本发明专利技术公开了一种小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，包括单粒化送料装置、取样通道、图像采集与处理装置和分级装置；单粒化送料装置包括振动盘，振动盘内装有螺旋上升的输出通道，输出通道包括主轨道和与主轨道衔接的多个子轨道；取样通道为与各子轨道衔接的下滑通道；图像采集与处理装置包括位于下滑通道的上下两侧且错位布置的第一图像传感器和第二图像传感器，并对图像进行处理将小颗粒农业物料分级；分级装置包括衔接下滑通道的分级通道，分级通道的侧边安装有多级喷气嘴，喷气嘴用于吹动小颗粒农业物料落入相应的接料槽内，且喷气嘴受控于小颗粒农业物料分级结果。本发明专利技术还公开了一种小颗粒农业物料质量实时检测与分级方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器视觉
，尤其涉及。
技术介绍
小颗粒农业物料(谷物、种子等)需要对其质量检测与分级，来提高小颗粒农业物料的经济价值与食用价值。传统小颗粒农业物料分级方法包括利用小颗粒农业物料的外部形状和尺寸大小进行筛选，利用小颗粒农业物料与气流相对运动进行气流清选，利用小颗粒农业物料的种类、饱满程度、含水量和受病虫害程度差异进行比重清选，利用小颗粒农业物料表面颜色不同进行色选。但这些方法不能综合利用小颗粒农业物料表面形态学、颜色和纹理特征对小颗粒农业物料进行全面分析，进而不能对小颗粒农业物料进行精选。相对于人工肉眼检测，由于操作者的经验差异和主观因素的影响，造成检测结果具有很大的差异性，而机器视觉具有检测的客观性、快速性、无损性、高效率性，更加适用于小颗粒农业物料在线检测与自动分级。目前在国内市场上没出现大规模化的小颗粒农业物料视觉分级装备，相比国外已有商品化的小颗粒农业物料视觉分级装备，例如BoMill公司IQ种子分级机1002、SeQso公司iXeed Visual种子分级机、美国Thomas C.Pearson研制小麦分级机。 经大量文献检索，申请号为CN200710067204.7和CN201110122572.3的专利文献、BoMill 公司 IQ 种子分级机 1002 和文献《Design and development of a grain kernelsingulat1n device))均采用带有可旋转圆盘的种子单粒化装置,该圆盘端面圆周上均勻分布凹槽来盛放种子，每个凹槽存放一颗，实现小颗粒农业物料之间的分开。该单粒化装置检测速度慢、效率低，不适用于大批量小颗粒农业物料精选处理，更无法获取小颗粒农业物料的正反两面图像，造成小颗粒农业物料质量检测精度下降。 申请号为 CN200410078033.4、CN200910148225.0、CN201010237646.3 的专利均采用传送带的种子单粒化装置，传送带的上表面设有多个长方形孔穴来盛放种子，在传送带的下表面粘有透气丝网，待系统采集和处理图像后，种子进入卸料区域，孔穴下的气嘴打开将种子吹入指定的槽中。这种装置能够实现大批量小颗粒农业物料精选处理、处理效率和速度都较高，一张图片可以获取多个互不接触且排列整齐小颗粒农业物料，且能够获取小颗粒农业物料正反两面的清晰图像，但是卸料过程，是由气嘴向斜面或者竖直向上吹，可能由于小颗粒农业物料自身的重力而无法将陷在孔穴中小颗粒农业物料吹走，造成卸料困难。而专利申请号为CN201010237646.3的专利采用机械手进行吸取卸料，显然这种方式结构复杂、成本较高。 Next Instruments公司的便携式种子分析仪SeedCount SC5000R图像分析仪、SeedCount SC5000TR图像分析仪和SeedCount SC5000TR玉米分析仪，SeQso公司的便携式种子分析仪 iXeed CF Analyzer (Mobile)、种子分级机 iXeed? Visual Sorter 和 iXeed?CF Sorter，这些装置均采用托盘式种子单粒化装置，托盘上表面设有多个排列整齐椭圆形凹槽用来盛放种子。在使用便携式种子视觉检测仪，操作者将种子平铺到托盘中，然后将托盘放入分析仪，通过相关软件提取种子的形态学、颜色、纹理特征，再进行分类，并以图形和表格的形式显示在PC屏幕上。这种便携式种子视觉检测仪仅适用于少量种子的抽样检测。而种子分级机iXeed? Visual Sorter将多个托盘依次固定在运动的链条上,通过上料机构将种子填充到托盘的凹槽内，通过链条的左右移动回收多余种子，以黄瓜种子为例，该分级机检测速度达到40粒/秒，可实现无人操作时间达68小时。但是该分级机只能分成三级(接受、剔除、回收)，且卸料不易。iXeed? CF Sorter能基于叶绿素含量来判别种子的成熟度进而实现分级，以胡椒种子、卷心菜种子、茴香种子为例，该分级机检测速度可达100~200粒/秒。这些装置，一张图像可以得到整个托盘种子，但是只能获取种子一面的图像，通过从托盘中吸料来达到分级，这能造成有些凹槽种子没有吸取干净。 Pearson致力于种子在线检测与分级装备的研究,在《Color image based sorterfor separating red and white wheat》中，作者利用V型截面下滑槽实现小麦在加速下滑过程中，使得麦粒与麦粒之间分离，在下滑槽的末端设有两面成45度的镜子，用来反射麦粒背部图像，故可用一个相机来获取麦粒整个表面图像，再由PC处理图像并将处理结果的信号发送到电磁阀气嘴，实现麦粒的剔除与接收。该装置在检测速度为30粒/秒能达到较好的分级精度。