CN112452806B - 一种坚果开口尺寸检测及分类装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坚果开口尺寸检测及分类装置，属于食品质量检测领域。本发明包括底座，底座上设置有检测单元和分拣单元，其中检测单元包括设置于进料管道上方的CCD相机；进料管道的出口端设有出料管道，分拣单元包括位于出料管道出口下方的分拣通道，分拣通道的下方两侧对应设有优品储料箱和次品储料箱，分拣通道内滑动配合有滑动导杆，该滑动导杆与动力驱动组件相连并由其驱动在分拣通道内滑动，滑动导杆的前端设有分拣筒，分拣筒内开设有落料腔。本发明克服现有技术中坚果开口大小肉眼直接检测不便的问题，可以精确实现坚果开口尺寸的测量和品级分类，提高开口壳果品质，满足人们日益增长的追求高品质消费的心理需求。

Description

一种坚果开口尺寸检测及分类装置

技术领域

本发明涉及食品质量检测技术领域，更具体地说，涉及一种坚果开口尺寸检测及分类装置。

背景技术

夏威夷果富含钙、磷、铁、维生素B1、氨基酸等，具有调脂益智作用，因此素有“干果皇后”、“世界坚果之王”的美称。近些年来，随着人们追求健康生活的心理愈发强烈，夏威夷果产量及销量日益增长，与夏威夷果相关产业的应用前景越来越广阔。

夏威夷开口壳果加工工艺流程中有道不可或缺的工序—开口，开口工序的目的一方面便于调味剂渗入夏威夷果壳内部，另一方面便于消费者后期食用。如果开口尺寸过大则易导致内部果仁氧化，品质下降，开口尺寸过小则将导致调味剂不易入味，口感下降，且造成后期食用不便，所以开口尺寸将直接决定夏威夷果的品质及质量。基于以上原因，针对夏威夷果开口尺寸的检测分类就显得尤为重要。同样地，对于同类型的其他开口类坚果而言，开口尺寸的检测问题同样不容忽视。

目前针对夏威夷果开口尺寸的检测分类还是采用传统的肉眼检测方法即人工检测法，基本是工人坐在生产流水线末端，目测夏威夷果开口尺寸，并根据经验判断开口尺寸是否符合要求，这种目测判断过程极易受个人主观条件和熟练度影响，难以满足高精度、高效率、稳定性要求。

经检索，中国专利申请号：2019111282875，发明创造名称为：坚果开口破壳机用定位测量机构，该申请案包括扫描机构和驱动机构，通过驱动机构带动扫描机构往复运动；用移动式扫描测量结构，可以实现对一个工位的多点进行测量，从而实现对被测果实的立体建模，提高测量的精度。又如中国专利申请号：2017205725196，发明创造名称为：用于杏核开口机的位置检测装置，该申请案包括分设于待加工杏核开口工位两侧的光纤传感器和光纤信号接收器，在待加工杏核开口工位的其中一侧设有用于安装光纤传感器的连接结构，光纤信号接收器通过胶粘固定在待加工杏核开口工位的另一侧，光纤传感器和光纤信号接收器均与杏核开口机的控制系统线路连接。该申请案能够解决现有不规则类的坚果在加工过程感知位置不准确的问题，适合于批量连续生产的用于杏核开口机的位置检测装置。但以上均无法适用于对坚果开口尺寸的直接检测和判别，仍有进一步调整的空间。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中坚果开口大小肉眼直接检测不便的问题，拟提供一种坚果开口尺寸检测及分类装置，可以精确实现坚果开口尺寸的测量和品级分类，提高开口壳果品质，满足人们日益增长的追求高品质消费的心理需求。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，包括底座，底座上设置有检测单元和分拣单元，其中检测单元包括设置于进料管道上方的CCD相机；进料管道的出口端设有出料管道，分拣单元包括位于出料管道出口下方的分拣通道，分拣通道的下方两侧对应设有优品储料箱和次品储料箱，分拣通道内滑动配合有滑动导杆，该滑动导杆与动力驱动组件相连并由其驱动在分拣通道内滑动，滑动导杆的前端设有分拣筒，分拣筒内开设有落料腔。

