CN107309181A - 一种基于机器视觉的珍珠智能分拣*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***。本发明由控制逐颗待检测珍珠进料的上料机构，用于拍摄被检测珍珠的单目全表面珍珠图像获取装置，用于对被检测珍珠暂存的锥形分拣区和进行分拣的分拣机器人，以及可用于大小分选的下料再分机构组成。本发明可以通过一个摄像机获得珍珠全表面图像，结构简单，成本低且操作方便，且密封性装置获取的图像质量高，不受其他光源或者其他因素的干扰，同时本***适用于珍珠形状、颜色、大小、光洁度等各种品质的指标检测，利用立体的下料再分选装置，减少了分类容器提高了空间利用率。

Description

一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***

技术领域

本发明涉及基于机器视觉的检测，具体指涉及一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***。

背景技术

中国淡水珍珠产量占世界珍珠产量的95%以上，产值仅占全球珍珠总产值的10%。目前我国的企业所采用的分检方法基本上还是传统的人工方式，这种方法需要大量的劳动力、速度慢、耗费大量的人力，同时这种主观评定受到个人视力、颜色鉴别力、情绪、光线等各方面的影响，不能够对评判依据进行量化统一，而且分级时只能进行单项指标的筛选，不仅效率低而且准确性很差。因此实现基于机器视觉的珍珠自动分拣对于提高整个行业的产值来说极为重要。

根据养殖珍珠国家分级标准的出台，明确规定了珍珠的分级标准，对于形状、颜色、大小、光洁度的分级都有了明确的指标。机器视觉在珍珠分级领域已经有了一些相应的研究以及应用，但其仅能针对某一单项要求进行分级如形状的分类，对于整体的分拣***研究较少。同时其无法满足光洁度和瑕疵需要对珍珠的每个表面进行分析的要求，只能获得被检测珍珠的部分表面的图像信息，珍珠表面缺陷的漏检率较高。例如专利200710066683.0公开了一种基于机器视觉的珍珠实时检测和分级***，运用机器视觉技术，对顺序自由下落的珍珠表面进行图像采集，将采集到的图像传送到计算机等硬件设备中进行处理，并将处理结果按照珍珠分类标准做即时判别，最后把判别信息传送到分选装置，从而实现用设备自动将不同特征的珍珠进行分类。该发明在图像获取技术方面存在的不足之处：利用多台高速摄像机从不同角度获取珍珠表面，这样使得成本升高；另一方面，在对珍珠颜色分级时，保证每台摄像机的颜色***的统一较为困难，且对玻璃管的透明度要求很高，光源处理不当还会造成反光折射等现像影响检测。专利申请号为201210411979.2公开了一种基于单目多视角机器视觉的珍珠颜色光泽度在线自动分级装置，由一个广角摄像机和8个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置，通过一个广角摄像机的一次成像来获取从一个视角拍摄的珍珠表面图像，实现一种以珍珠为观察中心的全方位视觉装置。该发明存在的不足：定点拍摄，无法获取全表面，且上料动作机构复杂，每颗珍珠的检测都需要活动顶杆的运动，易磨损，增加了维修费用并且延长了珍珠分拣时间。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足之处，提供一种结构简单，制造成本低，使用维护方便的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，包括上料机构，所述上料机构包括料斗、拨针、电机、弹簧、撞针、毛皮表面 ，待检测珍珠进入料斗后掉落到毛皮表面，所述电机带动拨针旋转，碰到撞针后，所述撞针推动料斗最底下的一颗待检测珍珠下落到管道中，所述管道的一侧设置有图像获取装置，所述待检测珍珠顺着管道掉入图像获取装置的弧形轨道中，所述拨针转过之后，由于弹簧的作用，撞针回到原位；所述图像获取装置包括穹顶光照上腔和漏斗下腔，所述的穹顶光照上腔包括摄像机、环形磨砂LED灯、偏振片、漫反射壁、环形LED灯，所述的漏斗形下腔包括弧形轨道、弧形挡板、进气口以及下料口，被检测珍珠从上料口沿着弧形轨道下落到进气口处，由于弧形挡板以及向上的气流作用，珍珠做翻滚运动，摄像机进行抓拍，所述被检测珍珠翻滚后掉入下料口，所述下料口连接着锥形分拣区，所述锥形分拣区一侧设置有分拣机器人，所述分拣机器人一侧设置有下料再分机构。

进一步的，所述的撞针与拨针接触的一端都为半弓形，弧形面相互接触，随着拨针的旋转，通过圆弧面接触，推动撞针向前运动。

进一步的，所述摄像机一端连接计算机，所述计算机程序抓拍设定为10张/0.1秒。

进一步的，所述被检测珍珠从下料口掉入锥形分拣区后，被检测珍珠会汇聚到锥形底部，等待分拣机器人进行分拣；实现机器人定点抓取，减少机器人路径规划以及珍珠位置的获取，降低了成本，提高了分拣效率。

