CN208288480U - 一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，包括物料传输装置、控制***、光学成像***、自动分级模块，其中：所述传输装置上设有光学成像***，传输装置后端设有控制***，右侧设有自动分级模块。本实用新型的技术效果和优点：采用计算机视觉代替人眼，通过在计算机内建立有效的识别模型代替人工评价，摒除茶叶感官评价存在的主观性、模糊性等缺陷；通过CCD工业相机对茶叶进行拍照，并配合计算机对茶叶品质进行等级评定，对要检测的茶叶进行实时自动分级，降低劳动强度，提高工作效率。

Description

一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置

技术领域

本实用新型涉及茶叶品质分级技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置。

背景技术

茶叶是一种重要的农业经济作物，含有多种抗氧化物质与抗氧化营养素，对于消除自由基有一定的效果。由于环境条件、茶树品种、栽培技术、采摘季节、采摘技术及加工工艺等因素的影响，茶叶品质参差不齐，同时也直接决定了茶叶的价格。茶叶分级营销，不仅可以提高产品的市场竞争力，还可以增加经济效益。因此对茶叶品质进行评价，并划分等级具有重要价值。

茶叶品质是茶叶内各种成分相互配合，彼此协调后的综合反映，但茶叶的成分很复杂，其品质并不能简单地通过某些内部成分来量化表达。在国内外，茶叶品质的好坏、等级划分和价值高低的决定主要通过人工感官审评方法进行，该方法需投入大量的职业人力资源，且其结果易受各种因素影响，主观性较强，一致性较差，分级质量不稳定。

茶叶外形品质反映了茶叶内部成分状况，茶叶外形色泽是多种色素类物质的综合反映；茶叶外形感官品质主要由评茶师通过视觉器官完成，整个审评过程是通过大脑神经***的一个复杂作用机理来进行。计算机视觉技术是通过仪器模拟人眼来实现部分人类视觉的功能，因此利用计算机视觉技术对其量化，建立稳定、可靠的专家识别模型，可对茶叶品质进行快速、无损评定，对解决传统评价方法对专业评茶师的依赖问题，提高工作效率，降低劳动强度，保证产品的快速检测、自动分级有着重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，为克服上述不足，提供一种能够随茶叶自动输送并精确分级的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，包括物料传输装置、控制***、光学成像***、自动分级模块，其中：所述传输装置上设有光学成像***，传输装置后端设有控制***，右侧设有自动分级模块，所述物料传输装置包括工作架、电机、传输带、轴承支座和滚轴和容器，所述工作架上前后对称固定安装有若干轴承支座，所述前后轴承支座之间设有滚轴，所述滚轴上套设有传输带，所述传输带的对称中心画有定位中心线，所述容器位于传输带定位中心线上，所述电机固定安装在工作架下，所述电机与主动滚轴通过带动皮带传动连接，所述工作架上位于传输带上方设有光学成像***，所述光学成像***包括CCD工业相机、拍照暗箱、条形光源和光电开关，所述拍照暗箱固定安装在工作架的中部，位于传输带上方，拍照暗箱左壁和右壁下方设有容器通过的开口，前壁下方设有光电开关，拍照暗箱中部设有条形光源，所述CCD工业相机固定安装在拍照暗箱内部顶端，所述控制***包括工作台、计算机和控制面板，所述工作台固定安装在工作架后侧，所述计算机设于工作台上，所述控制面板设于工作台上，自动分级模块包括分级机构、分级槽、光电传感器和支脚，所述分级机构固定安装在工作架右端上方，所述光电传感器固定安装在分级机构前端，所述分级槽上设有4个滑槽，分别用于待检茶叶自动分级后进入各等级（Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级）的通道，分级槽一端固定安装在工作架右下方，另一端固定安装支脚上所述控制面板分别与电机、计算机、CCD工业相机、条形光源、光电开关和光电传感器电性连接。

优选的，所述分级机构包括步进电机、导轨、滑块、螺杆、夹板和支架，所述导轨固定安装在工作架上，所述滑块与导轨螺纹连接，实现螺旋传动，所述滑块的初始位置位于传输带中心线上方，所述螺杆一端通过联轴器与步进电机固定连接，另一端穿过滑块与支架连接，步进电机与控制面板电性连接，所述夹板安装于滑块上，用于带动盛放待检测茶叶的容器实现左右移动。

优选的，所述滚轴为4个。

优选的，所述条形光源有4组。

优选的，所述滑块上设有内螺纹通孔，螺杆通过与滑块上的内螺纹通孔配合实现滑块的移动。

本实用新型的技术效果和优点：采用计算机视觉代替人眼，通过计算机建立有效的识别模型代替人工评价，摒除茶叶感官评价存在的主观性、模糊性等缺陷；通过CCD工业相机对茶叶进行拍照，并配合计算机对茶叶品质进行等级评定，对要检测的茶叶进行实时自动分级，降低劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的光学成像***结构示意图。

