一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置，包括：用于在颗粒状农作物给料和输送过程中控制其速度及通量、同时使农作物颗粒自动平铺、分散并均匀分布的均匀给料仓，设置于均匀给料仓底部的线性振动模块、设置于均匀给料仓内的匀速扰动模块、设置于均匀给料仓出口的视觉监测模块、物料传送模块、图像采集模块和计算机系统，本发明专利技术将大批量颗粒状农作物均匀平铺、分散在机器视觉模块的成像视野内，并且根据农作物颗粒密度的变化实时调节给料速度和通量，使得样品颗粒形成易于检测的图像模式并且保持给料的时空均匀性，从而利用与该装置结合的检测识别算法对大批量颗粒状农作物进行高效率、智能化的外观品质及检疫性检测，是粮食安全领域亟待解决的关键技术问题。域亟待解决的关键技术问题。域亟待解决的关键技术问题。
【技术实现步骤摘要】
颗粒状农作物均匀给料平铺装置
[0001]本专利技术涉及的是一种自动化农业工具领域的技术，具体是一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置。
技术介绍
[0002]针对颗粒状农作物进行外观品质及检疫性检测是维护粮食安全以及防止外来物种入侵的必要措施。目前主要通过人工手段进行上述检测，质检人员将农作物样品均匀分散平铺在实验台上，逐粒观测待测样品并挑拣出其中的不完善粒、杂草、昆虫与杂质，随后将拣出样本依次移入放大镜或显微镜下，根据自身专业知识并结合相关国家标准对其进行识别。然而，该方法存在诸多局限性，例如对大量农作物进行人工平铺以及逐个检测的过程耗时长、主观误差较大，远不能满足在口岸现场及粮仓内实现对颗粒状农作物进行逐粒高效率、智能化检测的要求。
[0003]随着机器视觉和人工智能技术的快速发展，针对颗粒状农作物实施快速智能检测的可行性逐渐增加。在进行基于机器视觉相关算法的智能检测时，首要目的是将颗粒状农作物均匀平铺在成像视野内，避免互相挤压和堆叠导致的漏检和误检。其次，为了确保检测及识别的准确率，所采集到的图像中单个待测目标均要满足一定的成像精度(分辨率)，从而导致单帧颗粒状农作物图像的成像视野受限。因此，如何在有限的空间内将大批量颗粒状农作物原粮连续、均匀地平铺给料，使得机器视觉模块能够连续采集到满足成像精度且通量恒定的颗粒状农作物原粮图像，是当前针对颗粒状农作物进行高效率、智能化的外观品质及检疫性检测领域亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对现有技术中在对外观尺寸不均一的颗粒状农作物(例如小麦、大豆、玉米等粮食作物，或者花生、菜籽、咖啡豆等经济作物)进行机器视觉检测时，由于给料过程中相对运动产生的堆叠、挤压以及不同时刻分布不均匀，从而导致无法对实现自动化、智能化高效率逐粒检测的问题，提出一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置，将大批量颗粒状农作物均匀平铺、分散在机器视觉模块的成像视野内，并且根据农作物颗粒密度的变化实时调节给料速度和通量，使得样品颗粒形成易于检测的图像模式并且保持给料的时空均匀性，从而利用与该装置结合的检测识别算法对大批量颗粒状农作物进行高效率、智能化的外观品质及检疫性检测，是粮食安全领域亟待解决的关键技术问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置，包括：用于在颗粒状农作物给料和输送过程中控制其速度及通量、同时使农作物颗粒自动平铺、分散并均匀分布的均匀给料仓，设置于均匀给料仓底部的线性振动模块、设置于均匀给料仓内的匀速扰动模块、设置于均匀给料仓出口的视觉监测模块、物料传送模块、图像采集模块和计算机系统，其中：计算机系统分别与线性振动模块、视觉监测模块、物料传送模块以及图像采集模块相连，通
过视觉反馈任务动态调节均匀给料仓内的给料速度及通量，以及通过提前部署的算法处理对图像采集模块传输的图像，从而对颗粒状农作物的外观品质检测以及其中包含的杂草、昆虫和杂质进行检测、识别。
[0007]所述的线性振动模块针对不同种类及数量的颗粒状农作物设置不同的振动频率及幅值，为其提供合适的给料及输送的动力。
[0008]所述的均匀给料仓的内部倾斜设有控流给料板，并根据特定颗粒状农作物的数量及外观尺寸以一定的角度呈前低后高向下倾斜；当颗粒状农作物在控流给料板表面受重力的作用下向前端滑落时，线性振动模块持续地水平振动减缓了滑落速度，避免在大量农作物在均匀给料仓底面堆积。
[0009]所述的均匀给料仓末端出口处设置至少两个均匀分料板，在均匀给料仓底面的颗粒状农作物经线性振动驱使到达此处时能够进一步被限制速度和通量，并且平铺分散呈单层，避免互相堆叠或挤压。
[0010]所述的物料传送模块表面与均匀给料仓末端的出料斜面相互贴附，同时物料传送模块的传动速度匹配农作物颗粒的滑落速度，使得均匀分散后的颗粒状农作物前后之间以合适的间距平铺，并传送到图像采集模块的成像视野内。
[0011]所述的图像采集模块定时采集视野内均匀分散平铺的颗粒状农作物图像并传输至计算机系统内，通过提前部署的算法检测、识别出农作物中的不完善粒、杂草和以及其它杂质。
[0012]所述的计算机系统实时处理监测采集到的颗粒状农作物给料状态图像，通过执行视觉反馈任务动态调节给料速度及通量，以保证不同时刻给料的均匀性；当农作物颗粒由于受潮或生虫导致粘附性增从而在给料孔内堵塞时，计算机系统驱动匀速扰动模块使梭形销子在堆积的农作物颗粒中产生轻微扰动使其顺利给料。技术效果
