CN113578767B - 一种谷物内外品质在线检测分选机及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷物内外品质在线检测分选机，入料机构、传送皮带、内部品质检测室、外观品质检测机构、剔除机构、出料室由前至后的顺序固定于机架上，入料机构由上到下包括入料斗、振动电机和四通道滑槽；输送装置位于四通道滑槽末端；内部品质检测室架于传送皮带上部，利用近红外光谱检测技术完成谷物的内部品质检测；外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成；剔除机构固定于皮带末端的桁架上，由动力组件、传动组件、执行组件和拨杆选择组件组成，拨指改变有品质损伤谷物的路径使之进入损伤谷物出料口，两个出料口位于剔除机构下方。本发明利用近红外光谱检测技术实现了谷物内部毒素检测，使用机器视觉技术实现谷物外观品质检测。

Description

一种谷物内外品质在线检测分选机及分析方法

技术领域

本发明属于分选技术领域，具体涉及一种谷物内外品质在线检测分选机及分析方法。

背景技术

我国是人口大国，对于粮食的产量和进口需求是重中之重，各种谷物的好坏直接影响到民众的生活。但是，有些谷物存在内部品质或外部品质问题，比如谷物霉变、染毒、虫害以及破损残缺等。对于谷物内部品质检测分选，我国多以人工方法进行识别和检测，但该方法效率低且浪费人力资源。对于谷物外部品质检测分选，目前多采用根据谷物光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒分拣出来，但该方法检测分选单一，无法将破损残缺的谷物一并剔除。目前分选机采用的剔除装置多以气吹或者以普通的电磁结构为驱动，对于气吹式剔除机构，需要配备空气压缩机作为高压空气的来源，空气压缩机常出现气缸积水，为了防止喷气阀因含水而出现堵塞的现象，需要经常对气缸进行排水，同时喷气阀出口处面积狭小，很容易被异物堵塞。以普通电磁结构为驱动的剔除装置，由于其处于长期工作的状态，会导致电磁机构发热而出现过热烧毁的现象，普通电磁机构的响应频率不能满足高通量分选机的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种谷物内外品质在线检测分选机及分选方法，采用近红外光谱检测技术与机器视觉技术分别进行谷物内外品质的检测，设计一种新型拨指剔除机构实现谷物的在线分选，分选精度高，速度快。

一方面，本发明提出了一种谷物内外品质在线检测分选机，包括：机架、入料机构、输送装置、内部品质检测室、外观品质检测机构、定位系统、剔除机构和出料室；其中，所述入料机构、输送装置、内部品质检测室、外观品质检测机构、剔除机构、出料室按照从前至后的顺序固定于所述机架上，所述入料机构由上到下包括入料斗、振动电机和四通道滑槽；输送装置位于所述四通道滑槽末端正下方；所述内部品质检测室架于输送装置上部，其包括触发采集器、光源系统、光谱采集模块，利用近红外光谱检测技术完成谷物的内部品质检测；所述外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成；所述剔除机构固定于输送装置末端集成箱的桁架上，由动力组件、传动组件、执行组件和拨指选择组件组成，所述执行组件改变有品质损伤谷物的路径使之进入损伤谷物出料口。

进一步，所述入料斗焊接于所述机架上，下方支撑板固定所述振动电机，所述振动电机上方固定簸箕状料斗输送斗；所述四通道滑槽位于所述料斗输送斗前端，由弯板和螺栓固定于下方支撑板。

优选地，所述四通道滑槽的槽道仿制漏斗状，上大下小，上端口宽60mm，下端口宽10mm，下端相邻槽道间距离80mm。

进一步，所述输送装置与所述四通道滑槽相距3-5mm，包括固定支架、传送皮带、第一皮带轮、第二皮带轮、步进电机、步进电机固定架、同步带和同步带轮；两固定支架焊接于所述机架上，间距440mm；所述第一皮带轮和第二皮带轮由螺栓固定于所述两固定支架内侧，分置于所述固定支架两端，所述第二皮带轮一侧与第二同步带轮连接；传送皮带套装在两端的皮带轮上；所述步进电机由步进电机固定架通过螺栓固定于传送皮带尾部上方的机架上，步进电机输出轴固定第一同步带轮，与第二皮带轮上的第二同步带轮外侧面位于同一平面，由同步带连接。