图3为本实用新型的分级机构结构示意图。

图中：1传输装置、1-1工作架、1-2电机、1-3传输带、1-4轴承支座、1-5滚轴、1-6容器、2控制***、2-1工作台、2-2计算机、2-3控制面板、3光学成像***、3-1CCD工业相机、3-2拍照暗箱、3-3条形光源、3-4光电开关、4自动分级模块、4-1分级滑块、4-2分级槽、4-3光电传感器、4-4支脚、4-1-1步进电机、4-1-2导轨、4-1-3滑块、4-1-4螺杆、4-1-5夹板、4-1-6支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，包括物料传输装置1、控制***2、光学成像***3、自动分级模块4，其中：所述传输装置1上设有光学成像***3，传输装置1后端设有控制***2，右侧设有自动分级模块4，所述物料传输装置1包括工作架1-1、电机1-2、传输带1-3、轴承支座1-4和滚轴1-5和容器1-6，所述工作架1-1上前后对称固定安装有若干轴承支座1-4，所述前后轴承支座1-4之间设有滚轴1-5，所述滚轴1-5上套设有传输带1-3，所述传输带1-3的对称中心画有定位中心线1-7，所述容器1-6位于传输带1-3定位中心线1-7上，所述电机1-2固定安装在工作架1-1下，所述电机1-2与主动滚轴1-5通过带动皮带传动连接，所述工作架1-1上位于传输带1-3上方设有光学成像***3，所述光学成像***3包括CCD工业相机3-1、拍照暗箱3-2、条形光源3-3和光电开关3-4，所述拍照暗箱3-2固定安装在工作架1-1的中部，位于传输带1-3上方，拍照暗箱3-2左壁和右壁下方设有容器1-6通过的开口，前壁下方设有光电开关3-4，拍照暗箱3-2中部设有条形光源3-3，所述CCD工业相机3-1固定安装在拍照暗箱3-2内部顶端，所述控制***2包括工作台2-1、计算机2-2和控制面板2-3，所述工作台2-1固定安装在工作架1-1后侧，所述计算机2-2设于工作台2-1上，所述控制面板2-3设于工作台2-1上，自动分级模块4包括分级机构4-1、分级槽4-2、光电传感器4-3和支脚4-4，所述分级机构4-1固定安装在工作架1-1右端上方，所述光电传感器4-3固定安装在分级机构4-1前端，所述分级槽4-2上设有4个滑槽，分别用于待检茶叶自动分级后进入各等级（Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级）的通道，分级槽4-2一端固定安装在工作架1-1右下方，另一端固定安装支脚4-4上所述控制面板2-3分别与电机1-2、计算机2-2、CCD工业相机3-1、条形光源3-3、光电开关3-4和光电传感器4-3电性连接。

请参阅图3，分级机构4-1包括步进电机4-1-1、导轨4-1-2、滑块4-1-3、螺杆4-1-4、夹板4-1-5和支架4-1-6，所述导轨4-1-2固定安装在工作架1-1上，所述滑块4-1-3与导轨4-1-2螺纹连接，所述滑块4-1-3的初始位置位于传输带1-3中心线上方，所述螺杆4-1-4一端通过联轴器与步进电机4-1-1固定连接，另一端穿过滑块4-1-3与支架4-1-6连接，步进电机4-1-1与控制面板2-3电性连接，所述夹板4-1-5安装于滑块4-1-3上，用于带动盛放待检测茶叶的容器1-6实现左右移动。

