專利名稱：基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種香菇分級(jí)機(jī)，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的香菇實(shí)時(shí)檢 測(cè)、自動(dòng)分級(jí)機(jī)。
背景技術(shù)：
香菇香氣獨(dú)特，營養(yǎng)價(jià)值高，素有“山珍”之美稱，是最常見的食用菌之一。其自然 分布區(qū)域在亞洲東南部，我國是世界上人工香菇栽培最早的國家，也是世界上香菇最大的 生產(chǎn)國、出口國和消費(fèi)國。香菇生長過程中，在適宜的溫度、濕度、光照、風(fēng)速和溫差條件下， 表皮細(xì)胞與肉質(zhì)細(xì)胞分裂不同步，生長速度過快的肉質(zhì)細(xì)胞脹破表皮細(xì)胞，使菌蓋龜裂形 成褐白相間、菊花狀的花紋，因而形成花菇?；ü骄w肥厚，肉質(zhì)細(xì)嫩，外觀美麗，經(jīng)濟(jì)價(jià)值 最高，是香菇中的珍品，在國內(nèi)外市場(chǎng)上，深受消費(fèi)者的喜愛。受生理特性及光照、溫差等環(huán) 境因素的影響，即使同一品種同一批次出棚的香菇其表面顏色也存在極大差異，依菌蓋表 面白色花紋的多少，香菇可分為天白花菇、白花菇、茶花菇及光面菇四個(gè)等級(jí)。其中以天白 花菇價(jià)值最高，與普通光面菇相比，價(jià)格可相差5-8倍。
國際市場(chǎng)對(duì)出口香菇的的分級(jí)有著嚴(yán)格的要求，為了保證出口香菇質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)優(yōu) 價(jià)，按級(jí)定價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，必須對(duì)顏色混雜的香菇原料進(jìn)行分級(jí)。
我國是香菇生產(chǎn)大國，香菇分級(jí)加工屬于勞動(dòng)密集型環(huán)節(jié)，長期以來依靠人工肉 眼進(jìn)行香菇顏色分級(jí)及破損、畸形香菇的剔除。香菇分級(jí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗費(fèi)人力多，效率低， 分級(jí)精度不高，例如，前道工序大小分級(jí)的產(chǎn)量可以達(dá)到7500kg/天，而人工顏色、缺陷分 選工序的產(chǎn)量為每人僅為每人每天100-120kg，為了匹配產(chǎn)量，需要投入大量的人力，而且 受工人主觀因素影響，分級(jí)精度和一致性差，分級(jí)質(zhì)量得不到保障。勞動(dòng)者的工資成本在較 大程度上決定了香菇的生產(chǎn)成本,隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高及國際市場(chǎng)對(duì)香菇質(zhì)量越來 越嚴(yán)格的要求，對(duì)香菇的高效、自動(dòng)分級(jí)是香菇加工、出口業(yè)亟待解決的重要問題。
表面顏色、形狀、缺陷是香菇外部品質(zhì)的重要特征，用傳統(tǒng)的方法難以進(jìn)行分析， 隨著無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，利用機(jī)器視覺檢測(cè)分級(jí)技術(shù)已成為香菇分級(jí)較優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方法， 不僅可以為香菇自動(dòng)、快速分級(jí)提供全新的途徑，解決香菇加工中的分級(jí)難題，而且還有利 于設(shè)計(jì)制造自動(dòng)分級(jí)流水線，這對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本，提高我國香菇在國際市 場(chǎng)上的競爭力，推動(dòng)香菇產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于香菇品質(zhì)實(shí)時(shí)檢測(cè)和分級(jí)的在線檢測(cè)與分級(jí)系 統(tǒng)。運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)，對(duì)香菇有柄菌底面及無柄菌蓋面兩面圖像進(jìn)行采集，將采集的圖像 送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果按照香菇分類標(biāo)準(zhǔn)做即時(shí)判別，最后把判別信息傳 送到分選裝置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分級(jí)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種基于視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，包括機(jī)架，香菇進(jìn)料裝置，香菇翻轉(zhuǎn)裝置，機(jī)器視覺識(shí)別裝置，香菇輸送分揀裝置。
一種基于視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，所述的香菇進(jìn)料裝置為香菇振動(dòng)給料的裝置。
一種基于視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，所述的香菇翻轉(zhuǎn)裝置為香菇從一個(gè)面翻轉(zhuǎn)180 度到另一個(gè)面的翻轉(zhuǎn)裝置。
