一种蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元制造方法及图纸

一种蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元。具体涉及一种蛋品检测分拣装置及其检测单元，尤其涉及一种融合声学检测技术、超声波检测技术和神经网络诊断技术的蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元。其特征在于：包括以下四个组成部分：蛋品超声波信号采集单元、蛋品声学信号采集单元、蛋品传送分拣单元、数据分析处理系统；利用超声波回声以及摩擦声信号在蛋品不同程度破损时的声学特征差异，提取相应特征参数并通过基于BP神经网络的故障诊断技术对蛋品质量进行无损检测与质量分级；本发明专利技术的有益之处在于：本发明专利技术提供了一种蛋品无损检测装置，所述装置具有使用简单、可实现蛋品品质检测及分拣流程、准确度高等优点，能有效解决半手工方法消费大量的生产时间、生产效率较低且由于受到人的感官限制，主观性强、检选质量很差、可靠性不足等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元
本专利技术属于禽蛋制品生产、检测及分拣设备领域，具体涉及一种蛋品检测分拣装置及其检测单元，尤其涉及一种融合声学检测技术、超声波检测技术和神经网络诊断技术的蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元。
技术介绍
包括鸡蛋、鸭蛋等在内的禽蛋产品具有很高的营养价值，因此深受消费者的喜爱。作为家禽养殖大国，自1984年以来，我国禽蛋产量就一直位居世界前列，以鸡蛋产品为主的禽蛋产量几乎占据了世界总产量的一半；禽蛋年出口产值达到700多万美元。由此可见，禽蛋产业不仅是我国农业的支柱性分支产业，还是关系到国计民生和社会稳定的重要产业。与其他农产品一样，禽蛋的品质等级(以下简称蛋品)决定了禽蛋售价，而影响蛋品好坏的诸多因素中又以蛋壳裂损程度(裂纹长度、数量等)最为关键。这是由于：一方面，禽蛋表面存在微裂纹或破损，会影响禽蛋的外观品质等级；另一方面，一旦禽蛋表面存在微裂纹，禽流感病毒、沙门氏菌等有害微生物便有可能从裂缝处侵入，导致禽蛋鲜度下降，甚至造成坏蛋(如蛋液干固、蛋黄液化、蛋液腐败变质等)和异形蛋(如无蛋黄、多黄蛋等)，会严重影响禽蛋的内在品质等级。此外，蛋壳存在裂损的禽蛋既不能被深加工成经济附加价值较高的腌制蛋(如皮蛋、咸蛋等)，也不能作为售价较高的孵化用蛋。考虑到禽蛋在生产、采集和运输等环节中，不可避免地会造成禽蛋蛋壳裂损，故在禽蛋收购、销售、或深加工前，均需要对蛋品，尤其是蛋壳裂损程度进行检测，但与我国禽蛋产业大国身份严重不符的是，我国蛋品无损检测技术的发展却相对滞后。目前，业内仍主要依靠人工经验法对蛋品进行分拣筛选。例如，分拣人员通过肉眼(或借助灯光照射)直接观察待分拣禽蛋表面是否存在宏观裂纹缺陷，或通过手掌抚触感受禽蛋外壳是否存在微小裂纹，或通过人耳贴近蛋壳来聆听禽蛋被摇动时其内部声响来判断是否为坏蛋，或通过人手轻轻敲击蛋壳(敲击发声法)、或通过人手两两转动摩擦禽蛋(摩擦发声法)来判断是否存在微裂纹缺陷。上述人工经验法中，以敲击发声法和摩擦发声法最为常见，其工作原理为：由于蛋壳破损或者蛋品内部变质后，蛋壳敲击发声(或摩擦发声)的声学特征常常会发生改变，如蛋壳完整时发声较为清脆，内部变质时发声较为沉闷，存在裂纹时则发声低沉且浑浊。