述待检测珍珠移动至拍摄位置时，所述光源对所述待检测珍珠进行照明。

优选的，所述拍摄装置的摄像头前设有偏光片，用于降低珍珠表面的反光强度。

优选的，所述夹取装置还包括对称设置在所述传输带两侧的竖直滑轨和滑块，所述竖直滑轨设置在所述暗室的内壁上，所述抓取臂设置在所述滑块上，所述滑块带动所述抓取臂在所述滑轨上上下移动。

优选的，所述滑轨上设有限位板，所述滑块下滑到所述限位板时被所述限位板阻挡，该限位板的位置使得所述滑块下滑到该限位板时，所述抓取臂的高度正好与所述传输带上的放置的待检测珍珠齐平。

优选的，所述抓取臂包括伸缩杆和抓取头，所述抓取头设置在所述伸缩杆上，所述伸缩杆在水平方向上伸缩，带动所述抓取头在水平方向做伸缩运动。

优选的，所述抓取臂上还设有旋转机构，带动所述抓取头转动，当待检测珍珠被抓取移动到所述摄像头前后，所述旋转机构带动所述抓取头转动，使得珍珠沿着抓取臂所在轴线旋转一周，从而让所述摄像头拍摄获取珍珠的表面全景。

优选的，所述抓取头中间内凹，该内凹形成的曲面用以在接触珍珠时形成面接触。

优选的，所述抓取头尾部设有压力传感器，所述压力传感器连接在所述控制装置上，当抓取头夹住所述待检测珍珠时，所述压力传感器检测该抓取头接触珍珠产生的压力，并将检测信号传输给所述控制装置上，所述控制装置根据该检测信号控制所述伸缩杆的伸缩行程，以确保不会对珍珠表面形成损伤。

优选的，还包括电机组，所述电机组包括多个电机，用于驱动所述珍珠检测装置中的各活动件，该电机组连接在所述控制装置上，受该控制装置的控制进行启停。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的技术优势：

1)实现工业自动化检测，利用传输带和抓取装置，能够形成珍珠表面检测的流水作业，大大提高生产效率。

2)本发明通过旋转连续拍摄获得珍珠表面全景图像信息，相比于现阶段其他发明通过多台相机不同角度摄取珍珠表面图像信息，该发明能获得更为全面的珍珠表面图像信息，从而保证后续判定珍珠等级的可靠性，技术含量更高，使用的硬件设备和软件设备更先进。

3)相比于现阶段其他发明通过反射成像摄取珍珠表面图像信息，本发明利用偏振片消光能妥善解决珍珠表面由于光源照射珍珠表面形成的亮斑问题，更为精确地获得珍珠表面图像颜色信息。

附图说明

图1是本发明珍珠检测装置整体构造图。

图2是本发明珍珠检测装置俯视剖析图。

图3是本发明珍珠检测装置正视剖析图。

图4是本发明珍珠抓取装置的详细结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明提出的一种珍珠检测装置，用以检测珍珠的表面缺陷，检测手段是通过摄像装置对珍珠表面进行全景成像，然后通过后台的图像处理软件对珍珠的表面质量进行识别和判断，达到检测的目的。下面将结合附图对本发明的技术方案做详细描述。

请参见图1，图1是发明珍珠检测装置整体构造图。如图所示，珍珠检测装置包括包括暗室6，拍摄装置2，传输带4，夹取装置5和控制装置3，其中暗室6的内部提供一个拍摄珍珠的成像空间，该暗室6的两端分别设有入料口44和出料口45，为了提高成像质量，暗室内部的成像空间在没有主动光源的干预下，基本没有背景光。并且暗室6的内墙壁表面、夹取装置5表面和传输带4表面都涂覆有不反光粗糙物质。

拍摄装置2位于暗室6的入料口44的上方，该拍摄装置2包括相机21、摄像头22、支撑架23、夹持片24和偏振片26。摄像头22通过开设在暗室6上的镜头口25伸入暗室6的内部，并用以对珍珠进行拍摄。外部的支撑架23呈现L型，相机21固定在支撑架23的L型横臂上，这样设置可以避免下方的传输带4与相机21之间产生碰撞。

