CN112676179A - 一种基于新型上料及取像方式的水果品质检测分级设备 - Google Patents

Abstract

一种基于新型上料及取像方式的水果品质检测分级设备，主要涉及利用机器视觉技术对水果品质进行检测的上料及取像方式设计。所述上料部分主要包括料斗、上料转盘，上料转盘上开有转盘槽；通过上料转盘的转动完成有规律的上料过程，上料后的水果进入取像暗箱。所述取像部分主要在暗箱中布置相机、光源、取像转盘、推杆；水果到达取像转盘后，取像转盘由槽轮机构带动做有规律的间歇转动，每次转动完成的间隙相机对水果进行取像，取完多幅不同角度的图像后，水果被推杆推入分级通道，分级机构根据上位机判断的等级信息进行分级，通过这种取像方式可以获取多个固定不同角度比较全面的水果表面图像，减少表面信息的漏采和重复采集。

Description

一种基于新型上料及取像方式的水果品质检测分级设备

技术领域

本发明涉及一种基于新型上料及取像方式的水果品质检测分级设备，属于机器视觉无损检测领域。

背景技术

传统的对水果外观品质进行识别分级的工作大多由人工来完成，存在着主观性强、效率低、耗时多等弊端，及其消耗人力物力，用于类球形水果自动分选的机械方法有筛子分选法、回转带分选法、辊轴分选法、滚筒式分选法等，但由于机械分选方式多用于大小及重量单一特征检测且容易对水果造成二次损伤，因此进行快速、准确、无损的识别水果品质势在必行。

高光谱成像技术（HSI）充分体现了成像技术和光谱分析的优势，成为检测水果缺陷的有力工具，但是获取和处理高维高光谱图像所需的时间相对较长且HSI装置的高价格限制了HSI在快速在线检测中的应用，多光谱成像(MSI)系统可以在在线检测中替代高光谱成像系统，该系统只捕捉几个特定波长的图像，降低数据维数，提高检测效率，但由于自开发的分束系统获取的图像质量较低， MSI系统在线检测苹果缺陷仍具有挑战性，很少有已开发的MSI系统在商业上可用，而传统的基于RGB彩色摄像机的机器视觉技术，由于成本低，检测速度快，在水果的颜色、大小、形状和缺陷的在线分选和分级中显示出更大的潜力，可以把外部特征等具体信息高速输送给计算机进行处理，从而实现外观品质的综合评价。

发明内容

本发明的目的在于在传统的机器视觉采集系统的基础上做出改进，一方面设计了一种上料方式，可以实现检测目标有规律的自动上料，每次动作完成一个检测物的上料，避免出现多个目标同时上料的问题；另一方面改进图像采集方式，在检测过程中获取检测目标多个不同固定角度的图像，提高获取图像的完整性，减少表面信息的重复采集和漏采问题，图像采集完成后由上位机处理算法作出评价，发送分级指令给分级机构，检测目标在对应分级机构处进行分级。

优选地，所述上料部分，由料斗和上料转盘配合组成，上料转盘上开有转盘槽，为完成单个水果依次上料，需设置料斗与转盘槽和上料转盘之间的距离，其中料斗底部与上料转盘的上表面距离布置为小于一个检测水果直径，料斗底部与转盘槽底部之间距离为到一个检测水果直径到两个检测水果直径，当水果处于上料转盘上表面时不完全脱离料斗，当水果处于转盘槽中时，其上方的水果不完全脱离料斗，水果由料斗落入转盘槽上料并转盘转动过程中进行上料，下一水果则在上料转盘的上表面滚动落入下一转盘槽进行上料。

优选地，所述图像采集部分，在暗箱中布置相机、取像转盘、推杆及光源，其中相机布置在暗箱的侧面进行取像，水果进入暗箱后停于取像转盘上，取像转盘由槽轮机构带动间歇转动，每次转过固定角度，待检测目标在取像转盘上相对静止也随取像转盘每次转过固定角度，每次转动完成的间隙侧面相机取一幅图像，在取像完成后将图像信息传至上位机进行处理判断其等级信息同时推杆推动检测目标进入分级部分，因每次取像时检测物静止不动也就避免了图像产生畸变，并且每次转过角度固定所获取的多幅图像角度都不同，避免了表面信息的漏采和重复采集问题，使得所获取的图像信息尽可能完整，利于后续检测处理。

优选地，所述分级机构，在上位机对检测目标作出评价后接收上位机的分级指令，对应分级机构处做出动作使不同的水果进入不同的分级通道完成检测目标的分级。

附图说明

图1整体三维图。

图2上料机构。

图3取像暗箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

以苹果为例，将所有待检测苹果置于料斗6中，此时最下方的苹果处于转盘槽4内且完全脱离料斗6，第二个苹果则仍有大部分处于料斗6内且由下方苹果支撑，上料转盘5转动带走第一个苹果此时第二个苹果落至上料转盘5并由上料转盘5支撑，当下一转盘槽4来到料斗口处时完全落入转盘槽4中，重复上述过程，以此完成每个苹果的上料。

上料后苹果进入暗箱并停于取像转盘6上，取像转盘6由槽轮机构带动间歇转动，苹果因此也随之做间歇转动，这里设置为转动三次，侧面相机8于转动停止的间隙分别取一幅图像，总共取三幅图像，即每转120°取一幅图像，这样包含了苹果大部分的表面信息，获取完所有角度的图像后将图像送入上位机进行处理而苹果则被推杆推入分级部分。

上位机根据设计好的图像处理算法对所采集的三个角度的图像进行分析并将苹果按一定标准划分等级，例如根据苹果是否含有缺陷分为优质苹果和劣质苹果，判断完成后发送分级指令给下位机控制系统。

苹果进入分级部分后，控制系统获取上位机作出的评价控制分级机构动作对苹果进行对应的分级，至此整个流程完成。

Claims (3)

1.一种基于新型上料及取像方式的水果品质检测分级设备，其特征在于，上料部分（1）由上料转盘（5）和料斗（6）组成，上料转盘（5）上开有转盘槽（4），通过三者之间的配合完成上料工作；取像暗箱部分（2）由取像转盘（6）、推杆（7）和相机（8）以及光源组成，由相机（8）获取取像转盘（6）上检测目标的图像完成取像工作。

2.根据权利要求1所述的上料部分（1），其特征在于，料斗（6）与转盘槽（4）和上料转盘（5）之间距离的布置，其中料斗（6）底部与上料转盘（5）的上表面距离布置为小于一个检测水果直径，当水果处于上料转盘（5）上表面时不完全脱离料斗（6）；料斗（6）底部与转盘槽（4）底部之间距离为到一个检测水果直径到两个检测水果直径之间，当水果处于转盘槽（4）中时，其上方的水果不完全脱离料斗（6），以此使得上料转盘（5）转动过程中，转盘槽（4）每次从料斗（6）带走一个水果完成上料，此种上料方式不仅局限于水果，也适用于其他类球形物体的上料。

3.根据权利要求1所述的取像部分（2），其特征在于，检测目标停于取像转盘（6）上，取像转盘（6）由槽轮机构带动做间歇转动，检测目标与取像转盘（6）相对静止也随之做同样的间歇转动，相机（8）布置在暗箱侧面，检测目标每次转动完成的间隙由相机（8）拍取一幅图像，完成多幅不同角度图像的拍摄后检测目标被推杆（7）推动进入分级部分（3）进行分级，利用这种取像方式可以获得检测目标多个不同固定角度的多幅图像，减少表面信息的漏采和重复采集使获取的表面信息更加全面。

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