[0013]本专利技术通过线性振动模块和物料传送模块实现了机械化、自动化的颗粒状农作物输送；均匀给料仓能够控制颗粒状农作物在给料及输送过程中的通量以及速度并使其分散平铺；视觉监测模块结合计算机系统实时执行视觉反馈任务，动态调节线性振动模块的强度和频率以及驱动匀速扰动模块产生轻微扰动，确保颗粒状农作物在不同时刻给料输送的均匀性以及避免发生堵塞；图像采集模块对视野内分散平铺的农作物颗粒定时成像，并利用计算机系统内提前部署的算法实现分割、检测与分类，极大地削减了人工成本及检测耗时，从而提升了口岸现场及粮仓内颗粒状农作物中不完善粒、杂草、昆虫及杂质的检测效率。
[0014]与现有技术相比，本专利技术能够在满足机器视觉检测分辨率的前提下、有限的视野空间内显著提升了颗粒状农作物在给料、输送过程的时空均匀性以及检测效率，是对颗粒状农作物进行外观品质及检疫性检测的关键核心部件，为口岸现场进境农作物以及仓储粮的高效智能检测提供了有力的技术支撑。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0016]图2为均匀给料仓及其内部结构的示意图；
[0017]图3为视觉反馈任务流程图；
[0018]图4为实施例针对小麦原粮进行外观品质以及杂草、昆虫和杂质检测的工作示意图；
[0019]图5为实施例检测对象示意图；
[0020]图中：1均匀给料仓、2线性振动模块、21振动控制器、22弹簧振子、3匀速扰动模块、31微型马达、32梭形销子、4视觉监测模块、41环形光源、42监测相机、5物料传送模块、51传送带、6图像采集模块、61四面条形光源、62采集相机、7计算机系统、8控流给料板、81控流孔、82引流锥、9均匀分料板、91监测窗、92梳齿、93分料孔、10除尘孔、11集尘盒、12回收容器、H1控流给料板距离均匀给料仓底面最小高度、α控流给料板倾角、W1双层均匀分料板间距、W2控流孔宽度、L1控流孔长度、D1控流孔间距、W3引流锥最大宽度、H2引流锥最大高度、H3监测窗高度、W4分料孔顶边长、W5分料孔底边长、H4梳齿(分料孔)高度。
具体实施方式
[0021]如图1和图4所示，为本实施例涉及一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置，包括：用于在颗粒状农作物给料和输送过程中控制其速度及通量、同时使农作物颗粒自动平铺、分散并均匀分布的均匀给料仓1，设置于均匀给料仓1底部的线性振动模块2、设置于均匀给料仓1内的匀速扰动模块3、设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征在于，包括：用于在颗粒状农作物给料和输送过程中控制其速度及通量、同时使农作物颗粒自动平铺、分散并均匀分布的均匀给料仓，设置于均匀给料仓底部的线性振动模块、设置于均匀给料仓内的匀速扰动模块、设置于均匀给料仓出口的视觉监测模块、物料传送模块、图像采集模块和计算机系统，其中：计算机系统分别与线性振动模块、视觉监测模块、物料传送模块以及图像采集模块相连，通过视觉反馈任务动态调节均匀给料仓内的给料速度及通量，以及通过提前部署的算法处理对图像采集模块传输的图像，从而对颗粒状农作物的外观品质检测以及其中包含的杂草、昆虫和杂质进行检测、识别；所述的线性振动模块针对不同种类及数量的颗粒状农作物设置不同的振动频率及幅值，为其提供合适的给料及输送的动力。2.根据权利要求1所述的颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征是，所述的均匀给料仓的内部倾斜设有控流给料板，该控流给料板呈前低后高向下倾斜设置；当颗粒状农作物在控流给料板表面受重力的作用下向前端滑落时，线性振动模块持续地水平振动减缓了滑落速度，避免在大量农作物在均匀给料仓底面堆积。3.根据权利要求2所述的颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征是，所述的控流给料板较低一端均匀设置形状为圆形、椭圆形或圆角矩形的控流孔，相邻控流孔之间设置前端呈棱柱状、后端呈棱锥状缩小的引流锥，其目的在于进一步控制颗粒状农作物的给料通量，同时避免其在控流给料板表面堵塞。4.根据权利要求1所述的颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征是，所述的均匀给料仓末端出口处设置至少两个均匀分料板，在均匀给料仓底面的颗粒状农作物经线性振动驱使到达此处时能够进一步被限制速度和通量，并且平铺分散呈单层，避免互相堆叠或挤压。5.根据权利要求1所述的颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征是，所述的物料传送模块表面与均匀给料仓末端的出料斜面相互贴附，同时物料传送模块的传动速度匹配农作物颗粒的滑落速度，使得均匀分散后的颗粒状农作物前后之间以合适的间距平铺，并传送到图像采集模块的成像视野内。6.根据权利要求1所述的颗粒状农作物均匀给料平铺装置，其特征是，所述的计算机系统实时处理监测采集到的颗粒状农作物给料状态图像，通过执行视觉反馈任务动态调节给料速度及通量，以保证不同时刻给料的均匀性；当农作物颗粒由于受潮或生虫导致粘附性增从而在给料孔内堵塞时，计算机系统驱动匀速扰动模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：柴新禹，周美宣，李恒，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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