CN115889232A - 一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农产品检测分级技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，包括机架，机架顶部依次固接有上料输送机构、上传送装置和翻转装置，机架依次固接有下传送装置和传送分选机构，上传送装置包括上传送带，上传送带与机架上方转动连接，上传送带上方设有第一视觉检测机构，下传送装置包括下传送带，下传送带与机架下方转动连接，下传送带上方设有第二视觉检测机构。本发明可以达到对干天麻快速准确分级的目的。

Description

一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备

技术领域

本发明涉及农产品检测分级技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备。

背景技术

天麻作为一种名贵的中药材，有着息风止痉，平肝潜阳，祛风通络等功效。干天麻呈椭圆形略扁，表面黄白色至黄棕色，有纵皱纹(“干姜皮”)及由潜伏芽排列而成的横环纹多轮(“芝麻点”)。市场中不同等级的干天麻有着较大的价格区分和成分含量差异。干天麻的重量和外观形态作为市场分级当中的主要因素。

交易市场中干天麻分级方式主要为人工分选和机械分选，人工分选依靠于经验和手工操作，有着主观因素的影响，分选效率低且劳动强度大，过程中易出现错分现象：而机械分选多采用称重的方式，稳定可靠性低，分级标准单一，因此亟需一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备来解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，以解决上述问题，达到对干天麻快速准确分级的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，包括机架，所述机架顶部依次固接有上料输送机构、上传送装置和翻转装置，所述机架依次固接有下传送装置和传送分选机构，所述上传送装置包括上传送带，所述上传送带与所述机架上方转动连接，所述上传送带上方设有第一视觉检测机构，所述下传送装置包括下传送带，所述下传送带与所述机架下方转动连接，所述下传送带上方设有第二视觉检测机构。

优选的，所述第一视觉检测机构包括第一检测箱，所述第一检测箱位于所述上传送带上方，所述第一检测箱侧壁与所述机架固接，所述第一检测箱进料端和出料端均设有开口并固接有遮光帘，所述第一检测箱内部顶壁固接有第一图像采集装置和第一LED环形光源，所述第一图像采集装置位于所述第一LED环形光源圆心处，所述机架上固接有第一对射光电传感器，所述第一对射光电传感器位于所述第一检测箱进口端，所述第一检测箱位于所述上传送带上方。

优选的，所述第二视觉检测机构包括第二检测箱，所述第二检测箱位于所述下传送带上方，所述第二检测箱侧壁与所述机架固接，所述第二检测箱进料端和出料端均设有开口并固接有所述遮光帘，所述第二检测箱内部顶壁固接有第二LED环形光源和第二图像采集装置，所述第二图像采集装置位于所述第二LED环形光源圆心处，所述机架上固接有第二对射光电传感器，所述第二对射光电传感器位于所述第二检测箱进口端，所述第二检测箱位于所述下传送带上方。

优选的，所述上料输送机构包括料箱，所述料箱底部通过固定连接件固接在所述机架上，所述料箱侧壁转动连接有上料运输传送带，所述上料运输传送带倾斜设置，所述料箱出口端固接有布帘，所述料箱侧壁固接有送料电机，所述送料电机用于驱动所述上料运输传送带，所述上料运输传送带表面固接有若干料槽。

优选的，所述翻转装置包括金属滑轨，所述金属滑轨侧壁通过连接件与所述机架固接，所述金属滑轨为弧形结构且内部中空，所述金属滑轨两端分别与所述上传送带和所述下传送带位置对应，所述金属滑轨底部出口端固接有挡布，所述金属滑轨由进口端一侧指向出口端一侧截面逐渐减小。

优选的，所述传送分选机构包括两排对称设置的限位拨料杆，每排所述限位拨料杆沿所述下传送带长度方向等间隔设置，所述限位拨料杆与所述机架转动连接，所述限位拨料杆位于所述下传送带上方，所述限位拨料杆与所述下传送带上方接触设置，所述下传送带两侧设有若干分拣收料箱，所述分拣收料箱设置在所述下传送带两侧，所述分拣收料箱与所述限位拨料杆位置相对应，所述下传送带末端设有漏料存放箱，所述限位拨料杆端部固接有电磁阀，所述电磁阀连通有气动系统，所述气动系统位于所述下传送带下方。

