一种基于机器视觉的苹果品质分级系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，包括摩擦带、水平轴、滚子链和双锥式滚筒，滚子链啮合设在两链轮间，双锥式滚筒传动安装在滚子链上；计算机视觉识别系统包括光照箱、动态图像采集系统、图像处理分析软件、控制模块和位置传感器，图像处理分析软件对动态图像采集系统采集的图像信息分析，位置传感器对苹果位置信息确定，控制模块接收信息、将指令传到苹果分级系统；苹果分级系统包括输送链轮、分级料斗、分级驱动机构、分级控制模块和苹果下落滑道，用于苹果品质分级。上述技术方案中提供的基于机器视觉的苹果品质分级系统，能解决现有技术存在的劳动量大、生产率低、分级标准难以实现，分级精度不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的苹果品质分级系统
本技术涉及苹果品质分级
，具体涉及一种基于机器视觉的苹果品质分级系统。
技术介绍
我国是苹果生产大国，苹果总量跃居世界第一位，而且品种丰富。苹果的品质检测研究从90年代才开始，仅停留在外部的品质检测上，且远没达到实时检测分级的水平。我国苹果的生产在整个农产品的生产中占有很大的比例，是重要的外贸出口产品。但由于产后处理不够，使得外销苹果的品质难以保证，在国际市场上缺乏竞争力。其原因首先是检测与分选的手段落后。在我国，苹果分级基本上仍由人工完成，人工分级的缺点主要有：劳动量大，生产率低，分级标准难以实现，分级精度不稳定。因为在苹果分级标准中，着色面积和缺陷面积的度量，仅凭人的视觉难以精确区分，且人长时间用眼，会造成疲劳及情绪的不稳定，从而造成分级误差的波动。其次，苹果的内部品质缺乏检测手段，使苹果的内外品质无法保证。因此，研究和开发苹果自动实时分级系统，选出高质量的苹果，为国家创取外汇，在我国具有重要的经济价值和广阔的应用前景。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，其能有效解决现有技术中存在的劳动量大、生产率低、分级标准难以实现，分级精度不稳定的问题。为解决上述技术问题，本技术采用了以下技术方案：一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，包括苹果输送系统、计算机视觉识别系统和苹果分级系统；所述苹果输送系统包括摩擦带、水平轴、滚子链以及双锥式滚筒，所述滚子链啮合设置在两链轮之间，所述双锥式滚筒以四个连链节距的间隔均匀安装在销轴两端，且双锥式滚筒通过水平轴安装在滚子链上、并随滚子链的链条传动方向运动，所述摩擦带接触设置在上层双锥式滚筒的下方、且摩擦带的宽度超出双锥式滚筒外端边缘，所述滚子链由第一电动机驱动，摩擦带由第二电动机驱动；所述计算机视觉识别系统包括光照箱、动态图像采集系统、图像处理分析软件、控制模块和位置传感器，所述光照箱设置在摩擦带所在的滚子链之间，所述动态图像采集系统安装在所述光照箱内采集苹果的图像信息，图像处理分析软件对苹果的图像信息进行分析，位置传感器对苹果的位置信息进行确定，控制模块接收图像处理分析软件以及位置传感器的信息、并将指令传递到苹果分级系统；所述苹果分级系统包括机架、输送链轮、链条、分级料斗、分级驱动机构、分级控制模块和苹果下落滑道，所述输送链轮设置有两个、且分别设置在所述机架上，所述链条啮合设置在两输送链轮之间，所述分级料斗通过料斗前轴安装在所述链条上，所述分级料斗的料斗后轴支撑在分级驱动机构上，所述分级驱动机构包括动刀片、偏心盘和定刀片，所述动刀片的末端与定刀片的前端转动连接，所述定刀片的前端向末端倾斜向下布置、且苹果下落滑道设置在定刀片的末端，所述偏心盘设置在定刀片内，所述动刀片与偏心盘内的拨杆接触连接，所述分级控制模块控制拨杆转动使动刀片下落，所述分级料斗的料斗后轴向定刀片末端移动，分级料斗中的苹果通过苹果下落滑道输送至苹果收集箱中。