一种枸杞子分级分选装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种枸杞子分级分选装置及其方法，其装置包括光学系统、嵌入式视觉控制系统和机械执行承载平台。光学系统由光源和电荷耦合器件组成；嵌入式视觉控制系统包括现场可编程门阵列和数字信号处理器；机械执行承载平台主要由物料传送与存储机构、供料系统、气路系统及电动执行机构组成。其方法包括建立枸杞子分级分选专家知识库；枸杞子图像的采集；枸杞子图像的特征信息的提取；图像特征信息的比对；特征信息相比较；电动执行机构控制各个部件的具体动作以及最后进行分级分选。本发明专利技术对枸杞子干果能同时进行分级分选，克服了现有技术准确率低、效率低下及易造成二次污染等弊病，使产品质量得到保证，实现了快速智能化、提高了效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种颗粒物料的分级分选装置和方法，具体涉及一种基 于嵌入式视觉图像技术的枸杞子分级分选装置及其方法。
技术介绍
枸杞子具有较高的药用和食用营养价值，对人的身体健康十分有 利。其中以枸杞子干果的食用药用价值最高。枸杞子干果的加工生产是 通过对采摘后的枸杞子进行烘干晾晒，然后借助人工依据枸杞子干果的 大小、颜色等进行分级分选，实行优质优价，同时枸杞子干果的分级也 是目前枸杞子干果出口加工的一道重要工序。目前我国宁夏、新疆等地所产枸杞子，由于其生长气候条件、烘干 晾晒过程中的温度差异及枸杞子内部条件的不同，在烘干晾晒之后常常 出现黑红色的霉果、黑果或其它颜色的油果、青果等不同色泽及品质的 枸杞子，致使枸杞子干果色泽混杂不一，严重影响了枸杞子的食用及 药用价值。这种色泽不一、品质不一的枸杞子，在以品质等级论价的国 内外流通市场上是不具有竞争力的。为提高枸杞子干果的市场竞争力，长期以来人们通过人眼手工根据 色泽的不同对枸杞子干果进行拣选，然后再通过平面网筛依据枸杞子干 果的大小来进行分级，从而提高其品质价格。但是，通过人工拣选分级 的枸杞子易受人为因素影响，难以保证枸杞子的颜色大小的一致性，同 时人工拣选分级效率低，易造成"二次污染"，分级分选标准也难以控 制。随着枸杞子产量的大幅增加，枸杞子干果人工分选分级耗时、耗力 问题日益突出。'近年来，随着光电技术的发展，许多工业发达国家已广泛地使用光 电分选设备来代替繁重的工农业产品的手工分选分级操作，如在大米精 加工领域，基于光电池的色选机应用广泛，但其色选精度较差。针对枸 杞子等颜色多样化，分级标准多样化的物料，基于光电池分选其精度等 都达不到要求，近年来发展迅猛的机器视觉技术为解决这一问题提供了 保证。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，目的是提供一 种快速、准确、高效且成本低廉的枸杞子分级分选装置及其方法。本专利技术的枸杞子分级分选装置的技术方案是 一种枸杞子分级分选 装置，包括光学系统、嵌入式视觉控制系统和机械执行承载平台；光学 系统由光源和电荷耦合器件组成，嵌入式视觉控制系统包括现场可编程 门阵列和数字信号处理器，机械执行承载平台主要由物料传送与存储机 构、供料系统、气路系统及电动执行机构组成。在电荷耦合器件的前面安装有高速CCD镜头，在光学视场两侧均有 一套高速CCD镜头，以滑槽为轴呈对称结构。现场可编程门阵列可以采 用颶风III (Cyclone III)系列EP3C120芯片或者性能类似的器件构成。 数字信号处理器由芯片TMS320DM64X或者性能类似的器件构成。电动执 行机构由高速高频电动阀门及相应的驱动控制电路组成。本专利技术的枸杞子分级分选方法的技术方案是 一种枸杞子分级分选 方法，包括以下步骤第一、首先建立枸杞子分级分选专家知识库(Sl);第二、然后进行枸杞子图像的采集(S2);第三、再进行枸杞子图像的特征信息的提取(S3);第四、再进行图像特征信息的比对(S4);第五、经过所得图像特征信息与专家知识库中的已有特征信息相比 较，判定是否剔出，如果剔出进入下一步，如果不剔出则返回开始，重新进行(S5);第六、如果判定剔出，电动执行机构11接收DSP发出的控制信号， 从而控制各个部件的具体动作，将不合格枸杞子剔出(S6);第七、最后，嵌入式视觉控制系统根据比对结论，控制分选机构对 待选枸杞子进行颜色分选，进行分级，然后判定是否结束，如果不结束， 则返回开始，重新进行(S7)。本专利技术由于采用了嵌入式视觉图像识别技术对枸杞子干果同时进 行分级分选，克服了传统的拣选方式准确率低、效率低下及易造成二次 污染等弊病，使得枸杞子的产品质量得到保证，并且实现了快速智能化、 提高了效率。