一种蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元的制作方法

本发明属于禽蛋制品生产、检测及分拣设备领域，具体涉及一种蛋品检测分拣装置及其检测单元，尤其涉及一种融合声学检测技术、超声波检测技术和神经网络诊断技术的蛋品无损检测分拣装置及其蛋品声学信号采集单元。

背景技术：

包括鸡蛋、鸭蛋等在内的禽蛋产品具有很高的营养价值，因此深受消费者的喜爱。作为家禽养殖大国，自1984年以来，我国禽蛋产量就一直位居世界前列，以鸡蛋产品为主的禽蛋产量几乎占据了世界总产量的一半；禽蛋年出口产值达到700多万美元。由此可见，禽蛋产业不仅是我国农业的支柱性分支产业，还是关系到国计民生和社会稳定的重要产业。

与其他农产品一样，禽蛋的品质等级(以下简称蛋品)决定了禽蛋售价，而影响蛋品好坏的诸多因素中又以蛋壳裂损程度(裂纹长度、数量等)最为关键。这是由于：一方面，禽蛋表面存在微裂纹或破损，会影响禽蛋的外观品质等级；另一方面，一旦禽蛋表面存在微裂纹，禽流感病毒、沙门氏菌等有害微生物便有可能从裂缝处侵入，导致禽蛋鲜度下降，甚至造成坏蛋(如蛋液干固、蛋黄液化、蛋液腐败变质等)和异形蛋(如无蛋黄、多黄蛋等)，会严重影响禽蛋的内在品质等级。此外，蛋壳存在裂损的禽蛋既不能被深加工成经济附加价值较高的腌制蛋(如皮蛋、咸蛋等)，也不能作为售价较高的孵化用蛋。

考虑到禽蛋在生产、采集和运输等环节中，不可避免地会造成禽蛋蛋壳裂损，故在禽蛋收购、销售、或深加工前，均需要对蛋品，尤其是蛋壳裂损程度进行检测，但与我国禽蛋产业大国身份严重不符的是，我国蛋品无损检测技术的发展却相对滞后。目前，业内仍主要依靠人工经验法对蛋品进行分拣筛选。例如，分拣人员通过肉眼(或借助灯光照射)直接观察待分拣禽蛋表面是否存在宏观裂纹缺陷，或通过手掌抚触感受禽蛋外壳是否存在微小裂纹，或通过人耳贴近蛋壳来聆听禽蛋被摇动时其内部声响来判断是否为坏蛋，或通过人手轻轻敲击蛋壳(敲击发声法)、或通过人手两两转动摩擦禽蛋(摩擦发声法)来判断是否存在微裂纹缺陷。上述人工经验法中，以敲击发声法和摩擦发声法最为常见，其工作原理为：由于蛋壳破损或者蛋品内部变质后，蛋壳敲击发声(或摩擦发声)的声学特征常常会发生改变，如蛋壳完整时发声较为清脆，内部变质时发声较为沉闷，存在裂纹时则发声低沉且浑浊。如前所述，禽蛋蛋壳裂损的情况不可避免，故增加了禽蛋批量分拣、加工处理、存储销售的难度和成本。无疑，采用人工经验法进行蛋品分拣不仅耗时费力，而且由于易受到人的感官限制，故存在分拣主观性强、可靠性低、分拣精度波动较大(主要由分拣员的熟练程度、责任心、疲劳程度等综合决定)等缺点，难以适应自动化生产加工模式，进而严重制约了我国蛋品深加工产业化进程。

为了克服人工经验法在蛋品检选效率和精度上的局限性，推动禽蛋深加工产业的发展，学术界主要基于机器人视觉原理和声学检测原理展开了相关蛋品无损检测技术的研究。例如，goodram，孙永海等人利用视觉与图像处理检测蛋壳圈较大裂纹；ketelaere，wang等人利用声学脉冲共振特征频率特性来检测蛋壳裂纹，通过对鸡蛋的时间信号和频率信号进行分析，其认为用振动特性测量是一种有效检测鸡蛋裂纹的方法；王树才等人利用声学响应后的衰竭时间，最小振峰频率和最大频率等参数进行模糊识别破损蛋等。上述研究成果为蛋品检测装置的设计选型提供了技术指导，但在实际应用过程中仍存在可靠性和实用性偏低的问题，具体分析如下：

