專利名稱：基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置的制作方法
基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于立體成像技術(shù)、機器視覺技術(shù)、機械設(shè)計技術(shù)、光學(xué)技術(shù)和自動控制技術(shù)在珍珠自動分級方面的應(yīng)用，尤其適用于大規(guī)模養(yǎng)殖珍珠生產(chǎn)企業(yè)的珍珠自動分級。
背景技術(shù)：
珍珠在我國具有悠久的使用和培育歷史。到2005年，我國淡水珍珠的年產(chǎn)量更是達到1500噸左右，約占世界珍珠產(chǎn)量的95%以上。出口淡水珍珠40(Γ500噸，占國際市場淡水珍珠交易量的90%以上，海水珍珠年產(chǎn)量達到20噸，居世界首位。然而相對于我國如此大的珍珠產(chǎn)量，目前整個行業(yè)所采用的分級方法基本上仍停留在人工檢測的階段，企業(yè)需要安排大量的人員以肉眼觀察的方式對珍珠的等級進行分類。這種人工檢測的珍珠分級方法，由于珍珠體積小、數(shù)量多，分級工作負(fù)荷大、效率低，易疲勞，加上對于經(jīng)驗有較高的要求，檢測結(jié)果易受人為因素影響，不但大大增加了珍珠生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，也不利于實施準(zhǔn)確有效和穩(wěn)定的質(zhì)量控制。因此，提高分級分選的效率，實現(xiàn)分級分選的自動化，對于珍珠的生產(chǎn)銷售是一件極其重要的事情。
隨著養(yǎng)殖珍珠國家分級標(biāo)準(zhǔn)的出臺(GB/T 18781-2008)，新標(biāo)準(zhǔn)的出臺明確了養(yǎng)殖珍珠的定義、分類、質(zhì)量因素及其級別標(biāo)準(zhǔn)等，使得對于出口產(chǎn)品實施分級檢驗制度成為可能，由此對于各珍珠生產(chǎn)和加工企業(yè)提出了新的要求。對珍珠進行準(zhǔn)確快速的分級成為了珍珠生產(chǎn)企業(yè)工作重心之一。因此，對珍珠進行準(zhǔn)確而快速的分級成為了珍珠生產(chǎn)企業(yè)的迫切需求。
國家發(fā)明申請?zhí)?00710066683. O公開了一種基于機器視覺的珍珠實時檢測和分級系統(tǒng)，運用機器視覺技術(shù)對順序自由下落的珍珠表面進行圖像采集，將采集到的圖像傳送到DSP、計算機等硬件設(shè)備中進行處理，并將處理結(jié)果按照珍珠分類標(biāo)準(zhǔn)做即時判別，最后把判別信息傳送到分選裝置，從而實現(xiàn)用設(shè)備自動將不同特征的珍珠進行分類，完成珍珠的大小、形狀、光潔、瑕疵和顏色等全部外觀品質(zhì)指標(biāo)的檢測，實現(xiàn)珍珠的快速實時檢測和分級。但是，該發(fā)明在圖像獲取技術(shù)方面存在著不足之處，為了要從多角度拍攝自由下落的珍珠表面需要配置多臺高速攝像機，這樣會增加硬件成本不利于產(chǎn)業(yè)推廣；另一方面，要求多臺高速攝像機實時抓拍自由下落的珍珠圖像，對裝置的控制精度有很高的要求；更重要的是由于珍珠圖像在自由下落情況下進行抓拍的，所抓拍的圖像對珍珠的光潔和瑕疵檢測上造成不利影響，還有需要對多臺高速攝像機的內(nèi)部參數(shù)以及顏色系統(tǒng)進行校正；對于珍珠顏色的識別，要保證多臺攝像機的顏色系統(tǒng)一致并非一件容易的事情。
珍珠作為非平面的球體目標(biāo)，表面具有一定的弧度，要根據(jù)大小、形狀、光潔、瑕疵和顏色分級，必須獲得珍珠整個球體表面的圖像。因此，檢測一顆珍珠并對其進行有效分級需要獲取多幅圖像，采用一種以珍珠為中心的全方位視覺檢測手段。另一方面，珍珠表面非常光滑，具有極高的反光性，很容易在珍珠表面產(chǎn)生周圍物體的倒影；由于珍珠的表面具有反光以及呈現(xiàn)表面映像等特有現(xiàn)象，所以，我們在獲取珍珠圖像過程中，選擇在柔弱光下進行，選擇與之色差比較大的黑色作為背景，便于圖像的分析與處理。照明方式選擇為單點照明方式，光源的位置和鏡頭齊高，兩者夾角小于10度。