进一步，所述内部品质检测室包括暗箱、安装立柱、安装桁架、卤素灯安装横板、卤素灯光源，所述暗箱由安装弯板固定于传送皮带支架上，两侧开有用于散热四排小孔；安装立柱由滑块卡扣于内部品质检测室安装弯板上的卡槽内，所述安装立柱包括两个光纤镜头安装立柱和两个光电开关安装立柱，前后分置，光电开关安装立柱在前，所述两个光纤镜头安装立柱之间固定安装有一安装桁架，所述两个光电开关安装立柱之间固定安装有另一安装桁架；四个光电开关分别固定于所述两个光电开关安装立柱之间的安装桁架上卡片内，四个光纤镜头分别固定于所述两个光纤镜头安装立柱之间的安装桁架上的卡扣内，四个光电开关与四个光纤镜头一一对应，对应于谷物的四通道；卤素灯安装横板固定于光纤镜头上部，四个卤素灯光源固定在安装横板上，分别位于四个光纤镜头正上方；四个光纤镜头连接四台光谱仪，每两台分置于固定支架两侧的机架上。

进一步，所述外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成，包括光电箱、两台CCD相机、四个灯条组件，两个背景板和有机玻璃挡板，两台CCD相机通过相机安装架分别固定在光电箱上下两端；两个灯条组件形成第一灯条组件组，另外两个灯条组件形成第二灯条组件组，灯条组件为外部品质检测图像采集过程提供稳定的光源，背景板为白色且为相机提供基准信号，灯条组件和背景板通过螺栓固定在安装支架上，安装支架焊接于光电箱上，光电箱上方的第二CCD相机视角中心线与光电箱下方第一背景板对应，光电箱下方的第一CCD相机视角中心线与光电箱上方第二背景板对应，每个相机后面连接一个相机驱动板；光电箱后方上下两层固定板以及内壁上分别固定有开关电源、线路板；CCD相机的接口顺序与驱动板、开关电源、线路板和控制面板以及剔除机构相连。

进一步，所述剔除机构的动力组件所述包括音圈电机、音圈电机支架、主动轴、主动齿轮组，弹簧卡扣和键，转动杆一端套接在主动轴上，由锁紧螺钉锁紧，转动杆另一端套接在音圈电机支架上，音圈电机的动力通过转动杆带动主动轴顺逆时针转动，主动轴与主动齿轮组分别开有键槽，主动齿轮通过键固定于主动轴上，弹簧卡扣压紧主动齿轮，防止其轴向运动；剔除机构的传动组件包括从动齿轮组，从动轴，从动齿轮组由一对齿轮连接在一起，两侧延周向四等份开四个凸台，从动齿轮组内径与从动轴直径一致，齿轮内圈等份开六个凹槽，同时从动轴上也同等份开六个大小一致的凸槽，从动齿轮组通过凹槽与从动轴配合；剔除机构的执行组件包括两套拨指臂和拨指，拨指臂尾端通过过盈配合套接于从动轴两端，并延周向开设与从动齿轮组同样四等份大小形状一致的凹槽，使之可与从动齿轮配合，拨指臂首段和拨指尾端开环形槽，通过螺栓连接；拨指选择组件包括拨叉、往复丝杠、舵机、联轴器，往复丝杠上开设波浪形往复导槽，拨叉首部为半球状，契在往复导槽内，拨叉尾部为圆叉形，与从动齿轮组中间连接部分过渡配合，舵机(1201)通过联轴器与往复丝杠连接，在舵机的带动下，拨叉沿导槽滑动，从而拨动从动齿轮组沿着从动轴向左或右移动并与拨指臂配合，完成拨指选择。

进一步，所述出料室由损伤谷物出料口和完好谷物出料口组成，置于剔除机构下方；出料室尾部开设维修门，下方由合页与完好出料室相连接，上方通过紧定螺栓固定。

进一步，所述出料室焊接于光电箱后下部，光电箱焊接于机架尾部；光电箱下方前端开设可拆卸的第一光电箱门，四角由四个旋转门锁固定，便于保养和维修前端机器视觉系统；光电箱上方尾部开设旋转的第二光电箱门，由合页与光电箱连接，第二光电箱门由上到下设置分选机总开关、控制面板、门把手和两个旋转门锁。