一種基于視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，所述的計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置為香菇圖像采集， 分析，處理的裝置。
一種基于視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，所述的香菇輸送分揀裝置為皮帶滾軸及皮帶構(gòu) 成的物料輸送及壓縮空氣吹送分揀裝置。
本發(fā)明采用翻轉(zhuǎn)裝置可以實(shí)現(xiàn)香菇從一面翻成另一面，便于利用同一個(gè)攝像頭和 光源室獲取香菇有柄菌蓋面和無柄菌底面圖像，以減少因攝像頭和光源等圖像采集環(huán)境條 件的不一致導(dǎo)致的同一個(gè)香菇圖像的差異影響。采用香菇輸送分選裝置，利用噴嘴吹出壓 縮空氣，可以快速將香菇送到對(duì)應(yīng)料箱。


圖1是本發(fā)明的總體框架圖
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)裝置示意圖
圖中，I為香菇，2為振動(dòng)送料盤，3直線送料器，4為滑板，5為光源，6為CXD相機(jī)， 7為計(jì)算機(jī)，8為控制器，9為接近開關(guān)，10為香菇翻轉(zhuǎn)裝置，11為驅(qū)動(dòng)輥筒，12為輸送帶，13 為傳感器，14為電磁閥，15為空壓機(jī)，16為噴嘴，17從動(dòng)輥筒，18為集料箱，19.為四葉片十 字翻轉(zhuǎn)板，20.葉片板，21.圓形側(cè)板，22.軸，23.聯(lián)軸器，24.步進(jìn)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
如圖1和圖2所示，本發(fā)明由進(jìn)料裝置、香菇翻轉(zhuǎn)裝置、計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置、控制 系統(tǒng)、物料輸送分揀裝置組成。按照從左到右的順序，在香菇進(jìn)料裝置右方設(shè)置翻轉(zhuǎn)裝置， 在翻轉(zhuǎn)裝置上方設(shè)置計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置，在翻轉(zhuǎn)裝置下方物料輸送分揀裝置，控制系統(tǒng) 用于將計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置和物料輸送分揀裝置聯(lián)系起來。其工作流程為
香菇從進(jìn)料倉進(jìn)入振動(dòng)送料盤中，隨著進(jìn)料盤的振動(dòng)，順著螺旋送料板從底部向 上移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)送料盤頂部時(shí)，一個(gè)個(gè)沿直線送料器排列，通過滑板，進(jìn)入翻轉(zhuǎn)裝置的四葉 片十字翻轉(zhuǎn)板，接近開關(guān)觸發(fā)CCD相機(jī)采集香菇圖像，同時(shí)觸發(fā)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)四葉片十字 翻轉(zhuǎn)板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，香菇翻轉(zhuǎn)180°，翻落到右側(cè)的四葉片十字翻轉(zhuǎn)板上，CCD相機(jī)采 集香菇另一面圖像，香菇從翻轉(zhuǎn)裝置落入輸送分揀裝置的輸送帶上，由計(jì)算機(jī)對(duì)香菇圖像 信息進(jìn)行處理和等級(jí)判斷，得到香菇有柄、無柄面及品質(zhì)檢測(cè)綜合分級(jí)信號(hào)，同時(shí)將分級(jí)信 號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號(hào)，并發(fā)出分級(jí)控制信號(hào)給相應(yīng)的電磁閥，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的噴嘴動(dòng)作，將 香菇吹送到相應(yīng)的收集通道，完成一個(gè)完整的香菇自動(dòng)檢測(cè)、分級(jí)過程。
如圖2所示，進(jìn)料裝置主要由振動(dòng)送料盤2，直線送料器3，滑板4組成。從振動(dòng)送 料盤2的底部開始，沿著內(nèi)壁布有螺旋上升的送料板，螺旋送料板寬度略大于香菇直徑，當(dāng) 進(jìn)料盤2啟動(dòng)時(shí)，香菇I順著螺旋送料板順序移動(dòng)到送料盤頂部，由直線送料器一個(gè)接一個(gè)送出。
如圖2所示，計(jì)算機(jī)識(shí)別裝置包括光源5、(XD相機(jī)6、接近開關(guān)9和計(jì)算機(jī)7，接近 開關(guān)位于翻轉(zhuǎn)裝置前方，提供香菇的位置信息；光源和CCD相機(jī)位于上方；由接近開關(guān)9提 供的香菇位置信息觸發(fā)進(jìn)行香菇圖像的動(dòng)態(tài)采集，并通過計(jì)算機(jī)中的程序進(jìn)行處理，將處 理結(jié)果按照分類標(biāo)準(zhǔn)做即時(shí)判別。
如圖2所示，香菇輸送分揀裝置主要由主動(dòng)輥筒11、從動(dòng)輥筒17、輸送帶12、電磁 閥14、氣源15、噴嘴16、集料箱18組成。沿輸送帶12在機(jī)架上設(shè)置有和需分級(jí)等級(jí)相對(duì)應(yīng) 的，間隔均等的電磁閥14和噴嘴16，集料箱18設(shè)置在輸送帶12下方。主動(dòng)輥筒11、從動(dòng) 棍筒17、輸送帶12用于輸送香燕。由氣源15提供的氣體分流給電磁閥14,再由電磁閥14 控制噴嘴16吹出壓縮空氣，將輸送帶12上的香菇吹入集料箱18。
