CN213316262U - 一种检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，装置包括运动控制模块、传送模块、图像采集模块、信息处理模块、自动分拣模块，运动控制模块与传送模块信号相连，传送模块分别与图像采集模块、自动分拣模块连接，信息处理模块分别与像采集模块、自动分拣模块信号相连。本实用新型通过搭建一个结构简单、便于推广的锥状物快速检测方向、颜色、尺寸等信息及分拣装置，并通过图像处理技术进行相关锥状物特征检测。该锥状物可以是玉米、黄瓜、红薯、萝卜等锥状体的蔬菜。

Description

一种检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置

技术领域

本实用新型涉及工业机器视觉领域，涉及机器视觉软硬件在农产品检测方面的应用，具体地说，是一种检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置。

背景技术

在工业在线检测领域中，存在检测一些具有锥状结构方向的情况，这些锥状物体没有清晰分明的几何形状，且色彩大小差异较大，比如果蔬中的青椒、胡萝卜、玉米、黄瓜等。其中典型的一种检测情形就是玉米方向位姿的检测。在长期的玉米栽培过程中，人类的定向培养以及对环境适应的变异使得玉米形成了一个庞大的家族体系。各地培育出的玉米形态各异，从颜色、大小、形状上来比较都存在差异。目前，在一些粮食仓库中，企业需要对各个种类玉米进行包装然后入库。如果在包装过程中出现玉米朝向相反的情况，会影响企业的包装效率。故此需要一种能够对玉米朝向判别并进行分类的装置和算法来实现玉米的流水线包装，以保证生产效率。

目前，流水线上待包装玉米朝向判别都为人工方式判断，并对方向异常的玉米进行人工剔除。面对我国如此大的玉米生产环境，亟须一种玉米方向的自动化检测方法即分拣装置来提高生产效率。但是考虑到玉米生长环境不一，其展现的形态及颜色具有多样性等因素，也给自动分拣装置和算法带来挑战。

此外，对一些其他农产品，如果这类农产品存在方向、颜色、尺寸等模式需要识别，也需要提供类似的检测分拣装置。

实用新型内容

本实用新型正是针对现有技术的不足之处作出的改进，提供了一种对有某种方向模式特征的物体进行位姿、颜色、尺寸等特征进行快速在线检测并进行分拣的装置及方法。尤其介绍了该方法在锥状物朝向判别并进行分类上的具体应用实现，解决在此类在线检测并分拣中存在的挑战，以满足实际生产过程中的检测和分类需求。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型公开了一种检测锥状物体位姿及自动分拣的装置，所述的装置包括运动控制模块、传送模块、图像采集模块、信息处理模块、自动分拣模块，运动控制模块与传送模块信号相连，传送模块分别与图像采集模块、自动分拣模块连接，信息处理模块分别与像采集模块、自动分拣模块信号相连。

作为进一步地改进，本实用新型所述的运动控制模块与信息处理模块均由工控机执行，传送模块包括电机、由电机驱动的传送带及分布于传送带上的挡板，图像采集模块包括固定设置与传送带侧边、对应于挡板上锥状物体设置的光电传感器，以及位于传送带上方，对应于挡板上锥状物体设置的相机，自动分拣模块包括电磁继电器、与电磁继电器相连的活动挡板，活动挡板与传送带尾端相接。

作为进一步地改进，本实用新型所述的相机的镜头的周边设有开孔面光源，镜头穿过光源形成的开孔，分拣模块与传送带的尾端相接。

作为进一步地改进，本实用新型所述的光电传感器与相机线路相连，所述的光电传感器的感应对象为传送带上的挡板。由于待测物体形状、结构、色彩均不统一，所以会引起测量误差的问题，而挡板的形状、结构、色彩统一，因此将感应对象设置为挡板，提升感应精度，方便后续分拣顺利进行。

作为进一步地改进，本实用新型所述的开孔面光源连有光源控制器，光源控制器与工控机线路相连。

作为进一步地改进，本实用新型所述的相机、光电传感器、光源控制器均设置于固定支架，固定支架架设于传送带上，支架固定脚设置于传送带的侧边。

作为进一步地改进，本实用新型所述的自动分拣模块还包括收集箱，收集箱位于活动挡板的下方，传送带由单色哑光材质构成，所述的单色为与待测物的色彩对比鲜明的颜色。传送带为哑光的材质，避免了因为反光而引起采图不清晰的问题，影响后续的分拣步骤，颜色为与待测物的色彩对比鲜明，也是为了后续算法步骤中的图像分隔，也是为了分拣的精确度。

