CN114405871B - 一种油茶籽自动分选装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种油茶籽自动分选装置，包括机架，安装在所述机架上的分选传送模块、进料模块、出料模块、图像采集模块、以及控制模块，通过所述进料模块能将油茶籽逐个均匀的下料到所述分选传送模块，油茶籽会在所述分选传送模块上逐渐往出料模块的方向进行传送，在传送的过程中所述图像采集模块会对油茶籽进行检测并将检测结果发送给控制模块，所述控制模块会根据检测结果控制所述出料模块来对油茶籽进行筛分，从而实现对不合格茶籽的分选。本发明提供的这种油茶籽自动分选装置将不合格茶籽的分选工序从人工挑拣的方式转变为了高精度的自动化分选，大大提高了不合格茶籽的分选效率，减少了人工成本的花费。

Description

一种油茶籽自动分选装置
技术领域
本发明属于农产品加工技术领域，涉及油茶籽的分拣技术，具体涉及一种油茶籽自动分选装置。
背景技术
茶油是一种纯天然的优质食用植物油，有益人体健康。茶油是通过对油茶籽的压榨而获得，因此油茶籽的好坏就直接影响着茶油的品质。一般来说刚采摘的油茶籽会包裹在油茶果中，通过在后续的加工中利用油茶果破壳机将油茶籽从油茶果中分离，可是在破壳时不可避免地会出现茶籽破损从而裸露茶籽仁的情况。分离出的茶籽存在一定的含水率，通常情况下需要摊晒若干天，在此期间破损的茶籽因其缺少完整茶籽外壳的保护导致茶籽仁可能发生变质甚至腐烂，对于后期压榨茶油的品质产生严重影响，因此在油茶加工中将破损的茶籽分选剔除是非常必要的。
现有的油茶籽通常采用的都是人工或风选的筛分方式，人工分选，费时费力，成本高昂。专利CN206747025U公开了一种油茶籽分选装置，主要是通过风机对油茶籽中质量较轻的灰尘杂屑霉变籽进行筛选，但这种分选方式往往筛选的不够充分，只能进行重量差别大的初步筛选(比如筛选掉细小、外壳等)，尤其是质量较大的蛀虫、霉变或破损的油茶籽，很容易存在遗漏，筛选效果不佳。
随着近几年茶籽油需求的逐年增大，越来越迫切的需要一种智能化的油茶籽自动分选装置，来提高茶籽的筛分效率和筛分效果，对油茶籽进行精细筛选。
发明内容
本发明的主要目的在于通过提供一种油茶籽自动分选装置，来提高对不合格茶籽的筛分效率和筛分效果。
本发明是这样实现的：
本发明提供了一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：包括机架，安装在所述机架上的分选传送模块、进料模块、出料模块、图像采集模块，以及用于对整个装置的运作进行控制的控制模块；
所述分选传送模块包括循环式输送链和设于循环式输送链上的输送网格，输送网格的每个网格均为一个能容纳一个油茶籽的无底网格槽，所述循环式输送链沿着输送方向分为下料区、图像采集区、分选剔除区和出料区，所述下料区和图像采集区的输送网格下方设有防止油茶籽漏掉的固定支撑板，所述分选剔除区的输送网格下方设有能打开的活动支撑板；
所述进料模块设于下料区的输送网格上方，用于控制油茶籽单个进料到所述无底网格槽上；
所述出料模块包括设于分选剔除区下方的废料收集装置和设于出料区下方的合格料收集装置；
所述图像采集模块设于图像采集区，用于对图像采集区的油茶籽拍照并进行图像视觉识别；
所述控制模块接收图像采集模块的识别信号，当识别到不合格料时，控制分选剔除区的活动支撑板在该不合格料经过时打开，使得不合格料进入废料收集装置，合格料经过分选剔除区后通过下料区直接进入合格料收集装置。
优选的，所述循环式输送链包括两个平行的链条和将两个链条张紧输送的链轮，所述输送网格设置于两个平行的链条之间。
优选的，所述输送网格包括横向设置的推板和纵向固定于推板上的分隔板，通过所述分隔板能将推板沿着横向分隔为多个空间，从而形成无底网格槽。
优选的，所述进料模块包括储料仓，所述储料仓的底部均匀设有一排下料管，使得油茶籽能够按一定间距逐个均匀的下料到分选传送模块上；
