一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的馬鈴薯分級(jí)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種馬鈴薯分級(jí)控制裝置，尤其是涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的馬鈴薯分級(jí)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]馬鈴薯富含碳水化合物，以及蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)(磷、鈣等)、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，有“地下蘋(píng)果”之稱。
[0003]目前，我國(guó)馬鈴薯的產(chǎn)量和收獲面積均位居世界首位，但馬鈴薯加工轉(zhuǎn)化率僅在15%左右，其發(fā)展水平明顯滯后于發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)雖是馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，卻不是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)；馬鈴薯深加工對(duì)馬鈴薯質(zhì)量要求較高，如何獲得高商品性的馬鈴薯成為制約我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。
[0004]傳統(tǒng)的馬鈴薯分選方法包括人工分選和機(jī)械分選，人工分選耗時(shí)耗力、準(zhǔn)確率低，而傳統(tǒng)的機(jī)械分選雖說(shuō)分選效率有所提升，但其分級(jí)指標(biāo)單一，容易引起馬鈴薯?yè)p傷。現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品的分選已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0005]公告號(hào)為CN202539096U的專利公開(kāi)了一種果蔬分選剔除機(jī)構(gòu)，尤其是適用于大型果蔬的分選剔除機(jī)構(gòu)，可將混在果蔬之中的土塊、石頭及玻璃等剔除，也可將不成熟的果實(shí)進(jìn)行剔除。該專利采用迎面擊打果蔬的方式，且分選后的果蔬直接跌落到物料倉(cāng)中，容易對(duì)果蔬造成損害；采用單一的剔除方式，不能十分有效地去除各類雜質(zhì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的馬鈴薯分級(jí)控制裝置，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)、不同品質(zhì)馬鈴薯的快速檢測(cè)；根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，利用空氣噴射器剔除馬鈴薯中的雜質(zhì)，控制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以合適的數(shù)目來(lái)剔除待分級(jí)馬鈴薯，而合格馬鈴薯直接進(jìn)入下出料斜槽，進(jìn)而完成馬鈴薯的分選。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本實(shí)用新型包括低速輸送帶、加速滑槽、毛刷輥、攝像機(jī)、控制處理單元、高速輸送帶、出料斜槽、機(jī)架和分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)；加速滑槽上端位于低速輸送帶輸出端的下部，加速滑槽下端位于高速輸送帶輸入端的上部，從左至右低速輸送帶、加速滑槽和高速輸送帶均依次固定在機(jī)架上，在高速輸送帶機(jī)架的兩側(cè)之間安裝有毛刷棍，毛刷棍位于高速輸送帶上方；分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括空氣噴射器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)位于高速輸送帶和出料斜槽之間，空氣噴射器通過(guò)機(jī)架安裝在高速輸送帶和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間，空氣噴射器位于高速輸送帶出口的上方，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)位于高速輸送帶出口的下方；在毛刷輥和空氣噴射器之間的機(jī)架上安裝有光照箱，光照箱內(nèi)裝有攝像機(jī)，攝像機(jī)視場(chǎng)寬度與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)寬度以及高速輸送帶寬度相一致，攝像機(jī)、空氣噴射器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與控制處理單元連接；所述控制處理單元包括計(jì)算機(jī)和程序控制器。
[0009]所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括多根凹曲面的導(dǎo)向撥桿、與導(dǎo)向撥桿相同數(shù)目的擺尾型氣缸和支撐板；每根導(dǎo)向撥桿的一端插入各自第三U型聯(lián)接件的第二銷孔中，通過(guò)各自第三銷釘鉸接，多根第三U型聯(lián)接件的另一端通過(guò)各自導(dǎo)向撥桿緊固螺釘與機(jī)架連接；多根導(dǎo)向撥桿中間部分插入各自第二 U型聯(lián)接件的各自第一銷孔中，通過(guò)各自第二銷釘鉸接，第二 U型聯(lián)接件的另一端與各自擺尾型氣缸的活塞桿上端連接；每個(gè)擺尾型氣缸的下端插入各自第一 U型聯(lián)接件中，通過(guò)各自第一銷釘鉸接，第一 U型聯(lián)接件的另一端通過(guò)各自氣缸緊固螺釘固定在支撐板上，支撐板通過(guò)支撐板緊固螺釘與機(jī)架連接；所述的多根凹曲面導(dǎo)向撥桿，其曲率半徑大于馬鈴薯的曲率半徑。
[0010]所述出料斜槽，包括上出料斜槽和下出料斜槽，當(dāng)檢測(cè)到待分級(jí)馬鈴薯時(shí)，擺尾型氣缸將導(dǎo)向撥桿向上推出，待分級(jí)馬鈴薯與導(dǎo)向撥桿發(fā)生碰撞，且與導(dǎo)向撥桿之間形成碰撞角度，使馬鈴薯在導(dǎo)向撥桿曲面上滑動(dòng)并飛出到上出料斜槽；當(dāng)檢出到合格馬鈴薯時(shí)，導(dǎo)向撥桿不向上推出，合格馬鈴薯直接進(jìn)入下出料斜槽；上出料斜槽和下出料斜槽分別與各自的皮帶輸送系統(tǒng)相連。