如前所述，禽蛋蛋壳裂损的情况不可避免，故增加了禽蛋批量分拣、加工处理、存储销售的难度和成本。无疑，采用人工经验法进行蛋品分拣不仅耗时费力，而且由于易受到人的感官限制，故存在分拣主观性强、可靠性低、分拣精度波动较大(主要由分拣员的熟练程度、责任心、疲劳程度等综合决定)等缺点，难以适应自动化生产加工模式，进而严重制约了我国蛋品深加工产业化进程。为了克服人工经验法在蛋品检选效率和精度上的局限性，推动禽蛋深加工产业的发展，学术界主要基于机器人视觉原理和声学检测原理展开了相关蛋品无损检测技术的研究。例如，Goodram，孙永海等人利用视觉与图像处理检测蛋壳圈较大裂纹；Ketelaere，Wang等人利用声学脉冲共振特征频率特性来检测蛋壳裂纹，通过对鸡蛋的时间信号和频率信号进行分析，其认为用振动特性测量是一种有效检测鸡蛋裂纹的方法；王树才等人利用声学响应后的衰竭时间，最小振峰频率和最大频率等参数进行模糊识别破损蛋等。上述研究成果为蛋品检测装置的设计选型提供了技术指导，但在实际应用过程中仍存在可靠性和实用性偏低的问题，具体分析如下：1、机器人视觉检测法。该方法对于图像采集传感器精度和计算机数据分析处理速度的要求严苛，且检测成本较高(硬件成本高)；同时，图像采集位置也会严重影响检测结果，可靠性较低。2、蛋壳裂纹声学检测法。该方法主要包括如下两种实现形式：①荷兰MOBA公司采用“敲击力平行”这一形式设计生产了一种禽蛋裂纹声学检测系统；该系统由一个电磁线圈驱动敲击臂，在敲击臂的前端安装有一永磁环形磁铁，当电磁线圈通过一个方向的电流时，线圈和环形磁铁间产生斥力，使得敲击臂向前伸出，以一定的速度和力度敲击禽蛋表面；敲击臂中安装有麦克风，用来收集敲击所产生的声音信号；当敲击结束时，使线圈通反向电流产生吸合力将敲击臂收回；敲击头为硬质铁磁性材料，一般为小钢珠；小钢珠由磁力吸附在敲击臂前端并有一定的活动余量，在敲击时既可以使蛋壳发出清晰的声音，又不会由于敲击头过硬造成禽蛋表面的损坏；通过调节流过线圈的电流和通电时问，可以得到不同的敲击力和速度，并且调节敲击头和禽蛋之间距离也可对敲击力进行调节。然而，该系统在实际应用中，为了保证在检测中能够敲击到禽蛋表面足够多的位置，并减少两敲击点间的距离，以使对蛋壳表面裂纹的检测更加全面，同时为了对敲击力度进行精确地控制，需要一套复杂的控制系统；此外，考虑到禽蛋外形存在差异，故在待测禽蛋进入检测区域前还必须对其外形进行检查，并同时对电磁线圈的参数进行控制，以保证每个禽蛋的各部位能以基本相同的敲击力进行敲击，实现难度较大。②日本NABEL公司在2000年采用“垂直于敲击臂方向”这一形式申请了蛋壳裂纹声学检测装置；该装置利用电磁铁或电机驱动敲击臂，可通过对电机或电磁铁参数进行调整从而控制敲击的力度和速度；收集敲击信号的麦克风被安装在敲击头前端，敲击时可以清楚地收集到敲击产生的声音信号。该装置在安装上较前一形式简单，国内企业也多有借鉴。然而，该装置在实际应用于生产线时，也需要安装数个敲击装置对禽蛋表面各个位置进行敲击，并且设置数个位置传感器对被检测禽蛋的位置进行监测来保证及时敲击，同时仍然需要通过检测禽蛋的外形来保证敲击力度的一致性。综上来看，目前业内尚缺少结构简单、成本低廉、自动化程度高、高效可靠的蛋品无损检测技术及装置。针对这一现状，研究蛋品检测新方法并且设计与之相应的设备，具有巨大的经济效应和社会效益。