优选的，所述下料管的正下方设置有能转动的辊筒，所述辊筒上还设有与所述下料管相对应的用于承接油茶籽的下料槽，所述下料槽能随着所述辊筒旋转，从而控制油茶籽的下料速度。
优选的，所述储料仓底面倾斜有一定坡度，使所述储料仓在铅锤平面方向上的截面轮廓为梯形。
优选的，所述活动支撑板包括固定在固定支撑板下方的推拉式电磁铁、传动连杆以及与所述输送网格上的单个无底网格槽大小相当的开合板，所述开合板通过铰链安装在所述固定支撑板的末端并与无底网格槽位置相对应，所述传动连杆一端与所述推拉式电磁铁的推杆相连，另一端连接在所述开合板上，通过所述推拉式电磁铁能够控制所述开合板的开合。
优选的，所述图像采集模块包括设置在所述固定支撑板上方工业相机和设置在所述工业相机旁并以合适的角度对准着所述油茶籽的工业光源，从而实现对油茶籽上表面的检测。
优选的，还包括一组用于对油茶籽的下表面进行检测的图像采集模块，所述图像采集模块包括设置在所述固定支撑板下方工业相机和设置在所述工业相机旁并以合适的角度对准着油茶籽的工业光源；对应的所述固定支撑板采用硬质透明材料制成。
优选的，所述工业相机相对与待检测油茶籽的正对面还设有用于提高成像效果的背景板。
本发明有益效果是：
本发明提供了一种油茶籽自动分选装置，与现有技术相比，本发明将不合格茶籽的分选工序从人工挑拣方式转变为高精度的全自动化分选，大大提高了不合格茶籽的分选效率，减少了人工成本的花费。
附图说明
图1为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的主视图；
图3为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的进料模块和出料模块的安装位置示意图；
图4为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的分选传送模块的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的输送网格的局部放大图；
图6为本发明实施例提供的油茶籽自动分选装置的进料模块的局部放大图。
图中：1-机架，2-储料仓，3-下料管，4-辊筒，5-下料槽，6-下料电机，7-电机驱动器，8-主链轮，9-传送电机，10-副链轮，11-编码器，12-链条，121-链板，13-输送网格，131-推板，132-分隔板，133-固定支撑板，14-安装支架，15-第一工业相机，16-第一背景板，17-第一条形工业光源，18-第二工业相机，19-第二背景板，20-第二条形工业光源，21-大出料仓，22-小出料仓，23-连杆，24-推拉式电磁铁，25-开合板，26-可编程控制器，27-工控机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明提供了一种油茶籽自动分选装置，包括采用工业铝型材搭接而成的机架1，安装在所述机架1上的分选传送模块、进料模块、出料模块、图像采集模块，以及用于对整个装置的运作进行控制的控制模块。具体的：
如图1和图6所示，所述进料模块用于将油茶籽按一定数量和间距均匀下料到分选传送模块上，包括储料仓2、若干下料管3、辊筒4，所述储料仓2固定安装在所述机架1上部一侧，用于存储油茶籽，所述储料仓2的底面倾斜有一定坡度，使其在铅锤平面方向上的截面轮廓为梯形，所述储料仓2坡度最低处以一定间距开有一排形状和大小相同的下料口；每个下料口下方一一对接有一根下料管3，所述下料管3管口的内径略大于油茶籽的长度，从而使堆积在所述储料仓2中的油茶籽在通过所述下料管3后能够被逐个均匀的下料，防止油茶籽下料时大量堆积在一起影响图像采集模块的检测结果；所述下料管3的正下方设置有辊筒4，所述辊筒4通过转轴转动安装在所述机架1上，所述转轴与安装在机架1侧边的下料电机6的输出轴相连，所述下料电机6为步进电机，通过所述下料电机6能带动所述辊筒4进行转动，所述下料辊筒4上通过圆形隔板均匀分隔出了若干与所述下料管3的位置和数量