附图说明图l是本专利技术的枸杞子分级分选装置的原理框图； 图2是本专利技术的枸杞子分级分选装置的结构示意图； 图3是本专利技术的枸杞子分级分选方法的程序图。 g巾-1光学系统2嵌入式视觉控制系统3机械执行承载平台'4光源5电荷耦合器件6现场可编程门阵列7数字信号处理器8物料传送与存储机构9供料系统10气路系统11电动执行机构12储料箱13振动盘14滑槽15光学视场16CCD镜头17喷嘴18收料口 I19收料口n具体实施例方式下面参照附图和实施例对本专利技术的一种枸杞子分级分选装置及其方法进行详细说明如图1、 2所示， 一种枸杞子分级分选装置，包括光学系统1、基于嵌入式DSP和FPGA逻辑控制器件构建的视觉图像采集处理的嵌入式 视觉控制系统2和机械执行承载平台3。光学系统1主要由光源4和电荷耦合器件5 (高速CCD)组成，在 电荷耦合器件5 (高速CCD)的前面安装有高速CCD镜头16，在光学视 场15两侧均有一套高速CCD镜头16，以滑槽14为轴呈对称结构。其中，CCD (Charge Coupled Device,电荷耦合器件):由一种高 感光度的半导体材料制成，可将光子转换成电荷，具有分辨率高、识别 精度高、可移植性强等特点。嵌入式视觉控制系统2包括现场可编程门阵列6 (FPGA)和数字信 号处理器7 (DSP)，实现物料图像的分析处理。其中，FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵 列)是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种，内部包括可配置 逻辑模块、输出输入模块和内部连线三个部分。在本专利技术中，现场可编 程门阵列6可以采用颶风III (Cyclone III)系列EP3C120芯片或者性 能类似的器件。其中，DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)主要 用于数字信号处理领域，非常适合高密度，重复运算及大数据容量的信 号处理。它采用多总线技术以及流水线结构，将程序与数据存储器分开， 使用多总线，取指令和取数据同时进行。DSP依靠硬件乘法器可在单周期完成乘法运算，而且还具有专门的信号处理指令，使计算速度有了较大的提高。在本专利技术中，数字信号处理器7由芯片TMS320DM64X或者性 能类似的器件构成，用于数字图像的分析处理及信号的输出。机械执行承载平台3主要由物料传送与存储机构8、供料系统9、 气路系统10及电动执行机构11组成。其中，物料传送与存储机构8由提升机组成，物料传送与存储机构 8作为一个相对独立的结构将收料口 II19与储料箱12连接，把从收料 口 II19分离出来的枸杞子物料提升并运送至储料箱12中。供料系统9包括储料箱12、振动盘13、滑槽14，由上至下依次为 储料箱12，振动盘13，滑槽14。其中储料箱12与振动盘13相连接。气路系统10由空压机、储气罐、电磁气压阀及喷嘴17组成。电动执行机构'll由高速高频电动阀门及相应的驱动控制电路组成。收料口 I 18中为一次分选分级后的枸杞子，收料口IU9中收集还 要进行下一次分选分级的枸杞子。如图3所示， 一种枸杞子分级分选方法，包括以下步骤 第一、首先建立枸杞子分级分选专家知识库(Sl) 经过晾晒烘干的枸杞子根据其颜色可分为霉果、黑果、油果、青果等几种颜色；根据枸杞子的外表皮面积、最大直径等大小参数分为枸杞子王、180 (表示每50克枸杞子干果的枸杞子个数，下同)、280、 350及小红货等几类。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种枸杞子分级分选装置，包括光学系统（１）、嵌入式视觉控制系统（２）和机械执行承载平台（３），其特征在于：光学系统（１）由光源（４）和电荷耦合器件（５）组成；嵌入式视觉控制系统（２）包括现场可编程门阵列（６）和数字信号处理器（７）；机械执行承载平台（３）由物料传送与存储机构（８）、供料系统（９）、气路系统（１０）及电动执行机构（１１）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永福，胥和平，朱体高，张海顺，徐晓明，王双，李新，孙树举，
申请(专利权)人：天津市华核科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[]