CN202649135U - 一种用于柑橘分级检测的图像采集装置 - Google Patents

Abstract

一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，属于图像采集处理技术领域。包括 CCD 摄像头、光电传感器、光源装置、传送装置、 PC 机、 PLC( 可编程逻辑控制器 ) 和信号转换电路，所述光源装置包括箱体和光源，所述光源置于箱体内，所述光源装置安装在传送装置上方，所述 CCD 摄像头嵌于光源装置的箱体的顶部并高于光源所处的位置，所述光电传感器嵌于光源装置的箱体底部的一侧，所述信号转换电路连接光电传感器和 CCD 摄像头，所述 CCD 摄像头与 PC 机连接，所述 PLC 与传送装置相连接。优点：结构简单、功能健全、自动化程度高，可以一次完成柑橘的大小、形状、颜色及缺陷点等多项外部品质的检测和分级，检测的结果更为客观、准确和全面。

Description

一种用于柑橘分级检测的图像采集装置

技术领域

本实用新型属于图像采集处理技术领域，具体涉及一种用于柑橘分级检测的图像采集装置。

背景技术

我国的大多数柑橘质量并不比国外柑橘的质量差，但在国际市场上就是缺乏竞争力，始终面临着销售难、价格低的困境。而造成这些现象的其中一个主要原因在于国内柑橘的分级检测还处于依靠人工感官识别判断、手工进行分拣的原始阶段，这种主观评定效率低、人为因素影响大、误差也大，使得我国出口的柑橘外观质量差、良莠不齐、大小不一，因此难以得到消费者的青睐。水果分级技术能够保证水果的质量，提高消费者的满意度，增强水果产业的竞争力和利润水平，农业现代化进程的加快使得农产品品质检测和分级技术变得更加重要。为了扩大柑橘的销售市场，提高销售利润，提高柑橘的分级检测水平是当务之急。

当前，利用机器作业对柑橘进行视觉分级具有很大的优势，它可以同时对柑橘的尺寸大小、形状、颜色和表面缺陷等外观品质进行综合分级。而基于机器视觉的柑橘分级检测系统的关键在于柑橘品质数据的采集与处理技术，这关系到柑橘的品质分级的精度和筛选的速度。图像采集最基本要求是在保证一定的加工效率下尽可能的获取到整个柑橘表面的清晰图像。现有的柑橘分级检测中图像采集装置由于光源的选择和摄像机的位置设计不够完美，导致采集的图像数据精度达不到要求，图像重复多、分级误差大、且检测的速度大大降低；而在具备两个或多个采集通道，通过多摄像头同时采集时，会带来时间冗长、图像不完整、易产生重复性、模糊性等问题，故不能精确反映图像特征，且后期处理比较麻烦；另外，有的现有技术为了能够对柑橘整个表面进行检测，在传送带等输送装置上设置双锥式滚子，但添加滚子不仅可能会损坏柑橘，而且所采集图像也会变得不够清晰，结构也复杂，故不能很好应用于实际。

鉴于上述已有技术，有必要对现有的用于柑橘分级检测的图像采集装置加以改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，可以用于柑橘自动分级，实现对柑橘图像的快速、精确捕捉。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，包括CCD摄像头、光电传感器、光源装置、传送装置、PC机、PLC(可编程逻辑控制器)和信号转换电路，所述光源装置包括箱体和光源，所述光源置于箱体内，所述光源装置安装在传送装置上方，所述CCD摄像头嵌于光源装置的箱体的顶部并高于光源所处的位置，所述光电传感器嵌于光源装置的箱体底部的一侧，所述信号转换电路连接光电传感器和CCD摄像头，所述CCD摄像头与PC机连接，所述PLC与传送装置相连接。

在实用新型的一个具体的实施例中，所述传送装置包括传送带、传动轮、三相电机和变频器，所述PLC与变频器连接，所述变频器连接三相电机，用于改变三相电机的转速，所述三相电机与传动轮相连，用于控制传动轮的转速。

在实用新型的另一个具体的实施例中，所述的信号转换电路包括电容C1、C2和三端稳压器T，电容C1的正极连接光电传感器的Vi端和三端稳压器T的1脚，三端稳压器T的3脚接电容C2的正极和CCD摄像头的Vo端，电容C1的负极、电容C2的负极和三端稳压器T的2脚共同接地。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的光源优选采用贴片式LED灯。

本实用新型由于采用了上述结构，当柑橘通过传送装置到达光电传感器的前方时，光电传感器给出高电平至信号转换电路，信号转换电路将信号转换后发送给CCD摄像头，CCD摄像头被触发进行图像采集，并将采集的图像信息输入PC机。本设计结构具有的优点：结构简单、功能健全、自动化程度高，可以一次完成柑橘的大小、形状、颜色及缺陷点等多项外部品质的检测和分级，因此，检测的结果更为客观、准确和全面。

