全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置及其分选检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，包括输送装置、检测暗箱、分选机构、红外传感器模块、图像采集机构、内置有卷积神经网络和支持向量机SVM的图像处理分析模块、内置有支持向量机SVM的数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；本发明专利技术还公开了使用上述装置的马铃薯分选检测方法。本发明专利技术的全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置及其分选检测方法，无需马铃薯在检测过程中进行翻转运动即可完成全方位的检测，一方面避免了马铃薯的不必要损伤，另一方面避免了动态拍照检测中的不稳定性，提高图像清晰程度，提升了检测的准确率。本发明专利技术能广泛用于马铃薯农产品外部品质的实时在线检测，对促进我国马铃薯产业的发展具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农产品外观品质检测的装置与方法，具体地说是涉及一种马铃薯分选和缺陷检测装置及检测方法。
技术介绍
形状和表面缺陷是马铃薯外观品质的重要特征，通过对这些特征指标进行定量测量，可以完成马铃薯外部缺陷、形状等指标的综合检测和分级。我国是世界上最大的马铃薯生产国，而马铃薯品质检测绝大部分仍停留在靠人工感官进行识别判断阶段。这种人工检测、评定马铃薯品质的方法效率低，客观性、准确性较差，难以满足高标准分级的要求，不利于实现规模化、自动化品质检测作业。利用机器视觉进行检测可以排除人为主观因素的干扰，能够为实现规模化、自动化品质检测作业提供可靠基础。目前大部分马铃薯加工企业中使用的马铃薯的分级装置一般都只是通过重量进行分级，利用天平或者压力传感器获取重量信息，然后通过按照杠杆原理或者控制电路进行分级。但这些装置只能按照重量分级，对于有缺陷的马铃薯薯块，无法自动挑出。这样的设备在实际应用操作过程中，需要额外增加人力先将次品挑出，然后再按照重量分级，这样就会增加马铃薯分级成本，增加人力物力，从而提高了生产成本，分级过程无法真正离开人工的参与，不能为实现规模化、自动化品质检测作业提供可靠基础。虽然现在对基于计算机视觉的马铃薯分级方法和设备研究逐渐成为热点，但一般只限于实验室研究或者采用单一摄像头对马铃薯拍照，真正大批量应用于实际生产加工过程中的不多，有些分级算法虽然有了比较高识别率，但由于只采用一个摄像头，对马铃薯的缺陷检测并不全面，存在漏检的概率。为了解决现有马铃薯分级设备只能按照重量分级或者单一摄像头的缺陷，不能很好地满足实时检测的要求等问题，提出了一种全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置及其方法。通过国内专利文献检索发现有一些相关专利文献报道，主要有以下一些：1、公布号为CN 202539096 U 的专利公开了一种果蔬分选剔除机构，尤其是适用于大型果蔬的分选剔除机构，可将混在果蔬之中的土块、石头及玻璃等剔除，也可将不成熟的果实进行剔除。该专利采用迎面击打果蔬的方式，且分选后的果蔬直接跌落到物料仓中，容易对果蔬造成损害。2、公告号为CN 104056790 A，名称为“一种马铃薯智能分选方法与装置”的技术专利，解决现有马铃薯分级设备只能按照重量分级，以及有些设备虽然能按照外观特征分级，但分级算法比较复杂，不能很好地满足实时检测的要求等问题。3、公告号为CN 204746897 U，名称为“一种基于机器视觉技术的马铃薯分级控制装置” 技术专利，可以实现杂质、不同品质马铃薯的快速检测分选，利用空气喷射器剔除杂质，控制马铃薯与导向拨杆之间的碰撞角度来降低碰撞力，减少马铃薯的机械损伤；根据马铃薯的检测横径采用一个或多个导向机构对马铃薯进行剔除，实现待分级马铃薯的分选。4、公告号为 CN 203732461 A，名称为“一种用于马铃薯品质图像采集的水平输送和匀速翻转装置”的技术专利，设计一种用于马铃薯品质图像采集的水平输送和匀速翻转装置，可以实现马铃薯外部品质无损检测中，在水平输送中匀速平稳翻转，且可保障马铃薯检测过程的中心定位，实现马铃薯外部品质图像的动态采集。上述专利虽然提出了马铃薯的分拣方法和马铃薯分级设备，有些设备虽然能按照外观特征分级，但由于只采用一个摄像头，需要翻转马铃薯，对其缺陷检测并不全面，存在漏检的概率，且对摄像头拍摄的照片进行分析处理的手段较为简陋，不能准确、迅速并全面地分析图像，分析结果不尽如人意。