进一步地方案为，所述分级驱动机构还包括导轨，所述动刀片和定刀片设置在所述导轨上，所述分级料斗的料斗后轴支撑在所述动刀片上。进一步地方案为，所述双锥式滚筒的上方两侧还设置有倾斜向下布置的倾斜条，所述倾斜条为橡胶制成、且倾斜条固定在苹果输送系统的外机架上。进一步地方案为，所述双锥式滚筒的与苹果接触的外表面为天然橡胶层，双锥式滚筒的内层为聚氨酯橡胶。更进一步地方案为，所述滚子链的链传动比为1:1，摩擦带的传动比为1:1。上述技术方案中提供的基于机器视觉的苹果品质分级系统，其通过设置苹果输送系统、计算机视觉识别系统和苹果分级系统，苹果输送系统可使苹果快速、均匀地翻转和输送，将苹果以合适的且不断变化的位置和姿态呈现在计算机视觉识别系统中，使计算机视觉识别系统能够准确、有效全面地获取被检测对象的品质特征信息，计算机视觉识别系统能从快速运动的水果群体中实时提取、分析和判断苹果的形状、大小、色泽、表皮光滑度、果面缺陷和损伤等全部外观品质特征信息，并给出苹果分级系统的控制信号，苹果分级系统接受计算机视觉识别系统发出的信号，使带有位置信息的苹果在对应的分级口位置落下，从而实现果品的分级。附图说明图1为本技术所述基于机器视觉的苹果品质分级系统的结构示意图；图2为本技术所述苹果输送系统的部分结构示意图；图3为本技术所述苹果输送系统的侧面结构示意图；图4(a)为苹果在一对双锥式滚筒上的位置示意图；图4(b)为苹果与双锥式滚筒的结构示意图；图5为苹果在双锥式滚筒上的受力图；图6为苹果A点的运动分析图；图7为本技术所述苹果分级系统的结构示意图；图8为本技术所述分级驱动机构的结构示意图；图9为步进电机工作控制系统框图；图10为功率放大电路图；图11为执行器参数整定效果图；图12为苹果品质实时检测与分级机构控制回路结构框图；图13为时间序列连续场扫描所获得的动态渐进苹果图像。图中：1.苹果输送系统；2.摩擦带；3.链轮；4.双锥式滚筒；41.倾斜条；42.水平轴；5.苹果；6.滚子链；7.位置传感器；8.光照箱；9.照明灯；10.CCD摄像头；11.微机；12.计算机视觉识别系统；13.控制模块；14.分级驱动机构；141.动刀片；142.偏心盘；143.定刀片；15.苹果下落滑道；16.苹果分级系统；161.机架；17.分级料斗；171.料斗后轴；18.链条。具体实施方式为了使本技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本技术进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本技术具体请求的保护范围进行严格限定。本技术采取的技术方案如图1所示，一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，包括苹果输送系统1、计算机视觉识别系统12和苹果分级系统16；结合图1、2和图3，苹果输送系统1包括摩擦带2、水平轴42、滚子链6以及双锥式滚筒4，滚子链6啮合设置在两链轮3之间，双锥式滚筒4以四个连链节距的间隔均匀安装在销轴两端，且双锥式滚筒4通过水平轴42安装在滚子链6上、并随滚子链6的链条传动方向运动，摩擦带2接触设置在上层双锥式滚筒4的下方、且摩擦带2的宽度超出双锥式滚筒4外端边缘，滚子链6由第一电动机驱动，摩擦带2由第二电动机驱动，摩擦带2与双锥式滚筒4紧密接触，当摩擦带2和双锥式滚筒4具有速度差时，双锥式滚筒4会在摩擦带2上绕水平轴转动，调节摩擦带2的速度可以控制双锥式滚筒4的旋转速度，苹果从上料端进入此机构后，由于双锥式滚筒本身的斜度，苹果能自动进入每