相互对应的下料盘，每个下料盘上又通过矩形隔板均匀分隔出了四个用于承接油茶籽的下料槽5，使所述储料仓2中的油茶籽能够刚好顺着所述下料管3一一对应的滑落到所述下料槽5中，当所述辊筒4在所述下料电机6的带动下按一定方向转动时，承有油茶籽的下料槽5也会随着所述辊筒4一起转动将所述油茶籽倒在分选传送模块上，同时与之相邻的空的下料槽5也逐渐转动到了所述下料管3的下方接住从所述下料管3中滑下来的油茶籽，通过控制所述下料电机6的转速就能有效控制油茶籽的下料速度和下料均匀性，方便后续的检测和分选，通过选择下料槽5的尺寸使得每个下料槽5仅能容纳单个油茶籽，从而控制油茶籽单个下料。
如图1至图5所示，所述分选传送模块安装在所述机架1中部，用于将进料模块中的油茶籽传送到所述出料模块中，所述分选传送模块采用链传动的传动方式，包括循环式输送链和设于循环式输送链上的输送网格13，所述循环式输送链沿着输送方向分为下料区、图像采集区、分选剔除区和出料区；具体的，所述循环式传送链包括主链轮8、副链轮10、链条12、以及输送网格13，所述主链轮8有两个，两个主链轮8通过轮轴同轴转动安装在所述机架1的一侧，所述轮轴与传送电机9的输出轴相连，所述传送电机9也为步进电机，通过所述传送电机9能带动所述轮轴上的两个主链轮8一起转动，两个副链轮10同轴转动安装在机架1的另一侧并与所述主链轮8相互对称，两对主链轮8和副链轮10之间通过两个链条12相连，两个链条12相互平行，当所述主链轮8转动时能够通过所述链条12带动所述副链轮10同步转动；所述输送网格13设置在两条链条12之间，用于分隔式传送油茶籽，所述输送网格13的工作面的高度略低于所述进料模块中下料盘的最低点，所述输送网格13包括若干推板131和分隔板132，所述推板131以一定间距垂直搭接在上述两条相互平行的链条12之间，其端部固定在所述链条12的链板121上，使得所述推板131能随着所述链条12一起运动，从而推动所述油茶籽往出料模块的方向水平运动，所述分隔板132根据所述下料管3的间距垂直固定在所述推板131上，通过所述推板131和所述分隔板132将所述输送网格13划分为若干无底网格槽，所述输送网格13上的每个无底网格槽均能容纳一个油茶籽；所述下料区和图像采集区的输送网格13下方还设有防止油茶籽漏掉的固定支撑板133，所述固定支撑板133略低于所述输送网格13，防止所述输送网格13与所述固定支撑板133相互摩擦；所述输送网格13的运动速度与上述下料槽5的下料速度相互同步，从而保证所述下料槽5中油茶籽刚好能一一对应落在下方所述输送网格13上的无底网格槽中。通过本发明提供的这种均匀分隔式的传送方式，能方便图像采集模块同时对一组多个油茶籽进行检测，从而大大提高分选效率。
进一步的，所述固定支撑板133为透明材质，使得所述图像采集模块能对所述油茶籽的上下表面进行检测，提高检测结果的可靠性。
如图1和图2所示，为保证检测结果的可靠性，所述图像采集模块设置在所述图像采集区的输送网格13附近，包括上下两组在垂直方向上相互错开的第一图像采集模块和第二图像采集模块。其中，所述第一图像采集模块用于对油茶籽的上表面进行检测，包括第一工业相机15、第一背景板16和第一条形工业光源17，所述第一工业相机15通过安装支架14设置在所述固定支撑板133上方并靠近所述进料模块，所述第一背景板16设置在所述固定支撑板133下方并正对着所述第一工业相机15，所述第一条形工业光源17对称设置在所述第一工业相机15两侧，并以合适的角度对准着第一工业相机15正下方的油茶籽的上表面，用于给所述工业相机提供良好的视觉环境；所述第二图像采集模块用于对油茶籽的下表面进行检测，所述第二图像采集模块包括第二工业相机18、第二背景板19和第二条形工业光源20，不同的是，所述第二工业相机18设置在所述固定支撑板133下方并靠近所述出料模块，对应的第二背景板19设置在所述固定支撑板133上方并正对着所述第二工业相机18，所述第二条形工业光源20对称设置在所述第二工业相机18两侧，并以合适的角度对准着第二工业相机18正下方的油茶籽的下表面，从而实现对所述油茶籽的上下表面无死角的检测。