另一方面，本发明提出了一种谷物内外品质在线检测分选的方法，其特征在于：将待检测的谷物倒入料斗中，在振动电机和料斗输送斗的带动和传输下，谷物被均匀平铺并向前输送，经过四通道滑槽将谷物分成间隔一致的四个单列输送至输送装置的传送皮带上；传送皮带在步进电机的带动下以一定速度稳定运动将四个单列谷物向前输送并经过架于输送装置上方的内部品质检测室进行内部品质检测，谷物进过光电开关触发，延时至光纤镜头对准部位采集谷物光谱信息并进行计数，光谱仪对采集到的光谱进行分析，与事先建立好的染毒比例模型进行比较判断出谷物是否染毒，并将结果输送至控制面板，谷物继续由传送皮带向前输送，在传送皮带末端以一定的速度离开传送皮带呈抛物线形运动，在触发光电开关延时至谷物被抛起经过第一CCD 相机和第二CCD相机与背景板时采集谷物图像并将图像传给控制面板进行图像处理，同时判断四列谷物是否完整，若谷物未染毒和完整，控制面板控制剔除机构不通电动作，谷物保持原来的抛物线路径进入完好谷物出料口；若出现谷物染毒或不完整，控制面板给剔除机构通电，控制音圈电机和舵机动作，通过拨指向上抬起改变染毒谷物或不完整谷物的抛物线路径，使之被打入损伤谷物出料口，实现谷物内外品质的精准检测。

本发明的有益效果在于：

1.谷物分选机功能创新，该谷物内外品质一体化分选机将近红外光谱内部品质检测分选与机器视觉外部品质检测分选相结合，实现谷物品质的完整化检测，提高谷物分选的品质等级。

2.采用新型拨指剔除机构，运用摆动型音圈电机带动拨指组件精准剔除有品质问题的谷物籽粒，利用舵机带动往复丝杠的旋转运动转化为拨叉的水平运动，进行动力输出选择，机构高度集成，适用于四通道同时检测。

3.运用近红外光谱检测技术进行谷物内部品质检测，运用高强度的卤素灯作为光源，光电开光触发采集谷物的反射光谱信息，提高光谱信息采集的准确度以及光谱信号的强度，将内部品质检测室安装在输送皮带上，在输送过程中进行检测，节省时间，提高检测效率。

4.谷物分选机采用四通道入料，实现四通道同时内外品质检测分选，有效地提高检测分选的效率。

附图说明

图1为本发明的一种谷物内外品质在线检测分选机实施例的结构示意图；

图2为本发明的实施例中四通道入料机构结构示意图；

图3为本发明的实施例中输送装置结构示意图；

图4为本发明的实施例中内部品质检测室结构示意图；

图5为本发明的实施例中内部品质检测室中关键部件结构示意图；

图6为本发明的实施例中外观品质检测机构结构剖视图；

图7为本发明的实施例中外观品质检测机构结中的背景板结构示意图；

图8为本发明的实施例中外观品质检测机构结中的灯条组件结构示意图；

图9为本发明的实施例中剔除机构结构示意图；

图10为本发明的实施例中剔除机构中拨杆选择机构结构示意图。

其中：

1-机架，2-四通道滑槽，3-振动电机，4-料斗输送斗，5-入料斗，6-输送装置，7-内部品质检测室，8-光谱仪，9-步进电机，10-同步带，11-电机安装板，12-剔除机构，13-外观品质检测机构，14-损伤谷物出料口，15-完好谷物出料口，601-传送皮带支架，602-第一皮带轮，603-传送皮带，604-第二皮带轮，605-第二同步带轮，701- 安装弯板，702-光纤镜头安装立柱，703-光电开关安装立柱，704- 光电开关，705-安装桁架，706-光纤镜头，707-卤素灯，708-卤素灯安装横板，709-维修门，710-暗箱，1201-舵机，1202-联轴器，1203- 往复丝杠，1204-从动轴，1205-拨叉，1206-从动齿轮组，1207-主动齿轮组，1208-主动轴，1209-拨指臂，1210-音圈电机，1211-拨指， 1301-第一光电箱门，1302-第一CCD相机安装架,1303-第一CCD相机， 1304-第一背景板，1305-第一灯条组件组，1306-第一玻璃板，1307-第二灯条组件组，1308-第二背景板，1309-开关电源，1310-线路板， 1311-第二CCD相机安装架，1312-第二CCD相机，1313-相机驱动板， 1314-合页，1315-开关，1316-控制面板，1317-通道指示灯，1318- 第二光电箱门，1319-门把手，1320-旋转门锁，1321-维修门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图10所示的本发明的一种谷物内外品质在线检测分选机的实施例。图1示出了本发明的一种谷物内外品质在线检测分选机的结构示意图。本发明实施例中的分选机，包括机架1、入料机构、输送装置6、内部品质检测室7、外观品质检测机构、定位系统、剔除机构12和出料室。其中入料机构、输送装置6、内部品质检测室7、外观品质检测机构、剔除机构12、出料室由前至后的顺序固定于机架1上.入料机构由上到下包括入料斗5、振动电机3和四通道滑槽2；输送装置6位于四通道滑槽2末端正下方；内部品质检测室7架于输送装置6上部，其包括触发采集器，光源系统，光谱采集模块，利用近红外光谱检测技术完成谷物的内部品质检测；外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成；剔除机构12固定于输送装置6末端集成箱的桁架上，包括动力组件、传动组件、执行组件和拨指选择组件，拨指改变有品质损伤谷物的路径使之进入损伤谷物出料口14，损伤谷物出料口14和完好谷物出料口15位于剔除机构12下方。