更进一步地，检测单元还包括相机调节组件，该相机调节组件包括设置于底座的导向柱，以及对应与该导向柱相配合的滑块，滑块通过锁紧块锁紧在导向柱上，CCD相机安装于滑块上。

更进一步地，分拣单元中的动力驱动组件包括移动转轮，该移动转轮表面开设有沿长度方向延伸配合槽，滑动导杆的尾端下方对应设有配合嵌入该配合槽的配合凸台，移动转轮的中心转轴通过齿轮配合由电机驱动，移动转轮转动时驱动滑动导杆水平位移。

更进一步地，进料管道和出料管道之间还设有位姿变换单元，该位姿变换单元包括用于承接坚果的推杆座，推杆座位于CCD相机下方，且推杆座滑动配合安装于底座的纵向导轨上，并能够沿导轨方向上下滑动；推杆座下方设有用于驱动其上下滑动的升降凸轮，推杆座底部通过滚子与升降凸轮表面配合接触，升降凸轮的一侧设有鼓风机，该鼓风机的主出风口朝向升降凸轮下部，用于驱动升降凸轮周向旋转；鼓风机的副出风口通过副出风软管连通至推杆座表面，用于驱动推杆座上的坚果翻转。

更进一步地，主出风口和副出风口上均设置有节气门。

更进一步地，分拣通道长度方向的两侧分别设有限位开关。

更进一步地，分拣通道的两侧分别设有优品出料通道和次品出料通道，通过优品出料通道和次品出料通道与对应的优品储料箱和次品储料箱相连通；且优品出料通道和次品出料通道的出口端部均设有扩口段。

更进一步地，进料管道和出料管道沿长度方向均由高到低倾斜设置，且出料管道的倾斜角度大于进料管道的倾斜角度。

更进一步地，CCD相机上方还设有照明元件。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，以机器视觉技术为平台，运用图像处理技术、计算机技术等判断开口尺寸，解决了目前完全依赖质检人员肉眼检测存在的受个人主观因素和熟练程度影响的问题，并同时实现了坚果开口尺寸的精确高效测量和品级分类，有效降低了劳动强度，适宜推广应用。

（2）本发明的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，采用位姿变换单元，将待测坚果单独采集图样，避免其他杂乱信息干扰，有利于信息采集准确，并配合对坚果位姿的改变，进一步保障图像信息采集的准确性，提高检测精度。

（3）本发明的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，通过设置相机调节组件可以有效调节CCD相机的高度位置，便于保障CCD相机的图像采集质量，实际作业前首先确认CCD相机的最佳高度位置，保持作业中能够清楚采集到含有特征信息的图像。

附图说明

图1为本发明的一种坚果开口尺寸检测及分类装置的结构示意图；

图2为本发明中位姿变换单元的结构示意图；

图3为本发明中滑动导杆的结构示意图；

图4为本发明使用时的控制流程图。

示意图中的标号说明：

100、底座；101、计算机；102、控制面板；103、导向柱；104、滑块；105、锁紧块；106、CCD相机；

200、进料管道；201、出料管道；202、分拣通道；203、滑动导杆；204、移动转轮；205、配合槽；206、分拣筒；207、限位开关；208、优品出料通道；209、次品出料通道；210、扩口段；211、优品储料箱；212、次品储料箱；213、电机；214、主动锥齿轮；215、从动锥齿轮；