1、机器人视觉检测法。该方法对于图像采集传感器精度和计算机数据分析处理速度的要求严苛，且检测成本较高(硬件成本高)；同时，图像采集位置也会严重影响检测结果，可靠性较低。

2、蛋壳裂纹声学检测法。该方法主要包括如下两种实现形式：

①荷兰moba公司采用“敲击力平行”这一形式设计生产了一种禽蛋裂纹声学检测系统；该系统由一个电磁线圈驱动敲击臂，在敲击臂的前端安装有一永磁环形磁铁，当电磁线圈通过一个方向的电流时，线圈和环形磁铁间产生斥力，使得敲击臂向前伸出，以一定的速度和力度敲击禽蛋表面；敲击臂中安装有麦克风，用来收集敲击所产生的声音信号；当敲击结束时，使线圈通反向电流产生吸合力将敲击臂收回；敲击头为硬质铁磁性材料，一般为小钢珠；小钢珠由磁力吸附在敲击臂前端并有一定的活动余量，在敲击时既可以使蛋壳发出清晰的声音，又不会由于敲击头过硬造成禽蛋表面的损坏；通过调节流过线圈的电流和通电时问，可以得到不同的敲击力和速度，并且调节敲击头和禽蛋之间距离也可对敲击力进行调节。然而，该系统在实际应用中，为了保证在检测中能够敲击到禽蛋表面足够多的位置，并减少两敲击点间的距离，以使对蛋壳表面裂纹的检测更加全面，同时为了对敲击力度进行精确地控制，需要一套复杂的控制系统；此外，考虑到禽蛋外形存在差异，故在待测禽蛋进入检测区域前还必须对其外形进行检查，并同时对电磁线圈的参数进行控制，以保证每个禽蛋的各部位能以基本相同的敲击力进行敲击，实现难度较大。

②日本nabel公司在2000年采用“垂直于敲击臂方向”这一形式申请了蛋壳裂纹声学检测装置；该装置利用电磁铁或电机驱动敲击臂，可通过对电机或电磁铁参数进行调整从而控制敲击的力度和速度；收集敲击信号的麦克风被安装在敲击头前端，敲击时可以清楚地收集到敲击产生的声音信号。该装置在安装上较前一形式简单，国内企业也多有借鉴。然而，该装置在实际应用于生产线时，也需要安装数个敲击装置对禽蛋表面各个位置进行敲击，并且设置数个位置传感器对被检测禽蛋的位置进行监测来保证及时敲击，同时仍然需要通过检测禽蛋的外形来保证敲击力度的一致性。

综上来看，目前业内尚缺少结构简单、成本低廉、自动化程度高、高效可靠的蛋品无损检测技术及装置。针对这一现状，研究蛋品检测新方法并且设计与之相应的设备，具有巨大的经济效应和社会效益。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种蛋品无损检测装置，其特征在于：

包括以下四个组成部分：蛋品超声波信号采集单元、蛋品声学信号采集单元、蛋品传送分拣单元、数据分析处理系统；

利用超声波回声以及摩擦声信号在蛋品不同程度破损时的声学特征差异，提取相应特征参数并通过基于bp神经网络的故障诊断技术对蛋品质量进行无损检测与质量分级；

本发明的有益之处在于：本发明提供了一种蛋品无损检测装置，所述装置具有使用简单、可实现蛋品品质检测及分拣流程、准确度高等优点，能有效解决半手工方法消费大量的生产时间、生产效率较低且由于受到人的感官限制，主观性强、检选质量很差、可靠性不足等问题。

附图说明

图1为本发明一种蛋品无损检测分拣装置具体实施例一的立体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1中禽蛋送料单元(含蛋品超声波信号采集组件)的立体结构示意图。

图4为图3隐藏禽蛋支撑杆、送料传送带、送料带轮组后的立体结构示意图。

图5为图3隐藏送料单元机架、缓降导槽、超声波发射采集头、磁性联轴器和支撑板后的立体结构示意图。

图6为图1中蛋品声学信号采集单元隐藏隔音罩后的立体结构示意图。

图7为蛋品声学信号采集单元被图2中a-a剖面剖切后获得的全剖视图。

图8为图2中蛋品声学信号采集单元的俯视图。

图9为蛋品声学信号采集单元被图8中b-b剖面剖切后获得的全剖视图。

图10为禽蛋进入如图9所示蛋品声学信号采集单元后的运动轨迹示意图。

图11为蛋品声学信号采集完毕后，当如图9所示蛋品声学信号采集单元中可升降发声中心柱上升后禽蛋所在位置示意图。

图12为可升降禽蛋支撑柱位于最低点时，禽蛋被禽蛋推送转运汽缸推出时的示意图。

图13为图1中分拣挡板的立体结构示意图。

图14为图1中禽蛋传送分拣单元的立体结构示意图。

图15为禽蛋从所述禽蛋入料口即将进入所述v形工作滑面时刻的示意图。

图16为本发明一种蛋品无损检测装置具体实施例二的立体结构示意图。

图17为蛋品超声波信号采集单元隐藏禽蛋支撑杆、送料传送带、送料带轮组后的立体结构示意图。

图18为蛋品超声波信号采集单元隐藏传送组件机架、缓降导槽、超声波发射采集头、磁性联轴器和支撑板后的立体结构示意图。

图19为摩擦声学检测单元拆除上盖之后的示意图。

图20为图19拆除底座挡板(2-6)之后的示意图。

图21为摩擦腔体拆除上盖以及下盖之后的示意图及其部分结构示意图。

图22为图21拆除一个挡板(2-4)之后的示意图。

图23为锥形底盘示意图。

图24为蛋品(2-8)在摩擦声学检测单元中运动的示意图。

图25为图16所述分拣挡板(3-1)立体结构示意图

具体实施方式

为了更好地描述本发明的技术方案和优点，现结合附图，对本发明具体实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。

具体实施例一。

如图1至图15所示，为本发明一种蛋品无损检测分拣装置具体实施例一的附图。如图1所示，一种蛋品无损检测分拣装置，主要包括禽蛋送料单元(1)、蛋品声学信号采集单元(2)、禽蛋传送分拣单元(3),其中：

如图1至图5所示，所述禽蛋送料单元包括送料单元机架(1-7)、送料传送带组件和缓降导槽(1-1)；送料单元机架(1-7)与地基固定；送料传送带组件安装于送料单元机架(1-7)上；送料传送带组件包括送料带轮组、带轮驱动动力源(省略未画出)、送料传送带(1-5)、禽蛋支撑杆(1-6)；如图5所示，所述送料带轮组又包括周向活动地安装于送料单元机架(1-7)上的主动带轮和从动带轮；所述主动带轮和从动带轮外径相同，且分别开设有一对并排布置的轮槽；所述主动带轮上的轮槽排间距和轮槽尺寸与从动带轮上的相同；所述主动带轮与带轮驱动动力源连接；一对所述送料传送带分别绕套在位于同一侧轮槽的所述主动带轮和从动带轮上，共同构成了一套带传动机构；

所述禽蛋支撑杆两两一组，用于托举支撑待检禽蛋，且每组禽蛋支撑杆沿着所述送料传送带的中性面长度方向等组距均匀布置；所述禽蛋支撑杆的两端分别嵌设于一对所述送料传送带的相对侧；在所述带轮驱动动力源的驱动下，所述送料传送带带动每组禽蛋支撑杆绕送料带轮组轴线旋转，将每组禽蛋支撑杆上托举的所述待检禽蛋从所述送料传送带一端(也即所述送料传送带组件输入端，也即图3中的右端)水平地输送至另一端(也即所述送料传送带组件输出端，也即图3中的左端)；值得说明的是，通过合理设计所述禽蛋支撑杆的外形尺寸，如考虑到所述待检禽蛋一般为椭球体，故所述禽蛋支撑杆可做成两端粗中间细的回转体，这样一来，可尽量使得所述待检禽蛋水平地放置于一组所述禽蛋支撑杆之间；

作为优选，为了保证送料传送带组件工作时具有较高的同步性和传动精度，所述送料传送带选用同步带型式；相应地，所述轮槽的槽底部开设有与所述送料传送带相啮合的轮齿。

作为优选，为了使得所述待检禽蛋送料单元结构节凑，同时保证待检禽蛋在送料传送带组件中运输时具有较佳的姿态，所述轮槽排间距不大于1.5倍的待检禽蛋的平均最大直径值。

作为优选，为了检测获得更为全面丰富的蛋品信号，提高蛋品分拣精度和可靠性，在禽蛋送料单元(1)中嵌入设置蛋品超声波信号采集组件；所述蛋品超声波信号采集组件用于向所述待检禽蛋的外壳表面发射探测用超声波，同时采集所述待检禽蛋外壳表面反射的回声信号，并将其传送至本装置配套的数据分析处理系统，包括超声波发射采集头、磁性联轴器、支撑杆驱动动力源(省略未画出)，其中：

所述禽蛋支撑杆的两端分别周向活动地嵌入一对所述送料传送带的相对侧，也即所述禽蛋支撑杆可相对于所述送料传送带作自由转动；借助固接于送料单元机架(1-7)上的支撑板(1-2)，将所述超声波探头(1-4)正对所述待检禽蛋表面安装；所述磁性联轴器(1-3)安装于送料单元机架(1-7)上(更为具体地，本例中，安装于如图4所示送料单元机架(1-7)一侧的中上部)；所述磁性联轴器的轴线可与任一禽蛋支撑杆的轴线共轴；所述磁性联轴器的一端与所述支撑杆驱动动力源相连接，而所述磁性联轴器的另一端可根据需要与运行至与其共轴时的禽蛋支撑杆(1-6)动力连接或断开动力连接；当所述磁性联轴器的另一端与其共轴的禽蛋支撑杆保持动力连接时，在所述支撑杆驱动动力源的驱动下，驱动该禽蛋支撑杆(此时所述送料传送带会停止传动)旋转，进而带动所述待检禽蛋旋转，使得所述蛋品超声波信号采集组件发射的超声波能够覆盖所述待检禽蛋的全部外表面，从而实现了所述待检禽蛋整周无死角的检测；

更为优选，为了确保超声波能够覆盖所述待检禽蛋的全部外表面，使得超声波探头(1-4)的设置位置最佳(如使得所述超声波探头的中心尽量正对于所述待检禽蛋的几何中心)，所述超声波探头(1-4)的轴线与所述磁性联轴器的轴线垂直共面，且所述超声波探头(1-4)的轴线位于一对所述送料传送带的对称面上。

所述蛋品声学信号采集单元用于采集所述待检禽蛋的声学信号，并将其传送至所述数据分析处理系统；如图1、图2、图6至图12所示，所述蛋品声学信号采集单元包括蛋品声学信号采集单元支架(未画出)、碰撞摩擦发声腔体组件、声音采集器(2-2)、禽蛋推送转运汽缸(2-8)，其中：

所述蛋品声学信号采集单元支架与地基固定；

所述碰撞摩擦发声腔体组件包括隔音罩(2-5)、禽蛋旋转托盘(2-6)、中空传动轴(2-4)、托盘驱动动力源(省略未画出)、可升降发声中心柱(2-1)、可升降禽蛋支撑柱(2-3)，其中：所述禽蛋旋转托盘(2-6)其上部开设出v形工作滑面，其中心开出通孔，其底部与中空传动轴(2-4)共轴固接；所述中空传动轴通过轴承(未画出)周向活动地安装于所述蛋品声学信号采集单元支架上；所述中空传动轴与所述托盘驱动动力源动力连接；在所述托盘驱动动力源的驱动力矩作用下，使得禽蛋旋转托盘(2-6)绕所述中空传动轴相对所述蛋品声学信号采集单元支架作回转运动；更为具体地，本例中，所述托盘驱动动力源包括带传动机构、减速机构、驱动动力源(如电动机)，所述中空传动轴(2-4)的末端安装有带轮(图6可见)，所述中空传动轴(2-4)依次与带传动机构、减速机构、驱动动力源(如电动机)动力连接；

所述隔音罩包括隔音罩支架和贴合包裹于所述隔音罩支架之上的隔音材料；本例中，更为具体地，隔音材料统一优选为隔音海绵；所述隔音罩固接于所述蛋品声学信号采集单元支架上，同时所述隔音罩将所述禽蛋旋转托盘活动地罩于其内(为了不干涉所述禽蛋旋转托盘的绕轴转动，所述隔音罩内径略大于所述禽蛋旋转托盘的外径，即所述隔音罩与所述禽蛋旋转托盘间隙配合)。这样一来，当所述蛋品声学信号采集单元工作时，所述隔音罩处于相对静止状态，用于在所述待检禽蛋进入所述碰撞摩擦发声腔体组件内后隔离环境噪声干扰。

如图1和图7所示，所述隔音罩一侧开设有禽蛋入料口(2-5-1)，且所述禽蛋入料口(2-5)与所述v形工作滑面靠近；

如图7所示，所述可升降发声中心柱(2-1)、所述禽蛋旋转托盘(2-6)、所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)依次从上至下共轴地布置，其中：

所述可升降发声中心柱(2-1)用于与所述待检禽蛋通过“瞬时碰撞”及“连续回转摩擦”两种方式发声，也即通过上述两种方式产生蛋品声学信号；所述可升降发声中心柱(2-1)可活动地依次穿过所述隔音罩的顶部通孔、所述禽蛋旋转托盘通孔，并可沿其轴线方向作垂直上下运动；

所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)可依次活动地通过所述禽蛋旋转托盘通孔、所述中空传动轴(2-4)内孔，并可沿其轴线方向作垂直上下运动；

为了保证所述待检禽蛋在完成蛋品声学信号采集工作后，能够顺利通过所述禽蛋旋转托盘通孔、所述中空传动轴(2-4)内孔，并被转运至禽蛋传送分拣单元(3)，所述禽蛋旋转托盘通孔和所述中空传动轴(2-4)内孔的孔径不应小于所述待检禽蛋的最大直径。

作为优选，为了更好地隔音，所述隔音罩与所述禽蛋旋转托盘、所述可升降发声中心柱(2-1)的径向间隙间均填充有隔音材料；类似地，为了防止外部噪音从位于所述禽蛋旋转托盘的下部传入所述隔音罩内，所述禽蛋旋转托盘的底部与所述蛋品声学信号采集单元支架之间，以及所述中空传动轴的下部与所述蛋品声学信号采集单元支架之间，形成的间隙均用隔音材料适当填充。

所述v形工作滑面、所述可升降发声中心柱(2-1)外周表面、所述隔音罩内周表面可共同围成与外界相对封闭的发声采集腔，以减少外界噪声混入蛋品声学信号采集区的途径。该发声采集腔的工作原理为：当所述待检禽蛋从所述禽蛋入料口(2-5)进入该发声采集腔时，在所述待检禽蛋自身重力作用下，所述待检禽蛋沿所述v形工作滑面下滑，并与所述可升降发声中心柱(2-1)外周表面碰撞发声，碰撞发声为瞬时信息；随后，所述禽蛋旋转托盘(2-6)绕自身轴线旋转，从而驱动所述待检禽蛋绕轴自转，同时驱动所述待检禽蛋在所述v形工作滑面上绕所述可升降发声中心柱(2-1)的轴线公转；上述待检禽蛋的自转运动和公转运动可进一步合成为所述待检禽蛋相对所述可升降发声中心柱(2-1)的随机空间转动，使得所述待检禽蛋的外壳表面均有机会与所述可升降发声中心柱(2-1)外周表面摩擦发声，以达到模拟人手两两转动摩擦所述待检禽蛋发声的目的，摩擦发声为连续信号。

作为优选，在蛋品声学信号采集单元进行摩擦发声信号采集时，为了增加所述待检禽蛋的自转运动，进一步确保所述待检禽蛋的外壳表面均有机会与所述可升降发声中心柱(2-1)外周表面摩擦发声，所述可升降发声中心柱(2-1)可相对所述蛋品声学信号采集单元支架绕所述可升降发声中心柱(2-1)的轴线自转，且所述可升降发声中心柱(2-1)的自转方向与所述禽蛋旋转托盘(2-6)的旋转方向相反，如图6所示。

当所述待检禽蛋在所述蛋品声学信号采集单元内完成蛋品声学信号采集工作后(此时，所述待检禽蛋转变为已检禽蛋)，所述已检禽蛋可依次通过所述禽蛋旋转托盘通孔、所述中空传动轴(2-4)内孔，落入所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)上；所述推送转运汽缸(2-8)可将所述已检禽蛋从所述蛋品声学信号采集单元内推出。更为具体地，如图1、图2和图12所示，推送转运汽缸(2-8)固接于所述隔音罩支架之上(也可直接固结于所述蛋品声学信号采集单元支架上)，当所述禽蛋推送转运汽缸的活塞杆完全伸出时，可将所述已检禽蛋从所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)上推出至禽蛋传送分拣单元(3)的缓降导板(3-2)的上部入口处。

作为优选，为了避免所述待检禽蛋与所述v形工作滑面摩擦发声(也即减少摩擦发声源数量，以避免多个摩擦发声源之间发生信号干扰与重叠，降低数据分析处理难度)，兼顾隔音需求，所述v形工作滑面上依次铺设有降噪材料和隔音材料(如橡胶等)。

如图7所示，所述声音采集器(2-2)置于所述发声采集腔内，并与所述隔音罩固接，用于采集所述待检禽蛋的声学信号；更为具体地，本例中，所述声音采集器(2-2)穿过所述隔音罩顶部的隔音材料与隔音罩支架固接；所述声音采集器(2-2)的探头垂直正对所述禽蛋旋转托盘，并靠近所述可升降发声中心柱(2-1)的外表面。

作为优选，为了提高采集精度，不少于三组的声音采集器(2-2)周向等角度对称设置于所述发声采集腔内；声音采集器(2-2)的探头采用单指向声波采集头。

值得补充说明的是，在实际应用实施本发明时，所述可升降发声中心柱(2-1)和所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)可为一对汽缸的活塞杆，或者所述一对汽缸的活塞杆分别与所述可升降发声中心柱(2-1)和所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)相连接，而所述汽缸的缸体与所述蛋品声学信号采集单元支架固接。

所述缓降导槽(1-1)固接于所述回声采集检测单元机架上，且所述缓降导槽(1-1)的入口与所述送料传送带组件的输出端相联通，而所述缓降导槽(1-1)的出口与所述蛋品声学信号采集单元的禽蛋入料口(2-5-1)相联通；所述缓降导槽(1-1)用于将所述待检禽蛋可靠安全地送入所述蛋品声学信号采集单元。本例中，假定所述带轮驱动动力源的驱动方向为如图4中逆时针，则所述缓降导槽(1-1)设置于如图1所示所述送料传送带组件的左侧。

如图7所示，所述禽蛋传送分拣单元用于根据所述数据分析处理系统反馈回的检测结果，将所述已检禽蛋依据品质等级进行分类分拣，包括禽蛋传送分拣单元机架(3-3)、分拣传送带(3-4)、分拣挡板(3-1)、缓降导板(3-2)，其中；缓降导板(3-2)固设于所述禽蛋传送分拣单元机架(3-3)内的一端，并呈倾斜放置；分拣传送带(3-4)水平地设置于所述禽蛋传送分拣单元机架内；缓降导板(3-2)的下部出口处与分拣传送带(3-4)的入口端相连接；分拣挡板(3-1)设置于禽蛋传送分拣单元机架(3-3)上且靠近分拣传送带(3-4)的出口端；在所述数据分析处理系统的控制下，分拣挡板(3-1)能够相对禽蛋传送分拣单元机架(3-3)作左右摆动，用于对所述已检禽蛋的传送方向进行导向，以达到依据品质等级进行分类分拣禽蛋的目的。本例中，如图1所示所述禽蛋传送分拣单元作了简化处理，仅存在两条分拣通道，而在实际应用过程中，可根据分拣需要和检测设置的类别等级要求，设置若干条分拣通道。

作为优选，所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)的上部开设有可牢靠支撑禽蛋的弧形凹槽。

更为优选，当完成蛋品声学信号采集工作后，为了防止所述已检禽蛋通过所述禽蛋旋转托盘通孔掉落到所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)时因发生刚性冲击而造成蛋壳破损，所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)上部开设的弧形凹槽内涂覆减震材料(如海绵、橡胶、泡沫等)。

作为优选，在所述可升降发声中心柱(2-1)末段的外圆周表面上设置有粗糙摩擦面；该粗糙摩擦面可以由机械、物理和电化学等方法制成；例如加工成具有特定粗糙度的表面，或者粘接附着有石英粉等脆性发声材料。

为了更加清楚地理解本发明一种蛋品无损检测分拣装置具体实施例一的技术特征和有益之处，现简要介绍本装置的基本工作过程如下：

1、初始时刻，预先清洗、检查和筛选禽蛋，以避免明显的破损蛋、坏蛋、异形蛋(含尺寸过大、过小的禽蛋)以及其他蛋壳附着的污垢杂质进入本装置，并确保待检禽蛋进入本装置时均有相似的外形尺寸、重量和表面清洁度。

2、将待检禽蛋放置于位于所述送料传送带组件输入端的所述送料传送带之上，所述禽蛋支撑杆(1-6)为所述待检禽蛋提供稳定支撑，所述送料传送带(1-5)经所述带轮传动，带动所述禽蛋支撑杆(1-6)推动禽蛋向左侧运动；禽蛋运动至所述超声波探头(1-4)正上方时，驱动力源关闭，所述带轮停止运动，此时所述磁性联轴器(1-3)与所述禽蛋支撑杆(1-6)共轴，所述磁性联轴器(1-3)与电机一同沿轴线方向运动，与所述禽蛋支撑杆(1-6)连接，电机转动，实现所述禽蛋支撑杆(1-6)绕其轴线的旋转，从而实现禽蛋的旋转，所述超声波探头(1-4)发射超声波并采集禽蛋表面反射回的回声信息并将其传送至所述数据分析处理系统；采集完毕，驱动力恢复，所述带轮继续传动，将禽蛋传送至所述缓降导槽(1-1)，禽蛋沿所述缓降导槽(1-1)进入所述蛋品声学信号采集单元。

3、禽蛋进入所述蛋品声学信号采集单元后，所述禽蛋旋转托盘(2-6)经所述中空传动轴(2-4)带动开始旋转，从而带动禽蛋绕所述可升降发声中心柱(2-1)滚动，由于所述禽蛋旋转托盘(2-6)存在坡度，禽蛋滚动的同时将与所述可升降发声中心柱(2-1)摩擦发声，所述声音采集探头(2-2)采集声音信息并将其传送至所述数据分析处理系统；

