專利名稱：基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測分級裝置，尤其是涉及一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置。
背景技術：
我國是世界水產大國，水產品出口在我國農產品出口以及外貿出口中占據相當重要的地位，但目前我國的水產品產業中還存在許多問題，產品整體質量不高。對蝦作為水產品中一大主力軍，對其質量進行檢測分級有利于提高對蝦的出口效益，具有積極的現實意義。當前生產生活中貿易雙方主要根據對蝦的外部品質如大小、形狀、色澤、完整性等指標判斷其等級，因此根據對蝦的外部品質進行分級是非常有必要的。目前市場上自動化分選/分級設備大多都是依據相關的機械原理設計而成的，主要通過對蝦的厚度、長度來進行分級。國內很多學者在這方面做了相關的研究。孫平(中國專利87200587)等發明了一種對蝦只數分選機，適用于對蝦規格的分選。韓軍明(中國專利91202265. 5)等將成對滾子裝在軸架上，每對滾子間形成大小不等的滑道，從而將對蝦按照個體的大小進行分級。章家亨(中國專利03202675. 7)發明了一種蝦子分級機，通過調節兩個滾軸之間的間隙，達到分級的效果。楊以祥(中國專利201020502942. 7)等發明一種滾筒式龍蝦分級篩選機，每層滾籠筒的柵格細縫按照龍蝦分級標準設計。彭德全(中國專利200520054017.1)發明了一套蝦自動手動數控篩選機，利用數控預置電腦微機自動控制調整滾軸間隙，使得分級的規格可調整，從上到下共分7級依次縮小。傳統的機械式分級方式，最大的缺點是檢測指標單一。機器視覺技術作為目前無損檢測方面一項先進的主流技術，不僅可以同時對大小、形狀、色澤、完整性等多種指標進行檢測，而且準確度高，將其應用于對蝦的檢測和分級方面不僅可以克服以上的問題，且更符合當前技術的發展需求。目前國內基于機器視覺的對蝦分級設備還未見到。
發明內容
針對現有的對蝦分級設備的不足，本發明的目的在于提供一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置，它綜合運用了機械設備和計算機軟件對對蝦進行外觀檢測，其克服了傳統檢測指標單一、智能化檢測水平不夠的缺陷，使得檢測結果更加準確和可靠。本發明采用的技術方案是
本發明包括下料系統、圖像采集系統、分級機構、傳輸帶、計算機系統和控制器系統；其
中
I)下料系統包括對蝦進料斗、兩個振蕩送料器、兩個紅外傳感器、單層單列卡槽、導槽和姿態調整器；第一振蕩送料器依次向下與第二振蕩送料器、導槽和傳輸帶(以階梯形相連接，第一振蕩送料器上方設有對蝦進料斗，第二振蕩送料器的進料端設有第一紅外傳感器，第二振蕩送料器的出料端設有單層單列卡槽；傳輸帶的進料端上方設有姿態調整器，傳輸帶側面設有第二紅外傳感器；
2)圖像采集系統包括光照箱、相機和光源；相機固定在光照箱的頂端，內壁涂有白色反射涂層的光照箱固定在傳輸帶上方，并位于第二紅外傳感器外側，LED軟條型光帶的光源設置在光照箱四個內壁上，光源的燈柱向上方照射，通過內壁白色涂層的反射，將光線射到對蝦表面；
3)分級系統包括三個噴氣閥和四個接物槽；光照箱外側的傳輸帶的一側分別設有第一噴氣閥、第二噴氣閥和第三噴氣閥，光照箱外側的傳輸帶的另一側分別設有第一接物槽、第二接物槽和第三接物槽，三個噴氣閥和三個接物槽一一對應，第四接物槽位于傳輸帶出料端；
4)計算機系統一路與相機電連接，計算機系統另一路經控制器系統分別與第一噴氣閥、第二噴氣閥和第三噴氣閥電連接。所述的相機為德國Basler公司生產的ace系列acA640_100gc面陣相機,鏡頭為日本興和(KOWA)公司生產的型號為LM16JC鏡頭。所述的光源為深圳億佳光電有限公司YJ-LSF1210W72貼片式LED軟光條。所述的光照箱其內壁使用的為普通工業白色高溫薄膜；所述的傳輸帶為食品級白色PVC皮帶；所述的控制器系統為PLC。與背景現有技術相比，本發明具有的有益效果是