图2所示的入料机构保证待检测的谷物被分为四通道且每个通道呈现单列状态输送至输送装置6上；入料机构由上到下包括入料斗 5、振动电机3和四通道滑槽2组成，入料机构入料斗5焊接于机架 1上，下方支撑板固定振动电机3，振动电机3上方固定簸箕状料斗输送斗4，四通道滑槽2位于料斗输送斗4前端，由弯板和螺栓固定于下方支撑板，四通道滑槽2的槽道仿制漏斗状，上大下小；调整振动电机3带动料斗输送斗4振动，使从入料斗5落下的待测谷物均匀单层地输送至四个通道，从而达到四个通道单列输送。

在优选实施例中，四通道滑槽2上端口宽约60mm，下端口宽约 10mm，下端相邻槽道之间的距离约80mm。料斗输送斗4与水平面平行，四通道滑槽2末端水平。

在优选实施例中，振动电机3为220V或380V的小型振动筛调速器，工作范围为20-50Hz，振动力为28KG。

如图3所示，输送装置6位于滑槽正下方，两者相距约3-5mm，控制面板1316控制步进电机9转速使输送装置6以一定速度将四列待测谷物匀速输送至皮带末端抛出，输送装置包括传送皮带603、固定支架601、皮带轮、步进电机9、步进电机固定架、同步带10和同步带轮，两固定支架601焊接于机架1上；两皮带轮由螺栓固定于两固定支架601内侧，分置于固定支架两端，第二皮带轮604一侧与第二同步带轮605连接；传送皮带603套装在两端的皮带轮上；步进电机9由固定架通过螺栓固定于传送皮带尾部上方的机架1上，步进电机9输出轴固定第一同步带轮，与第二皮带轮604上的第二同步带轮 605外侧面位于同一平面，由同步带10连接。

在优选本实施例中，两固定支架601间距约440mm，传送皮带603 宽320mm，长1395mm。

在优选实施例中，第二皮带轮604与第二同步带轮605连接一侧开设键，第二同步带轮605开设相同规格的键槽，第二皮带轮604与第二同步带轮605通过键与键槽连接，键与键槽过渡配合确保第二皮带轮604与第二同步带轮605紧密连接、运转不打滑。

如图4和图5所示，内部品质检测室7利用近红外光谱检测计数对待测四列谷物同步采集光谱并进行光谱分析，检测出待测谷物是否染毒，内部品质检测室7包括暗箱701、光电开关安装立柱703、光纤镜头安装立柱702、安装桁架705、卤素灯安装横板708、卤素灯光源707，暗室710固定于传送皮带支架601上，两侧开有用于散热四排小孔；光电开关安装立柱703与光纤镜头安装立柱702由滑块卡扣于安装弯板701卡槽内，前后分置，光电开关安装立柱703位于光纤镜头安装立柱702前；四个光电开关704分别固定于光电开关安装立柱上的安装桁架705的卡片内，四个光纤镜头分别固定于光纤镜头安装立柱上的安装桁架705的卡扣内，四个光电开关704与四个光纤镜头一一对应，并对应于谷物的四通道；卤素灯安装横板708固定于光纤镜头安装立柱的安装桁架705上部，四个卤素灯光源707固定在卤素灯安装横板708上，分别位于四个光纤镜头正上方；四个光纤镜头连接四台光谱仪8，四台光谱仪8每两台分置于固定支架601两侧的机架1上，同时采集待测四列谷物的光谱信息。