优选的，所述机架上固接有第一步进电机和第二步进电机，所述第二步进电机用于驱动下传送带，所述第一步进电机用于驱动上传送带。

本发明具有如下技术效果：机架用于承载整体装置，上料输送机构用于干天麻的上料，干天麻经过上料输送机构有序上料到上料输送机构上，第一视觉检测机构采集干天麻一面的图片，翻转装置用于干天麻的翻面，便于第二视觉检测机构采集干天麻另一面的图片，快速提取和识别干天麻图像特征传送至控制系统中，控制系统将两侧获得的干天麻图像特征进行融合，进而快速判断出干天麻的等级，最后干天麻由下传送装置继续运输到传送分选机构进行分拣分类。提高了干天麻的分类效率，达到对干天麻快速准确分级的目的。

本发明能够解决干天麻间隔有序上料，自动翻转面问题，通过两个视觉检测机构分别拍摄干天麻的双面图片，图像融合检测识别出不同等级的干天麻，配合传送分拣机构工作实现不同等级干天麻的分拣，有效提高了天麻分级的准确性，降低了人工劳动强度，避免了由人工分选容易造成的错分，漏分，整体设备双层设计，结构紧凑，节省占用空间，实现对干天麻的在线无损检测，自动化分选，满足了天麻产业发展的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明上料输送机构结构示意图；

图3为本发明第一视觉检测机构和第二视觉检测机构结构示意图；

图4为本发明金属滑轨结构示意图；

图5为本发明传送分选机构结构示意图；

图6为本发明控制流程图；

图7为本发明控制电路图；

其中，1、上料输送机构；2、第一视觉检测机构；3、上传送装置；4、翻转装置；5、机架；6、下传送装置；7、第二视觉检测机构；8、控制系统；9、传送分选机构；11、固定连接件；12、送料电机；13、料箱；14、布帘；15、料槽；16、上料运输传送带；21、第一对射光电传感器；22、第一CCD工业相机；23、第一检测箱；24、第一LED环形光源；25、遮光帘；31、上传送带；32、第一步进电机；41、挡布；42、连接件；43、金属滑轨；61、下传送带；62、第二步进电机；71、第二对射光电传感器；72、第二LED环形光源；73、第二检测箱；74、第二CCD工业相机；91、漏料存放箱；92、电磁阀；93、限位拨料杆；94、分拣收料箱；95、气动系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-7，本实施例提供一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，包括机架5，机架5顶部依次固接有上料输送机构1、上传送装置3和翻转装置4，机架5依次固接有下传送装置6和传送分选机构9，上传送装置3包括上传送带31，上传送带31与机架5上方转动连接，上传送带31上方设有第一视觉检测机构2，下传送装置6包括下传送带61，下传送带61与机架5下方转动连接，下传送带61上方设有第二视觉检测机构7。机架5用于承载整体装置，上料输送机构1用于干天麻的上料，干天麻经过上料输送机构1有序上料到上传送装置3上，第一视觉检测机构2采集干天麻一面的图片，翻转装置4用于干天麻的翻面，便于第二视觉检测机构7采集干天麻另一面的图片，快速提取和识别干天麻图像特征传送至控制系统8中，控制系统8将两侧获得的干天麻图像特征进行融合，进而快速判断出干天麻的等级，最后干天麻由下传送装置6继续运输到传送分选机构9进行分拣分类。提高了干天麻的分类效率，达到对干天麻快速准确分级的目的。

具体的，控制系统8包括显示器和工控机，显示器与工控机为一体机，控制系统8分别与第一对射光电传感器21、第一图像采集装置、第二图像采集装置、第二对射光电传感器71、气动系统95、电磁阀92、送料电机12、第一步进电机32、第二步进电机62电性连接；控制系统8通过电机驱动板分别与上料运输传送带16、上传送带31、下传送带61电性连接。

进一步优化方案，第一视觉检测机构2包括第一检测箱23，第一检测箱23位于上传送带31上方，第一检测箱23侧壁与机架5固接，第一检测箱23进料端和出料端均设有开口并固接有遮光帘25，第一检测箱23内部顶壁固接有第一图像采集装置和第一LED环形光源24，第一图像采集装置位于第一LED环形光源24圆心处，机架5上固接有第一对射光电传感器21，第一对射光电传感器21位于第一检测箱23进口端前，第一检测箱23位于上传送带31上方。第一LED环形光源24将干天麻照亮，第一图像采集装置对干天麻一面拍照获取其图片，并将图片传输至工控机中。

