一種新型胡蘿卜機(jī)器視覺精選分級(jí)生產(chǎn)線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的胡蘿卜智能分級(jí)裝置，具體地說，涉及一種通過獲取胡蘿卜外觀特征對(duì)胡蘿卜進(jìn)行自動(dòng)分級(jí)的分級(jí)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)銷售，有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力及增加經(jīng)濟(jì)效益，而目前我國的一些農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工企業(yè)及進(jìn)出口貿(mào)易公司，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)主要依靠人工進(jìn)行。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本的提高，除此之外，人工分級(jí)效率低等因素，都直接或間接提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本，利潤得不到大幅提高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)和推廣。
[0003]農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)是農(nóng)產(chǎn)品采后商品化處理的核心環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外也出現(xiàn)了一些對(duì)于球型果，如蘋果、柑橘等采用計(jì)算機(jī)視覺方法進(jìn)行檢測分級(jí)的報(bào)道，如浙江大學(xué)應(yīng)義斌等開發(fā)了適用于蘋果的自動(dòng)化分級(jí)生產(chǎn)線，獲得國家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)，然而這些設(shè)備并不適合胡蘿卜等長條形果蔬的自動(dòng)化分級(jí)，目前對(duì)胡蘿卜的分級(jí)主要靠人工，也有僅依照胡蘿卜的粗度，用不同間隙的滾軸對(duì)胡蘿卜進(jìn)行大致分級(jí)的機(jī)械，但很難做到自動(dòng)化，而相應(yīng)的行業(yè)和貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)(NYT 1983-2011胡蘿卜等級(jí)規(guī)格或SBT 10450-2007胡蘿卜購銷等級(jí)要求)規(guī)定的胡蘿卜等級(jí)劃分是以長度為基礎(chǔ)的，另外還具體規(guī)定很多品質(zhì)指標(biāo)，如青頭、長度、開裂、須根以及彎曲等，由于這些特征不能量化實(shí)現(xiàn)，無法同時(shí)完成多個(gè)指標(biāo)的精確分級(jí)。
[0004]鑒于現(xiàn)階段對(duì)胡蘿卜分級(jí)現(xiàn)狀，需要提供一種新型的胡蘿卜分級(jí)裝置，能夠?qū)}卜按照長度進(jìn)行分級(jí)的同時(shí)，還能夠根據(jù)外觀品質(zhì)特征進(jìn)行分級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的主要是針對(duì)上述問題的不足，提供一種操作簡單，多特征量化的、分級(jí)高效的胡蘿卜分級(jí)裝置。
[0006]上述目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟:
一種新型胡蘿卜機(jī)器視覺精選分級(jí)生產(chǎn)線，整個(gè)生產(chǎn)線包括計(jì)算機(jī)視覺部分、自動(dòng)控制部分和機(jī)械裝置部分，其中機(jī)械裝置主要由勻果機(jī)、輸送機(jī)、燈箱與分級(jí)口四個(gè)部分組成，其中的輸送機(jī)分為三節(jié)。
[0007]其中