[0011]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)、不同品質(zhì)馬鈴薯的快速檢測(cè)分選，利用空氣噴射器剔除雜質(zhì)，控制馬鈴薯與導(dǎo)向撥桿之間的碰撞角度來(lái)降低碰撞力，減少馬鈴薯的機(jī)械損傷；根據(jù)馬鈴薯的檢測(cè)橫徑采用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行剔除，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)待分級(jí)馬鈴薯的有效分選；本實(shí)用新型可用于馬鈴薯、西紅柿、洋蔥等體積較大果蔬的分選。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型工作原理的示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的等軸測(cè)圖。
[0015]圖3是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的等軸測(cè)圖。
[0016]圖4是導(dǎo)向撥桿的等軸測(cè)圖。
[0017]圖5是雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡和合格馬鈴薯運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。
[0018]圖6是雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡和待分級(jí)馬鈴薯運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。
[0019]圖7是攝像機(jī)視場(chǎng)的示意圖。
[0020]圖8是邏輯值表。
[0021]圖9是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的俯視圖。
[0022]圖10是導(dǎo)向撥桿分級(jí)工作的等軸測(cè)圖。
[0023]圖中:1、低速輸送帶；2、加速滑槽；3、毛刷輥；4、攝像機(jī)；5、合格馬鈴薯；6、待分級(jí)馬鈴薯；7、空氣噴射器；8、控制處理單元；9、上出料斜槽；10、下出料斜槽；11、導(dǎo)向撥桿；12、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)殼體；13、雜質(zhì)；14、高速輸送帶；15、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；16、出料斜槽；17、機(jī)架；18、擺尾型氣缸；19、支撐板；20、氣缸緊固螺釘；21、支撐板緊固螺釘；22a、第一銷釘；22b、第二銷釘；22c、第三銷釘；23a、第一 U型聯(lián)接件；23b、第二 U型聯(lián)接件；23c、第三U型聯(lián)接件；24、導(dǎo)向撥桿緊固螺釘；25a、第一銷孔；25b、第二銷孔；26、馬鈴薯正常運(yùn)動(dòng)軌跡；27、碰撞角度；28、分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)；29、雜質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡；30、待分級(jí)馬鈴薯運(yùn)動(dòng)軌跡；31、虛擬圓；32、虛擬通道；33、攝像機(jī)視場(chǎng)；34、邏輯值。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0025]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括低速輸送帶1、加速滑槽2、毛刷輥3、攝像機(jī)4(型號(hào)為DFK 23GM021)、控制處理單元8、高速輸送帶14、出料斜槽16、機(jī)架17和分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)28 ;加速滑槽2上端位于低速輸送帶I輸出端的下部，加速滑槽2下端位于高速輸送帶14輸入端的上部，加速滑槽2用來(lái)加速馬鈴薯物料的前進(jìn)速度，增大輸送通道上前后馬鈴薯物料之間的距離；從左至右低速輸送帶1、加速滑槽2和高速輸送帶14均依次固定在機(jī)架17上，機(jī)架17兩側(cè)之間安裝毛刷輥3，毛刷輥3位于高速輸送帶14上方；分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)28包括空氣噴射器7和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)15，分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)28位于高速輸送帶14和出料斜槽16之間，空氣噴射器7通過(guò)機(jī)架17安裝在高速輸送帶14和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)15之間，空氣噴射器7位于高速輸送帶14的上方，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)15位于高速輸送帶14的下方，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)15安裝在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)殼體12中；在毛刷輥3和空氣噴射器7之間的機(jī)架17上安裝有光照箱(未示出)，光照箱(未示出)內(nèi)裝有攝像機(jī)4，攝像機(jī)4、空氣噴射器7、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)15與控制處理單元8連接，其中攝像機(jī)4與計(jì)算機(jī)(型號(hào)為DELL 0PTIPLEX 3010)通過(guò)千兆網(wǎng)連接，計(jì)算機(jī)(未示出)與程序控制器(型號(hào)為TPC16-16TDB)通過(guò)USB連接，程序控制器(未示出)通過(guò)電磁閥控制擺尾型氣缸18的運(yùn)動(dòng)；出料斜槽16，包括上出料斜槽9和下出料斜槽10，出料斜槽16安裝在機(jī)架17上。
[0026]毛刷輥3與高速輸送帶14的輸入端保持一定的距離，毛刷輥3與高速輸送帶14之間的間距可根據(jù)馬鈴薯物料的大小進(jìn)行調(diào)整；通過(guò)毛刷輥3 —方面使相同通道上馬鈴薯物料之間保持合適的距離，另一方面保證從加速滑槽2中滑下的馬鈴薯物料在高速輸送帶14上單層平穩(wěn)輸送，便于攝像機(jī)4進(jìn)行馬鈴薯圖像的采集；高速輸送帶14的帶速不小于
1.5m/s，以保證馬鈴薯物料能從輸出端拋出足夠遠(yuǎn)的距離，便于進(jìn)行分選，同時(shí)也可提高分選速度。
[0027]如圖1所示，馬鈴薯物料輸送到攝像機(jī)4的視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，由控制處理單元8觸發(fā)攝像機(jī)4采集圖像，控制處理單元8完成圖像分割與處理，以及形狀、顏色和大小的提取(未示出，如國(guó)內(nèi)專利 ZL 200510049489.2、ZL200710071415.