具体的，第一图像采集装置可选第一CCD工业相机22。

进一步优化方案，第二视觉检测机构7包括第二检测箱73，第二检测箱73位于下传送带61上方，第二检测箱73侧壁与机架5固接，第二检测箱73进料端和出料端均设有开口并固接有遮光帘25，第二检测箱73内部顶壁固接有第二LED环形光源72和第二图像采集装置，第二图像采集装置位于第二LED环形光源72圆心处，机架5上固接有第二对射光电传感器71，第二对射光电传感器71位于第二检测箱73进口端前，第二检测箱73位于下传送带61上方。同样的，第二图像采集装置对干天麻另一面拍照获取其图片，并将图片传输至工控机中，工控机搭载的基于Yolo-X的深度学习网络目标检测模型将同一干天麻两面的图像特征进行融合，进而快速判断出干天麻的等级。

具体的，第二图像采集装置可选第二CCD工业相机74。

进一步优化方案，上料输送机构1包括料箱13，料箱13底部通过固定连接件11固接在机架5上，料箱13侧壁转动连接有上料运输传送带16，上料运输传送带16倾斜设置，料箱13出口端固接有布帘14，料箱13侧壁固接有送料电机12，送料电机12与上料运输传送带16电性连接，送料电机12用于驱动上料运输传送带16，上料运输传送带16表面有序固接有若干料槽15。将干天麻放入料箱13中，送料电机12驱动上料运输传送带16运转，上料运输传送带16上的料槽15将干天麻排列整齐，料槽15呈月牙型突起，每次上料仅容纳单个干天麻，布帘14可将堆叠的干天麻挂落。

进一步优化方案，翻转装置4包括金属滑轨43，金属滑轨43侧壁通过连接件42与机架5固接，金属滑轨43为弧形结构且内部中空，金属滑轨43两端分别与上传送带31和下传送带61位置对应，金属滑轨43底部出口端固接有挡布41，金属滑轨43由进口端一侧指向出口端一侧截面逐渐减小。金属滑轨43从进料口到出料口为圆弧状，金属滑轨43出料口为扁型结构，避免干天麻在金属滑轨43内轨迹不可控，造成翻面失败或多次翻面的情况发生，金属滑轨43出料口处安装的挡布41阻挡干天麻滑落下的速度较快，使其能以较慢速度平稳落在下传送带61上进行运输。

进一步优化方案，传送分选机构9包括两排对称设置的限位拨料杆93，每排限位拨料杆93沿下传送带61长度方向等间隔设置，限位拨料杆93与机架5转动连接，限位拨料杆93位于下传送带61上方，限位拨料杆93与下传送带61上方接触设置，下传送带61两侧设有若干分拣收料箱94，分拣收料箱94设置在下传送带61两侧，分拣收料箱94与限位拨料杆93位置相对应，下传送带61末端设有漏料存放箱91，限位拨料杆93端部固接有电磁阀92，电磁阀92连通有气动系统95，限位拨料杆93由电磁阀92通电驱动，气动系统95位于下传送带61下方。气动系统95驱动对应电磁阀92使限位拨料杆93转动，将干天麻拨入到与其对应的分拣收料箱94中，从而实现干天麻的不同等级分拣，而出现遗漏的干天麻，则在下传送带61运输至下传送带61末端的漏料存放箱91中。气动系统95为气泵。

进一步优化方案，机架5上固接有第一步进电机32和第二步进电机62，第二步进电机62与下传送带61电性连接，第二步进电机62用于驱动下传送带61，第一步进电机32与上传送带31电性连接，第一步进电机32用于驱动上传送带31。电机与传送带的连接方式为现有技术，在此不做赘述。

