CN107497706B - 一种板栗分选装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种板栗分选装置和方法，包括机架、支撑架、输送机、活动平台、吸取机构、三组驱动机构、第一摄像头、第二摄像头、PLC控制器和电脑；输送机位于机架内，支撑架固定在机架上，所述支撑架包括三根立杆，三组驱动机构分别安装在三根立杆上，活动平台位于输送机上方的支撑架内，在输送机一侧设有出料管；所述驱动机构包括固定在立杆上端的伺服电机、固定安装在立杆上的导轨、安装在导轨上的滑块、两端分别与滑块和活动平台铰接的连杆和安装在导轨上端的测距传感器，伺服电机通过皮带驱动滑块沿着导轨上下移动，测距传感器用于监测滑块移动距离。

Description

一种板栗分选装置和方法
技术领域
本发明涉及智能农业装备，特别是涉及一种板栗分选装置和方法。
背景技术
目前，市场上只使用带孔的圆滚筒进行筛选或者人工对板栗进行分级。利用圆滚筒只局限于对板栗大小的分类，无法对其表面破损程度等外观等级进行分级，并且一次只能进行单一等级的筛选，调整孔洞大小后，才能进行下一级筛选，操作复杂；而人工筛选，耗时多效率低，精度不稳定，随着劳动力成本的不断上升，智能农机的发展与使用逐渐替代了人工劳作，大大改善了分级精度以及时间效益。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现存在的板栗分级的问题，提供一种板栗分选装置和方法，应用于板栗产地初加工分级领域，来解决现阶段板栗分级效率低、分级步骤繁琐、视觉处理不彻底和标准单一的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种板栗分选装置，包括机架、支撑架、输送机、活动平台、吸取机构、三组驱动机构、第一摄像头、第二摄像头、PLC控制器和电脑；
输送机位于机架内，支撑架固定在机架上，所述支撑架包括三根立杆，三组驱动机构分别安装在三根立杆上，活动平台位于输送机上方的支撑架内，在输送机一侧设有出料管；
所述驱动机构包括固定在立杆上端的伺服电机、固定安装在立杆上的导轨、安装在导轨上的滑块、两端分别与滑块和活动平台铰接的连杆和安装在导轨上端的测距传感器，伺服电机通过皮带驱动滑块沿着导轨上下移动，测距传感器用于监测滑块移动距离；
吸取机构包括固定在活动平台下端面上的舵机和安装舵机上的真空吸盘；
所述第一摄像头安装在输送机的输入端，第二摄像头设置在活动平台一侧；
第一摄像头、第二摄像头和测距传感器均将信号传输给电脑，电脑控制PLC控制器，PLC控制器控制舵机和各个伺服电机动作。
一种板栗分选方法，包括如下步骤：
第一步、各颗板栗在输送机上通过第一摄像头时，第一摄像头对各颗板栗上表进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，由电脑对图片进行分析，经过电脑分析后，如果板栗上表面符合预设的优等板栗标准，则PLC控制器控制真空吸盘和各伺服电机动作，以利用真空吸盘对优等板栗进行吸取，并进入下一步；如果板栗上表面不符合优等板栗标准，则保持板栗在输送机上持续输送；
第二步、PLC控制器通过控制各伺服电机，以将真空吸盘上的优等板栗移动到第二摄像附近，随后舵机向第二摄像头旋转，由第二摄像头对板栗底面进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，经过电脑分析后，如果板栗底面符合预设的优等标准，则真空吸盘将板栗移动到出料管排出，如果不符合预设优等板栗标准，则真空吸盘将板栗放至输送机上持续输送。
在电脑接收到第一摄像头和第二摄像头传输过来的照片后，电脑根据输送机的速度设置第一摄像头和第二摄像头拍摄的频率调用函数提取单帧图片进行处理，实现运动视觉处理，依次通过边缘轮廓检测的方法检测板栗的直径大小；通过蓝色通道分离的方法筛选颜色为深棕色的板栗；通过第二边缘轮廓检测的方法检测板栗表面是否有破损，如果板栗直径大小、颜色和表面破损均符合预设标准，则电脑判断该板栗为优质板栗。