勻果機(jī)的核心是一條由一百根左右托輥組成的鏈?zhǔn)絺魉蛶В休佅路桨惭b有兩條“Y”形狀的橡膠支撐架，由兩條角鐵夾持固定在機(jī)架上，其作用是保證托輥在前進(jìn)的過程中始終保持和脫軌的接觸，從而保證托輥始終能夠在前進(jìn)過程中自轉(zhuǎn)，托輥上方安裝有四條皮帶柔性擋板，托輥傳動(dòng)帶在自帶減速機(jī)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下一邊自轉(zhuǎn)一邊公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)胡蘿卜向前運(yùn)動(dòng)，柔性擋板可將重疊的胡蘿卜均勻攤成平，然后胡蘿卜自動(dòng)下落到毛刷式緩降器上，托輥每前進(jìn)一根，緩降器打開一次，胡蘿卜經(jīng)緩沖后滑落到第一節(jié)輸送機(jī)上。
[0008]輸送機(jī)由三節(jié)組成，每節(jié)輸送機(jī)的核心是相互垂直組成V型槽狀的兩個(gè)傳送帶組成，兩條輸送帶在兩個(gè)相同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以大致相同的速度向前運(yùn)動(dòng)，第一節(jié)輸送機(jī)在變頻器調(diào)整下低速運(yùn)行，可選的速度是2-3m/s，第二節(jié)和第三節(jié)輸送機(jī)的速度在4m/s，這樣就保證了胡蘿卜在經(jīng)過燈箱時(shí)具有一定的間隔。第一節(jié)輸送帶安裝在緩降器的下方，是一種兩層的復(fù)帶，中間夾有一定長度的毛刷，其寬度從下往上越短，兩個(gè)輸送帶組成“V”字型后，兩組傳動(dòng)帶可對(duì)運(yùn)動(dòng)的胡蘿卜具有一定的夾持作用，避免從勻果機(jī)末端上滑落下來的胡蘿卜忽然水平運(yùn)動(dòng)時(shí)打滑，另外在第一節(jié)輸送機(jī)上方1cm處，固定有“V”形狀毛刷架，避免了胡蘿卜反向彈跳。第一節(jié)輸送機(jī)的功能是將胡蘿卜平穩(wěn)的順序傳送到第二節(jié)傳送帶上，第二節(jié)輸送機(jī)以約兩倍于第一節(jié)輸送機(jī)的速度將胡蘿卜射出，胡蘿卜穿越燈箱的圓形通道后落在第三節(jié)傳送帶上，在懸空穿越燈箱的瞬間采集照片。
[0009]燈箱是一封閉的箱體，中間開有圓形通道，內(nèi)側(cè)安裝有兩個(gè)環(huán)形的LED燈帶，箱體上方安裝有線陣相機(jī)，燈帶下方安裝有放置呈120°夾角的兩片鏡子，圓形通道入口處安裝有光電傳感器，胡蘿卜飛出第二節(jié)傳送帶后穿越圓形通道，線陣相機(jī)在光電傳感器感應(yīng)下拍攝一副胡蘿卜實(shí)物圖像和兩面鏡子的兩個(gè)像的圖像，三幅圖像正好對(duì)應(yīng)胡蘿卜的三個(gè)側(cè)面。
[0010]分級(jí)口由5個(gè)高速電磁啟動(dòng)閥組成的陣列、6個(gè)口的分級(jí)口裝置和空壓機(jī)組成，當(dāng)胡蘿卜在運(yùn)動(dòng)到第三節(jié)傳輸機(jī)的末端時(shí)觸發(fā)光電傳感器，控制單元同步采集上位機(jī)軟件給出的決策信號(hào)(1-5)中的其中一個(gè)，然后控制打開相應(yīng)的電磁閥，將胡蘿卜吹射到1-5個(gè)不同的等級(jí)口里，相應(yīng)的不合格殘次品不做任何動(dòng)作，自動(dòng)進(jìn)入第6個(gè)口，從而實(shí)現(xiàn)外觀品質(zhì)和等級(jí)的精選分級(jí)。
[0011]計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，首先通過線陣相機(jī)采集胡蘿卜三個(gè)側(cè)面的圖像，其中中間為實(shí)物圖像，兩邊的鏡面里像的圖像，然后進(jìn)行圖像分割，對(duì)中間的實(shí)物圖像首先對(duì)長度進(jìn)行反演計(jì)算胡蘿卜長度、然后分別計(jì)算判斷是否彎曲、斷裂、有無青頭、須根、開裂或傷疤，對(duì)兩側(cè)的胡蘿卜像的圖像只計(jì)算判斷是否有開裂或傷疤。如果長度不合格或者有任何的殘次將其歸結(jié)為不合格類。對(duì)于合格的將按照相應(yīng)的行業(yè)和貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)(NYT 1983-2011胡蘿卜等級(jí)規(guī)格或SBT 10450-2007胡蘿卜購銷等級(jí)要求)將其歸結(jié)為S、M、L等3_5個(gè)等級(jí)。