进一步的，用于对所述被检测珍珠进行分拣机器人选用Scara机器人，机械臂末端执行器为吸盘式；通过计算机图像处理后，将被检测珍珠的颜色、形状等判断结果发送给机器人，被检测珍珠掉入锥形分拣区后停留在在底部，机器人机械臂移动到锥形分拣区后，将被检测珍珠吸取放到相应的下料再分机构。

进一步的，所述下料再分选机构包括4层可拆装的不同直径的圆形孔筛网以及振动电机组成；

进一步的，所述圆形孔筛网第一层为直径为15mm的圆形孔筛网，第二层为直径为13mm的圆形孔筛网，第三层为直径为10mm的圆形孔筛网，第四层为直径为8mm的圆形孔筛网，由于振动电机的作用，将珍珠在筛网中不停振动过筛，可分出5个不同大小等级的珍珠。

进一步的，一种基于机器视觉的珍珠智能分拣的方法， 包括以下步骤：

1）所述上料机构控制待检测珍珠逐颗进入图像获取装置；

2）在密封的所述图像获取装置中，有效地避免其他光源对被检测珍珠的颜色及其他特征获取的干扰，对被检测珍珠进行全表面的图像采集；

3）将被检测珍珠图像采集的资料传送到计算机中，进行形状、颜色等特征检测分级，通过计算机图像处理后，将被检测珍珠的颜色、形状等判断结果发送给分拣机器人；

4）所述被检测珍珠掉入锥形分拣区后停留在在底部，所述分拣机器人机械臂移动到锥形分拣区后，将珍珠吸取放到下料再分机构；

5）所述下料再分机构通过直径不同的筛网及振动电机的作用分类出不同直径的珍珠的。

进一步的，所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣的方法中，所述被检测珍珠图像采集时，采集的珍珠图像包括左、主、右、后、俯视图。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要表现在：1）可以通过一个摄像机获得珍珠全表面图像，结构简单，成本低且操作方便；2）密封性装置获取的图像质量高，不受其他光源或者其他因素的干扰；3）本***适用于珍珠形状、颜色、大小、光洁度等各种品质的指标检测；4）利用立体的下料再分选装置，减少了分类容器以及提高了空间利用率。

附图说明

下面根据附图及实施例，对本发明的结构和特征作进一步描述。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的上料机构示意图；

图3是本发明的上料机构局部放大示意图；

图4是本发明的图像获取装置结构示意图；

图5是本发明的下料再分装置结构示意图；

图6是本发明的流程示意图；

图中：1为摄像机，2为偏振片，3为漫反射壁，4为环形LED灯，5为分拣机器人，6为锥形分拣区，7为弧形挡板，8为进气口，9为被检测珍珠，10为弧形轨道，11为弹簧，12为撞针，13为电机，14为拨针，15为上料机构，16为待检测珍珠，17为穹顶上腔，18为LED灯挡板，19为环形磨砂LED灯，20为下料再分机构，21为直径为15mm的圆形孔筛网，22为直径为13mm的圆形孔筛网，23为10mm的圆形孔筛网，24为8mm的圆形孔筛网，25为图像获取装置，26毛皮表面，27为下料口，28为振动电机。

具体实施方式

参看附图1和图2所示

本发明由控制逐颗待检测珍珠（16）进料的上料机构（15），用于拍摄被检测珍珠（9）的单目全表面珍珠图像获取装置（25），用于对被检测珍珠（9）暂存的锥形分拣区（6）和进行分拣的分拣机器人（5），以及可用于大小分选的下料再分机构（20）组成。

如图2和图3所示，所述上料机构（15）包括：料斗、拨针（14）、电机（13）、弹簧（11）、撞针（12）、毛皮表面（26）；待检测珍珠（16）进入料斗后掉落到毛皮表面（26），由于摩擦力待检测珍珠（16）静止在毛皮表面（26）上，再由电机（13）转动带动拨针（14）旋转，拨针（14）半弓形弧面碰到撞针（12）半弓形弧面后，撞针（12）在导向槽口的作用下，水平进入槽口推动最底下的一颗待检测珍珠（16）下落到管道中进而顺势掉入图像获取装置（25）的弧形轨道（10）中；拨针（14）转过之后，由于弹簧（11）的作用，撞针（12）回到原位，如此反复动作使得待检测珍珠（16）逐颗进入图像获取装置（25）。

如图4所示，用于拍摄被检测珍珠（9）的单目全表面珍珠图像获取装置（25）包括;穹顶光照上腔（17）和漏斗下腔。所述的穹顶光照上腔（17）包括用于拍摄被检测珍珠（9）图像的摄像机（1）、提高亮度且可减少高光的环形磨砂LED灯（19）、减少反射光进入相机的偏振片（2）、向漫反射壁（3）照射的环形LED灯（4），LED灯挡板（18）；所述的漏斗形下腔包括弧形轨道（10）、弧形挡板（7）、进气口（8）以及下料口（27）。被检测珍珠（9）沿着弧形轨道（10）下落到进气口（8）处，由于弧形挡板（7）以及向上的气流作用，被检测珍珠（9）做翻滚运动，摄像机（1）进行抓拍，计算机程序抓拍设定为10张/0.1秒，被检测珍珠（9）翻滚后掉入下料口（27）进入锥形分拣区（6）。

