一種快速鑒定禽蛋貯藏時間的便攜式檢測裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于對禽蛋貯藏時間的快速鑒定領(lǐng)域，特指利用機(jī)器視覺與稱重相結(jié)合的一種快速鑒定禽蛋貯藏時間的便攜式檢測裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]禽蛋尺寸大小、蛋形指數(shù)、重量及1C藏時間是禽蛋品質(zhì)的重要指標(biāo)，綜合各項指標(biāo)對禽蛋進(jìn)行檢測與分級有利于對禽蛋按質(zhì)論價，充分體現(xiàn)禽蛋價值，提高附加值。此外，禽蛋孵化過程中為了保證孵化率，須保證蛋形指數(shù)在一定范圍內(nèi)；而禽蛋貯藏時間與其品質(zhì)直接相關(guān)，是衡量禽蛋品質(zhì)最重要的指標(biāo)。我國禽蛋生產(chǎn)主要以農(nóng)村的散戶為主，在禽蛋收購和銷售過程中對貯藏時間的檢測是有必要的。目前禽蛋尺寸、蛋形指數(shù)和貯藏時間檢測方法以人工目測與照蛋為主，其結(jié)果受主觀因素影響較大，且檢測效率低。
[0003]在禽蛋外部特征檢測方面，中國發(fā)明專利“用于禽蛋尺寸與蛋形指數(shù)及重量同時檢測的方法”(CN1934935)公布了一種利用機(jī)器視覺技術(shù)實現(xiàn)對禽蛋尺寸、蛋形指數(shù)和重量的檢測方法，此專利對所采集的禽蛋圖像進(jìn)行二值分割、濾波和邊緣檢測，最后提取禽蛋相應(yīng)的特征值用于檢測尺寸、蛋形指數(shù)和重量，該專利可實現(xiàn)對禽蛋外部品質(zhì)的無損、快速檢測，但離實際應(yīng)用還存在不少差距，主要體現(xiàn)在:1)計算過程較為復(fù)雜；2)禽蛋位姿需要一定的要求；3)由于重量與密度密切相關(guān)，而密度又與禽蛋種類和新鮮度相關(guān)，僅用外形尺寸計算禽蛋重量的準(zhǔn)確性不足。
[0004]在禽蛋新鮮度檢測方面，目前主要的檢測技術(shù)有機(jī)器視覺技術(shù)及近紅外光譜技術(shù)，鄭麗敏等發(fā)表在農(nóng)業(yè)工程學(xué)報的文章“基于計算機(jī)視覺的雞蛋新鮮度無損檢測”，利用機(jī)器視覺技術(shù)獲取雞蛋透射圖像的顏色空間或蛋殼形態(tài)特征，檢測禽蛋的新鮮度是可行的；侯卓成等(2009)利用傅立葉變換近紅外反射技術(shù)對雞蛋新鮮度進(jìn)行無損檢測，運用偏最小二乘法建立的預(yù)測模型具有較好的準(zhǔn)確性和預(yù)測性。研究表明，采用機(jī)器視覺技術(shù)與近紅外光譜技術(shù)對雞蛋新鮮度的檢測都是可行的，但存在以下問題:采用機(jī)器視覺技術(shù)時，雞蛋表殼顏色、蛋殼厚度及光照強(qiáng)度都會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，在圖像處理時需要精確提取蛋黃區(qū)域，且其檢測需要在高強(qiáng)度光照條件下；近紅外光譜技術(shù)建模工作量大，且易受溫度、檢測部位及環(huán)境的影響，穩(wěn)定性難以保證，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有研究的不足，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺與稱重技術(shù)相結(jié)合的便攜式禽蛋品質(zhì)及貯藏時間快速檢測裝置與方法。采用機(jī)器視覺技術(shù)實現(xiàn)禽蛋尺寸大小和蛋形指數(shù)的檢測；采用稱重技術(shù)實現(xiàn)禽蛋重量的檢測；利用貯藏過程中禽蛋內(nèi)部水分蒸發(fā)引起失重，而其外形尺寸不變的特性，將禽蛋尺寸大小與禽蛋重量信息相融合，實現(xiàn)對禽蛋貯藏時間的快速鑒定；禽蛋品質(zhì)檢測參數(shù)與國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)相對照，對禽蛋進(jìn)行分級處理。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種快速鑒定禽蛋貯藏時間的便攜式檢測裝置，包括箱體、檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)均與箱體連接，且所述檢測系統(tǒng)位于箱體內(nèi)部；