因此，一種基于單目多視角機器視覺的流水式珍珠自動分級裝置的設(shè)計迫切需要解決以下幾個問題1)如何設(shè)計一種低成本的、以物為中心的全景視覺裝置來一次獲得珍珠整個球體表面的圖像；2)如何一次完成珍珠的大小和形狀等外觀品質(zhì)指標(biāo)的視覺檢測； 3)如何減少環(huán)境多義性和珍珠的表面反光對機器視覺檢測結(jié)果的干擾；4)如何利用流水線的設(shè)計方式來提高檢測速度，實現(xiàn)珍珠的快速實時檢測和分級。發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的基于機器視覺的珍珠實時檢測和分級系統(tǒng)的機構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、難以滿足各種品質(zhì)指標(biāo)的檢測需要、檢測與分級效率低、使用和維護困難和自動化程度不高等不足，本發(fā)明提供一種具有機構(gòu)簡單、制造成本低、能同時滿足珍珠大小形狀指標(biāo)的檢測、檢測與分級效率高、使用和維護方便和自動化程度高的基于單目多視角機器視覺的流水式珍珠自動分級裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，包括用于對珍珠進行自動檢測和分類的流水線，用于拍攝被檢珍珠圖像的單目多視角機器視覺裝置和用于對被檢珍珠圖像進行圖像處理、檢測、識別、分類以及協(xié)調(diào)控制流水線上各動作機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作的微處理器，所述流水線包括用于將被檢珍珠從待測物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料輸入口的上料動作機構(gòu)，用于將被檢珍珠提升到視覺檢測箱中進行視覺分析的送檢動作機構(gòu)，用于將送檢動作機構(gòu)的活動頂桿的翻板上的已檢珍珠落入分級輸入口的下料動作機構(gòu)，用于將落入到分級輸入口的已檢珍珠根據(jù)分級判斷結(jié)果控制分級輸出口轉(zhuǎn)動到相對應(yīng)的珍珠分級容器上方的分級動作機構(gòu)和用于將在分級輸出口內(nèi)的已檢珍珠收集到相對應(yīng)的珍珠分級容器中的分級執(zhí)行機構(gòu)；所述的微處理器還包括
圖像讀取模塊，用于從所述的廣角攝像機讀取包含有從9個不同視角拍攝的被檢珍珠的圖像；圖像處理模塊，用于從一幅圖像中分割出9幅不同視角的珍珠圖像和將9幅不同視角的圖像背景中分割出珍珠圖像，并根據(jù)知識庫中保存的傳感器的標(biāo)定結(jié)果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉(zhuǎn)換處理；傳感器標(biāo)定模塊，用于對廣角攝像機的標(biāo)定、魚眼鏡頭的畸變矯正以及透視投影變換，將標(biāo)定廣角攝像機的內(nèi)部參數(shù)以及透視投影變換的參數(shù)存儲到知識庫中；形狀大小識別模塊，用于根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對被檢珍珠進行大小和形狀的識別；結(jié)果輸出模塊，用于將被檢珍珠的大小和形狀的檢測結(jié)果進行匯總，一方面根據(jù)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)自動生成一份檢測結(jié)果表，另一方面，將檢測結(jié)果的信息發(fā)送給流水線控制模塊，讓流水線控制模塊控制相應(yīng)的分級控制模塊自動完成被檢珍珠的自動分級；人機交互模塊，用于在人工干預(yù)下完成檢測參數(shù)的設(shè)定和控制檢測結(jié)果的輸出。
