CN114700273A - 一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统，其特征在于：包括有序出料系统、视觉检测剔除系统和上料输送系统；所述上料输送系统连接在所述有序出料系统的后端，所述视觉检测剔除系统架设在所述上料输送系统的上部用于检测糖果质量并剔除不良品。本发明可以实现糖果产品的有序出料及外观质量的检测和剔除，有效解决了糖果生产过程中粘连、出料方向不一的问题，提高了糖果的质检质量及效率，节省人工成本。

Description

一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统

技术领域

本发明属于视觉检测技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统。

背景技术

目前，食品加工生产的自动化需求越来越高，产品的质量把控更是重中之重。现阶段，大部分糖果食品在生产过程中，因环境因素和人为因素不可避免会出现糖果质量缺陷问题，并且由于糖果的粘性，容易出现相互粘连的情况。一方面，糖果食品的质量是企业立足之本，缺陷问题容易导致食品售后问题，影响企业口碑；另一方面，糖果的质量检测仍以人工检测为主，生产量巨大以及生产速度较快，人工检测主观性强、没有统一的标准，工人长时间作业难免产生视觉疲劳而影响分拣质量，不仅人工成本高、效率低，而且难以适配大批量高速生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统，旨在解决所述背景技术中存在的问题。为实现所述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，包括有序出料系统、视觉检测剔除系统和上料输送系统；所述上料输送系统连接在所述有序出料系统的后端，所述视觉检测剔除系统架设在所述上料输送系统的上部用于检测糖果质量并剔除不良品，所述上料输送系统上设有用于检测糖果来料的传感器。

优选的，所述有序出料系统包括工作台、振动筛、分向板和导轨，所述振动筛安装在所述工作台的上端，所述分向板连接在振动筛末端出口处，所述导轨连接在所述分向板的尾端。

优选的，所述振动筛为螺旋式上升结构，所述振动筛包括上料轨道、拨片、出料口和纵向切割零件；所述上料轨道为所述振动筛内沿底部螺旋上升的轨道设计，且所述上料轨道尾部逐渐变窄，沿所述上料轨道依次设有纵向切割零件和拨片，所述上料轨道的尾端设有所述出料口。

优选的，所述分向板包括板本体、入料槽和斜坡板，所述入料槽设在所述板本体的前端，且所述入料槽与所述出料口接壤，所述斜坡板设在所述入料槽的后侧，且所述斜坡板沿所述入料槽方向倾斜，从而使得糖果掉落到入料槽时始终都是同向输送。

优选的，所述导轨包括导轨本体、导孔、筛选杆和挡片，所述导孔开设在所述导轨本体的中部下端，所述导孔中部架设有筛选杆，所述导孔的后端设有所述挡片；所述导孔的正下方设有碎渣收集盘。

优选的，所述视觉检测剔除系统包括视觉检测装置和残次品剔除装置；

所述视觉检测装置包括固定支架、光源、微型工业电脑和视觉相机；光源固定于支架上并平行于所述上料输送系统两侧；微型工业电脑固定于工作台上；所述固定支架通过电箱连接杆固定于工作台上，并位于所述上料输送系统的正上方；视觉相机设在两个所述固定支架的连接杆的中心处，且位于所述上料输送系统正上方，所述微型工业电脑分别与所述光源、视觉相机和传感器连接；

优选的，残次品剔除装置包含收料装置和喷气装置，所述收料装置包括收料盘和不锈钢收料车件，所述不锈钢收料车件、喷气装置分别固定于所述上料输送系统两侧且呈对立面，所述收料盘位于所述上料输送系统的正下方；所述喷气装置通过螺旋气管与工作台内的气泵连接。

优选的，所述上料输送系统包含运输装置、连接杆和支架，所述运输装置底部通过连接杆安装在支架上；所述运输装置包括传送带、第一固定轨道、第二固定轨道、调节螺杆和驱动电机，所述传送带安装在所述第一固定轨道的内侧，所述第二固定轨道架设在所述传送带的中部，且所述第二固定轨道通过调节螺杆与所述第一固定轨道连接，所述第一固定轨道外侧安装有用于驱动所述传送带的驱动电机。

一种基于机器视觉的糖果质量检测方法，应用于一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，步骤如下：