利用PC进行图像处理时，首先图像保存在PC中的存储器中，然后再向存储器中调用图像进行处理，这会造成图像处理的时间延迟，从而影响高速在线检测，在((Hardware-based image processing for high-speed inspect1n of grains〉〉中，作者将FPGA代替PC和CMOS组装一起形成一个整体，3个这样的整体互成120°安装在圆形环，以实现对爆米花玉米种子的三面图像的实现并行处理，这极大促进检测效率与精度，检测速度达至丨J 75 粒 / 秒。在〈〈High-speed sorting of grains by color and surface texture))中，作者利用一个FPGA+CM0S整体检测三通道下滑槽的麦粒，检测速度达到255粒/秒，红白麦粒、大麦和硬质小麦、红黄亚麻种子的分级精度分别为96%，93%，92%。但是这些装置也存在较大气吹误判率 ，即有些好种子也被吹入次品槽内，其次装置相机获取图像与喷嘴开始喷气之间的时间间隔非常短，这也造成较大气吹误判率，而且分级数目较少。
技术实现思路
针对现有的带凹槽圆盘式小颗粒农业物料分级装置的处理效率低、不能同时获取小颗粒农业物料正反两面图像，带孔穴传送带式小颗粒农业物料分级装置的卸料困难，带凹槽托盘式小颗粒农业物料分级装置的分级等级数目较少和卸料不易，下滑式小颗粒农业物料分级装置的较大气吹误判率和分级数目较少。本专利技术提出一种结构简单、多输出通道并行处理、检测速度快、分级数目多、自动化程度高的小颗粒农业物料质量实时检测与分级 >J-U ρ?α装直。 一种小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，包括单粒化送料装置，承接单粒化送料装置的取样通道，安装在取样通道上下的图像采集与处理装置，以及与所述取样通道衔接的分级装置； 所述的单粒化送料装置包括振动盘，振动盘内装有螺旋上升的输出通道，所述的输出通道包括主轨道和与主轨道衔接的多个子轨道； 所述的取样通道为与各子轨道衔接的下滑通道； 所述的图像采集与处理装置包括位于下滑通道的上下两侧且错位布置的第一图像传感器和第二图像传感器，并对图像进行处理将小颗粒农业物料分级； 所述的分级装置包括衔接下滑通道的分级通道，分级通道的侧边安装有多级喷气嘴，喷气嘴用于吹动小颗粒农业物料落入相应的接料槽内，且喷气嘴受控于小颗粒农业物料分级结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，包括单粒化送料装置，承接单粒化送料装置的取样通道，安装在取样通道上下的图像采集与处理装置，以及与所述取样通道衔接的分级装置；所述的单粒化送料装置包括振动盘，振动盘内装有螺旋上升的输出通道，所述的输出通道包括主轨道和与主轨道衔接的多个子轨道；所述的取样通道为与各子轨道衔接的下滑通道；所述的图像采集与处理装置包括位于下滑通道的上下两侧且错位布置的第一图像传感器和第二图像传感器，并对图像进行处理将小颗粒农业物料分级；所述的分级装置包括衔接下滑通道的分级通道，分级通道的侧边安装有多级喷气嘴，喷气嘴用于吹动小颗粒农业物料落入相应的接料槽内，且喷气嘴受控于小颗粒农业物料分级结果。
【技术特征摘要】
1.一种小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，包括单粒化送料装置，承接单粒化送料装置的取样通道，安装在取样通道上下的图像采集与处理装置，以及与所述取样通道衔接的分级装置； 所述的单粒化送料装置包括振动盘，振动盘内装有螺旋上升的输出通道，所述的输出通道包括主轨道和与主轨道衔接的多个子轨道； 所述的取样通道为与各子轨道衔接的下滑通道； 所述的图像采集与处理装置包括位于下滑通道的上下两侧且错位布置的第一图像传感器和第二图像传感器，并对图像进行处理将小颗粒农业物料分级； 所述的分级装置包括衔接下滑通道的分级通道，分级通道的侧边安装有多级喷气嘴，喷气嘴用于吹动小颗粒农业物料落入相应的接料槽内，且喷气嘴受控于小颗粒农业物料分级结果。2.如权利要求1所述的小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，所述的振动盘安装在机架上，机架与振动盘之间设有减震装置。3.如权利要求1所述的小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，所述的单粒化送料装置还包括与各子轨道连接的出料通道，所述的出料通道相对水平面向下倾斜8度。4.如权利要求3所述的小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，所述的出料通道为环振动盘间隔90度布置的四个，所述的取样通道、图像采集与处理装置和分级装置为分别与四个 出料通道对应的四组。5.如权利要求1所述的小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，所述的取样通道和分级装置安装在振动盘侧边的支撑架上； 所述的支撑架上设有相对水平面向下倾斜的导向板，导向板上装有两块可调宽度的限位板，所述的下滑通道位于两限位板之间。6.如权利要求5所述的小颗粒农业物料质量实时检测与分级装置，其特征在于，所述导向板和限位板的材质为无色透明聚甲基丙烯酸甲酯。7.如权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：成芳，龚朝勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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