在电脑处理完第一摄像头传输过来的照片后，分析出上表优质的板栗在输送机上坐标，而后根据输送机速度确定真空吸盘移动坐标和吸取时机，以对优质板栗进行吸取。
本发明的有益效果为：
1、本发明可应用在板栗初加工生产线前，基于机器视觉对板栗进行智能识别处理，从大小、颜色、表面破损程度三方面对板栗进行分级，增加分级标准，优化分级效果；可代替人工进行分级工作，降低劳动力成本，提高分级效率，更方便集成如生产线，实现全自动化生产。
2、由于是采用真空吸盘的方式进行抓取，相比较使用机械手而言，抓取更加柔和，可以避免板栗外皮被夹坏。
3、本发明利用第一摄像头在板栗上表面进行拍摄分析初选后，还能利用舵机和吸盘对板栗进行翻转，以使第二摄像头对初选合格板栗的底面进行拍摄分析，实现了板栗全方位拍摄分析，提高了分选质量。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的立体结构示意图，
图2为本发明的立体结构示意图，
图3为本发明的主视结构示意图，
图4为本发明各电器件之间的连接关系示意图，
图5为本发明的图片处理的技术路线图。
图中：输送机1、机架2、支撑架3、驱动机构4、活动平台5、第一摄像头6、第二摄像头7、吸取机构8、连杆9、出料管10、立杆31、伺服电机41、导轨42、滑块43、皮带44、测距传感器45、真空吸盘81、舵机82。
具体实施方式
一种板栗分选装置，包括机架2、支撑架3、输送机1、活动平台5、吸取机构8、三组驱动机构4、第一摄像头6、第二摄像头7、PLC控制器和电脑；
输送机1位于机架2内，支撑架3固定在机架2上，所述支撑架3包括三根立杆31，三组驱动机构4分别安装在三根立杆31上，活动平台5位于输送机1上方的支撑架3内，在输送机1一侧设有出料管10；
所述驱动机构4包括固定在立杆31上端的伺服电机41、固定安装在立杆31上的导轨42、安装在导轨42上的滑块43、两端分别与滑块43和活动平台5铰接的连杆9和安装在导轨42上端的测距传感器45，伺服电机41通过皮带44驱动滑块43沿着导轨42上下移动，测距传感器45用于监测滑块43移动距离，并将检测的距离信息传输给电脑，电脑根据各测距传达的信息，判断各个滑块43所出高度，以将活动平台5的位置调整到所需地点；
吸取机构8包括固定在活动平台5下端面上的舵机82和安装舵机82上的真空吸盘81，舵机82可以是90度转角气缸，舵机82和真空吸盘81分别由一个电磁阀控制，各电磁阀由PLC控制器控制；
所述第一摄像头6安装在输送机1的输入端，第二摄像头7设置在活动平台5一侧；
第一摄像头6、第二摄像头7和测距传感器45均将信号传输给电脑，电脑控制PLC控制器，PLC控制器控制舵机82和各个伺服电机41动作。
一种板栗分选方法，包括如下步骤：
第一步、各颗板栗在输送机1上通过第一摄像头6时，第一摄像头6对各颗板栗上表进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，由电脑对图片进行分析，经过电脑分析后，如果板栗上表面符合预设的优等板栗标准，则PLC控制器控制真空吸盘81和各伺服电机41动作，以利用真空吸盘81对优等板栗进行吸取，并进入下一步；如果板栗上表面不符合优等板栗标准，则保持板栗在输送机1上持续输送；
第二步、PLC控制器通过控制各伺服电机41，以将真空吸盘81上的优等板栗移动到第二摄像附近，随后舵机82向第二摄像头7旋转，由第二摄像头7对板栗底面进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，经过电脑分析后，如果板栗底面符合预设的优等标准，则真空吸盘81将板栗移动到出料管10排出，如果不符合预设优等板栗标准，则真空吸盘81将板栗放至输送机1上持续输送。
在电脑接收到第一摄像头6和第二摄像头7传输过来的照片后，电脑根据输送机1的速度设置第一摄像头6和第二摄像头7拍摄的频率调用函数提取单帧图片进行处理，实现运动视觉处理，处理流程为：
