[发明专利]基于机器视觉和生物散斑的水果自动分级装置

说明书

技术领域

本发明设计一种基于机器视觉和生物散斑的水果自动分级装置。

技术背景

水果在采摘或运输过程中，因外力的作用使其表皮受到机械损伤或损伤处表皮未破损但受伤表面有轻微凹陷、色泽稍变暗，肉眼难于觉察。碰伤、擦伤是水果分级的主要指标之一，随着时间的延长，损伤部分会逐渐褐变，最终导致整个果实腐烂并影响其他好的果实，严重影响经济效益。

在水果分级标准中，果形、果面缺陷、颜色、成熟度等指标的度量，仅凭人的视觉难以准确区分，且人长时间用眼，会造成视觉疲劳及情绪的不稳定，造成分级误差大，可靠性低，因此传统的人工分级受到了很大的局限；其次，传统的水果内部品质检测都是有损检测，因而不能对全部水果进行检验，只能采用抽样的方法。随着农业自动化程度以及温室大棚技术的发展，我国水果的产量有着显著的提高，传统的人工检测不仅劳动量大、生产率低，已经难以满足要求了。

为了克服人工检测的上述缺点，中国专利201110092455.7号披露了一种水果自动分级装置，高光谱摄像仪组件能够同时测得水果的图片信息和光谱信息，其中图片信息可以反映出水果的外部品质特征，而光谱信息可以反映出水果的内部品质特征，通过设置合格的水果的光谱信息阈值范围，并通过控制执行机构，使得水果通过不同输出通道输送出去，实现分级。

该发明专利存在以下缺点：1.仅对被检测的水果的一个视角进行图像采集处理，欠缺被测水果的整体品质评价。2.采集处于自由落体状态的被测水果图像，导致采集到的图像模糊，并且是在透明的缓冲篮筐中对水果进行光谱图像采集，容易受到缓冲篮筐光谱图像的干扰。3.需要人工将苹果以一定的间距放置在传送带上，致使分拣需要人工参与，分拣效率不高。

发明内容

为了克服现有的水果自动分级装置在下落状态中的水果从一个视角拍摄导致无法对水果的整体品质评价，且采集到的图像模糊降低分析的准确性的缺点，本发明提供了一能够从多个角度对水果的整体品质进行评价，且采集的图像清晰，分析准确性高的基于机器视觉和生物散斑的水果自动分级装置。

基于机器视觉和生物散斑的水果自动分级装置，包括机架和上料机构；机架上设有步进式运动的输送带，输送带上具有承接上料机构来料的上料工位，检测水果以确定水果品级的视觉检测工位和将水果按品级以不同的出料通道出料的筛选工位；输送带上等间隔地固定有多个用于托持被测水果的果杯，果杯排列呈一直线，输送带设有与果杯对位的通孔；

上料工位具有上料缓冲件和上料缓冲件支架，上料缓冲件位于上料机构的出料端下方，上料缓冲件由集果筐和缓冲网组成，集果筐呈上大下小的喇叭状，缓冲网固定于集果筐出口处；输送带每步进一步，上料缓冲件对准一个空的果杯；

视觉检测工位具有视觉检测箱，输送带穿过视觉检测箱；视觉检测箱内设置有能够获取被测水果的正视图像、左侧图像、顶部图像和右侧图像的平面镜组，第一相机，光源，第二相机和激光发射器，平面镜组和被测水果均位于第一相机的拍摄区域内；第二相机和激光发射器均位于输送带下方，激光发射器和第二相机分别通过通孔照射和拍摄果杯上的被测水果；

筛选工位与出料通道连通，出料通道由位于输送带两侧的左侧板、右侧板和相邻通道之间的隔板组成；筛选工位包括筛选电机和分拣拨板，每个隔板铰接一个分拣拨板，每个分拣拨板与各自的筛选电机的输出轴连接，分拣拨板高出果杯；每个出料通道对应一个水果品级，视觉检测工位测得被测水果的品级，被测水果离开视觉检测工位时，分拣电机带动分拣拨板摆动使与被测水果的品级相同的出料通道的入口开启，其余出料通道的入口关闭。

进一步，平面镜组由正对水果的正视平面镜，位于正视平面镜上方并与之成钝角的上平面镜，位于正视平面镜的左侧并与之成钝角的左平面镜和位于正视平面镜的右侧并与之成钝角的右平面镜组成，平面镜组固定于视觉检测箱的一个侧板上，第一相机固定于视觉检测箱的另一个侧板上，光源固定于视觉检测箱的顶板上，第二相机和激光发射器固定于视觉检测箱的底板上。

进一步，筛选工位的每个分拣拨板均具有封闭其左侧的出料通道的第一位置和封闭其右侧的出料通道的第二位置；出料通道的数量为N个，要使第M个通道开启时，第M个通道左侧的所有分拣拨板均处于第一位置，第M个通道右侧的所有分拣拨板均处于第二位置。

进一步，出料通道的入口高于其出口，每个出料通道与各自收集筐对应。被测水果通过自身重力出料。

进一步，筛选工位还具有筛选箱，分拣电机安装于筛选箱上。