在优选本实施例中，光电开关704之间的距离和光纤镜头之间的距离均为80mm,与四通道滑槽2的间距保持一致，保证四个单列谷物均可以准确触发光电开关704以及光纤镜头可以接收到谷物反射的光，光谱仪可以采集到谷物的光谱信息。

在优选本实施例中，安装桁架705均开设四个长孔，使套在桁架 705上的固定套管位置可左右调节，确保光谱采集准确性。

在本实施例中，控制面板1316中建立好谷物常见染毒类型的近红外光谱模型，有黄曲霉毒素、呕吐毒素、杂色曲霉毒素和镰刀菌毒素的玉米、大豆的染毒模型，确保准确判断出待测谷物是否染毒。

如图6至图8所示，外观品质检测机构通过机器视觉技术准确检测待测谷物是否存在破损，外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成，包括光电箱、第一CCD相机1303和第二CCD相机1312、第一灯条组件组1305和第二灯条组件组1307，两个背景板组件和有机玻璃挡板、两台CCD相机通过CCD相机支架分别固定在光电箱上下两端；每个灯条组件组包括两个灯条组件，灯条为外部品质检测图像采集过程提供稳定的光源，白色背景板为CCD相机提供基准信号，灯条组件和背景板通过螺栓固定在安装支架上，安装支架焊接于光电箱上，焊接前确定好背景板的位置，使光电箱上方的CCD相机视角中心线与光电箱下方背景板对应，光电箱下方的CCD相机视角中心线与光电箱上方背景板对应；光电箱后方上下两层固定板以及内壁上分别固定有开光电源1309、相机驱动板，线路板1310。CCD相机采集到图像信息传至控制面板1316进行图像处理，得到处理结果判断出谷物是否有破损，从而控制剔除机构12是否运作。

在本实施例中，对称安装在光电箱上下部分的两个CCD相机，实现谷物双面检测，提高谷物外观品质检测的准确度。

在优选实施例中，所用CCD相机为面阵相机，采集以背景板为白色的待测谷物图像。

在本实施例中，位于光电箱下方的机器视觉系统第一灯条组件组 1305上方以及位于光电箱上方机器视觉系统第二灯条组件组1307下方安装有机玻璃板1306，使两机器视觉系统空间密闭，保证无粉尘污染、防止刮坏相机以及损坏灯条组件。

在本实施例中，出料室由损伤谷物出料口14和完好谷物出料口 15组成，置于剔除机构12下方；出料室尾部开设可旋转维修门1312，下方由合页与出料室相连接，上方通过紧定螺栓固定于出料室。

在本实施例中，出料室焊接于光电箱后下部，光电箱焊接于机架尾部；光电箱下方前端开设可拆卸第一光电箱门1301，四角由四个旋转锁固定，便于保养和维修光电箱下方的机器视觉系统；光电箱上方尾部开设第二光电箱门1318，由合页1314与光电箱连接，第二光电箱门1318由上到下设置分选机总开关1315、控制面板1316、把手 1319和两个旋转锁1320。

如图9和图10所示，剔除机构12仿形人的手指进行设计，准确快速地将有品质问题的谷物进行剔除，剔除机构包括动力组件、传动组件、执行组件和拨指选择组件。剔除机构的动力组件包括音圈电机 1210、音圈电机支架、主动轴1208、主动齿轮组1207，弹簧卡扣和键，转动杆一端套接在主动轴1208上，由锁紧螺钉锁紧，转动杆另一端套接在音圈电机支架上，音圈电机的动力通过转动杆带动主动轴 1210顺逆时针转动，主动轴与主动齿轮组分别开有键槽，主动齿轮通过键固定于主动轴上，弹簧卡扣压紧主动齿轮，防止其轴向运动；传动组件包括从动齿轮组1206、从动轴1204；从动齿轮组1206由一对齿轮连接在一起，两侧延周向四等份开四个凸台，从动齿轮组1206 内径与从动轴1204直径一致，齿轮内圈等份开六个凹槽，同时从动轴上也同等份开六个大小一致的凸槽，从动齿轮组1206通过凹槽与从动轴1204配合；执行组件包括两套拨指臂1209和拨指1211，拨指臂1209尾端通过过盈配合套接于从动轴1204两端，并延周向开设与从动齿轮组1206同样四等份大小形状一致的凹槽，使之可与从动齿轮配合，拨指臂1209首段和拨指1211尾端开环形槽，通过螺栓连接；拨杆选择组件包括拨叉1205、往复丝杠1203、舵机1201、联轴器1202，往复丝杠上开设波浪形往复导槽，拨叉1205首部为半球状，契在往复导槽内，拨叉1205尾部为圆叉形，与从动齿轮组1206中间连接部分过渡配合，舵机1201通过联轴器与往复丝杠1203连接，在舵机1201的带动下，拨叉1205沿导槽滑动，从而拨动从动齿轮组 1206沿着从动轴1204向左或右移动并与拨指臂1209配合，完成拨指选择。

