一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于嵌入式機(jī)器視覺(jué)的大豆籽粒的分選分裝設(shè)備。所述裝置包括：主機(jī)架、下料裝置、自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng)、嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)、剔除機(jī)構(gòu)、智能控制系統(tǒng)、大豆籽粒收集裝置、自動(dòng)分裝裝置。本裝置利用均布圓形凹槽的特制傳送帶以及斜面處的重力分力實(shí)現(xiàn)了大豆籽粒的自動(dòng)整列，借用基于圖像處理的機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大豆籽粒的精選，大大提高了大豆籽粒分選的品質(zhì)，該裝置具有精簡(jiǎn)、輕便、高效、持續(xù)的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及植物籽粒類(lèi)果實(shí)的精選，具體說(shuō)是大豆籽粒的自動(dòng)整列及智能分選裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，優(yōu)質(zhì)種子的商品化生產(chǎn)，特別是種子加工的機(jī)械化和現(xiàn)代化已提升到十分重要的位置。然而，大豆籽粒分選的傳統(tǒng)方式是純機(jī)械分選，有一定的主觀性，依賴(lài)人的具體操作，分選效率低、精度差，不能檢測(cè)和分選出表面損傷以及發(fā)霉的籽粒。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展和成熟，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品分級(jí)分選檢測(cè)可具有實(shí)時(shí)、客觀、無(wú)損、精細(xì)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大豆籽粒的智能分選分裝，面對(duì)純機(jī)械分選精度不高分選粗糙、準(zhǔn)確率偏低以及國(guó)內(nèi)外針對(duì)大豆籽粒的機(jī)器視覺(jué)式分選機(jī)遠(yuǎn)未成熟的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種基于機(jī)器視覺(jué)的可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作自動(dòng)整列、自動(dòng)分選分裝的大豆籽粒精選機(jī)已勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)傳統(tǒng)上大豆籽粒分選的不足之處，本發(fā)明提供了一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，其利用帶凹槽的斜坡式傳送帶實(shí)現(xiàn)了大豆籽粒的自動(dòng)整列，借用基于圖像處理的機(jī)器視覺(jué)和實(shí)時(shí)剔除機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大豆籽粒的精選，大大提高了大豆籽粒分選的品質(zhì)，該裝置具有精簡(jiǎn)、輕便、高效、持續(xù)的特點(diǎn)。
[0005]技術(shù)方案:所述一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，由主機(jī)架、下料裝置、自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng)、嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)、剔除機(jī)構(gòu)、智能控制系統(tǒng)、大豆籽粒收集裝置、自動(dòng)分裝裝置構(gòu)成；帶有規(guī)則分布圓形凹槽(21)的傳送帶(20)通過(guò)主動(dòng)滾筒
(3)、從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)形成斜坡式大豆籽粒自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng);實(shí)時(shí)剔除機(jī)構(gòu)(18)通過(guò)鋁型材角碼(22)固定于型材主機(jī)架上部；由高速攝像機(jī)(33)和暗箱(34)組成的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)(19)由型材上的卡槽和剔除機(jī)構(gòu)(18)的前后橫梁固定于剔除機(jī)構(gòu)上部，對(duì)大豆籽粒進(jìn)行圖像信息的提取和處理，識(shí)別劣質(zhì)大豆籽粒;控制箱(9)通過(guò)型材和角碼(22)固定于型材主機(jī)架下部的中間部分位于傳送帶下方;大豆籽粒收集裝置固定于型材主機(jī)架尾部，收集相應(yīng)大豆籽粒；自動(dòng)分裝裝置(13)通過(guò)角碼(22)和型材固定于優(yōu)質(zhì)大豆收集裝置
(15)出料口下方，對(duì)優(yōu)質(zhì)大豆進(jìn)行自動(dòng)分裝。