一对双锥式滚筒的中间，与4个锥筒同时接触，在一对双锥式滚筒的作用下，以既向前输送又同时翻转的运动方式进入计算机视觉识别系统12；另外双锥式滚筒4的上方两侧还设置有倾斜向下布置的倾斜条41，倾斜条41为橡胶制成、固定在苹果输送系统的外机架上，倾斜条41的作用是保证苹果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，其特征在于：包括苹果输送系统、计算机视觉识别系统和苹果分级系统；/n所述苹果输送系统包括摩擦带、水平轴、滚子链以及双锥式滚筒，所述滚子链啮合设置在两链轮之间，所述双锥式滚筒以四个连链节距的间隔均匀安装在销轴两端，且双锥式滚筒通过水平轴安装在滚子链上、并随滚子链的链条传动方向运动，所述摩擦带接触设置在上层双锥式滚筒的下方、且摩擦带的宽度超出双锥式滚筒外端边缘，所述滚子链由第一电动机驱动，摩擦带由第二电动机驱动；/n所述计算机视觉识别系统包括光照箱、动态图像采集系统、图像处理分析软件、控制模块和位置传感器，所述光照箱设置在摩擦带所在的滚子链之间，所述动态图像采集系统安装在所述光照箱内采集苹果的图像信息，图像处理分析软件对苹果的图像信息进行分析，位置传感器对苹果的位置信息进行确定，控制模块接收图像处理分析软件以及位置传感器的信息、并将指令传递到苹果分级系统；/n所述苹果分级系统包括机架、输送链轮、链条、分级料斗、分级驱动机构、分级控制模块和苹果下落滑道，所述输送链轮设置有两个、且分别设置在所述机架上，所述链条啮合设置在两输送链轮之间，所述分级料斗通过料斗前轴安装在所述链条上，所述分级料斗的料斗后轴支撑在分级驱动机构上，所述分级驱动机构包括动刀片、偏心盘和定刀片，所述动刀片的末端与定刀片的前端转动连接，所述定刀片的前端向末端倾斜向下布置、且苹果下落滑道设置在定刀片的末端，所述偏心盘设置在定刀片内，所述动刀片与偏心盘内的拨杆接触连接，所述分级控制模块控制拨杆转动使动刀片下落，所述分级料斗的料斗后轴向定刀片末端移动，分级料斗中的苹果通过苹果下落滑道输送至苹果收集箱中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的苹果品质分级系统，其特征在于：包括苹果输送系统、计算机视觉识别系统和苹果分级系统；
所述苹果输送系统包括摩擦带、水平轴、滚子链以及双锥式滚筒，所述滚子链啮合设置在两链轮之间，所述双锥式滚筒以四个连链节距的间隔均匀安装在销轴两端，且双锥式滚筒通过水平轴安装在滚子链上、并随滚子链的链条传动方向运动，所述摩擦带接触设置在上层双锥式滚筒的下方、且摩擦带的宽度超出双锥式滚筒外端边缘，所述滚子链由第一电动机驱动，摩擦带由第二电动机驱动；
所述计算机视觉识别系统包括光照箱、动态图像采集系统、图像处理分析软件、控制模块和位置传感器，所述光照箱设置在摩擦带所在的滚子链之间，所述动态图像采集系统安装在所述光照箱内采集苹果的图像信息，图像处理分析软件对苹果的图像信息进行分析，位置传感器对苹果的位置信息进行确定，控制模块接收图像处理分析软件以及位置传感器的信息、并将指令传递到苹果分级系统；
所述苹果分级系统包括机架、输送链轮、链条、分级料斗、分级驱动机构、分级控制模块和苹果下落滑道，所述输送链轮设置有两个、且分别设置在所述机架上，所述链条啮合设置在两输送链轮之间，所述分级料斗通过料斗前轴安装在所述链条上，所述分级料斗的料斗后轴支撑在分级驱动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：安爱琴，逄明华，付成果，胡楠，冯宜鹏，郭雪莲，聂永芳，杜玉良，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：新型
国别省市：河南;41