[0008]所述檢測系統(tǒng)包括相機(jī)固定支架、相機(jī)、蛋托、稱重傳感器、直線絲杠導(dǎo)軌和輥子，在所述箱體上部固設(shè)有相機(jī)固定支架，相機(jī)固定支架上設(shè)有可拆卸的相機(jī)，且相機(jī)鏡頭豎直向下，在相機(jī)鏡頭的正下方設(shè)有蛋托，所述蛋托的下部與稱重傳感器的上端固定連接，稱重傳感器的下端與直線絲杠導(dǎo)軌的滑塊固定連接，直線絲杠導(dǎo)軌與箱體固定連接；所述輥子的數(shù)量為2，所述兩個輥子以蛋托為對稱中心且通過固定支架與箱體固定連接，且兩個輥子之間的最小距離大于蛋托的尺寸；所述兩個輥子之間通過第二傳動皮帶連接，其中一個輥子通過第一傳動皮帶與電機(jī)連接；
[0009]所述信號處理系統(tǒng)包括固設(shè)于箱體外壁的ARM主處理器和固設(shè)于箱體內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動電路、電源穩(wěn)壓模塊和信號調(diào)理模塊，所述ARM主處理器與相機(jī)連接，所述ARM主處理器用于通過軟件實現(xiàn)對所得信息進(jìn)行深入分析，以獲取禽蛋品質(zhì)參數(shù)；所述電源穩(wěn)壓模塊用于為整個電路提供電能；所述電機(jī)驅(qū)動電路與ARM主處理器、電機(jī)和直線絲杠導(dǎo)軌連接，用于接收ARM主處理器的信號，實現(xiàn)通過數(shù)字量對電機(jī)進(jìn)行控制；所述信號調(diào)理模塊與ARM主處理器和稱重傳感器連接，所述信號調(diào)理模塊用于對稱重傳感器的信號進(jìn)行濾波、放大，并將信號反饋給ARM主處理器；
[0010]在所述箱體的其中一側(cè)壁上開有進(jìn)樣口，且所述進(jìn)樣口高于所述固定支架；在箱體內(nèi)壁上設(shè)有光源。
[0011]進(jìn)一步，所述蛋托為U型蛋托。
[0012]進(jìn)一步，所述稱重傳感器為S型稱重傳感器。
[0013]進(jìn)一步，在所述箱體頂壁的上表面設(shè)有提手。
[0014]進(jìn)一步，在箱體其中一側(cè)壁上設(shè)有開口，在所述開口處設(shè)有風(fēng)扇。
[0015]所述的一種快速鑒定禽蛋貯藏時間的便攜式檢測裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1、鑒定前的信號穩(wěn)定性預(yù)處理:稱重傳感器和光源均電源穩(wěn)壓模塊供電和二級穩(wěn)壓處理，保證了輸出信號的穩(wěn)定性；對ARM主處理器的A/D模塊進(jìn)行標(biāo)定，通過基線校正去除基線漂移；對稱重傳感器進(jìn)行標(biāo)定，建立輸出電壓與重量之間的線性關(guān)系式；稱重傳感器所產(chǎn)生的信號經(jīng)信號調(diào)理模塊進(jìn)行放大、濾波處理，以提高信號的信噪比；
[0017]步驟2、放入樣品以及樣品信號的采集:采集稱重傳感器傳輸?shù)姆Q重信號以及相機(jī)傳輸?shù)膱D像信號；
[0018]步驟3、信號的處理與分析:對所采集的重量信號經(jīng)信號調(diào)理模塊進(jìn)行放大、濾波處理之后，通過端點檢測與閾值約束的方法實現(xiàn)禽蛋重量信號平穩(wěn)檢測；對所采集的禽蛋圖像經(jīng)過圖像分割方法從背景中提取，根據(jù)其形態(tài)特征提取雞蛋長短軸，并計算實際尺寸；所述的長短軸提取方法是將禽蛋視為一橢球體，采用橢圓擬合方法將所提取的禽蛋圖像邊緣像素進(jìn)行擬合，并將擬合橢圓的長、短軸作為禽蛋的長、短軸；所述的實際尺寸計算主要是通過多元線性回歸的方法，將所提取長短軸像素尺寸與實際尺寸建立線性關(guān)系式，采用像素尺寸與線性關(guān)系式預(yù)測禽蛋實際尺寸；
[0019]所述的長軸計算公式為:y = 0.1972X+11.2863 ；
[0020]所述的短軸計算公式為:y = 0.1689x+13.2926 ；
[0021]其中x表示像素尺寸，y表示實際尺寸；
[0022]步驟4、禽蛋特征參數(shù)的計算:1)尺寸大小:主要包括長、短軸尺寸，通過所建立的線性關(guān)系式與所提取的像素尺寸計算得到禽蛋尺寸參數(shù)；2)蛋形指數(shù):求取長軸與短軸尺寸的比例；3)重量:通過稱重傳感器輸出電壓值與傳感器標(biāo)定公式，計算所測禽蛋重量；4)儲藏時間:將禽蛋視為一橢球體，結(jié)合禽蛋重量、長軸和短軸即可計算所測禽蛋的密度，并根據(jù)禽蛋品種與儲藏環(huán)境預(yù)測禽蛋儲藏天數(shù)。