在优选实施例中，从动轴1204两端固定于轴承中，轴承嵌入至机架内，从而保证从动轴1204可自由转动；从动齿轮组1207两侧的凸台为弧形；从动轴1204上的凸台为正方形；拨叉1205与从动轴 1204为过盈配合。

在优选实施例中，音圈电机201为摆动型音圈电机，摆动角度为 16度，峰值出力36N。

本实施例中，一个开关电源连接第一CCD相机1303、第二CCD 相机1302的驱动板和第一灯条组件组1305和第二灯条组件组1307，相机驱动板连接两个CCD相机，为CCD相机和外部品质检测机构的光源系统供电；一个开关电源连接剔除机构12和步进电机9，给剔除机构12和输送装置6供电；一个开关电源连接振动电机3、控住面板1316、开关1315和通道指示灯1317，给其供电；一个开关电源连接光电开关704、光纤镜头706、卤素灯707和光谱仪8，给内部品质检测室供电；所有线路通过线路板1310与控制面板1316接通。

本发明解决谷物分选的方法是：将待检测的谷物倒入料斗5中，在振动电机3和料斗输送斗4的带动和传输下，谷物被均匀平铺并向前输送，经过四通道滑槽2将谷物分成间隔一致的四个单列输送至传送皮带603上。传送皮带603在步进电机9的带动下以一定速度稳定运动将四个单列谷物向前输送并经过架于输送装置上方的内部品质检测室7进行内部品质检测，谷物经过触发光电开关704，延时至光纤镜头对准部位采集谷物光谱信息并进行计数，光谱仪8对采集到的光谱进行分析，与事先建立好的染毒比例模型进行比较判断出谷物是否染毒，并将结果输送至控制面板1316，谷物继续由传送皮带603 向前输送，在传送皮带603末端以一定的速度离开传送皮带603呈抛物线形运动，在触发光电开关704延时至谷物被抛起经过第一CCD相机1303和第二CCD相机1312与背景板时采集谷物图像并将图像传给控制面板1316进行图像处理，同时判断四列谷物是否完整，若谷物未染毒和完整，控制面板1316控制剔除机构12不通电动作，谷物保持原来的抛物线路径进入完好谷物出料口15；若出现谷物染毒或不完整，控制面板1316给剔除机构12通电，控制音圈电机1210和舵机1201动作，通过拨指1211向上抬起改变染毒谷物或不完整谷物的抛物线路径，使之被打入损伤谷物出料口14，实现谷物内外品质的精准检测。