S01：将待测整袋糖果倒入振动筛中，启动视觉软件，用户在视觉软件上选择对应的产品；

S02：启动振动系统，振动筛开始振动轨道，利用特定的物理结构和离心力原理，将糖果逐个、同向输出；

S03：糖果由振动筛输送至传送带上，触发传感器，启动视觉相机进行图像采集；

S04：视觉软件将采集到的糖果图像进行图像处理；

S05：如果检测结果为不合格，则视觉软件发送剔除信号给剔除装置，从侧方喷气剔除不合格的糖果，糖果掉入侧方的不锈钢收料车件收集口，继而掉入收料盘中；

S06：如果检测结果为合格，则不对糖果做处理，沿着传送带流入上料装置进行下一步包装操作。

优选的，所述S2中：

当粘连的两个糖果被传送到振动筛高处的纵向切割零件和拨片时，自动分离，其中一个照原轨道输送，另一个降落一级后继续输送，实现对糖果的逐个传送；

当糖果输送到振动筛后的分向板处时，若糖果头部朝下则自然输送到导轨上方，若糖果柄朝上则被输送到交界处上方的斜坡板上，随后在重力的作用下促使糖果头部朝下输送，实现糖果同向输送。

优选的，所述S4中图像处理包括：二值化、粒子滤波的预处理；通过二值化、粒子滤波的阈值调整接口，将参数调整至糖果能够完全凸显于背景；

视觉软件对S04处理后的图片进行像素统计，计算出当前糖果成像之后的像素值，并与输入的像素界限值做对比，得出当前糖果的检验结果。

本发明的有益效果：

1、本发明中的有序出料系统，创新性地设计了一款振动筛系统，利用离心力原理及螺旋上升式设计，实现对糖果逐个、同方向连续出料运送；

2、振动筛系统中设置切割结构，实现将互相粘连的两个糖果的分割作用，减少了对产品的损耗；

3、基于机器视觉技术及自研的算法，实现对糖果的准确、高速检测，并自动剔除不合格产品，反应速度快，作业效率高，有效地降低了工人劳动强度；

4、剔除装置采用喷气结构吹走不合格物料，存放至不锈钢车件中，提高材料利用率同时保证分拣质量，可以适用于大规模糖果的生产需求；

5、本发明以机器替代人工，有效提高生产效率，缩短了生产周期，减少了设备折旧成本；

6、使用机器视觉检测技术易于实现信息集成，为工厂升级为自动化、智能化、信息化的现代化工厂打下基础。

本发明专利运用了机器视觉技术、自制的振动筛有序出料系统、图像处理、糖果外观质量检测软件的PC等技术，实现糖果产品的有序出料及外观质量的检测和剔除，有效解决了糖果生产过程中粘连、出料方向不一的问题，提高了糖果的质检质量及效率，节省人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的整体示意图；

图2为本发明实施例提供的整体侧面示意图；

图3为本发明实施例提供的视觉检测系统示意图；

图4为本发明实施例的运输装置示意图；

图5为本发明实施例提供的分向板示意图；

图6为本发明实施例提供的导轨示意图；

图7为本发明实施例提供的振动筛示意图；

图8为本发明实施例的振动筛另一侧面示意图。

其中，图中各附图标记：

1、工作台；2、振动筛；21、上料轨道；22、拨片；23、出料口；24、纵向切割零件；3、碎渣收集盘；4、视觉检测装置；41、视觉相机；42、固定支架；43、光源；44、电箱连接杆；5、运输装置；51、传送带；52、第一固定轨道；53、第二固定轨道；54、调节螺杆；55、驱动电机；6、连接杆；7、支架；8、喷气装置；81、螺旋气管；9、收料装置；91、不锈钢收料车件；92、收料盘；10、微型工业电脑；11、分向板；111、板本体；112、入料槽；113、斜坡板；12、导轨；121、导轨本体；122、导孔；123、筛选杆；124、挡片；13、传感器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式，本文所使用的术语“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“前端”、“后端”以及类似的表达是参考附图的位置关系。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1-8所示，以棒棒糖为例，本发明实施例提供了一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，包括有序出料系统、视觉检测剔除系统和上料输送系统；上料输送系统连接在有序出料系统的后端，视觉检测剔除系统架设在上料输送系统的上部用于检测糖果质量并剔除不良品，上料输送系统上设有用于检测糖果来料的传感器13。

在本具体实施例中，有序出料系统包括工作台1、振动筛2、分向板11和导轨12，振动筛2安装在工作台1的上端，分向板11连接在振动筛2末端出口处，导轨12连接在分向板11的尾端。

在本具体实施例中，振动筛2为螺旋式上升结构，振动筛2包括上料轨道21、拨片22、出料口23和纵向切割零件24；上料轨道21为振动筛2内沿底部螺旋上升的轨道设计，且上料轨道21尾部逐渐变窄，从而限制棒棒糖通过的数量，沿上料轨道21依次设有纵向切割零件24和拨片22，上料轨道21的尾端设有出料口23。