300、位姿变换单元；301、支撑座；302、鼓风机；303、鼓风室；304、副出风口；305、主出风口；306、升降凸轮；307、凸轮转轴；308、副出风软管；309、滚子；310、推杆座。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1-图4所示，本实施例的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，包括底座100，底座100上设置有检测单元和分拣单元，其中检测单元包括设置于进料管道200上方的CCD相机106；进料管道200的出口端设有出料管道201，分拣单元包括位于出料管道201出口下方的分拣通道202，分拣通道202的下方两侧对应设有优品储料箱211和次品储料箱212，分拣通道202内滑动配合有滑动导杆203，该滑动导杆203与动力驱动组件相连并由其驱动在分拣通道202内滑动，滑动导杆203的前端设有分拣筒206，分拣筒206内开设有落料腔。

本实施例中检测单元还包括设置于底座100上的计算机101和控制面板102，计算机101通过电缆线与控制面板102进行通信，CCD相机106通过电缆线与控制面板102相连，CCD相机106具体可选用XG-7000系列，采样周期为2秒；能够快速对下方经过的坚果进行多图像采样；当一个周期内所有图像采集完成后，计算机101开始对采集的所有图像进行处理和结果分子，即计算开口的长度、宽度以及开口所占整个坚果表面的面积等，判断是否符合开口尺寸预设要求。

如图1所示，本实施例中分拣单元中的动力驱动组件包括移动转轮204，该移动转轮204表面开设有沿长度方向延伸配合槽205，且该配合槽205可设置为中心对称形结构，如图3所示，滑动导杆203的尾端下方对应设有配合嵌入该配合槽205的配合凸台，移动转轮204的中心转轴通过齿轮配合由电机213驱动，移动转轮204转动时驱动滑动导杆203呈规律性水平位移。具体地，电机213通过电机座安装于底座100上，移动转轮204也通过支架安装在底座100上，且中心转轴的两端与支架之间转动配合安装。电机213的输出端设置有主动锥齿轮214，移动转轮204的中心转轴端部对应设有与该主动锥齿轮214相啮合的从动锥齿轮215，通过电机213驱动控制移动转轮204的转动，具体电机213采用150系列三相反应式步进电机，以及与之配套的控制器、驱动器等。主动锥齿轮214和从动锥齿轮215则采用大小配合的锥齿轮构成一对齿轮减速传动，且一对锥齿轮轴线相互垂直，本实施例中传动比为8。

本实施例中移动转轮204的表面对称开设有沿其长度方向延伸的配合槽205，当移动转轮204转动时，即带动滑动导杆203尾端的配合凸台在该配合槽205内位移变化，即最终控制滑动导杆203的位移变化；初始状态下，滑动导杆203前端的分拣筒206正对出料管道201的出口并相通，坚果储存在分拣筒206的内部通孔中，优品储料箱211和次品储料箱212的通道口分别位于分拣筒206的前后两侧；电机213驱动移动转轮204朝不同方向转动时，则滑动导杆203尾端的配合凸台对应在配合槽205内前后移动，即带动滑动导杆203前端的分拣筒206对应移动至于优品储料箱211相通或者与次品储料箱212相通，实现坚果分类。即当计算机101判断坚果开口满足预设要求时，则计算机101内部控制器向电机213发送信号，控制电机213正向转动，最终控制滑动导杆203向前方移动至与优品储料箱211相通，储存在分拣筒206内的坚果滚入优品储料箱211；反之，如果不满足预设，则计算机101内部控制器向电机213发送信号，控制电机213逆向转动，最终控制滑动导杆203向后方移动至与次品储料箱212相通，储存在分拣筒206内的坚果滚入次品储料箱212。如此既实现了坚果开口尺寸检测，又同时达到了分拣开口坚果的目的。

本实施例以机器视觉技术为平台，运用图像处理技术、计算机技术等判断开口尺寸，解决了目前完全依赖质检人员肉眼检测存在的受个人主观因素和熟练程度影响的问题，并同时实现了坚果开口尺寸的精确高效测量和品级分类，有效降低了劳动强度，适宜推广应用。

