專利名稱：基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牛肉品質(zhì)級(jí)別檢測(cè)和判定，屬于國(guó)家肉品質(zhì)量安全控制工程領(lǐng)域，尤其是牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)中的圖像采集裝置，具體地說(shuō)是一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的肉牛屠宰加工行業(yè)中，通常采用人工測(cè)量或目測(cè)法獲取牛胴體12-13胸肋間眼肌切面的分級(jí)信息以實(shí)現(xiàn)牛肉的質(zhì)量分級(jí)，但由于分級(jí)員會(huì)根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，主觀、定性的去評(píng)價(jià)，而且由于環(huán)境和心理等主觀因素的影響，容易產(chǎn)生人眼疲勞，評(píng)價(jià)效率下降等現(xiàn)象，這樣的評(píng)定過(guò)程不僅缺乏公平性，而且還存在相當(dāng)大誤差，效率低，有時(shí)甚至嚴(yán)重影響整個(gè)牛肉質(zhì)量在線評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的進(jìn)行。對(duì)牛肉實(shí)現(xiàn)有效的定級(jí)是提高市場(chǎng)牛肉品質(zhì)的第一關(guān)，這個(gè)問(wèn)題必須及時(shí)解決。近幾年來(lái)，世界上主要的牛肉生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)已初步研制出用于牛肉自動(dòng)分級(jí)的實(shí)時(shí)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都是針對(duì)牛分割肉的自動(dòng)分級(jí)，比較笨重，移動(dòng)不便，需要完成牛胴體的分割后把分割肉拿到固定位置進(jìn)行智能分級(jí)。我國(guó)牛肉質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求獲取牛胴體二分體12-13胸肋間眼肌切面的分級(jí)信息以實(shí)現(xiàn)牛肉的質(zhì)量分級(jí)， 是在牛胴體分割工藝之前進(jìn)行分級(jí)，因此這些初步研制出的自動(dòng)分級(jí)系統(tǒng)不被肉牛屠宰加工企業(yè)廣泛接受，我國(guó)肉牛屠宰加工行業(yè)迫切需要進(jìn)行適合中國(guó)牛肉質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)圖像檢測(cè)儀器的研究和開(kāi)發(fā)工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的肉質(zhì)分級(jí)的實(shí)時(shí)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)需要完成牛胴體的分割后把分割肉拿到固定位置進(jìn)行智能分級(jí)，所存在的笨重，移動(dòng)不便的問(wèn)題，提出一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，它包括殼體及其內(nèi)部的反光鏡和工業(yè)相機(jī)，所述的反光鏡斜向設(shè)置于殼體的頂部，殼體的底部設(shè)有通光口，通光口位于反光鏡和待測(cè)牛肉之間，待測(cè)牛肉的影像從通光口入射至反光鏡，反光鏡反射待測(cè)牛肉的影像至工業(yè)相機(jī)，工業(yè)相機(jī)拍攝牛肉影像后輸出至圖像處理系統(tǒng)。本發(fā)明的反光鏡和通光口同軸設(shè)置。本發(fā)明的反光鏡的延長(zhǎng)線與通光口平面的夾角范圍是38. 9° -39.1°。本發(fā)明的反光鏡的兩側(cè)設(shè)置至少一組條形光源。本發(fā)明的殼體的的外側(cè)設(shè)有把手。殼體分為主殼體和左右側(cè)板，主殼體米用不銹鋼板焊合，左右側(cè)板用螺釘固定。本發(fā)明的通光口為矩形開(kāi)口，正對(duì)待測(cè)牛肉切面，便于對(duì)牛肉切面進(jìn)行圖像采集。
本發(fā)明的反光鏡為前表面鍍膜反射鏡；把來(lái)自牛胴體眼肌切面的光線反射到工業(yè)相機(jī)，在前表面鍍膜可以有效消除普通反射鏡所產(chǎn)生的重影。本發(fā)明的工業(yè)相機(jī)通過(guò)底座固定在殼體的底部。底座可以固定工業(yè)相機(jī)并微調(diào)工業(yè)相機(jī)的位置。本發(fā)明的圖像處理系統(tǒng)包括由視頻解碼器、主控板、Wi-Fi無(wú)線通信模塊構(gòu)成的電路板、Wi-Fi增益天線和觸摸屏，所述的觸摸屏安裝在殼體的頂部，電路板安裝在觸摸屏的背面，Wi-Fi增益天線外置與殼體的頂部，通過(guò)觸摸屏上的人機(jī)交互界面對(duì)裝置進(jìn)行控制。本發(fā)明的有益效果