传输带4贯穿于暗室6，该传输带4表面具有等间隔设置的多个凹槽42，每个凹槽42设有用以放置待检测珍珠的圆孔43，传输带4从入料口44进入检测暗室6，并从出料口45伸出。所述凹槽42高度和宽度与出料口44、进料口45的高度、宽度相近，所述圆孔43直径为待检测珍珠直径的一半左右，所述凹槽42长度约为检测珍珠直径，避免传输带4向前移动时珍珠因为惯性向前滑落，相邻两个凹槽42之间的距离略短于暗室6长度，这样可以既保证一个珍珠在检测时，上一个珍珠能被送出暗室6，同时又能挡住外界光线。

夹取装置5设置于暗室6内部，该夹取装置5包括对称设置在传输带4两侧的两个抓取臂50，用以夹取放置在传输带4上的待检测珍珠，并将待检测珍珠移动到摄像头22的拍摄位置进行拍摄。

控制装置3控制传输带4将待检测珍珠运送至指定位置，然后控制夹取装置5夹取并移动待检测珍珠到所述摄像头22的拍摄位置进行拍摄，拍摄完成后，控制夹取装置5将待检测珍珠放回传输带4并从所述出料口传输出。

优选的，夹取装置5还包括对称设置在传输带4两侧的竖直滑轨51和滑块52，竖直滑轨51设置在暗室6的内壁上，抓取臂50设置在滑块52上，滑块52带动抓取臂50在滑轨51上上下移动。进一步的，每个滑轨51上设有限位板56，当滑块52下滑到限位板56时被所述限位板56阻挡，该限位板56的位置使得滑块52下滑到该限位板56时，抓取臂50的高度正好与传输带4上的放置的待检测珍珠齐平，这样就可以驱动抓取臂50伸缩抓取该珍珠。

优选的，抓取臂50包括伸缩杆53和抓取头55，抓取头55设置在伸缩杆53上，伸缩杆53在水平方向上伸缩，带动抓取头55在水平方向做伸缩运动。抓取头55中间内凹，该内凹形成的曲面用以在接触珍珠时形成面接触，从而减少夹持对珍珠产生的损伤。

优选的，在抓取臂50上还设有旋转机构54，带动该抓取头55转动，当待检测珍珠被抓取移动到摄像头22前后，旋转机构54带动抓取头55转动，使得珍珠沿着抓取臂所在轴线旋转一周，从而让摄像头22拍摄获取珍珠的表面全景。

优选的，抓取头55尾部设有压力传感器57，该压力传感器57连接在所述控制装置3上，当抓取头55夹住所述待检测珍珠时，压力传感器57检测该抓取头55接触珍珠产生的压力，并将检测信号传输给控制装置3上，控制装置3根据该检测信号控制伸缩杆53的伸缩行程，当压力达到一个预设值时，控制装置立马停止伸缩杆53伸缩，这样既可以夹持到珍珠，又可以确保不会对珍珠表面形成损伤。

优选的，暗室6内部还设有光源7，位于珍珠拍摄位置的上方，当待检测珍珠移动至拍摄位置时，该光源7对待检测珍珠进行照明。在一种实施方式种，该光源7为环形LED光源，当光源打开时，环形光源可以使得珍珠的反光面不集中在一个区域，降低珍珠某个表面区域的反光强度过大。

优选的，拍摄装置2的摄像头22前设有偏光片26，用于降低珍珠表面的反光强度。在一种实施方式种，偏光片26的直径和摄像头22直径一致，并固定在摄像头22上。由于珍珠表面的反射光线为偏振光或部分偏振光，只要旋转恰当偏振角的偏振片，就可以对强反射区域的反射光进行过滤，从而降低这些区域的表面反射光强度，使得珍珠的表面成像尽量少的出现白色光斑，提高后续软件对表面杂质的判断准确率。

优选的，整个检测装置还包括电机组1，电机组1包括多个电机，用于驱动所述珍珠检测装置中的各活动件，该电机组连接在所述控制装置上，受该控制装置的控制进行启停。在图示的实施方式种，电机组1包括第一电机11、第二电机12和第三电机13，其中第一电机11用于驱动滑块52在滑轨51上滑动，第二电机12用于驱动伸缩杆53在水平方向上伸缩，第三电机13用于驱动旋转机构54旋转。

