水果或蔬菜的光学分析方法和装置以及自动分拣装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对水果或蔬菜进行光学分析的光学分析方法和光学分析装置。不同光源(7a，7b)适用于根据预确定照明序列在不同波长范围中将光辐射施加到每个物体上，所述图像由至少一个彩色摄像机(4)实施，所述至少一个彩色摄像机对红外线灵敏，并且所述至少一个彩色摄像机的曝光与所述照明序列同步地控制，以便在不同波长范围中实施多个图像，所述多个图像中的至少一个图像在可见光范围中并且至少一个图像在红外线范围中。

Optical analysis methods and devices for fruits or vegetables and automatic sorting devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水果或蔬菜的光学分析方法和装置以及自动分拣装置
本专利技术涉及一种用于对水果或蔬菜进行光学分析以便对水果或蔬菜进行自动分拣的方法和装置。本专利技术延伸到一种实施根据本专利技术的光学分析方法并且/或者包括根据本专利技术的光学分析装置的用于对水果或蔬菜进行自动分拣的自动分拣装置。
技术介绍
已知，通过在波长通常在250nm与1000nm之间的波长带(也就是说，从紫外线经过可见光范围直到红外线)中成像来进行的对于水果或蔬菜的光学分析能够以非接触的方式测量各种参数，所述各种参数尤其是：尺寸(卡径)、糖含量、酸度、成熟度、坚固度、外部缺陷或内部缺陷的存在性、颜色……然而，为此需增多照明装置和/或拍摄装置，以对于每个要测量的参数激活在适用于测量该参数的波长范围中的光学分析。而且，对同一参数的测量可能需要多个照明波长范围和/或多个拍摄波长范围，甚至是用于同一照明和/或拍摄波长范围的多个不同图像(例如反射式图像(imageenréflexion)和透射式图像(imageentransmission))。SunJason等人的出版物PotharvestBiologyandTechnology,vol.119,2016中第58-68页《MultispectralscatteringimagingandNIRinteractanceforapplefirmesspredictions》描述了一种通过反射来以能够评估苹果坚固度的空间分辨率测量光谱的多光谱成像技术。该技术涉及将激光束(所述激光束具有通过50μm的开口聚焦的不同波长)施加到苹果上，并且涉及捕获由苹果反向漫射的图像。该技术除了限制用于预测坚固度之外，并不能够分析在苹果的整个表面上的所有可能缺陷。注意到，通过成像进行光学分析的技术特别地区别于光谱测定(spectrométriques)技术或分光镜(spectroscopiques)技术，所述光谱测定技术或分光镜技术仅能够分析来自经聚焦光源(例如光纤或激光)并因此来自每个物体的非常局部化的点状部分的光。另外，对于所述物体的光学分析需执行在所述物体的外表面的不同部分上，在所述物体与照明装置和摄像机相对地运输时，所述物体通常被驱动旋转(例如参见WO01/01071、FR2874424)。在单个照明和/或拍摄波长范围中的光学分析已经需要多个照明装置和/或摄像机，这并不罕见。为了在多个波长范围中通过成像实施光学分析，需因此增多照明装置和/或摄像机和/或安置在照明装置前方或安置在摄像机前方的滤波器，以选择不同波长范围。对于在紫外线范围中和红外线范围中的拍摄，使用至少一个单色摄像机。对于在可见光范围中的拍摄，通常使用至少一个彩色摄像机(即包括至少一个CMOS传感器或CCD传感器的三色摄像机或其它)。因此，在实践中，迄今，对水果或蔬菜进行自动分拣的自动分拣装置的每个光学分析站包括多个摄像机，每个拍摄波长范围至少一个摄像机，也就是说，为了对每个物体的外表面的每部分进行成像，每行通常在四个与八个之间的摄像机。这些不同装置特别昂贵、易碎、体积大且占地大，并且需要定期且花费较大地维护。为此注意到，这些不同装置经受相对严格的环境条件(潮湿和肮脏)，所述环境条件是对水果或蔬菜进行处理和分拣的环境条件。此外，用于选择波长的滤波器的使用是花费较大的，这种滤波器购买起来昂贵且随着时间的推移快速降级。而且，尤其是为了对物体进行自动分拣，向由计算机信息系统形成的自动机传送由不同摄像机发送的不同图像，并且由该计算机信息系统对所述不同图像进行处理，所述传送和所述处理需要的时长尽管绝对值较小但在最新式自动分拣装置的背景下也不再可忽略不计，所述最新式自动分拣装置可按照非常高的节奏(通常每个输送线按照每秒多于十个、尤其是直到大约五十个、甚至是更多的水果或蔬菜)运行。因此，用于在已知的光学分析方法和光学分析装置中传送和处理的该时长可能构成对用于对水果或蔬菜进行自动分拣的一些自动分拣装置的节奏的增加进行的制动。因此，本专利技术旨在克服这些缺点。