(I)使用本發(fā)明的圖像采集裝置，完全可以在牛胴體分割之前，在牛胴體二分體12-13 胸肋間眼肌切面處進(jìn)行牛肉分級(jí)信息的檢測(cè)，有效地提高了牛肉分級(jí)信息自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在肉牛屠宰加工行業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)工序中的適用性。(2)在牛肉分級(jí)信息自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中使用該圖像采集裝置，無(wú)需將牛胴體分割肉拿到檢測(cè)系統(tǒng)指定位置處，提高了牛肉分級(jí)信息自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)使用時(shí)的便捷性。(3)牛胴體二分體12-13胸肋間眼肌切面處空間有限，使用該圖像采集裝置，通過(guò)反光鏡可以延長(zhǎng)工業(yè)相機(jī)的物距即光線從眼肌切面到鏡頭之間的距離，使工業(yè)相機(jī)在狹窄的空間內(nèi)獲得充足的視野，通過(guò)在前表面鍍膜可以有效地消除了普通反射鏡產(chǎn)生的重影。(4)使用該圖像采集裝置，完全可以在可見(jiàn)光下進(jìn)行牛肉分級(jí)信息的檢測(cè)，有效地提高了牛肉分級(jí)信息檢測(cè)系統(tǒng)的適用性。(5)該圖像采集裝置集成安裝工業(yè)相機(jī)和專用光源于其內(nèi)部，即所有的工作設(shè)備均為內(nèi)置，在完全可以為系統(tǒng)的工作提供一個(gè)恒定光線環(huán)境的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以了進(jìn)一步的優(yōu)化，設(shè)計(jì)巧妙且便于加工制造，有效地簡(jiǎn)化了目前牛肉分級(jí)信息檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。(6)集成安裝于該圖像采集裝置內(nèi)部的工業(yè)相機(jī)安置架，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)相機(jī)位置的有效調(diào)整，便于獲得更清晰的圖像。


圖I是本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的底部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、殼體；2、反光鏡；3、工業(yè)相機(jī)；4、待測(cè)牛肉；5、把手；
6>Wi-Fi增益天線；7、通光口 ；8、觸摸屏；9、條形光源；10、底座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，它包括殼體I及其內(nèi)部的反光鏡2和工業(yè)相機(jī)3,所述的反光鏡2斜向設(shè)置于殼體I 的頂部，殼體I的底部設(shè)有通光口 7，通光口 7位于反光鏡2和待測(cè)牛肉4之間，待測(cè)牛肉4 的影像從通光口 7入射至反光鏡2，反光鏡2反射待測(cè)牛肉4的影像至工業(yè)相機(jī)3，工業(yè)相機(jī)3拍攝牛肉影像后輸出至圖像處理系統(tǒng)。本專利“基于潛入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉質(zhì)量分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置”能夠?yàn)槲覈?guó)牛肉信息檢測(cè)提供一種操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠獲取牛胴體二分體12-13胸肋間眼肌切面分級(jí)信息的圖像采集裝置設(shè)計(jì)制造方案。光學(xué)反射結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造(選材及加工)
經(jīng)過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)并根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果，在裝置的楔形結(jié)構(gòu)上部固定一面反射鏡，用于把來(lái)自牛胴體眼肌切面的光線反射到工業(yè)相機(jī)，使工業(yè)相機(jī)在狹窄的空間內(nèi)獲得充足的視野。反光鏡選用特制的前鍍膜反射鏡，用于消除普通反射鏡所產(chǎn)生的重影。光學(xué)反射結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及架設(shè)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。工業(yè)相機(jī)支架的設(shè)計(jì)(外觀及尺寸)和制造(選材及加工)
工業(yè)相機(jī)支架采用優(yōu)質(zhì)鋁合金材料進(jìn)行加工制造，底部留有螺紋孔用來(lái)固定在裝置內(nèi)部，側(cè)面留有固定視頻解碼器的螺紋孔，上部開(kāi)有工業(yè)相機(jī)固定槽，可以固定并調(diào)節(jié)工業(yè)相機(jī)的位置，工業(yè)相機(jī)位置調(diào)整的范圍為2cm。工業(yè)相機(jī)安置架的設(shè)計(jì)如圖2所示。具體實(shí)施時(shí)
