水果外观品质实时检测分级系统装置制造方法及图纸

水果外观品质实时检测分级系统装置，属于视觉检测领域。本装置包括由待检水果输送机、光照箱、检测红外传感器、图像采集卡、彩色摄像机组成的输送采集系统，由图形工作站及图像处理软件组成的图像处理系统，由分级输送机、分级红外传感器、步进电机驱动系统组成的分级系统。滚动的水果在光照箱中被采集图像，经图像处理系统分级，该分级结果与分级红外传感器的信息共同传到步进电机驱动系统的与门，经与门判断后实现水果的自动分级。本装置采用了计算机视觉系统，一次可完成水果大小、形状、颜色、缺陷的检测和分级，具有省时省力、工序少、不损伤水果、使用的劳动力少、占地面积小、快速、准确的优点，适合大批量水果的检测分级。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于水果外观品质的检测系统装置，特别涉及具有滚动性水果的外观品质检测的装置，属于视觉检测领域。
技术介绍
农产品品质检测与分级，是保证农产品的质量，提高农产品的市场竞争力和流通速度，优化农产品销售价格的重要手段，因而也是农产品加工过程中的重要环节之一。目前，不少国家在水果采摘后100%要经过清洗、打蜡、分级、包装等商品化处理后才投放市场。而我国多数水果从采摘到进入市场，并未严格经过上述程序。仅就水果分级而言，即便进行了水果分级的企业，现有水果分级技术也十分落后，目前还处在手工分选、半机械分选和光电分级阶段。手工分选完全依靠经验，依靠目测判断水果的大小，用人手将大小差不多的水果挑选分为一个等级，这种方法不仅耗时耗工，劳动强度大，使用的劳动力多，占地面积大，而且由于各分拣人的分拣掌握的尺度不一，即使同一个人，也难于对千差万别的水果作出恰当的分级，致使分选结果精度低。机械分选主要依据大小和重量分选，根据称量单个水果的重量或水果能通过大小不同的孔径进行分级，分选过程中对水果的损伤大、效率低、 耗时长，其它指标，如水果的表面色泽，不能分级，结果达不到国标要求。光电分级利用水果表面对不同波长范围内的光的吸收和反射来分析其颜色特征，但该方法又只能对水果的表面色泽进行判别，而无法兼顾其它方面的特征，故存在很大的片面性，不适合水果品质全面检测的需要。总之，如欲快速、准确、全面地检测农产品外观品质，则存在分级工序多、设备种类多、占地面积大等问题。
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种能快速、准确、全面检测水果产品外观品质，特别是检测水果的大小、形状、水果的表面色泽和缺陷，并能据此对水果进行分级，且无需大量人力、大量场地、多种设备和多道工序的水果产品外观品质检测和分级装置，特别是用于检测可滚动水果的检测和分级装置。实现本技术的目的所采用的技术方案是本技术水果外观品质实时检测分级系统装置，包括输送采集系统、图像处理系统及分级系统三部分；所述输送采集系统由以下器件组成——待检水果输送机，用于输送待检测分级的水果；——光照箱，其内安装有用于对待检测分级的水果进行光照的光源和用于滚动水果的斜面工作台；光照箱左下端开有一个入孔与待检水果输送机连接，斜面工作台的斜坡顶端置于入孔孔口处下方，光照箱底部右下端开有一个出孔；——检测红外传感器，安装于光照箱上水果入孔处的上方，用于感应通过入孔的待检测分级水果的信息；——图像采集卡，其输入端与检测红外传感器输出端连接，用于采集检测红外传感器接收到的信息，并控制摄像机捕捉水果滚动的视频流及进行摄像；—彩色摄像机，安装于光照箱上端，其输入端与图像采集卡的输出端连接，用于对待检测分级的水果进行摄像记录；所述图像处理系统由图形工作站及图像处理软件组成，图像处理软件置于图形工作站中；图形工作站的输入端与图像采集卡的输出端连接；所述图形工作站主要包括多核心处理器、专业多路主板、高速ECC校验内存、多块大容量高速硬盘及专业显示设备，是对水果进行检测和分级处理的场所；所述图像处理软件中设置有对图像中水果的大小、形状、 颜色及表面缺陷等外观品质特征进行提取、分析、判断和分级的程序，用于将图像采集系统采集到的水果运动的视频流的每一帧图像提取出来，对其外观品质特征进行提取、分析、判断和分级；所述分级系统由以下器件组成——分级输送机，用于输送经检测后的水果；——分级红外传感器，其输入端与图像处理系统的图形工作站的输出端连接，用于根据图像处理系统的分级信息感应所通过的水果，控制步进电机对水果进行分级处理；——步进电机驱动系统，包括与门、步进电机和分级拨板，用于对水果进行分级； 其中，与门的两个输入端分别与图像处理系统的图形工作站的输出端和分级红外传感器的输出端连接，与门的输出端与步进电机的输入端连接，所述分级拨板安装在步进电机上。本技术的目的进一步可通过以下结构来实现为得到水果表面颜色的最佳效果，对水果进行光照的光源使用荧光灯；为节约空间，所述待检水果输送机和分级输送机采用循环输送带；针对不同的水果种类及分级要求，可调整斜面工作台的倾斜角度，以实现水果的最好滚动效果，倾斜角度可通过改变置于斜面下的圆柱形滚筒的安装位置进行调整。本水果外观品质实时检测分级系统装置的使用原理是根据计算机视觉技术在水果检测方面的应用，将计算机对三维空间的感知，包括捕获、分析、识别等过程应用于水果检测；是计算机科学、光学、自动化技术、模式识别、人工智能技术的综合。