基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置制造方法及圖紙

基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置，包括機架和上料機構；機架有輸送帶，輸送帶上有上料工位視覺檢測工位和篩選工位和果杯，輸送帶有與果杯對位的通孔；上料工位有上料緩沖件和上料緩沖件支架，輸送帶每步進一步，上料緩沖件對準一個空的果杯；視覺檢測工位具有視覺檢測箱，輸送帶穿過視覺檢測箱；視覺檢測箱內有平面鏡組，第一相機，光源，第二相機和激光發射器；篩選工位與出料通道連通，篩選工位包括篩選電機和分揀撥板；每個出料通道對應一個水果品級，分揀撥板使與被測水果的品級相同的出料通道的入口開啟，其余出料通道的入口關閉。本發明專利技術具有能夠從多個角度對水果的整體品質進行評價，且采集的圖像清晰，分析準確性高的優點。

【技術實現步驟摘要】
基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置
本專利技術設計一種基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置。技術背景水果在采摘或運輸過程中，因外力的作用使其表皮受到機械損傷或損傷處表皮未破損但受傷表面有輕微凹陷、色澤稍變暗，肉眼難于覺察。碰傷、擦傷是水果分級的主要指標之一，隨著時間的延長，損傷部分會逐漸褐變，最終導致整個果實腐爛并影響其他好的果實，嚴重影響經濟效益。在水果分級標準中，果形、果面缺陷、顏色、成熟度等指標的度量，僅憑人的視覺難以準確區分，且人長時間用眼，會造成視覺疲勞及情緒的不穩定，造成分級誤差大，可靠性低，因此傳統的人工分級受到了很大的局限；其次，傳統的水果內部品質檢測都是有損檢測，因而不能對全部水果進行檢驗，只能采用抽樣的方法。隨著農業自動化程度以及溫室大棚技術的發展，我國水果的產量有著顯著的提高，傳統的人工檢測不僅勞動量大、生產率低，已經難以滿足要求了。為了克服人工檢測的上述缺點，中國專利201110092455.7號披露了一種水果自動分級裝置，高光譜攝像儀組件能夠同時測得水果的圖片信息和光譜信息，其中圖片信息可以反映出水果的外部品質特征，而光譜信息可以反映出水果的內部品質特征，通過設置合格的水果的光譜信息閾值范圍，并通過控制執行機構，使得水果通過不同輸出通道輸送出去，實現分級。該專利技術專利存在以下缺點：1.僅對被檢測的水果的一個視角進行圖像采集處理，欠缺被測水果的整體品質評價。2.采集處于自由落體狀態的被測水果圖像，導致采集到的圖像模糊，并且是在透明的緩沖籃筐中對水果進行光譜圖像采集，容易受到緩沖籃筐光譜圖像的干擾。3.需要人工將蘋果以一定的間距放置在傳送帶上，致使分揀需要人工參與，分揀效率不高。
技術實現思路
為了克服現有的水果自動分級裝置在下落狀態中的水果從一個視角拍攝導致無法對水果的整體品質評價，且采集到的圖像模糊降低分析的準確性的缺點，本專利技術提供了一能夠從多個角度對水果的整體品質進行評價，且采集的圖像清晰，分析準確性高的基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置。基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置，包括機架和上料機構；機架上設有步進式運動的輸送帶，輸送帶上具有承接上料機構來料的上料工位，檢測水果以確定水果品級的視覺檢測工位和將水果按品級以不同的出料通道出料的篩選工位；輸送帶上等間隔地固定有多個用于托持被測水果的果杯，果杯排列呈一直線，輸送帶設有與果杯對位的通孔；上料工位具有上料緩沖件和上料緩沖件支架，上料緩沖件位于上料機構的出料端下方，上料緩沖件由集果筐和緩沖網組成，集果筐呈上大下小的喇叭狀，緩沖網固定于集果筐出口處；輸送帶每步進一步，上料緩沖件對準一個空的果杯；視覺檢