(I )裝置概要設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì))。根據(jù)系統(tǒng)的性能要求初步提出裝置的總體架構(gòu)，從功能上將裝置劃分為若干個(gè)小單元。( 2 )模擬實(shí)驗(yàn)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。根據(jù)裝置概要設(shè)計(jì)的要求初步繪制出系統(tǒng)所涉硬件的整體框圖，然后再將整體框圖詳細(xì)分為各個(gè)子框圖，對(duì)每個(gè)子框圖進(jìn)行分析和工藝設(shè)計(jì)， 分別對(duì)每個(gè)子框圖進(jìn)行所需制造材料的選型和所需配置的規(guī)劃，列出各個(gè)子框圖所需配置的清單，然后進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)并根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。( 3 )軟件仿真和生產(chǎn)組裝。根據(jù)裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì)和裝置所需材料的規(guī)格進(jìn)行軟件仿真，根據(jù)初步仿真效果再對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。然后根據(jù)仿真效果和設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行生產(chǎn)和組裝，在此過(guò)程中嚴(yán)格控制好每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，盡量避免機(jī)械構(gòu)件尺寸偏差、工藝不足等錯(cuò)誤，保證硬件自身及硬件間配合的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)度，提高系統(tǒng)的調(diào)試效率。( 4 )硬件測(cè)試。硬件生產(chǎn)和組裝完畢后，要對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，保證各硬件模塊之間連接正確，測(cè)試各硬件模塊之間及自身工作的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)度，統(tǒng)計(jì)并分析相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，為今后圖像采集裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備，硬件測(cè)試是設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是它包括殼體(I)及其內(nèi)部的反光鏡(2)和工業(yè)相機(jī)(3),所述的反光鏡(2)斜向設(shè)置于殼體 (I)的頂部，殼體(I)的底部設(shè)有通光口( 7 )，通光口( 7 )位于反光鏡(2 )和待測(cè)牛肉(4)之間，待測(cè)牛肉(4)的影像從通光口(7)入射至反光鏡(2)，反光鏡(2)反射待測(cè)牛肉(4)的影像至工業(yè)相機(jī)(3)，工業(yè)相機(jī)(3)拍攝牛肉影像后輸出至圖像處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的反光鏡(2)和通光口( 7)同軸設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的反光鏡(2)的延長(zhǎng)線與通光口(7)平面的夾角范圍是 38. 9。-39.I。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的反光鏡(2 )的兩側(cè)設(shè)置至少一組條形光源(9 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的殼體(I)的的外側(cè)設(shè)有把手(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的通光口(7)為矩形開(kāi)口，正對(duì)待測(cè)牛肉切面，進(jìn)行圖像采集。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的反光鏡(2)為前表面鍍膜反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的工業(yè)相機(jī)(3 )通過(guò)底座(10 )固定在殼體(I)的底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，其特征是所述的圖像處理系統(tǒng)包括由視頻解碼器、主控板、Wi-Fi無(wú)線通信模塊構(gòu)成的電路板、Wi-Fi增益天線(6)和觸摸屏(8)，所述的觸摸屏(8)安裝在殼體(I)的頂部，電路板安裝在觸摸屏(8)的背面，Wi-Fi增益天線(6)外置與殼體(I)的頂部。
全文摘要
一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的便攜式牛肉品質(zhì)分級(jí)系統(tǒng)圖像采集裝置，它包括殼體(1)及其內(nèi)部的反光鏡(2)和工業(yè)相機(jī)(3)，所述的反光鏡(2)斜向設(shè)置于殼體(1)的頂部，殼體(1)的底部設(shè)有通光口(7)，通光口(7)位于反光鏡(2)和待測(cè)牛肉(4)之間，待測(cè)牛肉(4)的影像從通光口(7)入射至反光鏡(2)，反光鏡(2)反射待測(cè)牛肉(4)的影像至工業(yè)相機(jī)(3)，工業(yè)相機(jī)(3)拍攝牛肉影像后輸出至圖像處理系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N21/84GK102608118SQ201210065639
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者劉超超, 史慶春, 吳江奎, 吳海娟, 彭增起, 李小林, 梁林, 沈明霞, 王衛(wèi), 諶啟亮, 陳士進(jìn), 黃文龍 申請(qǐng)人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)