[0006]本發(fā)明的一種方式為:上述自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng)中，傳送帶(20)表面為黑色，傳送帶表面均布直徑為8mm深度為2mm的圓形凹槽(21)，一列中相鄰兩個(gè)圓槽中心距為20mm;傳送帶通過(guò)主動(dòng)滾筒(3)、從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)張緊，主動(dòng)滾筒(3)和中間托輥(8)中心連線構(gòu)成的斜面與水平夾角在30-40度之間；
[0007]根據(jù)該構(gòu)成:黑色有利于降低機(jī)器視覺(jué)范圍內(nèi)的圖像噪聲；凹槽的形狀和分布規(guī)則保證了每個(gè)凹槽中只有一個(gè)大豆籽粒，有利于機(jī)器視覺(jué)的識(shí)別，同時(shí)方便實(shí)時(shí)剔除裝置
(18)對(duì)不合格籽粒進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的剔除，保證了剔除的效率和準(zhǔn)確率;合適的傾角使得傳送帶(20)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)凹槽(21)只可攜帶一顆大豆籽粒，而傳送帶(20)其他位置的大豆籽粒會(huì)自動(dòng)脫落，以此來(lái)完成大豆籽粒的自動(dòng)整列。
[0008]本發(fā)明的一種方式為:上述剔除機(jī)構(gòu)(18)主要由4部分組成，橫梁(24)、劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)、剔除彈性不銹鋼片(29)以及微型伸縮式電磁鐵(28);兩根劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)沿橫梁(24)中心對(duì)稱(chēng)分布，以螺釘(31)固定于橫梁(24)上，劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)開(kāi)槽面與傳送帶(20)貼近，輸送管兩側(cè)開(kāi)方形槽□ (36)，邊長(zhǎng)為12-15mm，兩槽□錯(cuò)位，輸送管投影方向上槽口間距約為50mm，彈性不銹鋼片(29)由螺釘(30)固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽
(27)上，與管間距約為20mm，彈性不銹鋼片(29)和螺釘(30)的固定須加用螺母、平墊、彈墊，防止松懈脫落;兩個(gè)微型伸縮式電磁鐵(28)由支架(26)和螺栓(37)分別固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)上，兩個(gè)固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)內(nèi)，電磁鐵(28)通過(guò)小鐵環(huán)(32)與彈性不銹鋼片(29)中部連接，彈性不銹鋼片施力部分(35)與方形槽口(36)對(duì)齊；
[0009]根據(jù)該構(gòu)成:彈性不銹鋼片與管槽合適的間距有利于彈性不銹鋼片對(duì)不合格籽粒的及時(shí)、高效、準(zhǔn)確剔除，同時(shí)避免剔除機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器視覺(jué)造成遮擋性干擾;方槽的尺寸在12-15mm之間時(shí)既能保證被剔除的籽粒順利進(jìn)入管槽，又能保證被剔除的籽粒不會(huì)再?gòu)牟蹆?nèi)旁側(cè)出來(lái)；同時(shí)在兩邊開(kāi)槽可在提高工作效率的同時(shí)，縮小剔除裝置的體積，較少材料浪費(fèi)；實(shí)驗(yàn)得出的槽間距保證了被剔除的大豆籽粒不會(huì)從另一個(gè)槽中躍出劣質(zhì)大豆輸送管槽。
[0010]工作原理:大豆籽粒通過(guò)下料裝置后經(jīng)帶凹槽(21)的斜坡式傳送帶(20)自動(dòng)整列并輸送到暗箱處，每個(gè)凹槽(21)只能攜帶一枚大豆籽粒;暗箱內(nèi)高速攝像機(jī)(33)提取大豆籽粒表面圖像數(shù)據(jù)，機(jī)械視覺(jué)對(duì)大豆籽粒進(jìn)行智能識(shí)別；暗箱內(nèi)實(shí)時(shí)剔除裝置(18)根據(jù)視覺(jué)的信息反饋對(duì)識(shí)別的劣質(zhì)大豆籽粒進(jìn)行及時(shí)剔除，優(yōu)質(zhì)大豆隨傳送帶繼續(xù)前行進(jìn)而落入對(duì)應(yīng)收集裝置，自動(dòng)分裝裝置(13)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)分裝，劣質(zhì)大豆通過(guò)劣質(zhì)大豆籽粒收集管道進(jìn)入對(duì)應(yīng)收集裝置。
【附圖說(shuō)明】
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和工作原理更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0011]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖，介紹實(shí)時(shí)剔除裝置在裝置中的安裝位置及作用；
[0013]圖3為本發(fā)明涉及的實(shí)時(shí)剔除裝置詳圖；
[0014]圖4為本發(fā)明涉及的特制傳送帶示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明涉及的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖6為本發(fā)明涉及的彈性不銹鋼片示意圖；