測工位具有視覺檢測箱，輸送帶穿過視覺檢測箱；視覺檢測箱內設置有能夠獲取被測水果的正視圖像、左側圖像、頂部圖像和右側圖像的平面鏡組，第一相機，光源，第二相機和激光發射器，平面鏡組和被測水果均位于第一相機的拍攝區域內；第二相機和激光發射器均位于輸送帶下方，激光發射器和第二相機分別通過通孔照射和拍攝果杯上的被測水果；篩選工位與出料通道連通，出料通道由位于輸送帶兩側的左側板、右側板和相鄰通道之間的隔板組成；篩選工位包括篩選電機和分揀撥板，每個隔板鉸接一個分揀撥板，每個分揀撥板與各自的篩選電機的輸出軸連接，分揀撥板高出果杯；每個出料通道對應一個水果品級，視覺檢測工位測得被測水果的品級，被測水果離開視覺檢測工位時，分揀電機帶動分揀撥板擺動使與被測水果的品級相同的出料通道的入口開啟，其余出料通道的入口關閉。進一步，平面鏡組由正對水果的正視平面鏡，位于正視平面鏡上方并與之成鈍角的上平面鏡，位于正視平面鏡的左側并與之成鈍角的左平面鏡和位于正視平面鏡的右側并與之成鈍角的右平面鏡組成，平面鏡組固定于視覺檢測箱的一個側板上，第一相機固定于視覺檢測箱的另一個側板上，光源固定于視覺檢測箱的頂板上，第二相機和激光發射器固定于視覺檢測箱的底板上。進一步，篩選工位的每個分揀撥板均具有封閉其左側的出料通道的第一位置和封閉其右側的出料通道的第二位置；出料通道的數量為N個，要使第M個通道開啟時，第M個通道左側的所有分揀撥板均處于第一位置，第M個通道右側的所有分揀撥板均處于第二位置。進一步，出料通道的入口高于其出口，每個出料通道與各自收集筐對應。被測水果通過自身重力出料。進一步，篩選工位還具有篩選箱，分揀電機安裝于篩選箱上。進一步，上料機構包括上料基座，安裝與上料基座上的料斗和傳送帶，傳送帶的兩側分別設有護板，傳送帶上固定有擋板，相鄰的兩個擋板和護板圍成恰能容納一個被測水果的容納腔，料斗設置于傳動帶的上料端，傳送帶的上料端低于其出料端。本專利技術的技術構思為：第一相機和平面鏡組形成對被測水果外表面進行視覺檢測的視覺檢測系統，第二相機和激光發射器形成對水果內部檢測的生物散斑檢測系統。視覺檢測系統和生物散斑檢測系統同時對被測水果采集圖像，然后將采集到的圖像送至視覺系統進行分析處理，視覺外觀檢測系統根據蘋果的大小、尺寸、色澤對被測水果進行分級，生物散斑檢測系統根據被測水果的硬度、可溶性固形物含量、固酸比、果面底色、被測水果表面損傷和內部腐爛程度等指標進行分級，控制單元綜合機器視覺檢測系統和生物散斑檢測系統的分級結果，控制分揀裝置對被測水果進行分揀操作。本專利技術的有益效果是：1、融合視覺和生物散斑技術對被測水果的品質進行分類，視覺外觀檢測系統一次性對被測水果的多個視角的圖像進行分析，可以完整的得到被測水果表面的品質信息，生物散斑技術可以得到被測內部的品質信息。2、自動化程度高，被測的上料、傳輸、檢測和分揀過程都不需要人工參與，降低勞動強度，提高分類效率和準確率。3、結構設計簡單可靠，穩定性好，成本低廉。附圖說明圖1是分級裝置整體結構示意圖。圖2是上料機構的示意圖。圖3是上料緩沖件的示意圖。圖4是視覺檢測工位的結構示意圖。圖5是視覺檢測工位采集的被測水果圖像，a是從上平面鏡拍攝到的被測水果圖像，b是從左平面鏡拍攝到的被測水果圖像，c是從正視平面鏡拍攝到的被測水果圖像，d從右平面鏡拍攝到的被測水果圖像。圖6是篩選工位的結構示意圖。圖7是出料通道的示意圖。圖8是篩選工位的工作示意圖，a是被測水果從第四通道出料時的示意圖，b是被測水果從第二通道出料時的示意圖，c是被測水果從第三通道出料時的示意圖，d是被測水果從第一通道出料時的示意圖。圖9分級分揀流程示意圖。具體實施方式參照附圖，進一步說明本專利技術：如圖1所示，基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置，包括機架1和上料機構2；機架1上設有步進式運動的輸送帶3，輸送帶3上具有承接上料機構2來料的上料工位4，檢測水果以確定水果品級的視覺檢測工位5和將水果按品級以不同的出料通道出料的篩選工位6；輸送帶3上等間隔地固定有多個用于托持被測水果的果杯31，果杯31排列呈一直線，輸送帶3設有與果杯31對位的通孔。