一種基于機器視覺技術的馬鈴薯分級控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種馬鈴薯分級控制裝置，尤其是涉及一種基于機器視覺技術的馬鈴薯分級控制裝置。
【背景技術】
[0002]馬鈴薯富含碳水化合物，以及蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)(磷、鈣等)、維生素等多種營養(yǎng)成分，有“地下蘋果”之稱。
[0003]目前，我國馬鈴薯的產(chǎn)量和收獲面積均位居世界首位，但馬鈴薯加工轉化率僅在15%左右，其發(fā)展水平明顯滯后于發(fā)達國家。我國雖是馬鈴薯生產(chǎn)大國，卻不是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)強國；馬鈴薯深加工對馬鈴薯質(zhì)量要求較高，如何獲得高商品性的馬鈴薯成為制約我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進一步發(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械分選，人工分選耗時耗力、準確率低，而傳統(tǒng)的機械分選雖說分選效率有所提升，但其分級指標單一，容易引起馬鈴薯損傷。現(xiàn)如今，隨著科學技術的不斷發(fā)展，利用先進的檢測技術進行農(nóng)產(chǎn)品的分選已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。
[0005]公告號為CN202539096U的專利公開了一種果蔬分選剔除機構，尤其是適用于大型果蔬的分選剔除機構，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進行剔除。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中，容易對果蔬造成損害；采用單一的剔除方式，不能十分有效地去除各類雜質(zhì)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服【背景技術】中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種基于機器視覺技術的馬鈴薯分級控制裝置，利用機器視覺技術實現(xiàn)雜質(zhì)、不同品質(zhì)馬鈴薯的快速檢測；根據(jù)檢測結果，利用空氣噴射器剔除馬鈴薯中的雜質(zhì)，控制導向機構以合適的數(shù)目來剔除待分級馬鈴薯，而合格馬鈴薯直接進入下出料斜槽，進而完成馬鈴薯的分選。
[0007]本實用新型采用的技術方案如下:
[0008]本實用新型包括低速輸送帶、加速滑槽、毛刷輥、攝像機、控制處理單元、高速輸送帶、出料斜槽、機架和分選執(zhí)行機構；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架上，在高速輸送帶機架的兩側之間安裝有毛刷棍，毛刷棍位于高速輸送帶上方；分選執(zhí)行機構包括空氣噴射器和導向機構，分選執(zhí)行機構位于高速輸送帶和出料斜槽之間，空氣噴射器通過機架安裝在高速輸送帶和導向機構之間，空氣噴射器位于高速輸送帶出口的上方，導向機構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架上安裝有光照箱，光照箱內(nèi)裝有攝像機，攝像機視場寬度與導向機構寬度以及高速輸送帶寬度相一致，攝像機、空氣噴射器和導向機構與控制處理單元連接；所述控制處理單元包括計算機和程序控制器。
[0009]所述導向機構，包括多根凹曲面的導向撥桿、與導向撥桿相同數(shù)目的擺尾型氣缸和支撐板；每根導向撥桿的一端插入各自第三U型聯(lián)接件的第二銷孔中，通過各自第三銷釘鉸接，多根第三U型聯(lián)接件的另一端通過各自導向撥桿緊固螺釘與機架連接；多根導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；每個擺尾型氣缸的下端插入各自第一 U型聯(lián)接件中，通過各自第一銷釘鉸接，第一 U型聯(lián)接件的另一端通過各自氣缸緊固螺釘固定在支撐板上，支撐板通過支撐板緊固螺釘與機架連接；所述的多根凹曲面導向撥桿，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，當檢測到待分級馬鈴薯時，擺尾型氣缸將導向撥桿向上推出，待分級馬鈴薯與導向撥桿發(fā)生碰撞，且與導向撥桿之間形成碰撞角度，使馬鈴薯在導向撥桿曲面上滑動并飛出到上出料斜槽；當檢出到合格馬鈴薯時，導向撥桿不向上推出，合格馬鈴薯直接進入下出料斜槽；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]本實用新型具有的有益效果是:
[0012]本實用新型可以實現(xiàn)雜質(zhì)、不同品質(zhì)馬鈴薯的快速檢測分選，利用空氣噴射器剔除雜質(zhì)，控制馬鈴薯與導向撥桿之間的碰撞角度來降低碰撞力，減少馬鈴薯的機械損傷；根據(jù)馬鈴薯的檢測橫徑采用一個或多個導向機構對馬鈴薯進行剔除，準確地實現(xiàn)待分級馬鈴薯的有效分選；本實用新型可用于馬鈴薯、西紅柿、洋蔥等體積較大果蔬的分選。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型工作原理的示意圖。
[0014]圖2是本實用新型的等軸測圖。
[0015]圖3是導向機構的等軸測圖。
[0016]圖4是導向撥桿的等軸測圖。
[0017]圖5是雜質(zhì)運動軌跡和合格馬鈴薯運動軌跡的示意圖。
[0018]圖6是雜質(zhì)運動軌跡和待分級馬鈴薯運動軌跡的示意圖。
[0019]圖7是攝像機視場的示意圖。
[0020]圖8是邏輯值表。
[0021]圖9是導向機構的俯視圖。
[0022]圖10是導向撥桿分級工作的等軸測圖。
[0023]圖中:1、低速輸送帶；2、加速滑槽；3、毛刷輥；4、攝像機；5、合格馬鈴薯；6、待分級馬鈴薯；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、導向撥桿；12、導向機構殼體；13、雜質(zhì)；14、高速輸送帶；15、導向機構；16、出料斜槽；17、機架；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、導向撥桿緊固螺釘；25a、第一銷孔；25b、第二銷孔；26、馬鈴薯正常運動軌跡；27、碰撞角度；28、分選執(zhí)行機構；29、雜質(zhì)運動軌跡；30、待分級馬鈴薯運動軌跡；31、虛擬圓；32、虛擬通道；33、攝像機視場；34、邏輯值。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0025]如圖1、圖2所示，本實用新型包括低速輸送帶1、加速滑槽2、毛刷輥3、攝像機4(型號為DFK 23GM021)、控制處理單元8、高速輸送帶14、出料斜槽16、機架17和分選執(zhí)行機構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用來加速馬鈴薯物料的前進速度，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均依次固定在機架17上，機架17兩側之間安裝毛刷輥3，毛刷輥3位于高速輸送帶14上方；分選執(zhí)行機構28包括空氣噴射器7和導向機構15，分選執(zhí)行機構28位于高速輸送帶14和出料斜槽16之間，空氣噴射器7通過機架17安裝在高速輸送帶14和導向機構15之間，空氣噴射器7位于高速輸送帶14的上方，導向機構15位于高速輸送帶14的下方，導向機構15安裝在導向機構殼體12中；在毛刷輥3和空氣噴射器7之間的機架17上安裝有光照箱(未示出)，光照箱(未示出)內(nèi)裝有攝像機4，攝像機4、空氣噴射器7、導向機構15與控制處理單元8連接，其中攝像機4與計算機(型號為DELL 0PTIPLEX 3010)通過千兆網(wǎng)連接，計算機(未示出)與程序控制器(型號為TPC16-16TDB)通過USB連接，程序控制器(未示出)通過電磁閥控制擺尾型氣缸18的運動；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行調(diào)整；通過毛刷輥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4進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的距離，便于進行分選，同時也可提高分選速度。
[0027]如圖1所示，馬鈴薯物料輸送到攝像機4的視場內(nèi)時，由控制處理單元8觸發(fā)攝像機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，如國內(nèi)專利 ZL 200510049489.2、ZL200710071415.