[发明专利]基于机器视觉技术的马铃薯分级控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种马铃薯分级控制方法及装置，尤其是涉及一种基于机器视觉技术的马铃薯分级控制装置。

背景技术

马铃薯富含碳水化合物，以及蛋白质、矿物质（磷、钙等）、维生素等多种营养成分，有“地下苹果”之称。

目前，我国马铃薯的产量和收获面积均位居世界首位，但马铃薯加工转化率仅在15%左右，其发展水平明显滞后于发达国家。我国虽是马铃薯生产大国，却不是马铃薯产业强国；马铃薯深加工对马铃薯质量要求较高，如何获得高商品性的马铃薯成为制约我国马铃薯产业进一步发展的重要因素。

传统的马铃薯分选方法包括人工分选和机械分选，人工分选耗时耗力、准确率低，而传统的机械分选虽说分选效率有所提升，但其分级指标单一，容易引起马铃薯损伤。现如今，随着科学技术的不断发展，利用先进的检测技术进行农产品的分选已经成为未来的发展趋势。

公告号为CN202539096U的专利公开了一种果蔬分选剔除机构，尤其是适用于大型果蔬的分选剔除机构，可将混在果蔬之中的土块、石头及玻璃等剔除，也可将不成熟的果实进行剔除。该专利采用迎面击打果蔬的方式，且分选后的果蔬直接跌落到物料仓中，容易对果蔬造成损害；采用单一的剔除方式，不能十分有效地去除各类杂质。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉技术的马铃薯分级控制装置，利用机器视觉技术实现杂质、不同品质马铃薯的快速检测；根据检测结果，利用空气喷射器剔除马铃薯中的杂质，控制导向机构以合适的导向拨杆数目来剔除待分级马铃薯，而合格马铃薯直接进入下出料斜槽，进而完成马铃薯的分选。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于机器视觉技术的马铃薯分级控制方法：

摄像机的视场宽度与导向机构宽度相一致；在图像检测时，根据导向机构中导向拨杆的数目将摄像机视场划分成相同个数的虚拟通道，每个导向拨杆对应一个虚拟通道；用逻辑值来表示每个虚拟通道上是否存在待分级马铃薯，0表示该虚拟通道中不存在待分级马铃薯，1表示该虚拟通道内存在待分级马铃薯；控制处理单元根据检测得到的逻辑值来控制导向拨杆是否动作，只有当逻辑值为1时，其所对应的导向拨杆才由气缸向上推出，马铃薯与导向拨杆接触而改变运行轨迹，分离到对应的出料斜槽中；由于马铃薯物料在高速输送带上呈无序状态排列，而且马铃薯的大小也不同，所占据的虚拟通道数可能是一个或多个；根据图像检测结果，以马铃薯检测横径为直径画一个虚拟圆，根据虚拟圆所占据的虚拟通道来确定采用一个或多个导向拨杆来分离马铃薯，从而准确地实现不同等级马铃薯的有效分选。

二、一种基于机器视觉技术的马铃薯分级装置：

本发明包括低速输送带、加速滑槽、毛刷辊、摄像机、控制处理单元、高速输送带、出料斜槽、机架和分选执行机构；加速滑槽上端位于低速输送带输出端的下部，加速滑槽下端位于高速输送带输入端的上部，从左至右低速输送带、加速滑槽和高速输送带均依次固定在机架上，在高速输送带机架的两侧之间安装有毛刷辊，毛刷辊位于高速输送带上方；分选执行机构包括空气喷射器和导向机构，分选执行机构位于高速输送带和出料斜槽之间，空气喷射器通过机架安装在高速输送带和导向机构之间，空气喷射器位于高速输送带出口的上方，导向机构位于高速输送带出口的下方；在毛刷辊和空气喷射器之间的机架上安装有光照箱，光照箱内装有摄像机，摄像机视场宽度与导向机构宽度以及高速输送带宽度相一致，摄像机、空气喷射器和导向机构与控制处理单元连接；所述控制处理单元包括计算机和程序控制器。

所述导向机构，包括多根凹曲面的导向拨杆、与导向拨杆相同数目的摆尾型气缸和支撑板；每根导向拨杆的一端插入各自第三U型联接件的第二销孔中，通过各自第三销钉铰接，多根第三U型联接件的另一端通过各自导向拨杆紧固螺钉与机架连接；多根导向拨杆中间部分插入各自第二U型联接件的各自第一销孔中，通过各自第二销钉铰接，第二U型联接件的另一端与各自摆尾型气缸的活塞杆上端连接；每个摆尾型气缸的下端插入各自第一U型联接件中，通过各自第一销钉铰接，第一U型联接件的另一端通过各自气缸紧固螺钉固定在支撑板上，支撑板通过支撑板紧固螺钉与机架连接；所述的多根凹曲面导向拨杆，其曲率半径大于马铃薯的曲率半径。