CN201186270Y - 基于机器视觉的多通道果品分级分选系统 - Google Patents

基于机器视觉的多通道果品分级分选系统 Download PDF

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马占儒
张冬
贺晓光
詹志彪
张海红
周翔
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Abstract

本实用新型涉及一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，包括传送待检测果品的输送机构和与其配合的分级分选机构，以及根据待检测果品属性控制分级分选机构动作的控制机构，其特点是，输送机构包括传送装置和配套的电机(14)；分级分选机构包括至少两个出料口(13)，以及分级装置；控制机构包括摄像机(5)，该摄像机(5)通过图像采集卡(2)与工控机(1)连接，该工控机(1)还通过I/O板(3)与强电控制板(4)连接，强电控制板(4)与分级装置连接。本实用新型提出了一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，整个设备集成化、小型化，完全能够代替人工操作。

Description

基于机器视觉的多通道果品分级分选系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统。
背景技术
我国是果品生产大国，果品种类繁多，资源丰富，产量居世界首位。但出口比例较小，主要因为果品采摘后的检测、分级技术落后。目前国内的大部分果品是采摘后不经检测、分级而直接上市，没有提高果品的附加值。而为了提高果品的附加值，果品上市前必须经过商品化处理，包括：清洗、打蜡、分选、分级、包装，并且这个过程要求无损，包括输送过程的无损和分级分选过程中的无损检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，能够代替人工操作以实现果品分级分选过程的自动化，从而大幅提高劳动生产率。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，包括传送待检测果品的输送机构和与其配合的分级分选机构，以及根据待检测果品属性控制分级分选机构动作的控制机构，其特别之处在于，输送机构包括传送装置和配套的电机；分级分选机构包括至少两个出料口，以及可移动的将输送机构输出的果品分配至不同出料口的分级装置；控制机构包括拍摄待检测果品的摄像机，该摄像机通过图像采集卡与工控机连接，该工控机还通过I/O板与强电控制板连接，强电控制板与分级装置连接。
其中传送装置包括配套的链条、主动链轮、和至少一个从动链轮，该主动链轮的轴与电机传动连接，在链条上固定有链板。
其中在链板上设有若干容纳待检测果品的凹坑，该凹坑沿链条横截面方向分为1-99组，而分级装置的数量与该凹坑的组数对应。
其中传送装置还包括与链条配合的振动电机，该振动电机安装在链条旁从而使链条在传送过程中带动链板振动。
其中在主动链轮旁安装有确定待检测果品位置的传感器，该传感器通过I/O板与工控机连接。
其中摄像机外套装有光照箱。
其中分级装置包括分料盒和与分料盒连接的气动定位装置，该气动定位装置的控制部分与强电控制板连接。
本实用新型提出了一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，通过单一摄像机对多个通道的果品进行统一拍照，由多个分级盒组成的分级装置并行对多通道果品进行分级，整个设备集成化、小型化，完全能够代替人工操作。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为本实用新型分级过程的示意图；
附图3为本实用新型控制部分的原理框图；
附图4为本实用新型中机器视觉软件的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型作进一步详细的说明：
本实用新型的具体方案是：
1、输送机构部分，主要包括链条16、主动链轮7和两个从动链轮、表面带有多组凹坑的链板8、驱动链轮的减速电机14，如图1所示，其中前中后三个链轮支撑链条16形成一个钝角三角形，两个如此的钝角三角形并排放置，在其上固定链板8，如图2所示，形成多通道(每组构成一个通道)果品的输送机构；
其中链条16的运动带动链板8运行，配合带有凹坑的链板8，达到对待检测果品以势能最低方式定位的目的；
2、控制机构部分，其中摄像机5位于光照箱6内部顶端中心位置，通过一台摄像机5同时对放置在链板8上的多组凹坑内的待检测果品进行拍照，从而一次获取多个通道的信息；
位置传感器15位于主动链轮7的正后方，感应链轮的齿数计数个数和链板8的经过分级门的数量相同。
本实用新型的工作原理是：
如图1、3所示，首先待检测果品从果品挡板18上滚下落到链板8上，在链条16运动配合振动电机10的作用下，待检测果品会落于链板8上的凹坑中，链条16带动链板8运动到与地面水平的位置时果品已经被准确定位于凹坑中，工控机1会根据位置传感器15的信号通过链轮走过的齿数得到链板8运动的实时状态，当链板8走到恰当位置时，工控机1会向摄像机5发出拍照指令，摄像机5会拍出一条链板8的图像通过图像采集卡2交由工控机1处理，工控机1对图像进行分析，解析出链板8上的各个凹坑中待检测果品的大小、颜色、形状、光泽、表面缺陷等特征，然后根据工控机1中预先设定好的分级分选标准进行判断，得到该待检测果品的级别存储到工控机1的缓存中，然后工控机1会根据计数器的计数值得到何时应该把工控机1缓存中的分级结果通过I/O板3控制分级装置执行分级动作。
如图1所示，分级盒移动的不同位置上设置了相应的出料口13，这样不同级别的果品就可以通过不同的出料口13分出。
如图1、2所示，前中后三个链轮支撑链条16形成一个钝角三角形，两个相同的钝角三角形并排放置，在其上固定带有多组凹坑的链板8，形成多通道果品的输送方式；相应的多通道并行的分级装置对于待检测果品进行多通道并行处理，提高了工作效率。
如图1、3所示，靠近主动链轮7的位置传感器15捕获链轮的齿的运动信息通过I/O板3送入工控机1中的传感器15信号处理单元，工控机1计算得到其拍照位置，到达拍照位置时，启动摄像机5进行拍照；光照箱6中由摄像机5获得的图像信息被图像采集卡2捕获送入工控机1中的图像处理单元；图像处理单元的处理结果通过I/O板3送入强电控制板4，强电控制板4与分级装置中气动定位装置12的控制部分连接，通过对分级盒移动位置的改变从而将果品送入相应的出料口13。
软件部分：如图4所示，对实时获取到的图像首先按照设定的行数和列数进行图像切割，得到各个通道单独图像，然后对各个单独图像进行多线程并行处理：对于切割得到的单通道图像首先使用中值滤波算法进行图像增强，然后进行HSL滤波去掉干扰，再用轮廓标定算法得到果品的轮廓信息，再进行椭圆拟合，再根据拟合出的椭圆信息进行图像切割得到果品单独图像，接着对这个果品的单独图像进行颜色、横径、纵径、表面特征值的计算，再把其特征值与事先设定好的分级标准进行逐项比较得出单个通道的分级结果，最后把各个通道的分级结果汇总输出。