实施例2

本实施例的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，基本同实施例1，更进一步地，本实施例中检测单元还包括相机调节组件，该相机调节组件包括设置于底座100的导向柱103，以及对应与该导向柱103相配合的滑块104，滑块104通过锁紧块105锁紧在导向柱103上，CCD相机106安装于滑块104上。具体地，底座100上设置有两条平行分布的导向柱103，滑块104的两侧分别设有锁紧块105，锁紧块105包覆在导向柱103外周，并可利用紧固螺栓将锁紧块105锁紧在导向柱103上，以便于实现滑块104在导向柱103上的灵活移动和快速固定。CCD相机106上方还设有照明元件。

本实施例通过设置相机调节组件可以有效调节CCD相机106的高度位置，便于保障CCD相机106的图像采集质量，实际作业前首先确认CCD相机106的最佳高度位置，保持作业中能够清楚采集到含有特征信息的图像。

实施例3

本实施例的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，基本同上述实施例，所不同的是，本实施例中进料管道200和出料管道201之间还设有位姿变换单元300，如图2所示，该位姿变换单元300包括用于承接坚果的推杆座310，推杆座310位于CCD相机106正下方，且推杆座310滑动配合安装于底座100的纵向导轨上，并能够沿导轨方向上下滑动；推杆座310下方设有用于驱动其上下滑动的偏心式升降凸轮306，推杆座310底部通过滚子309与升降凸轮306表面配合接触，升降凸轮306的一侧设有鼓风机302，该鼓风机302与鼓风室303相连，鼓风室303连接有主出风口305和副出风口304；主出风口305朝向升降凸轮306下部，用于驱动升降凸轮306周向旋转，利用其偏心设计实现对推杆座310反复升降的控制；鼓风机302的副出风口304通过副出风软管308连通至推杆座310表面，用于驱动推杆座310上的坚果翻转，即推杆座310内开设有气流通道，副出风软管308连通至该气流通道内。主出风口305和副出风口304的出口处均设置有节气门。

具体地，本实施例中底座100在对应位置处设置有纵向导轨，推杆座310的侧面对应设有与该纵向导轨相配合的滑座，从而使得能够沿导轨方向上下滑动；底座100上同样设有支撑座301，鼓风机302即设置于该支撑座301上；升降凸轮306的凸轮转轴307同样转动配合安装于底座100上。凸轮转轴307上还设置有光电编码器。光电编码器可以为CCD相机106提供TTL外部驱动时序脉冲，CCD相机106接收到信号后开始采集图像，光电编码器还为两处节气门提供TTL外部驱动时序脉冲，分别控制节气门的开度改变。

本实施例中进料管道200和出料管道201沿长度方向均由高到低倾斜设置，且出料管道201的倾斜角度大于进料管道200的倾斜角度。初始状态下，推杆座310维持最低位置，推杆座310顶部设置为与坚果形状相适应的内凹弧形，且中部设有重量传感器或红外传感器，能够感应识别坚果的到达。实际使用时，将待测的坚果放置在进料管道200中，在重力作用下开始滚动并到达推杆座310顶部，此时控制鼓风机302将气流从鼓风室303吹入主出风口305和副出风口304，两处节气门开启，气流分别流入副出风软管308，以及升降凸轮306与支撑座301的间隙中，在气流的持续推动下升降凸轮306逆时针转动，升降凸轮306转动的同时即推动推杆座310不断上升，当升降凸轮306转动180°，此时如图3状态所示，推杆座310上升到最高点，待测坚果即到达最高点，后续待检测的坚果被升起的推杆座310阻挡无法通过；此时CCD相机106开始采集第一个图像，与此同时，副出风软管308内的气流从侧面吹动待测的坚果，使其位姿发生改变，保障CCD相机106能够采集到具有特征信息的图像。当采集结束，升降凸轮306继续转动180°时，推杆座310下降到最低位置，此时控制副出风软管308内气流增大，将检测后的坚果吹到滚入出料管道201内进行后续分拣；此时下一个待测坚果滚入推杆座310内，依次循环检测。