如圖2所示，上料機構2包括上料基座21，安裝與上料基座21上的料斗22和傳送帶25，傳送帶的兩側分別設有護板23，傳送帶上固定有擋板24，相鄰的兩個擋板24和護板23圍成恰能容納一個被測水果的容納腔26，料斗22設置于傳動帶的上料端，傳送帶的上料端低于其出料端。如圖3所示，上料工位4具有上料緩沖件和上料緩沖件支架43，上料緩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置，其特征在于：包括機架和上料機構；機架上設有步進式運動的輸送帶，輸送帶上具有承接上料機構來料的上料工位，檢測水果以確定水果品級的視覺檢測工位和將水果按品級以不同的出料通道出料的篩選工位；輸送帶上等間隔地固定有多個用于托持被測水果的果杯，果杯排列呈一直線，輸送帶設有與果杯對位的通孔；上料工位具有上料緩沖件和上料緩沖件支架，上料緩沖件位于上料機構的出料端下方，上料緩沖件由集果筐和緩沖網組成，集果筐呈上大下小的喇叭狀，緩沖網固定于集果筐出口處；輸送帶每步進一步，上料緩沖件對準一個空的果杯；視覺檢測工位具有視覺檢測箱，輸送帶穿過視覺檢測箱；視覺檢測箱內設置有能夠獲取被測水果的正視圖像、左側圖像、頂部圖像和右側圖像的平面鏡組，第一相機，光源，第二相機和激光發射器，平面鏡組和被測水果均位于第一相機的拍攝區域內；第二相機和激光發射器均位于輸送帶下方，激光發射器和第二相機分別通過通孔照射和拍攝果杯上的被測水果；篩選工位與出料通道連通，出料通道由位于輸送帶兩側的左側板、右側板和相鄰通道之間的隔板組成；篩選工位包括篩選電機和分揀撥板，每個隔板鉸接一個分揀撥板，每個分揀撥板與各自的篩選電機的輸出軸連接，分揀撥板高出果杯；每個出料通道對應一個水果品級，視覺檢測工位測得被測水果的品級，被測水果離開視覺檢測工位時，分揀電機帶動分揀撥板擺動使與被測水果的品級相同的出料通道的入口開啟，其余出料通道的入口關閉。...

【技術特征摘要】
2014.12.02 CN 20141072256311.基于機器視覺和生物散斑的水果自動分級裝置，其特征在于：包括機架和上料機構；機架上設有步進式運動的輸送帶，輸送帶上具有承接上料機構來料的上料工位，檢測水果以確定水果品級的視覺檢測工位和將水果按品級以不同的出料通道出料的篩選工位；輸送帶上等間隔地固定有多個用于托持被測水果的果杯，果杯排列呈一直線，輸送帶設有與果杯對位的通孔；上料工位具有上料緩沖件和上料緩沖件支架，上料緩沖件位于上料機構的出料端下方，上料緩沖件由集果筐和緩沖網組成，集果筐呈上大下小的喇叭狀，緩沖網固定于集果筐出口處；輸送帶每步進一步，上料緩沖件對準一個空的果杯；視覺檢測工位具有視覺檢測箱，輸送帶穿過視覺檢測箱；視覺檢測箱內設置有能夠獲取被測水果的正視圖像、左側圖像、頂部圖像和右側圖像的平面鏡組，第一相機，光源，第二相機和激光發射器，平面鏡組和被測水果均位于第一相機的拍攝區域內；第二相機和激光發射器均位于輸送帶下方，激光發射器和第二相機分別通過通孔照射和拍攝果杯上的被測水果；篩選工位與出料通道連通，出料通道由位于輸送帶兩側的左側板、右側板和相鄰通道之間的隔板組成；篩選工位包括篩選電機和分揀撥板，每個隔板鉸接一個分揀撥板，每個分揀撥板與各自的篩選電機的輸出軸連接，分揀撥板高出果杯；每個出料通道對應一個水果品級，視覺檢測工位測得被測水果的品級，被測水果離開視覺檢測工位時，分揀電機帶動分揀撥板擺動使與被測水...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏燕定，田埂，金立帥，儲燎原，鄒云龍，趙曉偉，楊依領，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33