本發明中對蝦進料斗的出料口為長方形，防止瞬間下料太多。振蕩送料器具有一定的傾斜度，每級振蕩送料器振蕩速度逐級提升，從而逐級減少對蝦的數量，可以根據具體的下料數量，適當的增加振蕩送料器的個數，為了防止下級送料器內對蝦堆積，從第二級開始每級送料器內設有紅外傳感器，以便控制上級振蕩送料器的振蕩速度，最終保證最后一級振蕩送料器中只有少數的對蝦。最后一級振蕩送料器上有單層單列卡槽，下端接有導槽，更加有力地保證了掉入傳輸帶只有單只對蝦。姿態調整器置于傳輸帶表面，但不與傳輸帶接觸。圖像處理分級軟件能夠對對蝦的顏色、外形同時進行檢測并根據其圖像特征信息將其分級。分級機構可以將對蝦分成不同品質四級，采用氣吹的方式，防止對對蝦造成破壞。本套系統將機械與圖像技術相結合，無需人工操作，不僅檢測精度高。分級部分無接觸式操作，對對蝦本身不造成損壞，操作方便。如果檢測要求變化，只需對圖像處理部分的軟件進行相應修改，可調整性強。檢測指標多樣、檢測過程過程智能化，檢測結果更準確可靠。
圖1是本發明的系統結構示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的側視圖。圖中1、對蝦進料斗，2、第一振蕩送料器，3、第一紅外傳感器，4、第二振蕩送料器，
5、單層單列卡槽，6、導槽，7、姿態調整器，8、第二紅外傳感器，9、光照箱，10、相機，11、光源，12、第一噴氣閥，13、第二噴氣閥，14、第三噴氣閥，15、第一接物槽，16、第二接物槽，17、第三接物槽，18、第四接物槽，19、傳輸帶，20、計算機系統，21、控制器系統。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。如圖1、圖2、圖3所示，本發明包括下料系統、圖像采集系統、分級機構、傳輸帶、計算機系統和控制器系統；其中
O下料系統包括對蝦進料斗1、兩個振蕩送料器2，4、兩個紅外傳感器3，8、單層單列卡槽5、導槽6和姿態調整器7 ;第一振蕩送料器2依次向下與第二振蕩送料器4、導槽6和傳輸帶19以階梯形相連接，第一振蕩送料器2上方設有對蝦進料斗I，第二振蕩送料器4的進料端設有第一紅外傳感器3，第二振蕩送料器4的出料端設有單層單列卡槽5 ;傳輸帶19的進料端上方設有姿態調整器7，傳輸帶19側面設有第二紅外傳感器3 ；
2)圖像米集系統包括光照箱9、相機10和光源11;相機10固定在光照箱9的頂端，內壁涂有白色反射涂層的光照箱9固定在傳輸帶上方，并位于第二紅外傳感器8外側，LED軟條型光帶的光源11設置在光照箱9四個內壁上，光源11的燈柱向上方照射，通過內壁白色涂層的反射，將光線射到對蝦表面；
3)分級系統包括三個噴氣閥12、13、14和四個接物槽15、16、17、18;光照箱9外側的傳輸帶19的一側分別設有第一噴氣閥12、第二噴氣閥13和第三噴氣閥14，光照箱9外側的傳輸帶19的另一側分別設有第一接物槽15、第二接物槽16和第三接物槽17，三個噴氣閥和三個接物槽一一對應，第四接物槽18位于傳輸帶19出料端；
4)計算機系統20—路與相機10電連接，計算機系統20另一路經控制器系統21分別與第一噴氣閥12、第二噴氣閥13和第三噴氣閥14電連接。實施例中使用的相機為德國Basler公司生產的ace系列acA640_100gc面陣相機。鏡頭為日本興和(KOWA)公司生產的型號為LM16JC鏡頭。光源為深圳億佳光電有限公司YJ-LSF1210W72貼片式LED軟光條。光照箱內壁使用的為普通工業白色高溫薄膜。傳輸帶為食品級白色PVC皮帶。控制器系統為PLC。批量的對蝦從對蝦進料斗I進入到第一振蕩送料器2中；由于設備振蕩，對蝦從第一振蕩送料器2落至第二振蕩送料器4，第二振蕩送料器4較第一振蕩送料器加速振蕩，對蝦從第二振蕩送料器4經單層單列卡槽5落至導槽6。單層單列卡槽5利用限制通過高度的方法，保證能只能通過一個蝦高度的對蝦，同時利用限制出口寬度的方法，使得只有一只對蝦能夠通過其出口 ；兩個振蕩送料器均有一定角度的傾斜；第二振蕩送料器4的側面安裝有第一紅外傳感器3，其根據當前送料器上的對蝦數量控制第一振蕩送料器2的振蕩速度來調節上級送料器的下料速度，防止當前送料器的進料速度太快，導致下級送料器中對蝦發生堆積。當第二振蕩送料器4里的對蝦數量太多，蝦體發生堆疊時，就會觸發第一紅外傳感器3,使其發出信號控制第一振蕩送料器2的電動機,使第一振蕩送料器2暫時停止振蕩，直到對蝦數量減少，堆疊高度降低后第一傳感器3又會控制發動機使得第一振蕩送料器2重新工作。由于兩個振蕩送料器2、4加速振蕩，以及單層單列卡槽5，在第二振蕩送料器4末端的對蝦數量已經大大降低。振蕩送料器數量可以根據實際下料數量增加，最佳狀態是最后一級振蕩器的末端只有一只對蝦。為了防止非單只對蝦的情況發生，接在第二振蕩送料器4下面的是一個只能有一只對蝦通過的導槽6。