1、图片处理方面是先利用通道分离将RGB空间蓝色通道分离出来，对处理后的图像进行高斯滤波进行平滑，再进行阈值化处理进行背景分割和去除颜色不达标的板栗，采用轮廓提取方法寻找并存储板栗的外轮廓，利用已知实际长度或大小的线或图形，将像素面积换算成实际面积，对板栗大小进行筛选；
2、通过蓝色通道分离的方法筛选颜色为深棕色的板栗；
3、通过第二边缘轮廓检测的方法检测上述深棕色板栗表面是否有破损；
如果板栗直径大小、颜色和表面破损均符合预设标准，则电脑判断该板栗为优质板栗。
在电脑处理完第一摄像头6传输过来的照片后，对照片进行霍夫圆检测得到优质板栗中心点的二维图像坐标，将换算好的板栗坐标反馈给PLC控制器，而后根据输送机1速度确定真空吸盘81移动坐标和吸取时机，以对优质板栗进行吸取。

Claims (1)

1.一种板栗分选方法，其特征在于：包括分选装置，所述分选装置包括机架（2）、支撑架（3）、输送机（1）、活动平台（5）、吸取机构（8）、三组驱动机构（4）、第一摄像头（6）、第二摄像头（7）、PLC控制器和电脑；
输送机（1）位于机架（2）内，支撑架（3）固定在机架（2）上，所述支撑架（3）包括三根立杆（31），三组驱动机构（4）分别安装在三根立杆（31）上，活动平台（5）位于输送机（1）上方的支撑架（3）内，在输送机（1）一侧设有出料管（10）；
所述驱动机构（4）包括固定在立杆（31）上端的伺服电机（41）、固定安装在立杆（31）上的导轨（42）、安装在导轨（42）上的滑块（43）、两端分别与滑块（43）和活动平台（5）铰接的连杆（9）和安装在导轨（42）上端的测距传感器（45），伺服电机（41）通过皮带（44）驱动滑块（43）沿着导轨（42）上下移动，测距传感器（45）用于监测滑块（43）移动距离；
吸取机构（8）包括固定在活动平台（5）下端面上的舵机（82）和安装舵机（82）上的真空吸盘（81）；
所述第一摄像头（6）安装在输送机（1）的输入端，第二摄像头（7）设置在活动平台（5）一侧；
第一摄像头（6）、第二摄像头（7）和测距传感器（45）均将信号传输给电脑，电脑控制PLC控制器，PLC控制器控制舵机（82）和各个伺服电机（41）动作；
该方法包括如下步骤：
第一步、各颗板栗在输送机（1）上通过第一摄像头（6）时，第一摄像头（6）对各颗板栗上表进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，由电脑对图片进行分析，经过电脑分析后，如果板栗上表面符合预设的优等板栗标准，则PLC控制器控制真空吸盘（81）和各伺服电机（41）动作，以利用真空吸盘（81）对优等板栗进行吸取，并进入下一步；如果板栗上表面不符合优等板栗标准，则保持板栗在输送机（1）上持续输送；
第二步、PLC控制器通过控制各伺服电机（41），以将真空吸盘（81）上的优等板栗移动到第二摄像附近，随后舵机（82）向第二摄像头（7）旋转，由第二摄像头（7）对板栗底面进行拍摄，并将拍摄到的图片传输给电脑，经过电脑分析后，如果板栗底面符合预设的优等标准，则真空吸盘（81）将板栗移动到出料管（10）排出，如果不符合预设优等板栗标准，则真空吸盘（81）将板栗放至输送机（1）上持续输送；在电脑接收到第一摄像头（6）和第二摄像头（7）传输过来的照片后，电脑根据输送机（1）的速度设置第一摄像头（6）和第二摄像头（7）拍摄的频率调用函数提取单帧图片进行处理，实现运动视觉处理，依次通过边缘轮廓检测的方法检测板栗的直径大小；通过蓝色通道分离的方法筛选颜色为深棕色的板栗；通过第二边缘轮廓检测的方法检测板栗表面是否有破损，如果板栗直径大小、颜色和表面破损均符合预设标准，则电脑判断该板栗为优质板栗；在电脑处理完第一摄像头（6）传输过来的照片后，分析出上表优质的板栗在输送机（1）上坐标，而后根据输送机（1）速度确定真空吸盘（81）移动坐标和吸取时机，以对优质板栗进行吸取。
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