CN108372133A - 一种高光谱自动水果无损检测分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，它包括水果输送装置、光谱信息采集系统、水果分拣装置和计算机，水果通过水果输送装置传输，通过光谱信息采集系统对水果的全方位光谱信息采集，将采集到的数据发送给计算机，根据系统对水果等级的判断，开启水果分拣装置完成分选。通过水果输送装置输送、采集水果的彩色图像，对采集的多/高光谱数据进行处理，对表面缺陷和内部进行分析，判断水果的优劣，采集多/高光谱图像后，使水果移动到水果分拣装置的滑动台上，再根据系统对水果等级的判断，开启相应的分选扇叶，以完成分选，速度快，分选效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种水果分拣装置，尤其涉及一种高光谱自动水果无损检测分拣装置。该装置可用于对脐橙、翠冠梨、猕猴桃等水果进行采后的实时无损检测、分级及分选。
背景技术
为了提高水果的生产价值，对其品质进行检测分拣是必不可少的，无损检测则成为发展的重中之重，但目前国内的无损检测技术，自动化程度较低，尤其在光谱无损检测方面，人为参与程度较高，浪费大量的时间，人力物力。因此迫切需要一种基于高光谱无损检测的自动化检测设备来解决这一问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高光谱自动水果无损检测分拣装置。
本发明提供的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，它包括水果输送装置、光谱信息采集系统、水果分拣装置和计算机，水果通过水果输送装置传输，通过光谱信息采集系统对水果的全方位光谱信息采集，将采集到的数据发送给计算机，根据系统对水果等级的判断，开启水果分拣装置完成分选。
进一步的，所述水果输送装置包括传送带、步进电机、链轮链条及彩色相机，所述传送带一侧下方安装有电机安装架，所述电机安装架内安装有步进电机，所述步进电机通过链轮链条带动传送带旋转，所述传送带的两侧设置有标定标尺，所述标定标尺的上方设置有彩色相机。水果输送装置用于输送水果。
进一步的，所述传送带的前后两侧分别安装有光电传感器A和光电传感器B。
进一步的，所述光谱信息采集系统包括机架、高光谱相机、线光源、旋转台和丝杆，所述机架内上方安装有高光谱相机，所述高光谱相机上方设置有丝杆，所述高光谱相机通过连接板固定在丝杆上，所述高光谱相机的下方设置有线光源，所述旋转台设置在水果分拣装置的传送带后端，所述旋转台对准水果分拣装置。
进一步的，所述水果分拣装置包括滑动台和选件装置，所述选件装置安装在滑动台的后端，所述滑动台的前端安装有光电传感器C，所述滑动台的后方设置有步进电机，所述选件装置包括一级分选龙门、二级分选龙门、各级限位板、各级分选电机和分选扇叶，各级分选电机控制分选扇叶的分选角度，各级限位板上安装有限位开关，所述限位开关用于限制分选扇叶的分选角度。水果分拣装置可对水果进行分选。
进一步的，所述一级分选龙门的后方设置有一级分选龙门支架，所述二级分选龙门的后方设置有二级分选龙门支架，所述一级分选龙门和二级分选龙门上分别安装有一级分选电机和二级分选电机，所述一级分选龙门前方左右侧设置一级限位板，二级分选龙门下方安装有二级限位板。
进一步的，所述二级限位板包括二级限位板A和二级限位板B，所述二级分选龙门支架下方固定有大分隔板和两小分隔板，两小分隔板位于大分隔板的两侧，所述二级限位板B位于大分隔板前端的二级分选龙门下方，所述二级限位板A位于二级分选龙门的两端。
进一步的，所述一级限位板上开有限位销孔和限位槽，所述限位销孔通过螺杆与机架连接，所述限位槽用于固定螺栓来固定一级限位板的相对位置。
进一步的，左右侧的一级限位板、二级限位板A、二级限位板B均安装有限位开关，所述分选扇叶为限位门A、限位门B、限位门C。
与现有技术相比，本发明的有益效果：通过水果输送装置输送、采集水果的彩色图像，对采集的多/高光谱数据进行处理，对表面缺陷和内部进行分析，判断水果的优劣，采集多/高光谱图像后，使水果移动到水果分拣装置的滑动台上，再根据系统对水果等级的判断，开启相应的分选扇叶，以完成分选，速度快，分选效率高。
附图说明
图1是本发明的水果输送装置。
图2是本发明的水果分拣装置。
图3是本发明选件装置的放大细节图。
图4是本发明选件装置的俯视图。
图5是本发明整体装配图。
图6是本发明的高光谱相机的连接固定放大图。
图7是带有计算机的整体装配图。