在本具体实施例中，分向板11包括板本体111、入料槽112和斜坡板113，入料槽112设在板本体111的前端，且入料槽112与出料口23接壤，斜坡板113设在入料槽112的后侧，且斜坡板113沿入料槽112方向倾斜，从而使得糖果掉落到入料槽112时始终都是同向输送。

在本具体实施例中，导轨12包括导轨本体121、导孔122、筛选杆123和挡片124，导孔122开设在导轨本体121的中部下端，导孔122中部架设有筛选杆123，导孔122的后端设有挡片124；导孔122的正下方设有碎渣收集盘3。

在本具体实施例中，视觉检测剔除系统包括视觉检测装置4和残次品剔除装置；

视觉检测装置4包括固定支架42、光源43、微型工业电脑10和视觉相机41；光源43固定于支架上并平行于上料输送系统两侧；微型工业电脑10固定于工作台1上；固定支架42通过电箱连接杆44固定于工作台1上，并位于上料输送系统的正上方；视觉相机41设在两个固定支架42的连接杆的中心处，且位于上料输送系统正上方，微型工业电脑10分别与光源43、视觉相机41和传感器13连接；

残次品剔除装置包含收料装置9和喷气装置8，所述收料装置9包括收料盘92和不锈钢收料车件91，所述不锈钢收料车件91、喷气装置8分别固定于所述上料输送系统两侧且呈对立面，所述收料盘92位于所述上料输送系统的正下方；所述喷气装置8通过螺旋气管81与工作台1内的气泵连接。

在本具体实施例中，上料输送系统包含运输装置5、连接杆6和支架，运输装置5底部通过连接杆6安装在支架7上；运输装置5包括传送带51、第一固定轨道52、第二固定轨道53、调节螺杆54和驱动电机55，传送带51安装在第一固定轨道52的内侧，第二固定轨道53架设在传送带51的中部，且第二固定轨道53通过调节螺杆54与第一固定轨道52连接，第一固定轨道52外侧安装有用于驱动传送带51的驱动电机55。

在运输糖果工作过程中，第一固定轨道52可以防止糖果运输过程中转变方向，方面后续进行下一步的产品包装。还可以根据糖果大小的需要，调整两个第一固定轨道52的间距大小做适配。

一种基于机器视觉的糖果质量检测方法，应用于一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，步骤如下：

S01：将待测整袋糖果倒入振动筛2中，启动视觉软件，用户在视觉软件上选择对应的产品；

S02：启动振动系统，振动筛2开始振动轨道，利用特定的物理结构和离心力原理，将糖果逐个、同向输出；

S03：糖果由振动筛2输送至传送带51上，触发传感器13，启动视觉相机41进行图像采集；

S04：视觉软件将采集到的糖果图像进行图像处理，这里的图像处理包括：二值化、粒子滤波的预处理；通过二值化、粒子滤波的阈值调整接口，将参数调整至糖果能够完全凸显于背景，从而获得糖果的清晰图像；

视觉软件对S04处理后的图片进行像素统计，计算出当前糖果成像之后的像素值，并与输入的像素界限值做对比，得出当前糖果的检验结果，从而判断出待检测糖果的整体图像是否符合合格糖果的图像标准。

S05：如果检测结果为不合格，则视觉软件发送剔除信号给剔除装置，从侧方喷气剔除不合格的糖果，糖果掉入侧方的不锈钢收料车件91收集口，继而掉入收料盘92中；

S06：如果检测结果为合格，则不对糖果做处理，沿着传送带51流入上料装置进行下一步包装操作。

在本具体实施例中，S2中：

当粘连的两个糖果被传送到振动筛2高处的纵向切割零件24和拨片22时，自动分离，其中一个照原轨道输送，另一个降落一级后继续输送，实现对糖果的逐个传送；

当糖果输送到振动筛2后的分向板11处时，若糖果头部朝下则自然输送到导轨12上方，若糖果柄朝上则被输送到交界处上方的斜坡板113上，随后在重力的作用下促使糖果头部朝下输送，实现糖果同向输送。

工作原理：本方案中首先将待测糖果倒入振动筛中，利用振动筛的横纵切割结构及螺旋式上升结构，实现对糖果的逐个、同向输送；然后糖果输送到传送带并触发视觉传感器自动运行视觉程序，引发视觉相机进行图像采集；