另外，翻转马铃薯时也可能导致马铃薯发生损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，能够自动输送马铃薯，无须翻转马铃薯即可对马铃薯进行全面拍摄和检测，检测较为高效和准确。为实现上述目的，本专利技术的全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置包括输送装置、检测暗箱、分选机构、红外传感器模块、图像采集机构、内置有卷积神经网络和支持向量机SVM的图像处理分析模块、内置有支持向量机SVM的数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；输送装置包括机架，机架上间隔设有输送滚轴，各输送滚轴位于同一水平面上，相邻输送滚轴之间相距1－2.5厘米；以输送方向为前方，最前端的输送滚轴处的机架向前连接有下料板；最后端的输送滚轴处的机架向后连接有上料装置，上料装置向下倾斜设置，上料装置采用皮带输送装置或链条输送装置；输送滚轴左右两侧的机架上设有用于阻挡马铃薯沿左右方向落下的输送挡板组；各输送滚轴的左端部均设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；输送装置中部的机架向上连接有检测暗箱，检测暗箱的前侧壁下部和后侧壁下部对应开设有用于通过马铃薯的开口；检测暗箱内设有所述图像采集机构、上照明装置和下照明装置；所述下照明装置设有两个；检测暗箱前后方向的中部位置正下方的相邻两个输送滚轴采用透明滚轴机构；透明滚轴机构包括中空设置且两端敞口的透明玻璃滚轴、左橡胶滚轴、右橡胶滚轴、左支撑装置、右支撑装置和支撑连杆；左、右支撑装置均包括滚轴支架和通过滚动轴承连接在滚轴支架上的插接筒；左支撑装置的插接筒的左端部设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；透明玻璃滚轴的左端插接所述左橡胶滚轴，透明玻璃滚轴的右端插接所述右橡胶滚轴，左、右橡胶滚轴均与所述透明玻璃滚轴过盈配合；右橡胶滚轴的右端插接在所述右支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合，左橡胶滚轴的左端插接在所述左支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合；右橡胶滚轴中空设置，所述支撑连杆的右端与一摄像动力装置传动连接，摄像动力装置连接在所述机架的右端部，支撑连杆向左穿过所述右支撑装置的插接筒和右橡胶滚轴且其左端位于所述透明玻璃滚轴内；所述两个透明滚轴机构之间的间隙形成红外传感通道，所述红外传感器模块包括红外发射器和红外接收器，红外发射器和红外接收器分别位于红外传感通道的左方和右方，且红外发射器和红外接收器均正对所述红外传感通道；图像采集机构包括1个用于采集马铃薯全局图像的全局图像采集模块和6个用于采集马铃薯局部图像的局部图像采集模块；全局图像采集模块包括设置在检测暗箱内后侧壁顶部的全局摄像头；所述6个局部图像采集模块分别为1个位于检测暗箱内后侧壁中部的后方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内左侧壁中部的左方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内右侧壁中部的右方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内前侧壁中部的前方局部图像采集模块和2个下方局部图像采集模块，每个所述的透明滚轴机构的透明玻璃滚轴内分别设有1个所述的下方局部图像采集模块和1个所述的下照明装置，下方局部图像采集模块和下照明装置均连接在所述支撑连杆的左端部；前方、后方、左方和右方局部图像采集模块结构相同，均包括用于带动摄像头作往复直线运动的摄像头运动机构和连接在摄像头运动机构上的局部摄像头；每个下方局部图像采集模块包括一个局部摄像头；检测暗箱出口处的机架一侧设有用于将马铃薯沿左右方向推离输送装置的分选机构，分选机构所对应的输送挡板组设有用于通过马铃薯的缺口；所述分选机构为推杆式分选机构或者喷气式分选机构；分选机构处的输送装置部分形成待分离区域；所述检测暗箱前方的机架上连接有安装架，安装架上设有所述图像处理分析模块、数