如图1至图3所示，所述出料模块包括用于收集合格油茶籽的大出料仓21，用于收集不合格油茶籽的小出料仓22，和若干用于筛分油茶籽的活动支撑板。所述活动支撑板设置在所述分选剔除区的输送网格13下方，其数量与所述下料管3数量相同，每个活动支撑板均包括固定在固定支撑板133下方的推拉式电磁铁24、传动连杆23以及与开合板25，所述开合板25为矩形并与所述输送网格13上的单个无底网格槽的大小相同，所述开合板25通过铰链安装在所述固定支撑板133的末端并与所述输送网格13上的无底网格槽的位置相对应，所述传动连杆23一端与所述推拉式电磁铁24的推杆相连，另一端连接在所述开合板25上，通过所述推拉式电磁铁24能够控制所述开合板25的开合；所述废料收集装置为小出料仓22，设置在所述开合板25的正下方(即所述分选剔除区下方)，当所述开合板25打开时，油茶籽能刚好掉落到所述开合板25正下方的小出料仓22中；所述合格料收集装置为大出料仓21，并列设置在所述小出料仓22旁(即所述出料区的下方)，当所述开合板25闭合后，所述开合板25能在一定程度上起到延伸所述固定支撑板133长度的作用，在输送网格13的推动下油茶籽会继续向远离进料模块的方向传送，然后掉落到小出料仓22旁边的大出料仓21中。
如图1和图2所示，所述控制模块，包括工控机27、可编程控制器26、编码器11、电机驱动器7。所述工控机27通过以太网线连接工业相机以接收图像数据，并处理图像以得到分选结果，所述工控机27通过串口线连接可编程控制器26以进行信号通讯；所述编码器11套在所述副链轮10的轮轴上，用于计量副链轮10的转动角度；所述可编程控制器26的输入口通过信号线与所述编码器11相连，用于接收所述编码器11的脉冲，所述可编程控制器26的输出口一方面与所述电机驱动器7相连，用以控制步进电机转速，另一方面与所述活动支撑板中的推拉式电磁铁24相连，通过控制推拉式电磁铁24推杆的伸缩，来实现油茶籽的筛分。
对于控制部分，本发明采用现有技术即可，也提供如下举例说明：
1.可编程控制器通过控制电机驱动器来调节上料模块中的步进电机以保证主链轮的线速度与隔板式辊筒的线速度保持一致；
2.可编程控制器每接收到编码器发出的m个脉冲后便发送采集信号至工控机，工控机获取两个工业相机采集的图像，并将在编码器发出m个脉冲时刻的固定支撑板上方工业相机所采集的图像A与在随即发出的n×m个脉冲时刻的固定支撑板下方工业相机所采集的图像B作为一个待处理的图像单元(即图像A和图像B显示的正好是同一个茶籽的上下两个面)；
3.工控机将图像采集模块采集的图像进行处理得出识别结果，图像识别技术采用现有技术即可，比如可以采用基于OpenCV的图像识别技术，或者CN111257422A记载的技术，主要为了识别破损、蛀虫和腐烂茶籽。
发明还提供一种识别破损茶籽的图像识别算法，具体如下：
(1)在图像A上截取茶籽所在的矩形区域；
(2)计算矩形区域红色分量与绿色分量的差值图像，并通过自适应阈值二值化；
(3)用白色像素点填补因二值化形成的孔洞，并与原图像进行点乘运算得到茶籽目标图；
(4)统计目标图中的红色分量值大于d的个数f1；
(5)在图像B上进行以上同样的处理，得到统计个数f2，当f1+f2大于阈值k时，则判断此茶籽为破损茶籽，否则茶籽为完好茶籽。
4.工控机将识别结果发送至可编程控制器，可编程控制器根据识别信号控制相对应的推拉式电磁铁动作完成油茶籽的分选。
本发明提供的这种油茶籽自动分选装置的具体工作过程如下：