[0017]圖7為本發(fā)明涉及的實(shí)時(shí)剔除裝置的劣質(zhì)大豆輸送管槽示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明為一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，包括機(jī)械平臺(tái)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。機(jī)械平臺(tái)包括六大部分:鋁型材搭建的主機(jī)架(1)、下料裝置(23)、自動(dòng)整列裝置(20)、剔除裝置(18)、收集裝置(15)、(16)和自動(dòng)分裝裝置(13);下料裝置固定于主機(jī)架前部，出料口有毛刷(6)與傳送帶(20)上表面接觸，防止大豆籽粒發(fā)生卡死現(xiàn)象;傳送帶通過(guò)主動(dòng)滾筒(3)、從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)而張緊并形成30-40度的斜面，傳送帶由主動(dòng)滾筒(3)驅(qū)動(dòng)起來(lái)后，在表面圓形凹槽(21)的協(xié)助下完成對(duì)大豆籽粒的自動(dòng)整列和輸送;主動(dòng)滾筒(3)通過(guò)立式軸承座(2)鉸接與主機(jī)架上位于下料裝置(23)下部，從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)皆通過(guò)臥式軸承鉸接于主機(jī)架上，如圖所示；I號(hào)步進(jìn)電機(jī)(4)通過(guò)電機(jī)支架(5)安裝于主機(jī)架旁側(cè)，電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與主動(dòng)滾筒中心軸連接;實(shí)時(shí)剔除機(jī)構(gòu)(18)通過(guò)鋁型材角碼(22)固定于型材主機(jī)架上部；由高速攝像機(jī)(33)和暗箱(34)組成的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由型材上的卡槽和剔除機(jī)構(gòu)的前后橫梁固定于剔除機(jī)構(gòu)上部;控制箱固定于傳送帶下方，內(nèi)布置控制系統(tǒng);大豆籽粒收集裝置通過(guò)螺栓固定于型材主機(jī)架尾部，劣質(zhì)大豆籽粒收集裝置(16)位于優(yōu)質(zhì)大豆籽粒收集裝置(15)后部，與之緊密貼合，其中優(yōu)質(zhì)大豆籽粒收集裝置(15)位于傳送帶末端正下方，便于收集優(yōu)質(zhì)大豆籽粒，劣質(zhì)大豆收集裝置(16)位劣質(zhì)大豆收集口(17)下方；優(yōu)質(zhì)大豆自動(dòng)分裝裝置
(13)通過(guò)角碼和型材固定于優(yōu)質(zhì)大豆收集裝置出料口下方;收集箱(10)、(14)分別位于收集裝置出料口處，由角碼固定于型材主機(jī)架上。
[0020]開(kāi)始使用時(shí)，首先要插上220V電源，給控制箱(9)供電，打開(kāi)運(yùn)行開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(4)和嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)(19)，步進(jìn)電機(jī)(4)帶動(dòng)主動(dòng)滾筒(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)傳送帶(20)運(yùn)轉(zhuǎn)；向下料裝置(23)中加入大豆籽粒，在傳送帶特殊結(jié)構(gòu)下，大豆籽粒自動(dòng)整列，每個(gè)凹槽
(21)中只有一顆大豆籽粒;傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，大豆籽粒進(jìn)入暗箱(34)內(nèi)部，機(jī)器視覺(jué)提取籽粒表面參數(shù)，開(kāi)始對(duì)大豆籽粒進(jìn)行判別;根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)的反饋信息，當(dāng)不合格籽粒到達(dá)劣質(zhì)大豆籽粒輸送管(27)的開(kāi)槽(36)處時(shí)，剔除裝置上的電磁鐵(28)做出迅速的伸縮動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)小鐵環(huán)(32)牽引彈性不銹鋼彈片(29)發(fā)生形變，不銹鋼彈片前端的曲面部分(35)及時(shí)對(duì)不合格籽粒施力，執(zhí)行拍打動(dòng)作，使不合格籽粒進(jìn)入劣質(zhì)大豆籽粒輸送管(27)中；不合格籽粒在傳送帶的摩擦力下，通過(guò)劣質(zhì)大豆輸送管槽進(jìn)入劣質(zhì)大豆收集口(17)中，繼而落入劣質(zhì)大豆收集裝置(16)中；優(yōu)質(zhì)大豆籽粒仍在凹槽(21)內(nèi)，隨著傳送帶(20)的運(yùn)轉(zhuǎn)，在傳送帶末端落入優(yōu)質(zhì)大豆籽粒收集裝置(15)中，進(jìn)而落入自動(dòng)分裝裝置(13)中；自動(dòng)分裝裝置中底部裝有重力傳感器，達(dá)到一定重量后，信息反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)