作为进一步地改进，本实用新型所述的传送带用于锥状物体的放置和传输；

工控机用于处理图像并控制电机、开孔面光源和电磁继电器的通断；

相机和开孔面光源和光电传感器用于图像的采集，并且通过线缆将采集到的信息传送至工控机；

信息处理模块处理由图像采集模块得到的数据，并根据结果，通过串口信号做通断动作，控制分拣模块中电磁继电器，通过电磁继电器控制活动挡板开合，分离异常锥状物体。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型装置及方法适合工业在线快速锥状物位姿检测及分拣场景。通过使用带挡板的传送带传送锥状物，光电传感器通过挡板触发相机拍照，达到稳定触发的目的。并使用可变颜色特定材料的背景板，简化检测结构。本实用新型通过搭建一个结构简单、便于推广的锥状物快速检测方向、颜色、尺寸等信息及分拣装置，并通过图像处理技术进行相关锥状物特征检测。该锥状物可以是玉米、黄瓜、红薯、萝卜等锥状体的蔬菜。

附图说明

图1为本实用新型分拣装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型分拣装置的算法检测流程图；

图1中，1为电机，2为传送带，3为挡板，4为固定支架，5为相机，6为开孔面光源，7为光电传感器，8为电磁继电器，9为活动挡板，10为收集箱，11为工控机。

具体实施方式

本实用新型公开了一种检测锥状物位姿及自动分拣装置，主要分为运动控制模块、传送模块、图像采集模块、信息处理模块、自动分拣模块。

图1为本实用新型分拣装置的整体结构示意图：

运动控制模块主要通过工控机11通过串口通信执行控制电机1开始停止；

传送模块是一个倾斜的闭环传送带2，传送带2为单色哑光材料，如食品级塑料传送带2，颜色根据锥状物体的颜色选择互补色，传送带2由电机1驱动，传送带2上面每隔一段距离放置一块挡板3，在挡板3上放置锥状物体。

图像采集模块包括放置于传送带2上方的固定支架4、固定在固定支架4上的工业相机5和光电传感器7，相机5通过网线和工控机11相连并进行数据传输，相机5的镜头周圈还设有开孔面光源6，该开孔面光源6为中心圆形通孔的LED面光源，由光源控制器控制，相机5的镜头穿过其通孔，光源控制器通过电线和工控机11相连，并由工控机11通过串口进行控制，光电传感器7通过触发线与相机5的触发端口相连接，光电传感器7的感应对象为传送带上的挡板3。

图像处理模块主要由工控机11来执行，包括图像的预处理，方向、颜色、尺寸信息的判别和串口信息发送和一些设备的控制，待控制的装置包括电机1、电磁继电器8、开孔面光源6，光源控制器，装置通断控制都是通过串口通信完成。

分拣模块包括电磁继电器8、与电磁继电器8相连的挡板3，电磁继电器8通过数据线和工控机11相连，根据算法检测结果由图像处理模块通过发送串口信息控制连接和中断，活动挡板9固定在电磁阀上，通过电磁继电器8的开关改变位置，达到分拣效果。此外，分拣模块下方有收集箱10，用于异常锥状物的回收。

下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步地说明：

一种检测锥状物位姿及分拣装置，包括由电机1驱动且设置挡板3的传送带2、支架、工业相机5、开孔面光源6、光电传感器7、工控机11、电磁继电器8及与之相连的挡板3、异常锥状物收集箱10。其中，上述传送带2用于锥状物的放置和传输；上述支架用于将相机5光源和光电传感器7固定于传送带2上方；上述的工业相机5和开孔面光源6用于图像的采集，并且通过线缆和工控机11相连；上述的光电传感器7用于检测图像的采集控制，通过触发线和工业相机5相连；上述的工控机11用于处理图像并控制电机1、光源和电磁继电器8的通断；上述的分拣模块通过线缆和控制器相连，通过串口信号做通断动作，用于分离异常的锥状物；上述的收集箱10用于回收流水线上检测异常的锥状物。

传送带2是一个滚动闭环传输带，传送带2和水平面成一定夹角，方便锥状物在传送过程中位置稳定。夹角选取范围可以为0°-90°，本实例中选取角度为30°，传送带2上面每隔一定间隔设置一块挡板3，以保证锥状物传输和位置控制，挡板3可以在保证锥状物传送过程中保持稳定状态，光电传感器7通过挡板3触发相机5拍照。本实例中，高为50mm，长为500mm的挡板33等间距的分布在传送带22上，并传送带2运动方向垂直。

图像采集模块由相机5、开孔面光源6、光电传感器7及固定支架4组成，采用光电传感器7安装在支架相应位置处，通过流水线传送带2上挡板3触发拍照，完成图像采集，工业相机5安装在支架上，支架固定在传送带2上，相机5通过线缆和工控机11相连，相机5和流水线垂直，并距离流水线表面360mm。开孔面光源6固定在相机5下方，防止遮挡相机5，由光源控制器控制开孔面光源6通断。光电传感器7用于检测图像的采集控制，并通过线缆和相机5相连，固定在固定支架4的一侧，其发光头距离挡板350mm，通过流水线挡板3触发拍照。

分拣模块包括电磁继电器8、活动挡板9和异常锥状物收集箱10。电磁继电器8通过串口和工控机11相连，活动挡板9和电磁继电器8相连，在锥状物特征检测结果如方向正常时，挡板3连接传送带2将锥状物传送到下一个工位，在检测结果显示为异常时，挡板3在电磁阀的带动下运动，将异常锥状物投入到收集箱10中。

检测流程如下：锥状物被放置于传送上的挡板3一侧，通过控制电机1运动至固定支架4处，通过触发光电传感器7，光电传感器7和相机5相连，触发相机5并在开孔面光源6打开照明的条件下拍照，数据经过网线传输到工控机11中，经过算法进行处理并得到异常锥状物的结果，根据工控机11给出的串口信号控制电磁继电器8的通断，来带动分类活动挡板9的运动，锥状物符合检测要求则通过活动挡板9运动至下一流程，若不符合检测要求则无法通过活动挡板9而落入异常锥状物收集箱10中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的装置包括运动控制模块、传送模块、图像采集模块、信息处理模块、自动分拣模块，所述的运动控制模块与传送模块信号相连，所述的传送模块分别与图像采集模块、自动分拣模块连接，所述的信息处理模块分别与图像采集模块、自动分拣模块信号相连。

2.根据权利要求1所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的运动控制模块与信息处理模块均由工控机(11)执行，所述的传送模块包括电机(1)、由电机(1)驱动的传送带(2)及分布于传送带(2)上的挡板(3)，所述的图像采集模块包括固定设置与传送带(2)侧边、对应于挡板(3)上锥状物体设置的光电传感器(7)，以及位于传送带(2)上方，对应于挡板(3)上锥状物体设置的相机(5)，所述的自动分拣模块包括电磁继电器(8)、与电磁继电器(8)相连的活动挡板(9)，所述的活动挡板(9)与传送带(2)尾端相接。

3.根据权利要求2所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的相机(5)的镜头的周边设有开孔面光源(6)，所述的镜头穿过光源形成的开孔，所述的分拣模块与传送带(2)的尾端相接。

4.根据权利要求2所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的光电传感器(7)与相机(5)线路相连，所述的光电传感器(7)的感应对象为传送带(2)上的挡板。

5.根据权利要求3所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的开孔面光源(6)连有光源控制器，所述的光源控制器与工控机(11)线路相连。

6.根据权利要求4所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的相机(5)、光电传感器(7)、光源控制器均设置于固定支架(4)，所述的固定支架(4)架设于传送带(2)上，支架固定脚设置于传送带(2)的侧边。

7.根据权利要求2所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，所述的自动分拣模块还包括收集箱(10)，所述的收集箱(10)位于活动挡板(9)的下方，所述的传送带(2)由单色哑光材质构成，所述的单色为与待测物的色彩对比鲜明的颜色。

8.根据权利要求2或3或4或6或7所述的检测锥状物位姿及自动分拣锥状物的装置，其特征在于，

所述的传送带(2)用于锥状物体的放置和传输；

所述的工控机(11)用于处理图像并控制电机(1)、开孔面光源(6)和电磁继电器(8)的通断；

所述的相机(5)和开孔面光源(6)和光电传感器(7)用于图像的采集，并且通过线缆将采集到的信息传送至工控机(11)；

所述的信息处理模块处理由图像采集模块得到的数据，并根据结果，通过串口信号做通断动作，控制分拣模块中电磁继电器(8)，通过电磁继电器(8)控制活动挡板(9)开合，分离异常锥状物体。

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