[0012]控制系統(tǒng)包括兩部分，一是對(duì)相機(jī)外觸發(fā)拍照控制，當(dāng)安裝在燈箱圓形通道入口處的電磁閥感應(yīng)到胡蘿卜通過時(shí)，拉出3V電壓給線陣相機(jī)觸發(fā)引腳控制拍照；二是對(duì)高速電磁閥氣動(dòng)控制，當(dāng)安裝在第三節(jié)帶的電磁閥感應(yīng)到胡蘿卜到來時(shí)，同時(shí)檢測上位機(jī)同步給出的等級(jí)信號(hào)，控制相應(yīng)分級(jí)口的氣動(dòng)電磁閥打開，通過空壓機(jī)吹出相應(yīng)的高壓氣體，將胡蘿卜吹射到相應(yīng)的分級(jí)口里，吹射時(shí)間的長短光電傳感器感應(yīng)得到，也可以由胡蘿卜長度除以運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算得出，每個(gè)分級(jí)口入口處還掛有兩條布簾，胡蘿卜首先吹射到布簾上，避免了損傷，分級(jí)口出口處連接下料口傳送帶將胡蘿卜輸出。
[0013]本發(fā)明的效果是:在按照一天10小時(shí)工作量，每秒鐘處理8個(gè)果計(jì)算，日處理處理約100噸胡蘿卜，同時(shí)有效避免了人工分級(jí)的主觀性。這種裝置便于調(diào)節(jié)校準(zhǔn)，操作方便且無任何環(huán)境污染。通過本發(fā)明的上述技術(shù)方案，所述的胡蘿卜分級(jí)裝備結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)制造容易且成本低，操作簡單，且能夠高效的實(shí)現(xiàn)胡蘿卜的智能分級(jí)，克服了人工篩檢的主觀判斷的缺陷，能夠節(jié)約勞動(dòng)力成本，在提高了設(shè)備市場競爭力的同時(shí)還具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種胡蘿卜智能分級(jí)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的勻果機(jī)和第一節(jié)輸送機(jī)側(cè)視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明燈箱內(nèi)成像光路圖
圖4為本發(fā)明氣動(dòng)電磁閥和分級(jí)口排列方式圖5為本發(fā)明的上位機(jī)軟件界面
其中:1勻果機(jī)、2輸送機(jī)、3燈箱、4分級(jí)口。101托輥、102柔性擋板、103 “Y形橡膠支撐架、104角鐵、105橡膠皮、106緩降器。201毛刷架、202毛刷式復(fù)帶、203“V”型傳送帶托輥、301線陣相機(jī)、302兩個(gè)LED燈環(huán)、303胡蘿卜、304兩面鏡子、305胡蘿卜的像、401氣動(dòng)電磁閥、402電磁閥支架、403分級(jí)口編號(hào)
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖描述本裝置對(duì)胡蘿卜進(jìn)行智能分級(jí)的【具體實(shí)施方式】。
[0018]實(shí)施例1，請(qǐng)參照?qǐng)D1，整個(gè)機(jī)器分為四個(gè)部分，包括勻果機(jī)1、輸送機(jī)2、燈箱3、分級(jí)口 4，其中勻果機(jī)I安裝在傳輸機(jī)2第一節(jié)帶的側(cè)面，第二節(jié)傳輸機(jī)安裝在第一節(jié)傳輸機(jī)的后面，緊接著安裝燈箱，然后安裝第三節(jié)傳輸機(jī)，第三節(jié)傳輸局的下方安裝分級(jí)口。
[0019]見圖2，在進(jìn)行胡蘿卜分級(jí)時(shí)，清洗后的胡蘿卜經(jīng)過上料機(jī)將胡蘿卜傾倒到勻果機(jī)I上，胡蘿卜在托輥101組成的傳送帶帶動(dòng)下往前運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過四條皮帶柔性擋板102裝置，將胡蘿卜攤鋪均勻，胡蘿卜在兩個(gè)托輥間順序相接，掉落在毛刷式緩降器106上，然后緩降器106打開。
[0020]托輥下方安裝有兩條“Y”形狀的橡膠支撐架103，由兩條角鐵104夾持固定在機(jī)架上，其作用是保證托輥101在前進(jìn)的過程中始終保持和脫軌的接觸，從而保證托輥始101終能夠在前進(jìn)過程中自轉(zhuǎn)。托輥101上方安裝有四條皮帶柔性擋板102，托輥傳動(dòng)帶在自帶減速機(jī)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下一邊自轉(zhuǎn)一邊公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)胡蘿卜向前運(yùn)動(dòng)，柔性擋板可將重疊的胡蘿卜均勻攤成平，然后