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；时序模块连接所述动力机构、摄像头运动机构的驱动装置、红外传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，其特征在于：包括输送装置、检测暗箱、分选机构、红外传感器模块、图像采集机构、内置有卷积神经网络和支持向量机SVM的图像处理分析模块、内置有支持向量机SVM的数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；输送装置包括机架，机架上间隔设有输送滚轴，各输送滚轴位于同一水平面上，相邻输送滚轴之间相距1－2.5厘米；以输送方向为前方，最前端的输送滚轴处的机架向前连接有下料板；最后端的输送滚轴处的机架向后连接有上料装置，上料装置向下倾斜设置，上料装置采用皮带输送装置或链条输送装置；输送滚轴左右两侧的机架上设有用于阻挡马铃薯沿左右方向落下的输送挡板组；各输送滚轴的左端部均设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；输送装置中部的机架向上连接有检测暗箱，检测暗箱的前侧壁下部和后侧壁下部对应开设有用于通过马铃薯的开口；检测暗箱内设有所述图像采集机构、上照明装置和下照明装置；所述下照明装置设有两个；检测暗箱前后方向的中部位置正下方的相邻两个输送滚轴采用透明滚轴机构；透明滚轴机构包括中空设置且两端敞口的透明玻璃滚轴、左橡胶滚轴、右橡胶滚轴、左支撑装置、右支撑装置和支撑连杆；左、右支撑装置均包括滚轴支架和通过滚动轴承连接在滚轴支架上的插接筒；左支撑装置的插接筒的左端部设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；透明玻璃滚轴的左端插接所述左橡胶滚轴，透明玻璃滚轴的右端插接所述右橡胶滚轴，左、右橡胶滚轴均与所述透明玻璃滚轴过盈配合；右橡胶滚轴的右端插接在所述右支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合，左橡胶滚轴的左端插接在所述左支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合；右橡胶滚轴中空设置，所述支撑连杆的右端与一摄像动力装置传动连接，摄像动力装置连接在所述机架的右端部，支撑连杆向左穿过所述右支撑装置的插接筒和右橡胶滚轴且其左端位于所述透明玻璃滚轴内；所述两个透明滚轴机构之间的间隙形成红外传感通道，所述红外传感器模块包括红外发射器和红外接收器，红外发射器和红外接收器分别位于红外传感通道的左方和右方，且红外发射器和红外接收器均正对所述红外传感通道；图像采集机构包括1个用于采集马铃薯全局图像的全局图像采集模块和6个用于采集马铃薯局部图像的局部图像采集模块；全局图像采集模块包括设置在检测暗箱内后侧壁顶部的全局摄像头；所述6个局部图像采集模块分别为1个位于检测暗箱内后侧壁中部的后方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内左侧壁中部的左方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内右侧壁中部的右方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内前侧壁中部的前方局部图像采集模块和2个下方局部图像采集模块，每个所述的透明滚轴机构的透明玻璃滚轴内分别设有1个所述的下方局部图像采集模块和1个所述的下照明装置，下方局部图像采集模块和下照明装置均连接在所述支撑连杆的左端部；前方、后方、左方和右方局部图像采集模块结构相同，均包括用于带动摄像头作往复直线运动的摄像头运动机构和连接在摄像头运动机构上的局部摄像头；每个下方局部图像采集模块包括一个局部摄像头；检测暗箱出口处的机架一侧设有用于将马铃薯沿左右方向推离输送装置的分选机构，分选机构所对应的输送挡板组设有用于通过马铃薯的缺口；所述分选机构为推杆式分选机构或者喷气式分选机构；分选机构处的输送装置部分形成待分离区域；所述检测暗箱前方的机架上连接有安装架，安装架上设有所述图像处理分析模块、数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；时序模块连接所述动力机构、摄像头运动机构的驱动装置、红外传感器模块、分选机构和图像处理分析模块；所述局部摄像头和全局摄像头均连接所述图像处理分析模块。...