技术实现思路
本专利技术特别是旨在提供一种用于通过在多个波长范围中的成像对水果或蔬菜进行光学分析的光学分析方法和光学分析装置，所述光学分析方法和光学分析装置明显简化，并且安装、使用和维护起来花费不大。本专利技术特别是旨在提供这样一种光学分析方法和光学分析装置，所述光学分析方法和光学分析装置可不具有用于选择拍摄波长范围的滤波器。本专利技术特别是旨在提供这样一种光学分析方法和光学分析装置，所述光学分析方法和光学分析装置与用于对水果或蔬菜进行自动分拣的环境条件良好地兼容，并且能够以非常高的节奏和较低的成本测量不同参数。本专利技术特别是旨在提供一种通过成像进行的光学分析，所述光学分析与按照非常高的节奏的自动分拣兼容，也就是说，所述光学分析本身不构成对自动分拣节奏的增加进行的限制。本专利技术还旨在能够仅通过在不同波长范围中的成像对水果或蔬菜的全部分拣标准(除了重量)进行光学分析。本专利技术还旨在提供一种具有相同优点的用于对物体(例如水果或蔬菜)进行自动分拣的自动分拣装置。在整个文本中，采用以下术语：-“光辐射”表示波长在200nm与1000nm之间的任何电磁辐射；-“波长范围”表示波长或波长带；-“可见光范围”表示包含在波长在380nm与700nm之间的波长带中的任何波长范围；-“红外线范围”表示包含在波长在700nm与1000nm之间的波长带中的任何波长范围；-“紫外线范围”表示包含在波长在200nm与380nm之间的波长带中的任何波长范围。本专利技术因此涉及一种用于对归属于水果蔬菜组的物体进行光学分析的光学分析方法，在所述光学分析方法中，在不同拍摄波长范围中实施代表物体的图像，其特征在于，-由发光二极管形成的多个光源配置用于可分别将光辐射施加到至少一个物体(称作经照明物体)的外表面的至少一部分上，不同光源适用于可选择性地将在不同照明波长范围中的光辐射施加到每个经照明物体上，-把来自至少一个光源的光辐射施加到由该光源照明的每个物体的外表面的(通过该光辐射(也就是说，沿着该光辐射的传播方向)可见的)全部可见面上，-根据每个经照明物体的预确定照明序列连续地根据所述不同照明波长范围控制所述光源，-所述图像由至少一个(尤其是一个且仅一个)彩色摄像机(称作多光谱摄像机)实施，所述彩色摄像机对在可见光范围中的光辐射灵敏并且对在红外线范围中的光辐射灵敏，并且所述彩色摄像机朝向至少一个经照明物体的外表面的一部分定向，该部分对应于所述物体的外表面的沿着所述多光谱摄像机的光学轴线可见的整个可见面，并且所述彩色摄像机的曝光与所述照明序列同步地控制，以便通过同一多光谱摄像机在不同拍摄波长范围中实施至少一个经照明物体的外表面的所述部分的多个图像，所述多个图像中的至少一个图像在可见光范围中并且至少一个图像在红外线范围中，-每个多光谱摄像机从以下摄像机的组中选择：包括具有彩色滤波阵列(matricedefiltresdecouleurs)的CMOS传感器的摄像机，所述摄像机不具有红外线截止滤波器(filtrecoupantlesinfrarouges)；以及包括三个CMOS传感器的摄像机，每个原色一个CMOS传感器，所述摄像机不具有红外线截止滤波器。本专利技术还延伸到一种用于对归属于水果蔬菜组的物体进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对归属于水果蔬菜组的物体进行光学分析的光学分析方法，在所述光学分析方法中，在不同拍摄波长范围中实施代表物体的图像，其特征在于，‑由发光二极管(LED1，LED2，LED3，LED4，LED5)形成的多个光源配置用于能够分别将光辐射施加到至少一个称作经照明物体(6)的物体的外表面的至少一部分上，不同光源适用于能够选择性地将在不同照明波长范围中的光辐射施加到每个经照明物体上，‑把来自至少一个光源的光辐射施加到由所述光源照明的每个物体的外表面的全部可见面上，‑根据每个经照明物体的预确定照明序列连续地根据所述不同照明波长范围控制所述光源，‑所述图像由至少一个称作多光谱摄像机(4，4a，4b)的彩色摄像机(4，4a，4b)实施，所述彩色摄像机对在可见光范围中的光辐射灵敏并且对在红外线范围中的光辐射灵敏，并且所述彩色摄像机朝向至少一个经照明物体的外表面的一部分定向，所述部分对应于所述物体的外表面的沿着所述多光谱摄像机的光学轴线可见的整个可见面，并且所述彩色摄像机的曝光与所述照明序列同步地控制，以便通过同一多光谱摄像机在不同拍摄波长范围中实施至少一个经照明物体(6)的外表面的所述部分的多个图像，所述多个图像中的至少一个图像在可见光范围中并且至少一个图像在红外线范围中，‑每个多光谱摄像机(4，4a，4b)从以下摄像机的组中选择：包括具有彩色滤波阵列的CMOS传感器的摄像机，所述摄像机不具有红外线截止滤波器；以及包括三个CMOS传感器的摄像机，每个原色一个CMOS传感器，所述摄像机不具有红外线截止滤波器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.01 FR 17.516831.