打开装置电源，储料仓2中的油茶籽会通过所述下料管3落入到所述辊筒4上的下料槽5中，通过控制电机驱动器对进料模块中的步进电机进行调节，使所述主链轮8的线速度与所述辊筒4的线速度同步，进而保证油茶籽能一一对应进入到所述输送网格13上的无底网格槽中；当油茶籽通过所述输送网格13运送至工业相机下方时，所述工控机27会根据设置在副链轮10上的编码器发出的脉冲数来控制工业相机对油茶籽上下两表面的图像进行采集，并对采集到的图像分别进行分析处理，若判断此茶籽为不合格的油茶籽，则所述可编程控制器26会控制推拉式电磁铁24通电，使推拉式电磁铁24的推杆回缩通过连杆23拉动开合板25开启，从而使不合格茶籽掉入小出料仓22中，若检测结果为合格的油茶籽，则推拉式电磁铁24不通电，推拉式电磁铁24的推杆伸长通过连杆23推动开合板25关闭，使合格茶籽进入大出料仓21中，进而完成整个分选过程。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：包括机架，安装在所述机架上的分选传送模块、进料模块、出料模块、图像采集模块，以及用于对整个装置的运作进行控制的控制模块；
所述分选传送模块包括循环式输送链和设于循环式输送链上的输送网格，输送网格的每个网格均为一个能容纳一个油茶籽的无底网格槽，所述循环式输送链沿着输送方向分为下料区、图像采集区、分选剔除区和出料区，所述下料区和图像采集区的输送网格下方设有防止油茶籽漏掉的固定支撑板，所述分选剔除区的输送网格下方设有能打开的活动支撑板；
所述进料模块设于下料区的输送网格上方，用于控制油茶籽单个进料到所述无底网格槽中；
所述出料模块包括设于分选剔除区下方的废料收集装置和设于出料区下方的合格料收集装置；
所述图像采集模块设于图像采集区，用于对图像采集区的油茶籽拍照并进行图像视觉识别；
所述控制模块接收图像采集模块的识别信号，当识别到不合格料时，控制分选剔除区的活动支撑板在该不合格料经过时打开，使得不合格料进入废料收集装置，合格料经过分选剔除区后通过下料区直接进入合格料收集装置；
所述循环式输送链包括两个平行的链条和将两个链条张紧输送的链轮，所述输送网格设置于两个平行的链条之间；
所述输送网格包括横向设置的推板和纵向固定于推板上的分隔板，通过所述分隔板能将推板沿着横向分隔为多个空间，从而形成所述无底网格槽；
所述活动支撑板包括固定在固定支撑板下方的推拉式电磁铁、传动连杆以及与所述输送网格上的单个无底网格槽大小相当的开合板，所述开合板通过铰链安装在所述固定支撑板的末端并与所述输送网格上的无底网格槽的位置相对应，所述传动连杆一端与所述推拉式电磁铁的推杆相连，另一端连接在所述开合板上，通过所述推拉式电磁铁能够控制所述开合板的开合；
所述图像采集模块包括用于对油茶籽的上表面进行检测的第一图像采集模块和用于对油茶籽的下表面进行检测的第二图像采集模块，第一图像采集模块包括设置在所述固定支撑板上方工业相机和设置在所述工业相机旁并以合适的角度对准着所述油茶籽的工业光源；
第二图像采集模块包括设置在所述固定支撑板下方工业相机和设置在所述工业相机旁并以合适的角度对准着油茶籽的工业光源；对应的所述固定支撑板采用硬质透明材料制成。
2.如权利要求1所述的一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：所述进料模块包括储料仓，所述储料仓的底部均匀设有一排下料管，使得油茶籽能够按一定间距逐个均匀的下料到分选传送模块上。
3.如权利要求2所述的一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：所述下料管的正下方设置有能转动的辊筒，所述辊筒上还设有与所述下料管相对应的用于承接油茶籽的下料槽，所述下料槽能随着所述辊筒旋转，从而控制油茶籽的下料速度。
4.如权利要求2所述的一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：所述储料仓底面倾斜有一定坡度，使所述储料仓在铅锤平面方向上的截面轮廓为梯形。
5.如权利要求1所述的一种油茶籽自动分选装置，其特征在于：所述工业相机相对与待检测油茶籽的正对面还设有用于提高成像效果的背景板。
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