Claims (7)

1、一种基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，包括传送待检测果品的输送机构和与其配合的分级分选机构，以及根据待检测果品属性控制分级分选机构动作的控制机构，其特征在于：
输送机构包括传送装置和配套的电机(14)；
分级分选机构包括至少两个出料口(13)，以及可移动的将输送机构输出的果品分配至不同出料口(13)的分级装置；
控制机构包括拍摄待检测果品的摄像机(5)，该摄像机(5)通过图像采集卡(2)与工控机(1)连接，该工控机(1)还通过I/O板(3)与强电控制板(4)连接，强电控制板(4)与分级装置连接。
2、如权利要求1所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中传送装置包括配套的链条(16)、主动链轮(7)、和至少一个从动链轮，该主动链轮(7)的轴与电机(14)传动连接，在链条(16)上固定有链板(8)。
3、如权利要求2所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中在链板(8)上设有若干容纳待检测果品的凹坑，该凹坑沿链条(16)横截面方向分为1-99组，而分级装置的数量与该凹坑的组数对应。
4、如权利要求2所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中传送装置还包括与链条(16)配合的振动电机(10)，该振动电机(10)安装在链条(16)旁从而使链条(16)在传送过程中带动链板(8)振动。
5、如权利要求2所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中在主动链轮(7)旁安装有确定待检测果品位置的传感器(15)，该传感器(15)通过I/O板(3)与工控机(1)连接。
6、如权利要求1所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中摄像机(5)外套装有光照箱(6)。
7、如权利要求1所述的基于机器视觉的多通道果品分级分选系统，其特征在于：其中分级装置包括分料盒(11)和与分料盒(11)连接的气动定位装置(12)，该气动定位装置(12)的控制部分与强电控制板(4)连接。
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