通過導槽6，只有單只對蝦進入到傳輸帶19上。姿態調整器7可調節角度，利用蝦體與其碰撞摩擦，將蝦體調整將對蝦的姿勢調整至頭尾方向與傳輸帶19運行方向基本一致。對蝦經過第二紅外傳感器8發出信號給相機10，當對蝦達到相機10下方時，相機10就抓拍對蝦的圖像。將圖像傳輸給計算機系統20，通過計算機系統20內部設置的圖像處理軟件實時進行處理，獲取相應的對蝦品質特征信息并判斷出當前對蝦所屬的級別，計算機系統20再將信息傳輸給控制器系統21，進而控制三個噴氣閥12、13、14中的一個，當對蝦到達這個噴氣閥前方的時候，該噴氣閥就噴氣將對蝦吹入相應的接物槽中15，、16、17，未受到氣吹的對蝦直接掉入傳輸帶末端的接物槽18中。總共可以將對蝦分為四級。
權利要求
1.一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置，其特征在于包括下料系統、圖像采集系統、分級機構、傳輸帶、計算機系統和控制器系統；其中 1)下料系統包括對蝦進料斗(I)、兩個振蕩送料器(2，4)、兩個紅外傳感器(3，8)、單層單列卡槽(5)、導槽(6)和姿態調整器(7);第一振蕩送料器(2)依次向下與第二振蕩送料器(4 )、導槽(6 )和傳輸帶(19 )以階梯形相連接，第一振蕩送料器(2 )上方設有對蝦進料斗(1)，第二振蕩送料器(4)的進料端設有第一紅外傳感器(3)，第二振蕩送料器(4)的出料端設有單層單列卡槽(5);傳輸帶(19)的進料端上方設有姿態調整器(7)，傳輸帶(19)側面設有第二紅外傳感器(3); 2)圖像米集系統包括光照箱(9)、相機(10)和光源(11);相機(10)固定在光照箱(9)的頂端，內壁涂有白色反射涂層的光照箱(9)固定在傳輸帶上方，并位于第二紅外傳感器(8)外側，LED軟條型光帶的光源(11)設置在光照箱(9)四個內壁上，光源(11)的燈柱向上方照射，通過內壁白色涂層的反射，將光線射到對蝦表面； 3)分級系統包括三個噴氣閥(12、13、14)和四個接物槽(15、16、17、18);光照箱(9)外側的傳輸帶(19)的一側分別設有第一噴氣閥(12)、第二噴氣閥(13)和第三噴氣閥(14)，光照箱(9 )外側的傳輸帶(19 )的另一側分別設有第一接物槽(15 )、第二接物槽(16 )和第三接物槽(17)，三個噴氣閥和三個接物槽一一對應，第四接物槽(18)位于傳輸帶(19)出料端； 4)計算機系統(20)—路與相機(10)電連接，計算機系統(20)另一路經控制器系統(21)分別與第一噴氣閥(12)、第二噴氣閥(13)和第三噴氣閥(14)電連接。
2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置，其特征在于所述的相機(10)為德國Basler公司生產的ace系列acA640_100gc面陣相機,鏡頭為日本興和KOWA公司生產的型號為LM16JC鏡頭。
3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置，其特征在于所述的光源(11)為深圳億佳光電有限公司YJ-LSF1210W72貼片式LED軟光條。
4.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置，其特征在于所述的光照箱(9)其內壁使用的為普通工業白色高溫薄膜；所述的傳輸帶(19)為食品級白色PVC皮帶，控制器系統(21)為PLC。
全文摘要
本發明公開了一種基于機器視覺技術的對蝦品質檢測分級裝置。包括下料系統、圖像采集系統、分級機構、傳輸帶、計算機系統和控制器系統。相機固定在光照箱的頂端，光照箱固定在傳輸帶上方，內壁涂有白色發射的涂層；光源為LED軟條型光源帶，分布在光照箱四個內壁上，光源向上方照射，通過內壁白色涂層的反射到對蝦表面。計算機實時處理所采集的圖像后，獲取相應的對蝦品質特征信息并將其分級，再通過控制器對噴氣閥進行控制；不同級別品質的對蝦經過相應的噴氣閥時，被吹入對應的接物槽，沒有氣吹的對蝦直接落入傳輸帶末端的接物槽內。本發明能準確快速地通過檢測對蝦的形態特征和顏色特征，檢測分級出不同品質級別的對蝦。
文檔編號B07C5/00GK103056111SQ20121056113
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者成芳, 羅艷, 金程, 姚文超, 洪寒梅 申請人:浙江大學