如圖3為本發(fā)明的香菇翻轉(zhuǎn)裝置示意圖，主要由四葉片十字翻轉(zhuǎn)板19，圓形側(cè)板 21，軸22，聯(lián)軸器23，步進(jìn)電機(jī)24組成。四葉片十字翻轉(zhuǎn)板19的四個(gè)葉片板20相互垂直， 通過聯(lián)軸器23與步進(jìn)電機(jī)24相連，可帶動(dòng)四葉片十字翻轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)接收端 與外部控制裝置相連。四葉片十字翻轉(zhuǎn)板的兩個(gè)葉片板處于水平位置，香菇落入左側(cè)的水 平葉片板上，當(dāng)CCD相機(jī)攝取圖像后，外圍控制電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90°，帶動(dòng)四葉片十 字翻轉(zhuǎn)板順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°，原水平狀態(tài)的葉片板變?yōu)榇怪睜顟B(tài)，原垂直狀態(tài)的葉片板變?yōu)?水平狀態(tài)，香菇在瞬時(shí)沖力作用下翻轉(zhuǎn)180°，翻到右側(cè)側(cè)呈水平狀態(tài)的葉片板上，實(shí)現(xiàn)了 香菇的翻面，便于用同一個(gè)CCD相機(jī)采集香菇正，反兩面的圖像。
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)香菇分級(jí)機(jī)，其特征在于包括進(jìn)料裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置、控制系統(tǒng)、物料輸送分揀裝置，所述的進(jìn)料裝置用于實(shí)現(xiàn)香菇一個(gè)個(gè)順序進(jìn)入翻轉(zhuǎn)裝置，計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置位于翻轉(zhuǎn)裝置上方，翻轉(zhuǎn)裝置用于香菇翻面，以實(shí)現(xiàn)用一個(gè)CXD相機(jī)采集香菇有柄菌底面和無柄菌蓋面兩個(gè)面圖像，物料輸送分揀裝置位于翻轉(zhuǎn)裝置下方，用于將香菇分揀到相應(yīng)等級(jí)的收集箱，其特征為采用噴壓縮空氣的方式分揀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，其特征在于，所述的進(jìn)料裝置采用均勻振動(dòng)方式給料，直線送料器寬度略大于香菇直徑，可以將香菇一個(gè)接一個(gè)地送出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，其特征在于，所述的翻轉(zhuǎn)裝置主要包括四葉片十字翻轉(zhuǎn)板，聯(lián)軸器，步進(jìn)電機(jī)，由兩兩相互垂直的四個(gè)葉片板及圓形側(cè)擋板組成四葉片翻轉(zhuǎn)板，通過聯(lián)軸器和步進(jìn)電機(jī)相連，四個(gè)葉片板中，始終有兩個(gè)處于水平狀態(tài)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)四葉片十字翻轉(zhuǎn)板做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的香菇分級(jí)機(jī)，其特征在于，所述的輸送分揀裝置主要包括主動(dòng)輥筒、從動(dòng)輥筒、輸送帶、氣源、電磁閥、噴嘴。輸送帶寬度略大于香菇直徑，沿帶長在機(jī)架上設(shè)置有和分級(jí)等級(jí)相對(duì)應(yīng)的電磁閥和噴嘴，由電磁閥控制噴嘴噴出壓縮空氣，將香菇吹送到集料箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的香菇自動(dòng)分級(jí)機(jī)，包括進(jìn)料裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別裝置、物料輸送分揀裝置。香菇通過進(jìn)料裝置成序?qū)ε帕羞M(jìn)入翻轉(zhuǎn)裝置，翻轉(zhuǎn)裝置用于香菇翻面，以實(shí)現(xiàn)在相同的光照環(huán)境下用一個(gè)CCD相機(jī)采集香菇有柄菌底面和無柄菌蓋面兩個(gè)面圖像，由計(jì)算機(jī)對(duì)香菇圖像信息進(jìn)行處理和等級(jí)判斷，得到香菇品質(zhì)檢測(cè)綜合分級(jí)信號(hào)，同時(shí)將分級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的噴嘴動(dòng)作，將香菇吹送到相應(yīng)的集料箱，完成香菇品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)、分級(jí)。
文檔編號(hào)B07C5/00GK103008249SQ20111028682
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者陳紅, 葛亮, 劉嬌, 葉濤, 楊浩, 左婷, 夏青, 丁幼春, 潘海兵, 安喜君, 王磊, 李鵬志, 魏沖 申請(qǐng)人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)