上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种谷物内外品质在线检测分选机，包括：机架(1)、入料机构、输送装置(6)、内部品质检测室(7)、外观品质检测机构、定位系统、剔除机构(12)和出料室；其中，所述入料机构、输送装置(6)、内部品质检测室(7)、外观品质检测机构、剔除机构(12)、出料室按照从前至后的顺序固定于所述机架(1)上，所述入料机构由上到下包括入料斗(5)、振动电机(3)和四通道滑槽(2)；所述输送装置(6)位于所述四通道滑槽(2)末端正下方；所述内部品质检测室(7)架于所述输送装置上部，其包括触发采集器、光源系统、光谱采集模块，其利用近红外光谱检测技术完成谷物的内部品质检测；所述外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成；所述剔除机构(12)固定于所述输送装置(6)的末端集成箱的桁架上，由动力组件、传动组件、执行组件和拨指选择组件组成；所述动力组件包括音圈电机(1210)、音圈电机支架、主动轴(1208)、主动齿轮组(1207)、弹簧卡扣和键；转动杆一端套接在主动轴(1208)上，由锁紧螺钉锁紧，转动杆的另一端套接在音圈电机支架上，所述音圈电机(1210)的动力通过转动杆带动所述主动轴(1208)顺逆时针转动；所述主动轴(1208)与主动齿轮组(1207)分别开有键槽，所述主动齿轮组(1207)的主动齿轮通过键固定于所述主动轴(1208)上，弹簧卡扣压紧主动齿轮，防止其轴向运动；所述传动组件包括从动齿轮组(1206)和从动轴(1204)，所述从动齿轮组(1206)由一对齿轮连接在一起，两侧延周向四等份开四个凸台，所述从动齿轮组(1206)内径与从动轴(1204)直径一致，所述从动齿轮组(1206)的齿轮内圈等份开六个凹槽，同时所述从动轴上也同等份开六个大小一致的凸槽，所述从动齿轮组(1206)通过凹槽与从动轴(1204)配合；所述执行组件改变有品质损伤谷物的路径使之进入所述出料室的损伤谷物出料口(14)，包括两套拨指臂(1209)和拨指(1211)，所述拨指臂(1209)尾端通过过盈配合套接于所述从动轴(1204)两端，并延周向开设与所述从动齿轮组(1206)同样四等份大小形状一致的凹槽，使之可与从动齿轮配合，所述拨指臂(1209)首段和拨指(1211)尾端开环形槽，通过螺栓连接；所述拨指选择组件包括拨叉(1205)、往复丝杠(1203)、舵机(1201)、联轴器(1202)，所述往复丝杠(1203)上开设波浪形往复导槽，所述拨叉(1205)首部为半球状，契在所述往复导槽内，所述拨叉(1205)尾部为圆叉形，与所述从动齿轮组(1206)中间连接部分过渡配合，所述舵机(1201)通过所述联轴器(1202)与往复丝杠(1203)连接，在舵机(1201)的带动下，拨叉(1205)沿导槽滑动，从而拨动从动齿轮组(1206)沿着从动轴(1204)向左或右移动并与拨指臂(1209)配合，完成拨指选择。

2.如权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述入料斗(5)焊接于所述机架(1)上，下方支撑板固定所述振动电机(3)，所述振动电机(3)上方固定簸箕状料斗输送斗(4)；所述四通道滑槽(2)位于所述料斗输送斗(4)前端，由弯板和螺栓固定于所述下方支撑板。

3.如权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述四通道滑槽(2)的槽道仿制漏斗状，上大下小，上端口宽60mm，下端口宽10mm，下端口相邻槽道的间距为80mm。

4.如权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述输送装置(6)与所述四通道滑槽(2)相距3-5mm，所述输送装置(6)包括固定支架(601)、传送皮带(603)、第一皮带轮(602)、第二皮带轮(604)、步进电机(9)、步进电机固定架、同步带(10)和第二同步带轮(605)；两固定支架(601)焊接于所述机架(1)上，间距440mm；所述第一皮带轮(602)和第二皮带轮(604)由螺栓固定于所述两固定支架(601)内侧，分置于所述固定支架(601)两端，所述第二皮带轮(604)一侧与第二同步带轮(605)连接；传送皮带(603)套装在所述第一皮带轮(602)和第二皮带轮(604)皮带轮上；所述步进电机(9)由所述步进电机固定架通过螺栓固定于所述传送皮带(603)尾部上方的所述机架(1)上，所述步进电机(9)输出轴固定第一同步带轮，与所述第二皮带轮(604)上的第二同步带轮(605)外侧面位于同一平面，由所述同步带(10)连接。

5.如权利要求4所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述内部品质检测室包括暗箱(710)、安装立柱(702、703)、安装桁架(705)、卤素灯安装横板(708)、卤素灯光源(707)；所述暗箱(710)由安装弯板(701)固定于所述固定支架(601)上，两侧开有用于散热四排小孔；所述安装立柱(702、703)由滑块卡扣于所述安装弯板(701)上的卡槽内；所述安装立柱包括两个光纤镜头安装立柱(702)和两个光电开关安装立柱(703)，前后分置，光电开关安装立柱(703)在前，所述两个光纤镜头安装立柱(702)之间固定安装有一安装桁架(705)，所述两个光电开关安装立柱(703)之间固定安装有另一安装桁架(705)；四个光电开关(704)分别固定于所述两个光电开关安装立柱(703)之间的安装桁架上卡片内，四个光纤镜头(706)分别固定于所述两个光纤镜头安装立柱(702)之间的安装桁架上的卡扣内，所述四个光电开关(704)与所述四个光纤镜头(706)一一对应，且对应于谷物的四通道；卤素灯安装横板(708)固定于光纤镜头(706)上部，四个卤素灯光源(707)固定在所述卤素灯安装横板(708)上，分别位于所述四个光纤镜头(706)正上方；所述四个光纤镜头(706)连接四台光谱仪(8)，每两台光谱仪(8)分置于所述固定支架(601)两侧的机架(1)上。