本实施例的工作过程如下：干天麻经上料输送机构1间隔有序上料到上传送装置3上，通过上传送装置3运输时触发第一对射光电传感器21，并继续运输至第一视觉检测机构2，由第一视觉检测机构2快速采集干天麻一面的图片，同时快速提取和识别干天麻图像特征传送至控制系统8；再由上传送装置3运输至翻转装置4，通过翻转装置4使干天麻自然180°翻面，并滑落到下传送装置6上；干天麻继续由下传送装置6运输时触发第二对射光电传感器71，并继续运输至第二视觉检测机构7,由第二视觉检测机构7快速采集干天麻翻面后的图片，同时快速提取和识别干天麻图像特征传送至控制系统8，通过控制系统8中基于Yolo-X的深度学习网络目标检测模型将第一视觉检测机构2和第二视觉检测机构7提取和识别的干天麻图像特征进行融合，进而快速判断出干天麻的等级，最后干天麻由下传送装置6继续运输到传送分选机构9进行分拣分类。识别过程中均可在人机交互界面中实时显示当前检测干天麻的原始图片、判断等级、各设备状态等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：包括机架(5)，所述机架(5)顶部依次固接有上料输送机构(1)、上传送装置(3)和翻转装置(4)，所述机架(5)依次固接有下传送装置(6)和传送分选机构(9)，所述上传送装置(3)包括上传送带(31)，所述上传送带(31)与所述机架(5)上方转动连接，所述上传送带(31)上方设有第一视觉检测机构(2)，所述下传送装置(6)包括下传送带(61)，所述下传送带(61)与所述机架(5)下方转动连接，所述下传送带(61)上方设有第二视觉检测机构(7)。

2.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述第一视觉检测机构(2)包括第一检测箱(23)，所述第一检测箱(23)位于所述上传送带(31)上方，所述第一检测箱(23)侧壁与所述机架(5)固接，所述第一检测箱(23)进料端和出料端均设有开口并固接有遮光帘(25)，所述第一检测箱(23)内部顶壁固接有第一图像采集装置和第一LED环形光源(24)，所述第一图像采集装置位于所述第一LED环形光源(24)圆心处，所述机架(5)上固接有第一对射光电传感器(21)，所述第一对射光电传感器(21)位于所述第一检测箱(23)进口端，所述第一检测箱(23)位于所述上传送带(31)上方。

3.根据权利要求2所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述第二视觉检测机构(7)包括第二检测箱(73)，所述第二检测箱(73)位于所述下传送带(61)上方，所述第二检测箱(73)侧壁与所述机架(5)固接，所述第二检测箱(73)进料端和出料端均设有开口并固接有所述遮光帘(25)，所述第二检测箱(73)内部顶壁固接有第二LED环形光源(72)和第二图像采集装置，所述第二图像采集装置位于所述第二LED环形光源(72)圆心处，所述机架(5)上固接有第二对射光电传感器(71)，所述第二对射光电传感器(71)位于所述第二检测箱(73)进口端，所述第二检测箱(73)位于所述下传送带(61)上方。

4.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述上料输送机构(1)包括料箱(13)，所述料箱(13)底部通过固定连接件(11)固接在所述机架(5)上，所述料箱(13)侧壁转动连接有上料运输传送带(16)，所述上料运输传送带(16)倾斜设置，所述料箱(13)出口端固接有布帘(14)，所述料箱(13)侧壁固接有送料电机(12)，所述送料电机(12)用于驱动所述上料运输传送带(16)，所述上料运输传送带(16)表面固接有若干料槽(15)。

5.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述翻转装置(4)包括金属滑轨(43)，所述金属滑轨(43)侧壁通过连接件(42)与所述机架(5)固接，所述金属滑轨(43)为弧形结构且内部中空，所述金属滑轨(43)两端分别与所述上传送带(31)和所述下传送带(61)位置对应，所述金属滑轨(43)底部出口端固接有挡布(41)，所述金属滑轨(43)由进口端一侧指向出口端一侧截面逐渐减小。

6.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述传送分选机构(9)包括两排对称设置的限位拨料杆(93)，每排所述限位拨料杆(93)沿所述下传送带(61)长度方向等间隔设置，所述限位拨料杆(93)与所述机架(5)转动连接，所述限位拨料杆(93)位于所述下传送带(61)上方，所述限位拨料杆(93)与所述下传送带(61)上方接触设置，所述下传送带(61)两侧设有若干分拣收料箱(94)，所述分拣收料箱(94)设置在所述下传送带(61)两侧，所述分拣收料箱(94)与所述限位拨料杆(93)位置相对应，所述下传送带(61)末端设有漏料存放箱(91)，所述限位拨料杆(93)端部固接有电磁阀(92)，所述电磁阀(92)连通有气动系统(95)，所述气动系统(95)位于所述下传送带(61)下方。

7.根据权利要求1所述一种基于机器视觉的干天麻检测分级设备，其特征在于：所述机架(5)上固接有第一步进电机(32)和第二步进电机(62)，所述第二步进电机(62)用于驱动下传送带(61)，所述第一步进电机(32)用于驱动上传送带(31)。

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