[0023]有益效果:
[0024](1)集成了稱重模塊和圖像模塊，可實現(xiàn)對禽蛋品質(zhì)參數(shù)的多指標(biāo)同步檢測；
[0025](2)將禽蛋外形參數(shù)與重量信息相融合，實現(xiàn)對禽蛋貯藏時間的快速鑒定；
[0026](3)系統(tǒng)采用鋰電池作為供電電源，ARM作為主處理器，該設(shè)計可擺脫傳統(tǒng)裝置的電線和電腦束縛，可實現(xiàn)裝置的便攜式；
[0027](4)實現(xiàn)禽蛋的動態(tài)檢測，可以為以后禽蛋自動化生產(chǎn)線檢測提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明檢測裝置中測控系統(tǒng)的示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明檢測過程中的軟件流程圖。
[0031]圖中:1.ARM主處理器；2.進(jìn)料口 ；3.第一傳動皮帶；4.輥子；5.固定支架；6.第二傳動皮帶；7.電機(jī)；8.風(fēng)扇；9.直線絲杠導(dǎo)軌；10.電機(jī)驅(qū)動電路；11.電源穩(wěn)壓模塊；12.信號調(diào)理模塊；13.稱重傳感器；14.蛋托；15.相機(jī)；16.光源；17.相機(jī)固定支架；18.提手
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0033]如圖1所示，一種快速鑒定禽蛋貯藏時間的便攜式檢測裝置，包括箱體、檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)均與箱體連接，且所述檢測系統(tǒng)位于箱體內(nèi)部；所述檢測系統(tǒng)包括相機(jī)固定支架17、相機(jī)15、蛋托14、稱重傳感器13、直線絲杠導(dǎo)軌
9和輥子4，在所述箱體上部固設(shè)有相機(jī)固定支架17，相機(jī)固定支架17上設(shè)有可拆卸的相機(jī)15，且相機(jī)15鏡頭豎直向下，在相機(jī)15鏡頭的正下方設(shè)有蛋托14，所述蛋托14的下部與稱重傳感器13的上端固定連接，稱重傳感器13的下端與直線絲杠導(dǎo)軌9的滑塊固定連接，直線絲杠導(dǎo)軌9與箱體固定連接；所述輥子4的數(shù)量為2，所述兩個輥子4以蛋托14為對稱中心且通過固定支架5與箱體固定連接，且兩個輥子4之間的最小距離大于蛋托14的尺寸；所述兩個棍子4之間通過第二傳動皮帶6連接，其中一個棍子4通過第一傳動皮帶3與電機(jī)7連接；所述信號處理系統(tǒng)包括固設(shè)于箱體外壁的ARM主處理器1和固設(shè)于箱體內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動電路10、電源穩(wěn)壓模塊11和信號調(diào)理模塊12，所述ARM主處理器1與相機(jī)15連接，所述ARM主處理器1用于通過軟件實現(xiàn)對所得信息進(jìn)行深入分析，以獲取禽蛋品質(zhì)參數(shù)；所述電源穩(wěn)壓模塊11用于為整個電路提供電能；所述電機(jī)驅(qū)動電路10與ARM主處理器1、電機(jī)7和直線絲杠導(dǎo)軌9連接，用于接收ARM主處理器1的信號，實現(xiàn)通過數(shù)字量對電機(jī)進(jìn)行控制；所述信號調(diào)理模塊12與ARM主處理器1和稱重傳感器13連接，所述信號調(diào)理模塊12用于對稱重傳感器13的信號進(jìn)行濾波、放大，并將信號反饋給ARM主處理器1 ;在所述箱體的其中一側(cè)壁上開有進(jìn)樣口 2，為方便進(jìn)樣，所述進(jìn)樣口 2的高度設(shè)置為高于所述固定支架5 ;在箱體內(nèi)壁上設(shè)有光源16，實現(xiàn)箱體內(nèi)均勻穩(wěn)定的采光。
[0034]上述蛋托蛋托14為U型蛋托時，更能保證禽蛋的穩(wěn)定性，禽蛋不易滑落。
[0035]上述稱重傳感器13為S型稱重傳感器時，更加方便安裝固定。
[0036]由于本發(fā)明整體體積較小，可以所以