1.光电传感器B，2.彩色相机，3.标定标尺，4.光电传感器A，5.链轮链条，6.步进电机，7.电机安装架，8.传送带，9.二级分选电机，10.限位开关，11.一级限位板，12.滑动台，13.光电传感器C，14.一级分选电机，15.分选扇叶，151、限位门A，152、限位门B，153、限位门C，16. 二级分选龙门支架，17.调节丝杆，18.高光谱相机，19.线光源，20.旋转台，21.机架，22.步进电机，23.限位销孔，24.限位槽，25.一级分选龙门，26一级分选龙门支架，27. 二级限位板A，28.二级分选龙门，29. 二级限位板B，30.小分隔板，31.大分隔板，32.连接板,33、螺杆，34、计算机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图及具体实施方式进行详细描述，本说明书中描述的实施例仅用于解释本发明，并非用来限定本发明。
图5、图7所示，本发明的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，它包括水果输送装置、光谱信息采集系统、水果分拣装置和计算机34，水果通过水果输送装置传输，通过光谱信息采集系统对水果的全方位光谱信息采集，将采集到的数据发送给计算机34，根据系统对水果等级的判断，开启水果分拣装置完成分选。
图1所示，水果输送装置包括传送带8、步进电机6、链轮链条5及彩色相机2，传送带8一侧下方安装有电机安装架7，电机安装架7内安装有步进电机6，步进电机6通过链轮链条5带动传送带8旋转，传送带8的前后两侧分别安装有光电传感器A4和光电传感器B1，传送带8的两侧设置有标定标尺3，标定标尺3的上方设置有彩色相机2。
图6所示，光谱信息采集系统包括机架21、高光谱相机18、线光源19、旋转台20和丝杆17，机架21内上方安装有高光谱相机18，高光谱相机18上方设置有丝杆17，高光谱相机18通过连接板32固定在丝杆17上，连接板32与高光谱相机1和连接板32与丝杆17之间均是通过螺栓连接。丝杆的控制电机为直流步进电机可通过程序控制其转速和转向，进而控制高光谱相机进行上下移动。高光谱相机18的下方设置有线光源19，旋转台20设置在水果分拣装置的传送带8后端，旋转台20对准水果分拣装置。
图2所示，水果分拣装置包括滑动台12和选件装置，选件装置安装在滑动台12的后端，滑动台12的前端安装有光电传感器C13，滑动台12的后方设置有步进电机22，选件装置包括一级分选龙门25、二级分选龙门28、各级限位板、各级分选电机和分选扇叶15，各级分选电机控制分选扇叶15的分选角度，各级限位板上安装有限位开关，限位开关用于限制分选扇叶的分选角度。
图3和图4所示，一级分选龙门25的后方设置有一级分选龙门支架26，二级分选龙门28的后方设置有二级分选龙门支架16，一级分选龙门25和二级分选龙门28上分别安装有一级分选电机14和二级分选电机9，一级分选龙门25前方左右侧设置一级限位板11，二级分选龙门支架16下方固定有大分隔板31和两小分隔板30，两小分隔板30位于大分隔板31的两侧，大分隔板31前端位于二级分选龙门28下方安装有二级限位板B 29，二级分选龙门28的两端安装有二级限位板A 27，两块限位板（二级限位板A、二级限位板B）分别限制两个二级分选电机9的左右摆动角度，以保证正确的分选角度和分选动作。大、小分隔板31、30起到固定龙门和形成通道的作用。
一级限位板11上开有限位销孔23和限位槽24，限位销孔23通过螺杆33与机架21连接，在限位槽24开口处用固定螺栓来固定一级限位板11的相对位置，通常情况下两侧限位板成90°夹角，即与机架边缘成45°夹角。
左右侧的一级限位板11、二级限位板A 27、二级限位板B 29均安装有限位开关10。左右侧的一级限位板11上的限位开关标记为I、II，二级限位板A 27上的限位开关标记为III、VI，二级限位板B 29上的限位开关标记为IV、V，分选扇叶为限位门A、限位门B、限位门C，限位开关标记为I、II对应的限位门A，限位开关标记为III、IV对应的是限位门B，限位开关标记为V、VI对应的限位门C。
其中，电机安装架7固定在机体上，步进电机6通过链轮链条5带动传送带8的旋转。通过编写的控制程序对高光谱相机调节丝杆的控制，来实现高光谱相机18的自动对焦功能，高光谱相机18与旋转台20相互配合进行对水果的全方位光谱信息采集。分选扇叶15通过各级分选步进电机固定在各级分选龙门支架上。对采集到的水果的多/高光谱信息进行分析处理后，控制分选电机进行分拣操作。
水果从左至右经过光电传感器A4，光电传感器A4将采集到的数据发送给计算机，用以判断是否有水果，如判断有水果，根据步进电机6的转速，获取该水果到达彩色相机2的时间，然后通过程序控制，采集水果的彩色图像，彩色相机2通过安装在机架上的标定标尺3，对图像进行标定。先判断是否有物体被彩色相机2采集到，然后计算该水果的实际物理尺寸（根据标定标尺3计算），接着根据不同水果的特性，计算该水果的虚拟高度值及其在传送带8上的位置信息。根据计算的水果的高度值，控制高光谱位置调节丝杆17调节高光谱相机18与水果上表面的高度，以保证相机的焦平面在水果上表面上，以便采集到清晰的多/高光谱图像。高光谱相机图像采集方式为线扫描方式。当水果通过光电传感器B1后，高光谱相机18的高度调节已经完成，根据计算得到的水果边界的大小及其在传送带中的位置，在根据皮带的传送速度和光电传感器B1与高光谱相机正下方的距离，可以较为准确的计算出高光谱相机开始采集图像的时间，以5%的比例扩大采集范围，以保证采集到完整的水果图像。