進一步，所述的視覺檢測箱由I個廣角攝像機和8個平面鏡所構(gòu)成的單目多視角立體視覺裝置，通過一個廣角攝像機的一次成像來獲取從9個視角拍攝的珍珠表面圖像， 所述的視覺檢測箱由廣角攝像機和2個平面鏡斗型腔組成；每個斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面鏡組成，上斗型腔呈上小下大，下斗型腔呈上大下小，上下斗型腔的大口徑處尺寸相同，在上下斗型腔的大口徑處將上下斗型腔合并為一整體，鏡面朝向腔體內(nèi)側(cè)，且腔體的中軸線重合于攝像機的主光軸；廣角鏡頭由上斗型腔小口端探入腔體內(nèi)，鏡頭入射光線由上斗型腔端口的直射光線和鏡面反射光線組成；通過腔體的直射光線投影在攝像機投影面的中央?yún)^(qū)域，被測珍珠通過活動支架被安置到中央?yún)^(qū)域，鏡面反射光線投射到攝像機投影面的周邊區(qū)域，且8個鏡面的投影區(qū)域各不相同；因此，該裝置拍攝的圖像包含被測珍珠的多個影像，且這些影像來自于9不同透視投影點；所述的視覺檢測箱一共有9個不同透視投影點，在攝像機中直接成像的為真實攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像如附圖
3中的視角O ;其他8個均為由攝像機和反射鏡面所成像的為虛擬攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像分別來自于視角廣視角8，所述的單目多視角立體視覺裝置具有嚴(yán)格一致的內(nèi)部參數(shù)和顏色系統(tǒng)。
所述的圖像處理模塊中，分割出珍珠圖像后，根據(jù)知識庫中保存的傳感器的標(biāo)定結(jié)果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉(zhuǎn)換處理，得到9幅不同視角的分割后無畸變的珍珠圖像。
所述的形狀大小識別模塊中，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中將珍珠的外形分為正圓、圓、近圓、 橢圓、扁平和異形6種類型；把最能反應(yīng)其形狀的面稱為珍珠的特征面，通過特征面的識別，對珍珠按形狀進行分類；因此，首先是要確定特征面，一次成像過程中有9個不同視角的珍珠圖像，分別對9個不同視角獲得的珍珠圖像進行處理來確定那個面作為特征面；
針對一粒珍珠所拍攝的9幅圖像中，若存在尖頭這一特征形狀等，則判別為尖頭； 若含有平頭這一特征形狀，則判別為平頭；若僅存在正圓、圓、近圓、橢圓等，則按照橢圓、近圓、圓、正圓的優(yōu)先級順序進行判別歸類，最終實現(xiàn)珍珠形狀的判別分類；
根據(jù)上述處理中提取的珍珠圖像進行邊緣化處理，提取珍珠邊緣計算并得到目標(biāo)邊緣的形心，以便后續(xù)的極坐標(biāo)變換；
這里用傅立葉級數(shù)的系數(shù)來對珍珠的形狀進行描述；首先將珍珠輪廓圖映射到極坐標(biāo)系中，并求半徑序列r(k)，{k= 1，2，…，360}，由于珍珠的大小不一，使得傅里葉變換得到F(h)不具有可比性；因此，接著需要將其歸一化半徑為I的標(biāo)準(zhǔn)圓，歸一化公式如公式(I)所示，
rq (k) =r (k) / rmax (I)
式中，rq(k)為歸一化的半徑，r (k)為半徑序列，rmax為最大的半徑；
歸一化后的半徑，珍珠無論其大小都可以進行比較，然后用公式(2)對歸一化后的半徑rq(k)做離散傅里葉變換，
權(quán)利要求
1.一種基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于包括用于對珍珠進行自動檢測和分類的流水線，用于拍攝被檢珍珠圖像的單目多視角機器視覺裝置和用于對被檢珍珠圖像進行圖像處理、檢測、識別、分類以及協(xié)調(diào)控制流水線上各動作機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作的微處理器，所述流水線包括用于將被檢珍珠從待測物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料輸入口的上料動作機構(gòu)，用于將被檢珍珠提升到視覺檢測箱中進行視覺分析的送檢動作機構(gòu)，用于將送檢動作機構(gòu)的活動頂桿的翻板上的已檢珍珠落入分級輸入口的下料動作機構(gòu)，用于將落入到分級輸入口的已檢珍珠根據(jù)分級判斷結(jié)果控制分級輸出口轉(zhuǎn)動到相對應(yīng)的珍珠分級容器上方的分級動作機構(gòu)和用于將在分級輸出口內(nèi)的已檢珍珠收集到相對應(yīng)的珍珠分級容器中的分級執(zhí)行機構(gòu)；所述的微處理器還包括 圖像讀取模塊，用于從所述的廣角攝像機讀取包含有從9個不同視角拍攝的被檢珍珠的圖像；圖像處理模塊，用于從一幅圖像中分割出9幅不同視角的珍珠圖像和將9幅不同視角的圖像背景中分割出珍珠圖像，并根據(jù)知識庫中保存的傳感器的標(biāo)定結(jié)果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉(zhuǎn)換處理；傳感器標(biāo)定模塊，用于對廣角攝像機的標(biāo)定、魚眼鏡頭的畸變矯正以及透視投影變換，將標(biāo)定廣角攝像機的內(nèi)部參數(shù)以及透視投影變換的參數(shù)存儲到知識庫中；形狀大小識別模塊，用于根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對被檢珍珠進行大小和形狀的識別；結(jié)果輸出模塊，用于將被檢珍珠的大小和形狀的檢測結(jié)果進行匯總，一方面根據(jù)國家檢測標(biāo)準(zhǔn)自動生成一份檢測結(jié)果表，另一方面，將檢測結(jié)果的信息發(fā)送給流水線控制模塊，讓流水線控制模塊控制相應(yīng)的分級控制模塊自動完成被檢珍珠的自動分級；人機交互模塊，用于在人工干預(yù)下完成檢測參數(shù)的設(shè)定和控制檢測結(jié)果的輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的視覺檢測箱由I個廣角攝像機和8個平面鏡所構(gòu)成的單目多視角立體視覺裝置，通過一個廣角攝像機的一次成像來獲取從9個視角拍攝的珍珠表面圖像，所述的視覺檢測箱由廣角攝像機和2個平面鏡斗型腔組成；每個斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面鏡組成，上斗型腔呈上小下大，下斗型腔呈上大下小，上下斗型腔的大口徑處尺寸相同，在上下斗型腔的大口徑處將上下斗型腔合并為一整體，鏡面朝向腔體內(nèi)側(cè)，且腔體的中軸線重合于攝像機的主光軸；廣角鏡頭由上斗型腔小口端探入腔體內(nèi)，鏡頭入射光線由上斗型腔端口的直射光線和鏡面反射光線組成；通過腔體的直射光線投影在攝像機投影面的中央?yún)^(qū)域，被測珍珠通過活動支架被安置到中央?yún)^(qū)域，鏡面反射光線投射到攝像機投影面的周邊區(qū)域，且8個鏡面的投影區(qū)域各不相同；因此，該裝置拍攝的圖像包含被測珍珠的多個影像，且這些影像來自于9不同透視投影點；所述的視覺檢測箱一共有9個不同透視投影點，在攝像機中直接成像的為真實攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像如附圖3中的視角O;其他8個均為由攝像機和反射鏡面所成像的為虛擬攝像機的透視投影點，所拍攝的圖像分別來自于視角廣視角8，所述的單目多視角立體視覺裝置具有嚴(yán)格一致的內(nèi)部參數(shù)和顏色系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的圖像處理模塊中，分割出珍珠圖像后，根據(jù)知識庫中保存的傳感器的標(biāo)定結(jié)果對9幅不同視角的珍珠圖像進行透視投影轉(zhuǎn)換處理，得到9幅不同視角的分割后無崎變的珍珠圖像。
4.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的形狀大小識別模塊中，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中將珍珠的外形分為正圓、圓、近圓、橢圓、扁平和異形6種類型；把最能反應(yīng)其形狀的面稱為珍珠的特征面，通過特征面的識別，對珍珠按形狀進行分類；因此，首先是要確定特征面，一次成像過程中有9個不同視角的珍珠圖像，分別對9個不同視角獲得的珍珠圖像進行處理來確定那個面作為特征面； 針對一粒珍珠所拍攝的9幅圖像中，若存在尖頭這一特征形狀等，則判別為尖頭；若含有平頭這一特征形狀，則判別為平頭；若僅存在正圓、圓、近圓、橢圓等，則按照橢圓、近圓、圓、正圓的優(yōu)先級順序進行判別歸類，最終實現(xiàn)珍珠形狀的判別分類； 根據(jù)上述處理中提取的珍珠圖像進行邊緣化處理，提取珍珠邊緣計算并得到目標(biāo)邊緣的形心，以便后續(xù)的極坐標(biāo)變換； 這里用傅立葉級數(shù)的系數(shù)來對珍珠的形狀進行描述；首先將珍珠輪廓圖映射到極坐標(biāo) 系中，并求半徑序列r(k)，{k= 1，2，…，360}，由于珍珠的大小不一，使得傅里葉變換得到F(h)不具有可比性；因此，接著需要將其歸一化半徑為I的標(biāo)準(zhǔn)圓，歸一化公式如公式(I)所示，rq (k) = r (k) /rmax (I) 式中，rq(k)為歸一化的半徑，r (k)為半徑序列，rmax為最大的半徑； 歸一化后的半徑，珍珠無論其大小都可以進行比較，然后用公式(2)對歸一化后的半徑rq(k)做離散傅里葉變換， F{h) = Yj r.. (/ 'K, 2 7S;A = O' 1,2' …(2 ) k 二I 式中，％ (k)為歸一化的半徑，F(xiàn) (h)為歸一化的半徑:Tq (k)的傅里葉變換； 由于F(h)是對稱的，因此計算其前η / 2個值；采用前8個F(h)來代表珍珠形狀的主要信息，對珍珠形狀進行模式識別； 進一步，對正圓、圓、近圓、橢圓、平頭和尖頭的6種不同形狀類型的各10個珍珠樣品拍攝圖像并經(jīng)過一系列圖像預(yù)處理，由微處理器分別計算每種樣品的前8個F(h)值，再取各自的平均值作為珍珠樣品的特征參數(shù)； 對于一粒待形狀分類的珍珠，其F(h)隸屬于種類W的F(h)的隸屬度ywn用公式(3)進行計算，—_I__(3)^ l + \F(h)-F(h)\F(h) 式中，F(xiàn)(h)為每種樣品的歸一化的半徑rq(k)的傅里葉變換值，F(xiàn)(A)為待形狀分類的珍珠的歸一化的半徑rq(k)的傅里葉變換值，μ wn為待形狀分類的珍珠隸屬于某種類W的F(h)的隸屬度計算值； 根據(jù)公式(3)得該珍珠的隸屬度矩陣μ，由公式(4)進行計算， Mo …β\ μ - ::(4) 、"60 …"67 y 階權(quán)重系數(shù)向量α用公式(5)進行計算，7 α =[ α 0，α ” α 2, α 3, α 4, α 5, α 6, α 7]τ,且ΣΓΑ. =1fc=o(5) 于是，被檢珍珠隸屬于種類W的隸屬度向量用公式(6)計算，Uw=U · α =[ μ η μ 2，μ 3，μ 4，μ 5，μ 6]Τ (6) 識別中，μ w中的最大值分量對應(yīng)的下標(biāo)就是該珍珠的形狀識別分類結(jié)果； 對于I粒被檢珍珠共有9幅從不同視角拍攝的圖像，每幅圖像根據(jù)形狀識別分類結(jié)果得到正圓、圓、近圓、橢圓、平頭和尖頭的6種不同形狀類型中的一種判斷結(jié)果；在9幅從不同視角拍攝的圖像的狀識別分類結(jié)果中若存在尖頭這一特征形狀等，則被檢珍珠的最終形狀判別結(jié)果為尖頭；若含有平頭這一特征形狀，則判別為平頭；若僅存在正圓、圓、近圓、橢圓等，則按照橢圓、近圓、圓、正圓的優(yōu)先級順序進行判別歸類，最終實現(xiàn)被檢珍珠形狀的判別分類。
5.如權(quán)利要求4所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的形狀大小識別模塊中，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，正圓、圓、近圓形、橢圓珍珠以最小直徑來表示，其他形狀養(yǎng)殖珍珠以最大尺寸乘最小尺寸表示；在被檢珍珠形狀的判別分類中得到被檢珍珠的形狀類型后，根據(jù)公式(I)中所使用的半徑序列Hk)和最大的半徑rmax數(shù)據(jù)，得到被檢珍珠的最小直徑Rmin和最大直徑Rmax，如果被檢珍珠形狀的判別分類中得到被檢珍珠的形狀類型為正圓、圓、近圓形、橢圓中的任何一種就以最小直徑Rmin作為被檢珍珠大小的分類識別結(jié)果；如果被檢珍珠形狀的判別分類中得到被檢珍珠的形狀類型為平頭、尖頭中的任何一種就以最小直徑Rmin乘以最大直徑Rmax作為被檢珍珠大小的分類識別結(jié)果。
6.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的上料動作機構(gòu)與所述的送檢動作機構(gòu)有一個動作配合，當(dāng)所述的送檢動作機構(gòu)的活動頂桿下降到某一個位置高度時，所述的上料動作機構(gòu)的上料管中的被檢珍珠依靠自身重力流入到送檢機構(gòu)的活動頂桿的翻門上，完成上料的動作。
7.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的送檢動作機構(gòu)由活動頂桿、翻門、轉(zhuǎn)動齒輪和步進電機所構(gòu)成，活動頂桿內(nèi)部中空，當(dāng)翻門打開時，在翻門上的珍珠將沿頂桿內(nèi)孔落下；活動頂桿的外側(cè)配置有齒條，齒條與轉(zhuǎn)動齒輪相嚙合，步進電機帶動轉(zhuǎn)動齒輪正反轉(zhuǎn)動，控制轉(zhuǎn)動齒輪正反方向的轉(zhuǎn)動就能控制活動頂桿的上下運動；當(dāng)活動頂桿運動到上位極限狀態(tài)時，活動頂桿將被測珍珠提升到檢測箱中進行檢測；當(dāng)活動頂桿運動到下位極限狀態(tài)時，這時活動頂桿對上料管出口處不發(fā)生遮擋，上料管的珍珠依靠自身的重量流入到活動頂桿的翻門上；活動頂桿的上部和翻門采用黑色無鏡面反射的金屬材料制成。
8.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的下料動作機構(gòu)安置在所述的送檢動作機構(gòu)的活動頂桿內(nèi)，由翻門、彈簧鉸鏈和牽引式電磁鐵所構(gòu)成，翻門通過彈簧鉸鏈固定在活動頂桿上內(nèi)側(cè)；牽引式電磁鐵不通電時彈簧鉸鏈的彈簧力使得翻門處于閉合狀態(tài)，當(dāng)牽引式電磁鐵通電時克服彈簧鉸鏈中的彈簧力使得翻門打開，使得安置在活動頂桿的翻門上的珍珠依靠其本身重力下落到活動頂桿的內(nèi)孔中，流入活動頂桿內(nèi)孔中的珍珠接著流入到分級輸入口中。
9.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的分級動作機構(gòu)由轉(zhuǎn)動盤和步進電機構(gòu)成，轉(zhuǎn)盤的上面開有一個分級輸入口，轉(zhuǎn)盤的下面開有一個分級輸出口，分級輸入口和分級輸出口是連通的，分級輸出口下面配置了一根分級輸出導(dǎo)管，分級輸出口與分級輸出導(dǎo)管之間配置有所述的分級執(zhí)行機構(gòu)，步進電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)動； 所述的分級執(zhí)行機構(gòu)由翻門、彈簧鉸鏈和牽引式電磁鐵所構(gòu)成，翻門通過彈簧鉸鏈固定在分級輸出口 ；牽引式電磁鐵不通電時彈簧鉸鏈的彈簧力使得翻門處于閉合狀態(tài)，當(dāng)牽引式電磁鐵通電時克服彈簧鉸鏈中的彈簧力使得翻門打開，使得在分級輸出口的已檢珍珠依靠其本身重力下落到沿輸出導(dǎo)管流入到相對應(yīng)的珍珠分級容器中。
10.如權(quán)利要求I或2所述的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，其特征在于所述的流水線控制模塊，用于控制所述的上料動作機構(gòu)、所述的送檢動作機構(gòu)、所述的下料動作機構(gòu)、所述的分級動作機構(gòu)和所述的分級執(zhí)行機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)順序動作；首先是送檢動作機構(gòu)的活動頂桿上下運動，送檢動作機構(gòu)的活動頂桿從上極限位運動到下極限位的時間為Tl，從下極限位運動到上極限位的時間為T2，這里Tl = T2 ;當(dāng)送檢動作機構(gòu)的活動頂桿從上極限位開始運動時刻觸發(fā)圖像抓拍機構(gòu)進行被檢珍珠圖像的抓拍，然后進行圖像分析、檢測和分類識別；經(jīng)過時間Tll觸發(fā)下料動作機構(gòu)的動作，使得安置在活動頂桿的翻門上的珍珠依靠其本身重力下落到活動頂桿的內(nèi)孔中，流入活動頂桿內(nèi)孔中的珍珠接著流入到分級輸入口中；經(jīng)過時間T12根據(jù)分級判斷結(jié)果觸發(fā)分級動作機構(gòu)的轉(zhuǎn)動，使得分級輸入口對準(zhǔn)相對應(yīng)的分級收集容器的轉(zhuǎn)動，因此，在T12時間內(nèi)必須完成對被測珍珠的圖像分析、檢測和分類識別處理；經(jīng)過時間T13上料管的珍珠依靠自身的重量流入到送檢動作機構(gòu)的活動頂桿的翻門上；活動頂桿到達下極限位后改變運動方向，向上運動，經(jīng)過時間T21后觸發(fā)分級執(zhí)行機構(gòu)的電磁開關(guān)動作，使得已檢珍珠流入到相對應(yīng)的珍珠分級容器中；經(jīng)過時間T22后觸發(fā)分級動作機構(gòu)的轉(zhuǎn)動，使得分級輸入口對準(zhǔn)活動頂桿的轉(zhuǎn)動，等待下一次被檢珍珠的落下；經(jīng)過時間T23后觸發(fā)上料動作機構(gòu)的送檢準(zhǔn)備動作，將一粒珍珠送入上料管內(nèi)；活動頂桿到達上極限位后改變運動方向，向下運動，以此往復(fù)循環(huán)，每循環(huán)一次完成一粒珍珠的分類檢測。
全文摘要
一種基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置，包括用于對珍珠進行自動檢測和分類的流水線，用于拍攝被檢珍珠圖像的單目多視角機器視覺裝置，用于對被檢珍珠圖像進行圖像處理、檢測、識別、分類以及協(xié)調(diào)控制流水線上各動作機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作的微處理器，流水線包括上料動作機構(gòu)、送檢動作機構(gòu)、下料動作機構(gòu)、分級動作機構(gòu)和分級執(zhí)行機構(gòu)；本發(fā)明提供一種具有機構(gòu)簡單、制造成本低、能滿足珍珠大小和形狀等品質(zhì)指標(biāo)的檢測、分級效率高、使用和維護方便和自動化程度高的基于單目多視角機器視覺的珍珠大小形狀在線自動分級裝置。
文檔編號G01N21/87GK102928431SQ201210411980
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者湯一平, 劉康, 夏少杰, 周靜愷, 林璐璐, 徐海濤, 嚴(yán)杭晨, 黃磊磊, 馬寶慶, 俞立, 馮亦軍, 陳新峰, 朱治亮 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)