接着由视觉检测软件的模块化算法进行图像处理；对于不合格产品，则利用喷气装置剔除至收料口中，合格产品则流经传送带进行上料。

本发明可以实现糖果产品的有序出料及外观质量的检测和剔除。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：包括有序出料系统、视觉检测剔除系统和上料输送系统；所述上料输送系统连接在所述有序出料系统的后端，所述视觉检测剔除系统架设在所述上料输送系统的上部用于检测糖果质量并剔除不良品，所述上料输送系统上设有用于检测糖果来料的传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述有序出料系统包括工作台、振动筛、分向板和导轨，所述振动筛安装在所述工作台的上端，所述分向板连接在振动筛末端出口处，所述导轨连接在所述分向板的尾端。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述振动筛为螺旋式上升结构，所述振动筛包括上料轨道、拨片、出料口和纵向切割零件；所述上料轨道为所述振动筛内沿底部螺旋上升的轨道设计，且所述上料轨道尾部逐渐变窄，沿所述上料轨道依次设有纵向切割零件和拨片，所述上料轨道的尾端设有所述出料口。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述分向板包括板本体、入料槽和斜坡板，所述入料槽设在所述板本体的前端，且所述入料槽与所述出料口接壤，所述斜坡板设在所述入料槽的后侧，且所述斜坡板沿所述入料槽方向倾斜，从而使得糖果掉落到入料槽时始终都是同向输送。

5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述导轨包括导轨本体、导孔、筛选杆和挡片，所述导孔开设在所述导轨本体的中部下端，所述导孔中部架设有筛选杆，所述导孔的后端设有所述挡片；所述导孔的正下方设有碎渣收集盘。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述视觉检测剔除系统包括视觉检测装置和残次品剔除装置；

所述视觉检测装置包括固定支架、光源、微型工业电脑和视觉相机；光源固定于支架上并平行于所述上料输送系统两侧；微型工业电脑固定于工作台上；所述固定支架通过电箱连接杆固定于工作台上，并位于所述上料输送系统的正上方；视觉相机设在两个所述固定支架的连接杆的中心处，且位于所述上料输送系统正上方，所述微型工业电脑分别与所述光源、视觉相机和传感器连接；

残次品剔除装置包含收料装置和喷气装置，所述收料装置包括收料盘和不锈钢收料车件，所述不锈钢收料车件、喷气装置分别固定于所述上料输送系统两侧且呈对立面，所述收料盘位于所述上料输送系统的正下方；所述喷气装置通过螺旋气管与工作台内的气泵连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，其特征在于：所述上料输送系统包含运输装置、连接杆和支架，所述运输装置底部通过连接杆安装在支架上；所述运输装置包括传送带、第一固定轨道、第二固定轨道、调节螺杆和驱动电机，所述传送带安装在所述第一固定轨道的内侧，所述第二固定轨道架设在所述传送带的中部，且所述第二固定轨道通过调节螺杆与所述第一固定轨道连接，所述第一固定轨道外侧安装有用于驱动所述传送带的驱动电机。

8.一种基于机器视觉的糖果质量检测方法，其特征在于，应用于一种基于机器视觉的糖果质量检测上料剔除系统，步骤如下：

S01：将待测整袋糖果倒入振动筛中，启动视觉软件，用户在视觉软件上选择对应的产品；

S02：启动振动系统，振动筛开始振动轨道，利用特定的物理结构和离心力原理，将糖果逐个、同向输出；

S03：糖果由振动筛输送至传送带上，触发传感器，启动视觉相机进行图像采集；

S04：视觉软件将采集到的糖果图像进行图像处理；

S05：如果检测结果为不合格，则视觉软件发送剔除信号给剔除装置，从侧方喷气剔除不合格的糖果，糖果掉入侧方的不锈钢收料车件收集口，继而掉入收料盘中；

S06：如果检测结果为合格，则不对糖果做处理，沿着传送带流入上料装置进行下一步包装操作。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统，其特征在于：所述S2中：

当粘连的两个糖果被传送到振动筛高处的纵向切割零件和拨片时，自动分离，其中一个照原轨道输送，另一个降落一级后继续输送，实现对糖果的逐个传送；

当糖果输送到振动筛后的分向板处时，若糖果头部朝下则自然输送到导轨上方，若糖果柄朝上则被输送到交界处上方的斜坡板上，随后在重力的作用下促使糖果头部朝下输送，实现糖果同向输送。

10.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的糖果质量检测方法及上料剔除系统，其特征在于：所述S4中图像处理包括：二值化、粒子滤波的预处理；通过二值化、粒子滤波的阈值调整接口，将参数调整至糖果能够完全凸显于背景；

视觉软件对S04处理后的图片进行像素统计，计算出当前糖果成像之后的像素值，并与输入的像素界限值做对比，得出当前糖果的检验结果。

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