进一步的，所述滚轴1-5为4个，可以保证茶叶平稳输送。

进一步的，所述条形光源3-3有4组，保证拍照暗箱3-2内的亮度，有利于CCD工业相机3-1的拍照清晰，便于***分级。

进一步的，所述滑块4-1-3上设有内螺纹通孔，螺杆4-1-4通过与滑块4-1-3上的内螺纹通孔配合实现滑块4-1-3的移动，确保茶叶的自动分级快速精准。

本实用新型工作原理：首先，在计算机2-2上对等待分级茶叶进行专家识别模型的建立，然后通过控制面板2-3启动电机1-2，电机1-2带动传送带1-3工作，当盛有茶叶的容器在传输带1-3的带动下进入拍照暗箱3-2，经过光电开关3-4时，触发CCD工业相机3-1拍照，并将茶叶表面图像传送到计算机2-2内置的图像处理***。图像处理***对接收到的茶叶表面图像进行图像预处理、感兴趣区域提取和外形颜色、外形纹理等特征提取，然后将数据化后的茶叶特征输入预先建立的专家识别模型进行对比，以此对茶叶外观品质进行实时评价，并将检测结果输送到控制面板2-3，传输带1-3带动盛有茶叶的容器继续向前传输，当光电传感器4-3检测到茶叶进入分级导轨4-1时，控制面板2-3根据专家识别模型的识别结果控制步进电机4-1-1带动螺杆4-1-4转动，并使得滑块4-1-3滑动，滑块4-1-3带动茶叶运动到相应等级的分级槽4-2，并向下滑动至收集装置内。此后步进电机4-1-1带动螺杆4-1-4转动，使滑块4-1-3复位至传输带1-3中心线上方，重复上述步骤对下一容器中的茶叶进行品质自动分级。

Claims (5)

1.一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，包括物料传输装置（1）、控制***（2）、光学成像***（3）、自动分级模块（4），其特征在于：所述传输装置（1）上设有光学成像***（3），传输装置（1）后端设有控制***（2），右侧设有自动分级模块（4），所述物料传输装置（1）包括工作架（1-1）、电机（1-2）、传输带（1-3）、轴承支座（1-4）和滚轴（1-5）和容器（1-6），所述工作架（1-1）上前后对称固定安装有若干轴承支座（1-4），所述前后轴承支座（1-4）之间设有滚轴（1-5），所述滚轴（1-5）上套设有传输带（1-3），所述传输带（1-3）的对称中心画有定位中心线（1-7），所述容器（1-6）位于传输带（1-3）定位中心线（1-7）上，所述电机（1-2）固定安装在工作架（1-1）下，所述电机（1-2）与主动滚轴（1-5）通过带动皮带传动连接，所述工作架（1-1）上位于传输带（1-3）上方设有光学成像***（3），所述光学成像***（3）包括CCD工业相机（3-1）、拍照暗箱（3-2）、条形光源（3-3）和光电开关（3-4），所述拍照暗箱（3-2）固定安装在工作架（1-1）的中部，位于传输带（1-3）上方，拍照暗箱（3-2）左壁和右壁下方设有容器（1-6）通过的开口，前壁下方设有光电开关（3-4），拍照暗箱（3-2）中部设有条形光源（3-3），所述CCD工业相机（3-1）固定安装在拍照暗箱（3-2）内部顶端，所述控制***（2）包括工作台（2-1）、计算机（2-2）和控制面板（2-3），所述工作台（2-1）固定安装在工作架（1-1）后侧，所述计算机（2-2）设于工作台（2-1）上，所述控制面板（2-3）设于工作台（2-1）上，自动分级模块（4）包括分级机构（4-1）、分级槽（4-2）、光电传感器（4-3）和支脚（4-4），所述分级机构（4-1）固定安装在工作架（1-1）右端上方，所述光电传感器（4-3）固定安装在分级机构（4-1）前端，所述分级槽（4-2）上设有4个滑槽，分别用于待检茶叶自动分级后进入各等级（Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级）的通道，分级槽（4-2）一端固定安装在工作架（1-1）右下方，另一端固定安装支脚（4-4）上，所述控制面板（2-3）分别与电机（1-2）、计算机（2-2）、CCD工业相机（3-1）、条形光源（3-3）、光电开关（3-4）和光电传感器（4-3）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，其特征在于：所述分级机构（4-1）包括步进电机（4-1-1）、导轨（4-1-2）、滑块（4-1-3）、螺杆（4-1-4）、夹板（4-1-5）和支架（4-1-6），所述导轨（4-1-2）固定安装在工作架（1-1）上，所述滑块（4-1-3）与导轨（4-1-2）螺纹连接，实现螺旋传动，所述滑块（4-1-3）的初始位置位于传输带（1-3）中心线上方，所述螺杆（4-1-4）一端通过联轴器与步进电机（4-1-1）固定连接，另一端穿过滑块（4-1-3）与支架（4-1-6）连接，步进电机（4-1-1）与控制面板（2-3）电性连接，所述夹板（4-1-5）安装于滑块（4-1-3）上，用于带动盛放待检测茶叶的容器（1-6）实现左右移动。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，其特征在于：所述滚轴（1-5）为4个。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，其特征在于：所述条形光源（3-3）有4组。

5.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉技术的茶叶外观品质自动分级装置，其特征在于：所述滑块（4-1-3）上设有内螺纹通孔，螺杆（4-1-4）通过与滑块（4-1-3）上的内螺纹通孔配合实现滑块（4-1-3）的移动。