(12)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，使自動(dòng)分裝裝置(13)中的優(yōu)質(zhì)大豆籽粒進(jìn)入收集箱(10)內(nèi)，完成自動(dòng)分裝。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明所述的是一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，該裝置由主機(jī)架、下料裝置、自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng)、嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)、剔除機(jī)構(gòu)、智能控制系統(tǒng)、大豆籽粒收集裝置、自動(dòng)分裝裝置構(gòu)成;其特征在于:以輕質(zhì)鋁型材搭建的主機(jī)架(I)，帶有規(guī)則分布圓形凹槽(21)的傳送帶(20)通過(guò)主動(dòng)滾筒(3)、從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)形成斜坡式大豆籽粒自動(dòng)整列和運(yùn)輸系統(tǒng)；I號(hào)步進(jìn)電機(jī)(4)通過(guò)支架(5)固定在型材上，通過(guò)聯(lián)軸器與主動(dòng)滾筒(3)相連接;主動(dòng)滾筒(3)通過(guò)立式軸承座(2)固定于型材主機(jī)架下部，中間托輥(8)和從動(dòng)滾筒(11)通過(guò)臥式軸承座分別固定于型材主機(jī)架上部中部偏后位置和上部的尾部;旁側(cè)厚5mm的有機(jī)玻璃板(7)固定于主機(jī)架上；下料裝置(23)通過(guò)螺栓固定于型材主機(jī)架前部，下端出料口借助毛刷(6)與傳送帶(20)緊密貼合;實(shí)時(shí)剔除機(jī)構(gòu)(18)通過(guò)鋁型材角碼(22)固定于型材主機(jī)架上部，下表面與傳送帶上表面相距由高速攝像機(jī)(33)和暗箱(34)組成的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)(19)由型材上的卡槽和剔除機(jī)構(gòu)(18)的前后橫梁固定于剔除機(jī)構(gòu)上部;囊括視覺(jué)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)的控制箱(9)通過(guò)型材和角碼(22)固定于型材主機(jī)架下部的中間部分，位于傳送帶下方;大豆籽粒收集裝置固定于型材主機(jī)架尾部，優(yōu)質(zhì)大豆自動(dòng)分裝裝置(13)通過(guò)角碼(22)和型材固定于優(yōu)質(zhì)大豆收集裝置(15)出料口下方;收集箱分別位于收集裝置出料口處，由角碼(22)固定于主機(jī)架上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，其特征在于:所述自動(dòng)整列裝置中，傳送帶(20)為特制傳送帶，厚度為3mm，傳送帶表面均布直徑為8mm深度為2mm的圓形凹槽(21)，相鄰兩列凹槽中心距為35mm，一列中相鄰兩個(gè)圓槽中心距為20mm;傳送帶通過(guò)主動(dòng)滾筒(3)、從動(dòng)滾筒(11)和中間托輥(8)張緊，主動(dòng)滾筒(3)和中間托輥(8)中心連線構(gòu)成的斜面與水平夾角在30-40度之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有批量整列與視覺(jué)選別功能的新型大豆種子分選機(jī)，其特征在于:所述剔除機(jī)構(gòu)(18)主要由4部分組成，橫梁(24)、劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)、剔除彈性不銹鋼片(29)以及微型伸縮式電磁鐵(28);兩根劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)沿橫梁(24)中心對(duì)稱(chēng)分布，以螺釘(31)固定于橫梁(24)上，劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)開(kāi)槽面與傳送帶(20)貼近，輸送管兩偵折方形槽口(36)，邊長(zhǎng)為12-15mm，兩槽口錯(cuò)位，輸送管投影方向上槽口間距約為50mm，彈性不銹鋼片(29)由螺釘(30)固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)上，與管間距約為20mm，彈性不銹鋼片(29)和螺釘(30)的固定須加用螺母、平墊、彈墊;兩個(gè)微型伸縮式電磁鐵(28)由支架(26)和螺栓(37)分別固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)上，兩個(gè)固定于劣質(zhì)大豆輸送管槽(27)內(nèi)，電磁鐵(28)通過(guò)小鐵環(huán)(32)與彈性不銹鋼片(29)中部連接，彈性不銹鋼片施力部分(35)與方形槽口(36)對(duì)齊。
【文檔編號(hào)】B07C5/342GK105903685SQ201610157845
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】權(quán)龍哲, 楊蘇飛, 張?zhí)煊? 李成林, 曹繼雄, 吳奇
【申請(qǐng)人】東北農(nóng)業(yè)大學(xué)