附图说明

图1为本实用新型的系统构成示意图。

图2为本实用新型的光源装置结构图。

图3为本实用新型的信号转换电路图。

图4为本实用新型的图像采集原理图。

图5为本实用新型的采集方法流程图。

图中：1.CCD摄像头；2.光电传感器；3.光源装置、31.箱体、32.光源；4.传送装置、41.传送带、42.传动轮、43.三相电机、44.变频器；5.PC机；6.PLC（可编程逻辑控制器）；7.信号转换电路。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1并结合图2，一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，包括CCD摄像头1、光电传感器2、光源装置3、传送装置4、PC机5、PLC(可编程逻辑控制器)6和信号转换电路7，在本实用新型中，CCD摄像头1采用大恒DH-SV-G系列的GigE Vision数字摄像机，光电传感器2采用SB03-1K，PLC6采用三菱的FX2N-16MT。所述光源装置3包括箱体31和光源32，所述光源32置于箱体31内，所述光源32优选为贴片式LED灯，它的特点是光通量高、光照强度适中、光照均匀、无反光且色温适中，可保证CCD摄像头1采集图像的质量；另外，所述光源32体积适中，可保证不阻挡CCD摄像头1的视角；箱体31内部为深黑色，可保证所采集图像背景单一，不受外部环境影响，且吸收照射于箱体31上的光线，保证采集图像质量。所述光源装置3安装在传送装置4上方，所述CCD摄像头1嵌于光源装置3的箱体31的顶部并高于光源32所处的位置，所述光电传感器2嵌于光源装置3的箱体31底部的一侧，所述信号转换电路7连接光电传感器2和CCD摄像头1，CCD摄像头1与PC机5连接。所述PC机5工作在windows XP系统下，安装有GX-DEVELOPER、CCD摄像头驱动、MATLAB应用软件，其通过MATLAB软件将所存入图像进行编号，以确保后续柑橘分级检测时调用图像更方便快捷。所述传送装置4包括传送带41、传动轮42、三相电机43和变频器44，所述传送带41的颜色优选为深黑色，可使所采集图像背景单一，利于后期图像处理。所述PLC6与所述变频器44连接，它由GX-DEVELOPER编写程序控制高中低三个开关，通过三个开关控制来使变频器频率发生变化。所述变频器44连接三相电机43，所述三相电机43与传动轮42相连，变频器44频率变化可使三相电机43转速发生变化，所述三相电机43控制传动轮42转动，由传动轮42控制传送带41运行，从而控制传送装置4整体速度。

请参阅图3，所述的信号转换电路7包括电容C1、C2和三端稳压器T，在本实用新型中，三端稳压器T采用7805，电容C1的正极连接光电传感器2的Vi端和三端稳压器T的1脚，三端稳压器T的3脚接电容C2的正极和CCD摄像头1的Vo端，电容C1的负极、电容C2的负极和三端稳压器T的2脚共同接地。所述的信号转换电路7将光电传感器2的信号转换成可触发CCD摄像头1采集图像的电压信号。

请再参阅图1并结合图4和图5，本实用新型的图像采集原理为当柑橘经传送带41运行至光源装置3的箱体31内部，到达光电传感器2前方时，光电传感器2快速对柑橘进行感应，若无信号，则继续感应，当感应到信号之后，由低电平状态转换为高电平状态，随即发送信号至信号转换电路7，由信号转换电路7转换信号后输送至CCD摄像头1， CCD摄像头1被外触发采集柑橘图像，经连接PC机5的串口接线输送至PC机5，PC机5将图像一次编号后存入磁盘内。

所述采集到的图像因传送带41及光源装置3的箱体31内部皆为深黑色，故其背景为单一的黑色，在图像处理时可保证准确率；其次，所拍摄图像因采集装置的实时性，保证其完整性，确保图像处理过程中不会因图像的不完整而发生误差；所拍摄图像因采用的摄像头为工业摄像头，可保证图像的清晰度，使图像处理时不会因图像的模糊而发生误判。本实用新型可作为柑橘检测分级的前端装置，所述采集装置结构合理，能实现对柑橘图像的精确、快速采集。通过上述方法采集得到的柑橘图像亮度均匀，能更好地反映柑橘的果面情况，为进一步的柑橘检测分级打下良好的基础。

以上，基于实施方式对本实用新型的用于柑橘分级检测的图像采集装置进行了说明，但本实用新型并不限于柑橘的分级检测，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，在各实施方式中使用了本领域的技术人员想出的各种变形也包括在本实用新型的范围内。

Claims (4)

1.一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，其特征在于包括CCD摄像头(1)、光电传感器(2)、光源装置(3)、传送装置(4)、PC机(5)、PLC(可编程逻辑控制器)(6)和信号转换电路(7)，所述光源装置(3)包括箱体(31)和光源(32)，所述光源(32)置于箱体(31)内，所述光源装置(3)安装在传送装置(4)上方，所述CCD摄像头(1)嵌于光源装置(3)的箱体(31)的顶部并高于光源(32)所处的位置，所述光电传感器(2)嵌于光源装置(3)的箱体(31)底部的一侧，所述信号转换电路(7)连接光电传感器(2)和CCD摄像头(1)，所述CCD摄像头(1)与PC机(5)连接，所述PLC(6)与传送装置(4)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，其特征在于所述传送装置(4)包括传送带(41)、传动轮(42)、三相电机(43)和变频器(44)，所述PLC(6)与变频器(44)连接，所述变频器(44)连接三相电机(43)，用于改变三相电机(43)的转速，所述三相电机(43)与传动轮(42)相连，用于控制传动轮(42)的转速。

3.根据权利要求1所述的一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，其特征在于所述的信号转换电路(7)包括电容C1、C2和三端稳压器T，电容C1的正极连接光电传感器(2)的Vi端和三端稳压器T的1脚，三端稳压器T的3脚接电容C2的正极和CCD摄像头(1)的Vo端，电容C1的负极、电容C2的负极和三端稳压器T的2脚共同接地。

4.根据权利要求1所述的一种用于柑橘分级检测的图像采集装置，其特征在于所述的光源(32)优选采用贴片式LED灯。

Images