本实施例采用位姿变换单元300，将待测坚果单独采集图样，避免其他杂乱信息干扰，有利于信息采集准确，并配合对坚果位姿的改变，进一步保障图像信息采集的准确性，提高检测精度。

实施例4

本实施例的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，基本同上述实施例，更进一步地，本实施例中分拣通道202长度方向的两侧分别设有限位开关207。且分拣通道202的两侧分别设有优品出料通道208和次品出料通道209，通过优品出料通道208和次品出料通道209与对应的优品储料箱211和次品储料箱212相连通；且优品出料通道208和次品出料通道209的出口端部均设有扩口段210。

如图1所示，本实施例中分拣筒206的内部通孔顶部向下也设为开口渐缩形式，优品出料通道208和次品出料通道209的顶部进口端也设为向下开口渐缩形式，便于坚果的下落采集。优品出料通道208和次品出料通道209出口端的扩口段210宽度大于上段通道，并呈漏斗形设计，有利于减小摩擦，便于坚果下落。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：包括底座（100），底座（100）上设置有检测单元和分拣单元，其中检测单元包括设置于进料管道（200）上方的CCD相机（106）；进料管道（200）的出口端设有出料管道（201），分拣单元包括位于出料管道（201）出口下方的分拣通道（202），分拣通道（202）的下方两侧对应设有优品储料箱（211）和次品储料箱（212），分拣通道（202）内滑动配合有滑动导杆（203），该滑动导杆（203）与动力驱动组件相连并由其驱动在分拣通道（202）内滑动，滑动导杆（203）的前端设有分拣筒（206），分拣筒（206）内开设有落料腔；

进料管道（200）和出料管道（201）之间还设有位姿变换单元（300），该位姿变换单元（300）包括用于承接坚果的推杆座（310），推杆座（310）位于CCD相机（106）下方，且推杆座（310）滑动配合安装于底座（100）的纵向导轨上，并能够沿导轨方向上下滑动；推杆座（310）下方设有用于驱动其上下滑动的升降凸轮（306），推杆座（310）底部通过滚子（309）与升降凸轮（306）表面配合接触，升降凸轮（306）的一侧设有鼓风机（302），该鼓风机（302）的主出风口（305）朝向升降凸轮（306）下部，用于驱动升降凸轮（306）周向旋转；鼓风机（302）的副出风口（304）通过副出风软管（308）连通至推杆座（310）表面，用于驱动推杆座（310）上的坚果翻转。

2.根据权利要求1所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：检测单元还包括相机调节组件，该相机调节组件包括设置于底座（100）的导向柱（103），以及对应与该导向柱（103）相配合的滑块（104），滑块（104）通过锁紧块（105）锁紧在导向柱（103）上，CCD相机（106）安装于滑块（104）上。

3.根据权利要求1所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：分拣单元中的动力驱动组件包括移动转轮（204），该移动转轮（204）表面开设有沿长度方向延伸配合槽（205），滑动导杆（203）的尾端下方对应设有配合嵌入该配合槽（205）的配合凸台，移动转轮（204）的中心转轴通过齿轮配合由电机（213）驱动，移动转轮（204）转动时驱动滑动导杆（203）水平位移。

4.根据权利要求1所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：主出风口（305）和副出风口（304）上均设置有节气门。

5.根据权利要求1所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：分拣通道（202）长度方向的两侧分别设有限位开关（207）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：分拣通道（202）的两侧分别设有优品出料通道（208）和次品出料通道（209），通过优品出料通道（208）和次品出料通道（209）与对应的优品储料箱（211）和次品储料箱（212）相连通；且优品出料通道（208）和次品出料通道（209）的出口端部均设有扩口段（210）。

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：进料管道（200）和出料管道（201）沿长度方向均由高到低倾斜设置，且出料管道（201）的倾斜角度大于进料管道（200）的倾斜角度。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种坚果开口尺寸检测及分类装置，其特征在于：CCD相机（106）上方还设有照明元件。

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