所述锥形分拣区（6）底部的珍珠会汇聚到锥形底部，等待分拣机器人（5）来进行分拣，实现定点抓取减少路径规划以及珍珠位置的获取，降低了成本，提高了分拣效率。所述用于对珍珠进行分拣机器人（5）选用Scara机器人，机械臂末端执行器为吸盘式。

如图5所示，用于大小分选的下料再分机构（20）包括4层可拆装的不同直径的圆形孔筛网以及振动电机（28）组成。所述圆形孔筛网第一层为为直径为15mm的圆形孔筛网（21），第二层为直径为13mm的圆形孔筛网（22），第三层为直径为10mm的圆形孔筛网（23），第四层为直径为8mm的圆形孔筛网（24），由于振动电机（28）的作用，将珍珠在筛网中不停振动过筛，可分出5个不同大小等级的珍珠。

如图6所示，本发明工作流程为：上料机构（15）控制待检测珍珠（16）逐颗进入图像获取装置（25），在密封的图像获取装置（25）中有效地避免其他光源对被检测珍珠（9）的颜色及其他特征获取的干扰，对被检测珍珠（9）进行全表面的图像采集，传送到计算机进行形状、颜色等特征检测分级，通过计算机图像处理后，将被检测珍珠（9）的颜色、形状等判断结果发送给分拣机器人（5），被检测珍珠（9）掉入锥形分拣区（6）后停留在在底部，分拣机器人（5）机械臂移动到锥形分拣区（6）后，将珍珠吸取放到下料再分机构（20），下料再分机构（20）通过直径不同的筛网及振动电机（28）的作用分出珍珠的大小。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：包括上料机构，所述上料机构包括料斗、拨针、电机、弹簧、撞针、毛皮表面 ，待检测珍珠进入料斗后掉落到毛皮表面，所述电机带动拨针旋转，碰到撞针后，所述撞针推动料斗最底下的一颗待检测珍珠下落到管道中，所述管道的一侧设置有图像获取装置，所述待检测珍珠顺着管道掉入图像获取装置的弧形轨道中，所述拨针转过之后，由于弹簧的作用，撞针回到原位；所述图像获取装置包括穹顶光照上腔和漏斗下腔，所述的穹顶光照上腔包括摄像机、环形磨砂LED灯、偏振片、漫反射壁、环形LED灯，所述的漏斗形下腔包括弧形轨道、弧形挡板、进气口以及下料口，被检测珍珠从上料口沿着弧形轨道下落到进气口处，由于弧形挡板以及向上的气流作用，珍珠做翻滚运动，摄像机进行抓拍，所述被检测珍珠翻滚后掉入下料口，所述下料口连接着锥形分拣区，所述锥形分拣区一侧设置有分拣机器人，所述分拣机器人一侧设置有下料再分机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：所述的撞针与拨针接触的一端都为半弓形，弧形面相互接触，随着拨针的旋转，通过圆弧面接触，推动撞针向前运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：所述摄像机一端连接计算机，所述计算机程序抓拍设定为10张/0.1秒。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：所述被检测珍珠从下料口掉入锥形分拣区后，被检测珍珠会汇聚到锥形底部，等待分拣机器人进行分拣。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：用于对所述被检测珍珠进行分拣机器人选用Scara机器人，机械臂末端执行器为吸盘式。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：所述下料再分选机构包括4层可拆装的不同直径的圆形孔筛网以及振动电机组成。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣***，其特征在于：所述圆形孔筛网第一层为直径为15mm的圆形孔筛网，第二层为直径为13mm的圆形孔筛网，第三层为直径为10mm的圆形孔筛网，第四层为直径为8mm的圆形孔筛网。

8.一种基于机器视觉的珍珠智能分拣的方法， 包括以下步骤：

1）所述上料机构控制待检测珍珠逐颗进入图像获取装置；

2）在密封的所述图像获取装置中，有效地避免其他光源对被检测珍珠的颜色及其他特征获取的干扰，对被检测珍珠进行全表面的图像采集；

3）将被检测珍珠图像采集的资料传送到计算机中，进行形状、颜色等特征检测分级，通过计算机图像处理后，将被检测珍珠的颜色、形状等判断结果发送给分拣机器人；

4）所述被检测珍珠掉入锥形分拣区后停留在在底部，所述分拣机器人机械臂移动到锥形分拣区后，将珍珠吸取放到下料再分机构；

5）所述下料再分机构通过直径不同的筛网及振动电机的作用分类出不同直径的珍珠的。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的珍珠智能分拣的方法，其特征在于：所述被检测珍珠图像采集时，采集的珍珠图像包括左、主、右、后、俯视图。