CN111871838A - 一种基于原位置取像的类球形水果检测分级设备 - Google Patents

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夏连明
王豹
刘俊杰
孙霞
郭业民
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Abstract

一种基于原位置取像的类球形水果检测分级设备，涉及一种检测类球形水果外部品质的新装置。所述设备包括布置有相机和条形光源的图像采集暗箱，且暗箱中有带动水果旋转和控制水果原地停止取像的两种橡胶辊、基于斜坡原理设计的无需动力的输送装置、由步进电机提供动力基于齿轮齿条工作方式制成的分级机构以及上位机和单片机控制部分组成。本设备暗箱中的前进停止辊可以使得水果停止在相机正下方，配合旋转辊可以使水果在同一位置背景处旋转取像，一方面使得获取的图像信息更加全面以达成全表面检测的目的，另一方面相同的背景及取像环境提高了后续处理的质量，斜坡输送方式减少了整套设备在输送时的动力消耗，本分级机构则由单片机控制步进电机的正反转来完成最后的分级工作。

Description

一种基于原位置取像的类球形水果检测分级设备
技术领域
本发明涉及一种基于原位置取像的类球形水果检测分级设备，属于机器视觉无损检测领域。
背景技术
水果作为人们日常生活中不可缺少的一种食物，含有丰富的维生素、膳食纤维等物质，人们对于优质水果的需求也与日俱增，营养优质安全的水果越来越受到消费者的广泛重视和追求，水果的外部品质是消费者可以直接观察到的同时也是影响消费者购买的一项重要品质，对水果的外观品质比如大小、形状、缺陷、颜色等进行识别分选是非常必要的。
传统的对水果外观品质进行识别分级的工作大多由人工来完成，存在着主观性强、效率低、耗时多等弊端，及其消耗人力物力，因此进行快速、准确、无损的识别水果品质势在必行。
无损检测技术作为近十几年快速发展的一项新型检测技术，在不改变样品结构和成分的情况下，可以对其各方面品质进行非破坏性测定，并按一定标准作出评价，基于图像分析的机器视觉技术便是其中一项，它可以把外部特征等具体信息高速输送给计算机进行处理，从而实现外观品质的综合评价。
发明内容
本发明的目的在于在传统的机器视觉采集图像方式的基础上做出改进，一方面采集对象在旋转过程中由相机采集多幅图像，另一方面采集时采集对象会停止在同一位置旋转，采集的多幅图像具有同样的背景从而提高后续处理判断的准确性，旨在略微减少一定检测速度的基础上极大提高检测结果的准确性。
本发明的技术方案为：暗箱中布置有带动水果旋转和控制水果停止前进的两种橡胶辊使得相机取像时获得水果同一位置多幅不同图像，斜坡输送方式利用水果自身重力完成输送，减少了整套设备在输送时的动力消耗极大降低了整机的复杂度，由单片机控制的步进电机提供动力的齿轮齿条式分级机构完成最后的分级工作。
优选地，所述两种橡胶辊，有两个旋转辊以及一个前进停止辊，两个旋转辊布置于同一水平方向，沿检测物前进方向同步旋转使得检测对象作出旋转动作，前进停止辊常态处于暗箱侧板轨道的最上端使得检测对象正好停于相机正下方，此时光电传感器检测到检测目标到位，将信号传回上位机机，计算机发出指令相机开始拍照，同时前进停止辊动作指令倒计时，倒计时结束由步进电机带动落至暗箱侧板轨道最下方，检测目标得以前进进入分级通道进行分级，动作完毕前进停止辊返回常态，以这种方式可以获取检测目标相同位置不同角度的多幅图像进行综合分析，实现检测物的更全面更准确的检测。
优选地，所述斜坡输送，通过布置四个高度依次降低的支撑板，输送前板和输送后板会呈一定坡度倾斜，利用布置好一定角度的斜坡，类球形检测物可以通过自身重力完成前进输送的任务，不仅减少了整机动力消耗而且结构也更加简单。
优选地，所述齿轮齿条式分级机构，图像采集输入到上位机进行品质级别判定后，将对应的动作信号输入单片机，由单片机控制步进电机正反转实现两处分级机构的动作，两处分级机构动作的依据除上位机对品质做出判断发出的动作信号外还要结合各自分级口前方传感器的到位信号，分级板下方布置有多排滚柱，动作时分级板由齿轮齿条带动在滚柱上前进，分级口打开检测物落下完成分级，分级板则复位。
附图说明
图1整体三维图。
图2取像暗箱。
图3分级机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
以苹果为例，将待检测苹果置于前板1的通道中，由于支撑板2的高度不同，前板1成一定坡度，苹果由于自身重力往下滚落进入取像暗箱3中。
到达取像暗箱3时，前进停止辊7正处于常态也就是暗箱侧板轨道5的最上方，苹果被挡住无法前进，并由旋转辊6带动原地旋转，同时光电传感器10将苹果到位信号传到上位机，上位机控制暗箱顶部相机9进行拍照取像，条形光源8布置于暗箱两侧提供均匀光照，取像完成单片机发出动作信号控制前进停止辊7沿暗箱侧板轨道5落下，苹果通过暗箱进入后板4的通道中，接着前进停止辊7返回常态等待下一检测对象到达取像。
图像信息采集完成会输入上位机进行分析并将苹果按一定标准划分等级，这里称其为优质苹果和劣质苹果。
当被判别为劣质的苹果经过通道中第一个光电传感器11时，第一分级处步进电机13动作通过齿轮齿条14将分级板12打开苹果落下，当被判别为优质的苹果经过通道中第二个光电传感器11时，将第二个光电传感器11布置合适高度，大型优质苹果会被光电传感器11感应，此时第二分级处步进电机13动作通过齿轮齿条14将分级板12打开苹果落下，分级板12下方布置有多根滚柱15使得分级板移动时摩擦阻力减小，小型优质苹果则不会触发第二光电传感器11的感应，一直沿通道滚至尽头落下，至此整个流程完成。

Claims (4)

1.一种基于原位置取像的类球形水果检测分级设备，其特征在于，暗箱（3）中布置有带动水果旋转和控制水果停止前进的两种橡胶辊（6）和（7）使得相机（9）取像时可以获得水果同一位置多幅不同图像，由前板（1）、后板（4）和不同高度的支撑板（2）组成的斜坡输送方式利用检测物自身重力完成输送，减少了整套设备在输送时的动力消耗极大降低了整机的复杂度，检测物经过分级处的传感器（11）触发的信号结合上位机分析检测物品质发出的信号作为分级机构处步进电机（13）动作与否的两个条件。
2.根据权利要求1所述的两种橡胶辊，其特征在于，旋转辊（6）可使检测物在摩擦力的带动下旋转，前进停止辊（7）处于暗箱侧板轨道（5）上方时可将检测物阻挡在旋转辊（6）上原地旋转并由正上方相机（9）取像，取像完成前进停止辊（7）动作至暗箱侧板轨道（5）下方，检测物可继续前进。
3.根据权利要求1所述的斜坡输送方式，其特征在于，前板（1）和后板（4）分别由两个支撑板（2）来支撑，这四个支撑板（2）高度依次减小使得整体成一定坡度，实现检测物无需动力进行输送。
4.根据权利要求1所述的分级处的传感器（11），其特征在于，分级处的第二个传感器（11）设置一定高度，大型检测物经过会触发信号输出，由单片机控制步进电机步进电机（13）动作分级，小型检测物则不会触发信号产生，分级机构不作出动作。
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