6.如权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述外观品质检测机构由对射式机器视觉系统构成，包括光电箱、两台CCD相机(1303、1312)、四个灯条组件，背景板(1304、1308)和有机玻璃挡板，两台CCD相机(1303、1312)通过CCD相机安装架(1302、1311)分别固定在所述光电箱上下两端；两个灯条组件形成第一灯条组件组(1305)，另外两个灯条组件形成第二灯条组件组(1307)，灯条组件为外部品质检测图像采集过程提供稳定的光源；所述背景板(1304、1308)为白色且为相机提供基准信号，所述灯条组件和背景板(1304、1308)通过螺栓固定在安装支架上，所述安装支架焊接于所述光电箱上，所述光电箱上方的第二CCD相机(1312)视角中心线与光电箱下方第一背景板(1304)对应，光电箱下方的第一CCD相机(1303)视角中心线与光电箱上方第二背景板(1308)对应，每个CCD相机后面连接一个相机驱动板(1313)；光电箱后方上下两层固定板以及内壁上分别固定有开关电源(1309)、线路板(1310)；CCD相机(1303、1312)的接口顺序与所述相机驱动板(1313)、开关电源(1309)、线路板(1310)和控制面板(1316)以及所述剔除机构(12)相连。

7.如权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述出料室包括损伤谷物出料口(14)和完好谷物出料口(15)，位于所述剔除机构(12)下方；所述出料室尾部开设维修门(1321)，下方由合页与完好谷物出料口(15)相连接，上方通过紧定螺栓固定。

8.如权利要求6所述的一种谷物内外品质在线检测分选机，其特征在于：所述出料室焊接于所述光电箱后下部，所述光电箱焊接于所述机架(1)尾部；所述光电箱下方前端开设可拆卸的第一光电箱门(1301)，四角由四个旋转门锁固定，便于保养和维修前端机器视觉系统；所述光电箱上方尾部开设旋转的第二光电箱门(1318)，由合页(1314)与光电箱连接，第二光电箱门(1318)由上到下设置分选机总开关(1315)、控制面板(1316)、门把手(1319)和两个旋转门锁(1320)。

9.一种谷物内外品质在线检测分选的方法，利用权利要求1所述的一种谷物内外品质在线检测分选机进行分选，其特征在于：将待检测的谷物倒入料斗(5)中，在振动电机和料斗输送斗(4)的带动和传输下，谷物被均匀平铺并向前输送，经过四通道滑槽(2)将谷物分成间隔一致的四个单列输送至输送装置(6)的传送皮带(603)上；传送皮带(603)在步进电机(9)的带动下以一定速度稳定运动将四个单列谷物向前输送并经过架于输送装置(6)上方的内部品质检测室(7)进行内部品质检测，谷物经过触发光电开关(704)，延时至光纤镜头(706)对准部位采集谷物光谱信息并进行计数，光谱仪(8)对采集到的光谱进行分析，与事先建立好的染毒比例模型进行比较判断出谷物是否染毒，并将结果输送至控制面板(1316)，谷物继续由传送皮带(603)向前输送，在传送皮带(603)末端以一定的速度离开传送皮带(603)呈抛物线形运动，在触发光电开关(704)延时至谷物被抛起经过第一CCD相机(1303)和第二CCD相机(1312)与背景板时采集谷物图像并将图像传给控制面板(1316)进行图像处理，同时判断四列谷物是否完整，若谷物未染毒和完整，控制面板(1316)控制剔除机构(12)不通电动作，谷物保持原来的抛物线路径进入完好谷物出料口(15)；若出现谷物染毒或不完整，控制面板(1316)给剔除机构(12)通电，控制音圈电机(1210)和舵机(1201)动作，通过拨指(1211)向上抬起改变染毒谷物或不完整谷物的抛物线路径，使之被打入损伤谷物出料口(14)，实现谷物内外品质的精准检测。

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