作为一个具体实施方案：第一步，每次珍珠判定完毕时，控制装置3命令第三电机13停止驱动珍珠抓取头55旋转，然后命令第一电机11驱动滑块52下降，直到滑块52下降到最底端被限位板56阻挡停止下降时，命令第二电机12驱动伸缩杆53缩回至初始状态，这时，判定完毕的珍珠刚好被平稳放置在圆孔43内，然后，命令传输带4慢速向前移动相同的距离停止，判定完的珍珠随传输带4经过出料口45出暗室6；第二步，命令第二电机12驱动伸缩杆53慢速向前触碰珍珠并施加压力直至内部压力传感器57检测到一定力后发送停止信号给控制装置3，控制装置3停止驱动第类电机12，既保证珍珠被牢牢夹持住又避免夹持力过大损害珍珠，然后，第一电机11驱动滑块52顶部碰到阻挡杆56后停止，这时被夹持的珍珠中心与相机21的摄像头22中心约在一个高度，命令第三电机13驱动珍珠抓取头55慢速旋转，然后重复第一步操作。

综上所述，本发明提出了一种珍珠检测装置，该检测装置能够实现珍珠表面品质的全自动检测，可以运用到工业自动化产线种，作为检测工位上的设备。本发明的珍珠检测装置，可以通过摄像头拍摄珍珠表面的全景成像，并且利用特殊的设计降低表面全景成像中的反光强斑，提高珍珠检测的准确率。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种珍珠检测装置，其特征在于：包括暗室，拍摄装置，传输带，夹取装置和控制装置，其中

所述暗室内部提供一个拍摄珍珠的成像空间，该暗室的两端分别设有入料口和出料口；

所述拍摄装置位于所述暗室入料口的上方，该拍摄装置的摄像头伸入所述暗室的内部，用以对珍珠进行拍摄；

所述传输带贯穿于所述暗室，该传输带表面具有等间隔设置的多个凹槽，每个凹槽设有用以放置待检测珍珠的圆孔，所述传输带从所述入料口进入所述暗室，并从所述出料口伸出；

所述夹取装置设置于所述暗室内部，该夹取装置包括对称设置在所述传输带两侧的两个抓取臂，用以夹取放置在传输带上的待检测珍珠，并将所述待检测珍珠移动到所述摄像头的拍摄位置进行拍摄；

所述控制装置控制所述传输带将待检测珍珠运送至指定位置，然后控制夹取装置夹取并移动所述待检测珍珠到所述摄像头的拍摄位置进行拍摄，拍摄完成后，控制所述夹取装置将所述待检测珍珠放回传输带并从所述出料口传输出。

2.根据权利要求1所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述暗室内部还设有光源，所述光源为环形LED光源，所述光源位于珍珠拍摄位置的上方，当所述待检测珍珠移动至拍摄位置时，所述光源对所述待检测珍珠进行照明。

3.根据权利要求1所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述拍摄装置的摄像头前设有偏光片，用于降低珍珠表面的反光强度。

4.根据权利要求1所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述夹取装置还包括对称设置在所述传输带两侧的竖直滑轨和滑块，所述竖直滑轨设置在所述暗室的内壁上，所述抓取臂设置在所述滑块上，所述滑块带动所述抓取臂在所述滑轨上上下移动。

5.根据权利要求4所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述滑轨上设有限位板，所述滑块下滑到所述限位板时被所述限位板阻挡，该限位板的位置使得所述滑块下滑到该限位板时，所述抓取臂的高度正好与所述传输带上的放置的待检测珍珠齐平。

6.根据权利要求1所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述抓取臂包括伸缩杆和抓取头，所述抓取头设置在所述伸缩杆上，所述伸缩杆在水平方向上伸缩，带动所述抓取头在水平方向做伸缩运动。

7.根据权利要求6所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述抓取臂上还设有旋转机构，带动所述抓取头转动，当待检测珍珠被抓取移动到所述摄像头前后，所述旋转机构带动所述抓取头转动，使得珍珠沿着抓取臂所在轴线旋转一周，从而让所述摄像头拍摄获取珍珠的表面全景。

8.根据权利要求6所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述抓取头中间内凹，该内凹形成的曲面用以在接触珍珠时形成面接触。

9.根据权利要求6所述的珍珠检测装置，其特征在于：所述抓取头尾部设有压力传感器，所述压力传感器连接在所述控制装置上，当抓取头夹住所述待检测珍珠时，所述压力传感器检测该抓取头接触珍珠产生的压力，并将检测信号传输给所述控制装置上，所述控制装置根据该检测信号控制所述伸缩杆的伸缩行程，以确保不会对珍珠表面形成损伤。

10.根据权利要求1所述的珍珠检测装置，其特征在于：还包括电机组，所述电机组包括多个电机，用于驱动所述珍珠检测装置中的各活动件，该电机组连接在所述控制装置上，受该控制装置的控制进行启停。

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