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种蛋品无损检测装置，其特征在于：包括以下四个组成部分：蛋品超声波信号采集单元、蛋品声学信号采集单元、蛋品传送分拣单元、数据分析处理系统；利用超声波回声以及摩擦声信号在蛋品不同程度破损时的声学特征差异，提取相应特征参数并通过基于BP神经网络的故障诊断技术对蛋品质量进行无损检测与质量分级；本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供了一种蛋品无损检测装置，所述装置具有使用简单、可实现蛋品品质检测及分拣流程、准确度高等优点，能有效解决半手工方法消费大量的生产时间、生产效率较低且由于受到人的感官限制，主观性强、检选质量很差、可靠性不足等问题。附图说明图1为本专利技术一种蛋品无损检测分拣装置具体实施例一的立体结构示意图。图2为图1的主视图。图3为图1中禽蛋送料单元(含蛋品超声波信号采集组件)的立体结构示意图。图4为图3隐藏禽蛋支撑杆、送料传送带、送料带轮组后的立体结构示意图。图5为图3隐藏送料单元机架、缓降导槽、超声波发射采集头、磁性联轴器和支撑板后的立体结构示意图。图6为图1中蛋品声学信号采集单元隐藏隔音罩后的立体结构示意图。图7为蛋品声学信号采集单元被图2中A-A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛋品无损检测装置，其特征在于：/n包括以下四个组成部分：蛋品超声波信号采集单元、蛋品声学信号采集单元、蛋品传送分拣单元、数据分析处理系统；/n利用超声波回声以及摩擦声信号在蛋品不同程度破损时的声学特征差异，提取相应特征参数并通过基于BP神经网络的故障诊断技术对蛋品质量进行无损检测与质量分级。/n

【技术特征摘要】
1.一种蛋品无损检测装置，其特征在于：
包括以下四个组成部分：蛋品超声波信号采集单元、蛋品声学信号采集单元、蛋品传送分拣单元、数据分析处理系统；
利用超声波回声以及摩擦声信号在蛋品不同程度破损时的声学特征差异，提取相应特征参数并通过基于BP神经网络的故障诊断技术对蛋品质量进行无损检测与质量分级。


2.一种蛋品无损检测分拣装置具体实施例一的附图。如图1所示，一种蛋品无损检测分拣装置，主要包括禽蛋送料单元、蛋品声学信号采集单元、禽蛋传送分拣单元,其中：
所述禽蛋送料单元包括送料单元机架、送料传送带组件和缓降导槽；送料单元机架与地基固定；送料传送带组件安装于送料单元机架上；送料传送带组件包括送料带轮组、带轮驱动动力源、送料传送带、禽蛋支撑杆；所述送料带轮组又包括周向活动地安装于送料单元机架)上的主动带轮和从动带轮；所述主动带轮和从动带轮外径相同，且分别开设有一对并排布置的轮槽；所述主动带轮上的轮槽排间距和轮槽尺寸与从动带轮上的相同；所述主动带轮与带轮驱动动力源连接；一对所述送料传送带分别绕套在位于同一侧轮槽的所述主动带轮和从动带轮上，共同构成了一套带传动机构；
所述禽蛋支撑杆两两一组，用于托举支撑待检禽蛋，且每组禽蛋支撑杆沿着所述送料传送带的中性面长度方向等组距均匀布置；所述禽蛋支撑杆的两端分别嵌设于一对所述送料传送带的相对侧；在所述带轮驱动动力源的驱动下，所述送料传送带带动每组禽蛋支撑杆绕送料带轮组轴线旋转，将每组禽蛋支撑杆上托举的所述待检禽蛋从所述送料传送带一端(也即所述送料传送带组件输入端)水平地输送至另一端(也即所述送料传送带组件输出端)。


3.一种蛋品无损检测装置，主要包括超声波检测单元(1)、摩擦声学检测单元(2)、蛋品分拣单元(3)。
图16中，蛋品分拣单元(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张魁，彭佳伟，李帅，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43