【技术特征摘要】
1.全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，其特征在于：包括输送装置、检测暗箱、分选机构、红外传感器模块、图像采集机构、内置有卷积神经网络和支持向量机SVM的图像处理分析模块、内置有支持向量机SVM的数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；输送装置包括机架，机架上间隔设有输送滚轴，各输送滚轴位于同一水平面上，相邻输送滚轴之间相距1－2.5厘米；以输送方向为前方，最前端的输送滚轴处的机架向前连接有下料板；最后端的输送滚轴处的机架向后连接有上料装置，上料装置向下倾斜设置，上料装置采用皮带输送装置或链条输送装置；输送滚轴左右两侧的机架上设有用于阻挡马铃薯沿左右方向落下的输送挡板组；各输送滚轴的左端部均设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；输送装置中部的机架向上连接有检测暗箱，检测暗箱的前侧壁下部和后侧壁下部对应开设有用于通过马铃薯的开口；检测暗箱内设有所述图像采集机构、上照明装置和下照明装置；所述下照明装置设有两个；检测暗箱前后方向的中部位置正下方的相邻两个输送滚轴采用透明滚轴机构；透明滚轴机构包括中空设置且两端敞口的透明玻璃滚轴、左橡胶滚轴、右橡胶滚轴、左支撑装置、右支撑装置和支撑连杆；左、右支撑装置均包括滚轴支架和通过滚动轴承连接在滚轴支架上的插接筒；左支撑装置的插接筒的左端部设有用于与动力机构传动连接的传动齿轮；透明玻璃滚轴的左端插接所述左橡胶滚轴，透明玻璃滚轴的右端插接所述右橡胶滚轴，左、右橡胶滚轴均与所述透明玻璃滚轴过盈配合；右橡胶滚轴的右端插接在所述右支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合，左橡胶滚轴的左端插接在所述左支撑装置的插接筒内并与该插接筒过盈配合；右橡胶滚轴中空设置，所述支撑连杆的右端与一摄像动力装置传动连接，摄像动力装置连接在所述机架的右端部，支撑连杆向左穿过所述右支撑装置的插接筒和右橡胶滚轴且其左端位于所述透明玻璃滚轴内；所述两个透明滚轴机构之间的间隙形成红外传感通道，所述红外传感器模块包括红外发射器和红外接收器，红外发射器和红外接收器分别位于红外传感通道的左方和右方，且红外发射器和红外接收器均正对所述红外传感通道；图像采集机构包括1个用于采集马铃薯全局图像的全局图像采集模块和6个用于采集马铃薯局部图像的局部图像采集模块；全局图像采集模块包括设置在检测暗箱内后侧壁顶部的全局摄像头；所述6个局部图像采集模块分别为1个位于检测暗箱内后侧壁中部的后方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内左侧壁中部的左方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内右侧壁中部的右方局部图像采集模块、1个位于检测暗箱内前侧壁中部的前方局部图像采集模块和2个下方局部图像采集模块，每个所述的透明滚轴机构的透明玻璃滚轴内分别设有1个所述的下方局部图像采集模块和1个所述的下照明装置，下方局部图像采集模块和下照明装置均连接在所述支撑连杆的左端部；前方、后方、左方和右方局部图像采集模块结构相同，均包括用于带动摄像头作往复直线运动的摄像头运动机构和连接在摄像头运动机构上的局部摄像头；每个下方局部图像采集模块包括一个局部摄像头；检测暗箱出口处的机架一侧设有用于将马铃薯沿左右方向推离输送装置的分选机构，分选机构所对应的输送挡板组设有用于通过马铃薯的缺口；所述分选机构为推杆式分选机构或者喷气式分选机构；分选机构处的输送装置部分形成待分离区域；所述检测暗箱前方的机架上连接有安装架，安装架上设有所述图像处理分析模块、数据融合模块和用于协调各部件动作的时序模块；时序模块连接所述动力机构、摄像头运动机构的驱动装置、红外传感器模块、分选机构和图像处理分析模块；所述局部摄像头和全局摄像头均连接所述图像处理分析模块。2.根据权利要求1所述的全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，其特征在于：下料板的左右两侧边向上连接有下料挡板，从而使马铃薯在通过下料板时不会从左右两侧掉下来。3.根据权利要求1或2所述的全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，其特征在于：所述推杆式分选机构包括分选动力装置和与分选动力装置传动连接的推杆，推杆上设有用于推动马铃薯的拨板。4.根据权利要求1或2所述的全景视觉马铃薯分选和缺陷检测装置，其特征在于：所述喷气式分选机构包括喷气管，喷气管一端连接高压气源，另一端连接有气嘴，气嘴位于检测暗箱出口处的机架一侧且气嘴开口朝向机架的另一侧。5.采用权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：明五一，都金光，曹阳，沈娣丽，张臻，何文斌，马军，侯俊剑，柳超杰，姜哲，张涛，吕昊威，田继忠，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41