本水果外观品质实时检测分级系统装置的使用方法是待检水果输送机将水果输送到光照箱入口处，光照箱内置的荧光灯照射在水果上，光照箱入口处的红外传感器感应到各水果后将信号传递给图像采集卡，水果在斜面工作台上滚动，图像采集卡控制彩色摄像机开始捕捉水果滚动的视频流，完成采集任务。当水果信息从采集系统中输出到图像处理系统，图像处理系统的图形工作站实际是一台功能较全面的计算机，利用计算机中的图像处理软件将视频流的每一帧图像提取出来，通过图像处理软件对图像中水果的大小、形状、颜色及表面缺陷等外观品质特征进行提取、分析、判断，然后图形处理系统快速处理得到了各个水果的等级，并将对每一个水果的分级结果分别输送到各与门及各相应的分级红外传感器，水果通过光照箱后，由检测后输送机继续输送，各分级红外传感器则根据其感应到的信息，经与图形处理系统传来的分级结果在与门对比，然后控制步进电机驱动系统对水果进行分级处理。由于水果的尺寸大小不一，即使同一品种的水果也存在个体差异，特别是畸形果重心有所偏离，滚动时容易偏离原轨道，因此设计的斜面工作台需保证水果能沿所期望的轨道作纯滚动。调整斜面工作台的倾斜角度，可使不同种类的水果在斜面工作台上实现纯滚动，以利彩色摄像机对水果进行完整地摄像。4在图像处理软件中作较细的分级，并相应增加分级系统中分级红外传感器、步进电机驱动系统的数量，就可以实现水果的精细分级。本技术的有益效果是由于本系统装置采用了计算机视觉系统，用计算机对水果滚动的三维空间进行感知，包括对水果的捕获、分析、识别等过程，是计算机科学、光学、自动化技术、模式识别、人工智能技术的综合。与目前采用的其它检测分级方法相比，计算机视觉分级精度高，自动化程度高，一次可完成大小、形状、颜色、缺陷的检测和分级，检测和分级快速、准确，可以解决传统设备无法一次完成多项指标的综合处理，且克服了其它分级方法耗时耗工，工序多、损伤水果、劳动强度大，使用的劳动力多、占地面积大等问题。附图说明图1是本技术的水果外观品质实时检测分级系统装置的结构简图；图2是光照箱内斜面工作台的侧视图；图3是分级系统装置的俯视图，亦为实施例的分级系统装置图；图4是本技术的水果外观品质实时检测分级系统装置的电连接关系图。图中各标记为1、待检水果输送机，2、水果，3、圆柱形滚筒，4、斜面工作台，5、检测红外传感器，6、光源，7、光照箱，8、彩色摄像机，9、图像处理系统，10、分级红外传感器，11、 分级输送机，12、分级红外传感器1，13、分级拨板1，14、水果包装箱1，15、分级红外传感器 2，16、分级拨板2，17、水果包装箱2，18、分级红外传感器3，19、分级拨板3，20、水果包装箱3。具体实施方式以下结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．水果外观品质实时检测分级系统装置，其特征在于：本实用新型水果外观品质实时检测分级系统装置，包括输送采集系统、图像处理系统及分级系统三部分；所述输送采集系统由以下器件组成：——待检水果输送机，用于输送待检测分级的水果；——光照箱，其内安装有用于对待检测分级的水果进行光照的光源和用于滚动水果的斜面工作台；光照箱左下端开有一个入孔与待检水果输送机连接，斜面工作台的斜坡顶端置于入孔孔口处下方，光照箱底部右下端开有一个出孔；——检测红外传感器，安装于光照箱上水果入孔处的上方，用于感应通过入孔的待检测分级水果的信息；——图像采集卡，其输入端与检测红外传感器输出端连接，用于采集检测红外传感器接收到的信息，并控制摄像机捕捉水果滚动的视频流及进行摄像；——彩色摄像机，安装于光照箱上端，其输入端与图像采集卡的输出端连接，用于对待检测分级的水果进行摄像记录；所述图像处理系统由图形工作站及图像处理软件组成，图像处理软件置于图形工作站中；图形工作站的输入端与图像采集卡的输出端连接；所述图形工作站主要包括多核心处理器、专业多路主板、高速ＥＣＣ校验内存、多块大容量高速硬盘及专业显示设备，是对水果进行检测和分级处理的场所；所述图像处理软件中设置有对图像中水果的大小、形状、颜色及表面缺陷等外观品质特征进行提取、分析、判断和分级的程序，用于将图像采集系统采集到的水果运动的视频流的每一帧图像提取出来，对其外观品质特征进行提取、分析、判断和分级；所述分级系统由以下器件组成：——分级输送机，用于输送经检测后的水果；——分级红外传感器、其输入端与图像处理系统的图形工作站的输出端连接，用于根据图像处理系统的分级信息感应所通过的水果，控制步进电机对水果进行分级处理；——步进电机驱动系统，包括与门、步进电机和分级拨板，用于对水果进行分级；其中，与门的两个输入端分别与图像处理系统的图形工作站的输出端和分级红外传感器的输出端连接，与门的输出端与步进电机的输入端连接，所述分级拨板安装在步进电机上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张云伟，何芳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：实用新型
国别省市：53