对采集的多/高光谱数据进行处理，对表面缺陷和内部进行分析，判断水果的优劣。采集多/高光谱图像后，使水果移动到传送皮带12上，根据硬件系统的运算能力和皮带传送速度，保证水果在通过光电传感器C13之前，完成对水果的计算判断。当水果通过光电传感器C13后，根据系统对水果等级的判断，开启相应的分选扇叶15，以完成分选。为了提高分选速度，保证水果在分选扇叶处不被卡塞，当水果通过光电传感器C13后，二级分选台的步进电机22提高转速，加速水果分选。在试验台工作过程中，水果的间距约为30cm-45cm。
高光谱相机18标定采用在旋转台20上安置一个标准白板，该白板在检测系统启动时自动对多/高光谱相机进行标定，标定后为防止对标定白板的污染，需用防尘盖盖住。
本发明的高光谱自动水果无损检测分拣装置，可以选定多个特征波长图像，通过对不同特征波长图像的组合，及其对应的检测分选程序，以适应不同水果的分选检测，以适应不同成熟期的水果检测。克服了传统滤波片式和多光谱式检测装置需要更换不同滤波片才能检测不同水果的缺点，提高了该设备的通用性。
Claims (9)
1.一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：它包括水果输送装置、光谱信息采集系统、水果分拣装置和计算机，水果通过水果输送装置传输，通过光谱信息采集系统对水果的全方位光谱信息采集，将采集到的数据发送给计算机，根据系统对水果等级的判断，开启水果分拣装置完成分选。
2.根据权利要求1所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述水果输送装置包括传送带、步进电机、链轮链条及彩色相机，所述传送带一侧下方安装有电机安装架，所述电机安装架内安装有步进电机，所述步进电机通过链轮链条带动传送带旋转，所述传送带的两侧设置有标定标尺，所述标定标尺的上方设置有彩色相机。
3.根据权利要求2所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述传送带的前后两侧分别安装有光电传感器A和光电传感器B。
4.根据权利要求1所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述光谱信息采集系统包括机架、高光谱相机、线光源、旋转台和丝杆，所述机架内上方安装有高光谱相机，所述高光谱相机上方设置有丝杆，所述高光谱相机通过连接板固定在丝杆上，所述高光谱相机的下方设置有线光源，所述旋转台设置在水果分拣装置的传送带后端，所述旋转台对准水果分拣装置。
5.根据权利要求1所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述水果分拣装置包括滑动台和选件装置，所述选件装置安装在滑动台的后端，所述滑动台的前端安装有光电传感器C，所述滑动台的后方设置有步进电机，所述选件装置包括一级分选龙门、二级分选龙门、各级限位板、各级分选电机和分选扇叶，各级分选电机控制分选扇叶的分选角度，各级限位板上安装有限位开关，所述限位开关用于限制分选扇叶的分选角度。
6.根据权利要求5所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述一级分选龙门的后方设置有一级分选龙门支架，所述二级分选龙门的后方设置有二级分选龙门支架，所述一级分选龙门和二级分选龙门上分别安装有一级分选电机和二级分选电机，所述一级分选龙门前方左右侧设置一级限位板，二级分选龙门下方安装有二级限位板。
7.根据权利要求6所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述二级限位板包括二级限位板A和二级限位板B，所述二级分选龙门支架下方固定有大分隔板和两小分隔板，两小分隔板位于大分隔板的两侧，所述二级限位板B位于大分隔板前端的二级分选龙门下方，所述二级限位板A位于二级分选龙门的两端。
8.根据权利要求1所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：所述一级限位板上开有限位销孔和限位槽，所述限位销孔通过螺杆与机架连接，所述限位槽用于固定一级限位板的相对位置。
9.根据权利要求1所述的一种高光谱自动水果无损检测分拣装置，其特征在于：左右侧的一级限位板、二级限位板A、二级限位板B均安装有限位开关，所述分选扇叶为限位门A、限位门B、限位门C。
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