一种用于对归属于水果蔬菜组的物体进行光学分析的光学分析方法，在所述光学分析方法中，在不同拍摄波长范围中实施代表物体的图像，其特征在于，-由发光二极管(LED1，LED2，LED3，LED4，LED5)形成的多个光源配置用于能够分别将光辐射施加到至少一个称作经照明物体(6)的物体的外表面的至少一部分上，不同光源适用于能够选择性地将在不同照明波长范围中的光辐射施加到每个经照明物体上，-把来自至少一个光源的光辐射施加到由所述光源照明的每个物体的外表面的全部可见面上，-根据每个经照明物体的预确定照明序列连续地根据所述不同照明波长范围控制所述光源，-所述图像由至少一个称作多光谱摄像机(4，4a，4b)的彩色摄像机(4，4a，4b)实施，所述彩色摄像机对在可见光范围中的光辐射灵敏并且对在红外线范围中的光辐射灵敏，并且所述彩色摄像机朝向至少一个经照明物体的外表面的一部分定向，所述部分对应于所述物体的外表面的沿着所述多光谱摄像机的光学轴线可见的整个可见面，并且所述彩色摄像机的曝光与所述照明序列同步地控制，以便通过同一多光谱摄像机在不同拍摄波长范围中实施至少一个经照明物体(6)的外表面的所述部分的多个图像，所述多个图像中的至少一个图像在可见光范围中并且至少一个图像在红外线范围中，-每个多光谱摄像机(4，4a，4b)从以下摄像机的组中选择：包括具有彩色滤波阵列的CMOS传感器的摄像机，所述摄像机不具有红外线截止滤波器；以及包括三个CMOS传感器的摄像机，每个原色一个CMOS传感器，所述摄像机不具有红外线截止滤波器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外表面的所述部分的由同一多光谱摄像机(4，4a，4b)实施的多个图像记录在所述多光谱摄像机的缓冲存储器(42a，42b)中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在红外线范围中的每个图像通过在所述红外线范围中根据所述多光谱摄像机(4，4a，4b)对每个颜色的灵敏度调整白平衡来实施。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述照明序列由一系列照明时长形成，所述光源(LED1，LED2，LED3，LED4，LED5)中的部分在每个照明时长期间激活，所述光源中的所述部分被选择用于在所述照明波长范围中的一个中照明每个物体，并且，每个照明时长在0.1ms与5ms之间，并且，多光谱摄像机(4，4a，4b)的曝光相对于照明时长的激活具有延迟地触发，所述延迟被选择成使得所述照明时长的所述光源(LED1，LED2，LED3，LED4，LED5)中的所述部分中的每个光源在所述多光谱摄像机的触发之前有效地完全点亮和激活。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为了实施反射式图像，所述物体的外表面的由至少一个光源照明的区域是所述物体的外表面的通过所述光源的光辐射可见的全部可见面，并且，至少一个多光谱摄像机相对于所述光源配置用于实施全部所述可见面的反射式图像。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，由同一多光谱摄像机实施的所述多个图像包括：-当物体被白光照明时通过反射实施的图像，-当物体在具有在720nm与780nm之间的波长的红外线照明范围中被照明时通过反射实施的图像，-当物体在具有在800nm与850nm之间的波长的红外线照明范围中被照明时通过反射实施的图像，-当物体在具有在900nm与1000nm之间的波长的红外线照明范围中被照明时通过反射实施的图像，-当物体在具有在250nm与380nm之间的波长的紫外线照明范围中被照明时通过反射实施的图像。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，每个经照明物体(6)被驱动在所述照明序列过程中自旋转和通...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·勃朗，
申请(专利权)人：迈夫农业机器公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR