一种苹果外部品质旋转式在线检测设备及分析方法技术

本发明专利技术公开了一种旋转式苹果外部品质在线检测设备；其中旋转输送装置、摩擦板、光电箱和落料装置均安装于机架的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱位于摩擦板的正上方；电机安装于机架的桌面下方，电机通过同步带与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；旋转输送装置将苹果向出料侧输送并经过光电箱。本发明专利技术待测苹果放在旋转果杯上，运行到光电检测箱下方即摩擦板上时，旋转果杯开始自转苹果则会相对反方向旋转，光电检测箱中采用双相机拍摄获取图像，可以同时采集到苹果的果梗端和花萼端信息，实现了苹果表面信息全方位获取。了苹果表面信息全方位获取。了苹果表面信息全方位获取。

【技术实现步骤摘要】
一种苹果外部品质旋转式在线检测设备及分析方法


[0001]本专利技术属于一般的图像数据处理或产生
，具体为一种旋转式苹果外部品质在线检测设备。

技术介绍

[0002]苹果是我国水果的主要产物，是日常生活中最常见、消耗量最大的水果品种之一，面对逐年增加的消费市场和日渐细分的加工领域，对苹果的品质分级显得尤为重要，能够保证苹果相关产业生产的标准化，明确苹果产品等级，提升苹果附加值。而我国苹果分级大都依靠果农人工进行，对苹果等级判断以经验为主，仅有少部分大规模种植和集体收购的苹果能够进入工厂化分选线，导致大量苹果质量参差不齐，与出口分级标准存在差异，不利于苹果加工生产和出口贸易，与农业先进国家相比，我国苹果采后分级处理设备较少，技术水平较低，现有的通过开口大小不同的滚动筛或辊轴等结构，将不同直径大小的苹果筛入不同等级料箱中机械化分级分选仅能用于针对苹果尺寸的分级，局限性较大，且由于滚动筛机械结构的设置，苹果需下落，容易在检测中对苹果外部造成二次损伤，利用机器视觉进行苹果无损检测设备存在无法完全获取苹果表面全部信息，检测结果不具有代表性，以及造成重复检测，降低检测速度和光学检测设备使用寿命等问题。
[0003]因此，急需一种新型的旋转式苹果外部品质在线检测设备及与其匹配的分析方法，设计链轮链条传动安装在双链条上可以自转的果杯从而带动苹果自转检测设备，利用双相机机器视觉技术和开发的面积不变投影算法对苹果的大小、红度和缺陷类别进行在线检测，获取信息全面，检测速度快且结果具有代表性。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，包括：机架、电机、同步带、旋转输送装置、摩擦板、光电箱、侧挡板和落料装置，其中旋转输送装置、摩擦板、光电箱和落料装置均安装于机架的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱位于摩擦板的正上方；电机安装于机架的桌面下方，电机通过同步带与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；
[0005]旋转输送装置包括：旋转果杯、两组传动链条、四个链轮、主动轴、从动轴、从动轴支撑组件和主动轴支撑组件；其中平行设置的主动轴和从动轴分别通过主动轴支撑组件和从动轴支撑组件安装于机架上，两组传动链条平行设置，与传动链条啮合的四个链轮两两一组安装于主动轴和从动轴上，传动链条上等间距安装有可以自由旋转的旋转果杯；摩擦板的上端面与行驶至上层的旋转果杯的下沿摩擦，并带动其旋转；
[0006]旋转输送装置将苹果向出料侧输送并经过光电箱，光电箱包括：暗箱和两台相机、两台互成一定角度的相机安装在暗箱中，两台相机的视野中心线交点在苹果中心行进路线上。
[0007]链轮在主动轴上的安装方式为：主动轴中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度的链轮，主动轴与主动轴支撑组件相连；主动轴支撑组件包括：主动轴轴承座、主动轴紧固件和轴安装板，主动轴轴承座的一端与主动轴轴承连接，另一端与主动轴紧固件连接，主动轴紧固件固定于轴安装板上，轴安装板固定在机架上；
[0008]链轮在主动轴上的安装方式为：从动轴中间大阶梯的左右两端分别过盈配合两个同角度链轮，从动轴与从动轴支撑组件相连，从动轴支撑组件包括：从动轴轴承座、从动轴紧固件和轴安装板，从动轴轴承座与从动轴通过轴承相连，从动轴轴承座采用横向安装方式，使检测出口伸出机架外便于苹果落入落料装置中，从动轴紧固件为半工字形，一端固定从动轴轴承座，一端固定在轴安装板上，轴安装板固定于机架上。
[0009]所述光电箱还包括：支撑立柱、相机安装夹具和灯条，支撑立柱焊接于机架上从侧挡板中档板短板的槽口伸出，暗箱的顶面设计为边形的多面体，暗箱通过四根支撑立柱支撑设置在档板正上方，均使用一块平板包围，前面和后面分别朝向苹果的入料侧和出料侧，左面和右面为相机安装面；在暗箱的顶部和前后侧面共设8组灯条槽，用于安装灯条。
[0010]所述旋转果杯包括：两个果杯主体、内轴、外空心轴、锁紧螺母、筒形突出部和紧固螺钉；其中圆台形的果杯主体为高强度黑色橡胶果杯，果杯主体的小端面外一体固接有筒形突出部，沿果杯主体的轴线开有圆形通孔，果杯主体和筒形突出部通过涨紧安装在外空心轴上，从而随外空心轴一同转动；外空心轴套装在实心内轴的外侧并与实心内轴间隙配合；内轴的两端安装有防止外空心轴脱落的紧固螺钉；两个筒形突出部紧贴从而在两个果杯主体之间形成一个允许苹果放入的区域。
[0011]所述摩擦板上方的摩擦纹路为爬虫形状，摩擦板通过四个7形支撑件安装于机架上；7形支撑件的横条板和竖条板上分别开有用于调整位置的长条孔；从而使得摩擦板的安装高度与果杯主体相切，保证果杯在向前输送使并顺利滚动；
[0012]侧挡板包括：短板、长板和挡板支撑组件，其中长板和短板为一块正板使用钣金成型，短板和长板间夹角为60
°
，短板的下方通过与挡板支撑组件连接，短板接近旋转果杯，用于防止意外颠簸导致的滚动苹果的滑落；在短板靠近弯折处开长方形槽口，从而允许光电箱下方的支撑立柱穿过；挡板支撑组件包括：两个V形支撑件和两个梯形支撑件，其中两个V形支撑件一前一后焊接在对应的7形支撑件上；梯形支撑件的外侧与短板的下侧焊接，梯形支撑件的斜面与长板内侧焊接，梯形支撑件斜面与外侧面呈60
°
夹角，与短板和长板的夹角保持一致，一个 V形支撑件与所对应的梯形支撑件通过螺栓连接。
[0013]还提供了一种基于所述的旋转式苹果外部品质在线检测设备的分析方法，其特征在于，所述分析方法包括：
[0014]步骤1、计算当前苹果的平均半径和裁剪宽度；
[0015]所述平均半径其中(x
c
,y
c
)为中心点C的坐标, (x
n
,y
n
)为苹果轮廓线的坐标；
[0016]所述裁剪宽度d＝v/f，其中f为相机拍摄的帧速，v为苹果的线速度；
[0017]步骤2、两个相机所采集到的两组图像均进行裁剪，然后合并全部裁剪图片形成全宽大图，其中每张图像裁剪的长度以苹果周长l＝2πR为截取长度；
[0018]步骤3、计算两张全宽大图中各横行的理论长度，并按比例缩放进行长度调整；
[0019]步骤4、对长度调整后的两组图像均进行双相机重复区域和单相机重复区域的裁剪；
[0020]步骤5、合并两组图像生成苹果表面展开图。
[0021]在步骤1之前，先获取完整的图像，具体为：
[0022]将苹果放在旋转输送装置首端的旋转果杯上，苹果和果杯随着链轮链条传动向前传动到摩擦板段，果杯由于生成的摩擦力产生力矩开始旋转，带动苹果自转，在摩擦板段苹果约能转动1
‑
2周，当完整苹果出现在相机视野内时软件触发两台相机开始获取图像，相机按照30帧每秒的速度拍摄苹果图像直至在视野内的苹果不再完整，相机停止获取图像；每个相机均采集到一组图像。
[0023]所述步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，包括：机架(1)、电机(2)、同步带(3)、旋转输送装置、摩擦板(9)、光电箱(12)、侧挡板(11)和落料装置，其中旋转输送装置、摩擦板(9)、光电箱(12)和落料装置均安装于机架(1)的桌面上，落料装置位于旋转输送装置的出料侧，两块对称的侧挡板(11)分别设置于旋转输送装置的两侧，用于品质检测的光电箱(12)位于摩擦板(9)的正上方；电机(2)安装于机架(1)的桌面下方，电机(2)通过同步带(3)与旋转输送装置的主动轴相连形成带传动；旋转输送装置包括：旋转果杯(8)、两组传动链条(6)、四个链轮(7)、主动轴(5)、从动轴(13)、从动轴支撑组件(14)和主动轴支撑组件；其中平行设置的主动轴(5)和从动轴(13)分别通过主动轴支撑组件和从动轴支撑组件安装于机架(1)上，两组传动链条(6)平行设置，与传动链条(6)啮合的四个链轮(7)两两一组安装于主动轴(5)和从动轴(13)上，传动链条(6)上等间距安装有可以自由旋转的旋转果杯(8)；摩擦板(9)的上端面与行驶至上层的旋转果杯(8)的下沿摩擦，并带动其旋转；旋转输送装置将苹果向出料侧输送并经过光电箱(12)，光电箱(9)包括：暗箱(901)和两台相机(904)，两台互成一定角度的相机(904)安装在暗箱(901)中，两台相机(904)的视野中心线交点在苹果中心行进路线上。2.根据权利要求1所述的一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，链轮(7)在主动轴(5)上的安装方式为：主动轴(5)中间大阶梯的左右两端分别过盈配合安装两个同角度的链轮(7)，主动轴(5)与主动轴支撑组件(14)相连；主动轴支撑组件(14)包括：主动轴轴承座(403)、主动轴紧固件(402)和轴安装板(401)，主动轴轴承座(403)的一端与主动轴(13)轴承连接，另一端与主动轴紧固件(402)连接，主动轴紧固件(402)固定于轴安装板(401)上，轴安装板(401)固定在机架(1)上；链轮(7)在主动轴(5)上的安装方式为：从动轴(13)中间大阶梯的左右两端分别过盈配合两个同角度链轮(7)，从动轴(13)与从动轴支撑组件(14)相连，从动轴支撑组件(14)包括：从动轴轴承座(1403)、从动轴紧固件(1402)和轴安装板(401)，从动轴轴承座(1403)与从动轴(13)通过轴承相连，从动轴轴承座(1403)采用横向安装方式，使检测出口伸出机架(1)外便于苹果落入落料装置中，从动轴紧固件(1402)为半工字形，一端固定从动轴轴承座(1403)，一端固定在轴安装板(401)上，轴安装板(401)固定于机架(1)上。3.根据权利要求1所述的一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，所述光电箱(9)还包括：支撑立柱(905)、相机安装夹具(903)和灯条(902)，支撑立柱(905)焊接于机架(1)上从侧挡板(11)中档板短板(1102)的槽口伸出，暗箱(901)的顶面设计为(8)边形的多面体，暗箱(901)通过四根支撑立柱(905)支撑设置在档板(11)正上方，均使用一块平板包围，前面和后面分别朝向苹果的入料侧和出料侧，左面和右面为相机安装面；在暗箱(901)的顶部和前后侧面共设8组灯条槽，用于安装灯条(902)。4.根据权利要求1所述的一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，所述旋转果杯(8)包括：两个果杯主体(804)、内轴(802)、外空心轴(803)、锁紧螺母(801)、筒形突出部(806)和紧固螺钉(805)；其中圆台形的果杯主体(804)为高强度黑色橡胶果杯，果杯主体(804)的小端面外一体固接有筒形突出部(806)，沿果杯主体(804)的轴线开有圆形通孔，果杯主体(804)和筒形突出部(806)通过涨紧安装在外空心轴(803)上，从而随外空心轴(803)一同转动；外空心轴(803)套装在实心内轴(802)的外侧并与实心内轴(802)间隙配
合；内轴(802)的两端安装有防止外空心轴(803)脱落的紧固螺钉(805)；两个筒形突出部(806)紧贴从而在两个果杯主体(804)之间形成一个允许苹果放入的区域。5.根据权利要求1所述的一种旋转式苹果外部品质在线检测设备，其特征在于，所述摩擦板(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，郭树丹，高飞，赵泽群，张凯旭，李玉文，
申请(专利权)人：中国检验检疫科学研究院，
类型：发明
国别省市：