当所述待检禽蛋完成摩擦发声的采集工作后，所述可升降发声中心柱(2-1)向上逐渐回缩上升，与此同时，所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)向上逐渐伸入所述禽蛋旋转托盘通孔内；当所述可升降发声中心柱(2-1)继续向上回缩至距所述v形工作滑面一定高度，而所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)完全伸入至所述禽蛋旋转托盘通孔内时，在所述禽蛋旋转托盘(2-6)斜坡的作用下，所述已检禽蛋滚落至所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)上，更为具体地为，滚落至如图11所示的可升降禽蛋支撑柱(2-3)的弧形凹槽内。

随后，所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)机械下降，将禽蛋传送至所述分拣传送带所在高度，同时所述禽蛋推送转运汽缸(2-8)伸出，将禽蛋推至所述分拣传送带(3-4)上，从而开启所述已检禽蛋向禽蛋传送分拣单元(3)的转运输送流程。

作为优选，在所述可升降发声中心柱(2-1)的末端同轴地固结有由隔音材料制成的圆柱形隔音塞；本例中，所述圆柱形隔音塞长度为5mm。

更为优选，为了降低所述已检禽蛋向禽蛋传送分拣单元(3)的转运输送时间，同时为了充分隔音考虑，如图15所示，当所述待检禽蛋从所述禽蛋入料口(2-5-1)即将进入所述v形工作滑面时(也即即将开始采集蛋品声学信号时)：所述可升降发声中心柱(2-1)向下伸出至其下极限位置，此时所述圆柱形隔音塞刚好完全插入所述禽蛋旋转托盘通孔内；而所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)向上伸出至其上极限位置，此时所述可升降禽蛋支撑柱(2-3)的端面与所述圆柱形隔音塞的端面间距不大于3mm。

更为优选，为了增加隔音效果，同时兼顾运动灵活性，所述圆柱形隔音塞与所述禽蛋旋转托盘通孔形成的配合均为精度等级为h5的间隙配合。

4、禽蛋进入所述禽蛋传送分拣单元，此时所述数据分析处理系统已得出检测结果，所述数据分析处理系统经电路控制所述分拣挡板(3-1)连接的电机，通过电机正反转实现所述分拣单板(3-1)的摆动，从而根据检测结果将禽蛋导向至相应的分拣通道。

结合上述具体实施的描述可知，本装置具有如下优点：

1、由于采用了诸多隔音降噪措施(如采用了隔音罩、圆柱形隔音塞、所述禽蛋旋转托盘的底部与所述蛋品声学信号采集单元支架之间等处间隙均用隔音材料适当填充、所述v形工作滑面上依次铺设有降噪材料和隔音材料)，使得所述发声采集腔与外界相对封闭，外界噪声干扰小，故无需进行滤波(或仅需进行初步滤波)，声学信号采集精度高；

2、由于碰撞发声与摩擦发声存在先后顺序，因此二者信号在时域上并不重叠，可利用声音采集器(2-2)连续一次性采集，提高了信号采集效率；同时，由于碰撞发声为瞬时信息、摩擦发声为连续信号，二者存在较大的差异，故可较为方便地从前述一次性采集的声学信号中进行信号筛分和剪辑处理，提高了信号分析与数据处理效率；

3、由于上述待检禽蛋的自转运动和公转运动可进一步合成为所述待检禽蛋相对所述可升降发声中心柱(2-1)的随机空间转动，使得所述待检禽蛋的外壳表面均有机会与所述可升降发声中心柱(2-1)外周表面摩擦发声，故在检测时间充分长的前提下，可基本排除因所述待检禽蛋局部存在微裂纹而导致的漏检可能。

4、根据现有人工经验法可知，所述待检禽蛋被敲击碰撞产生的声学信号多用于揭示是否为坏蛋，而所述待检禽蛋摩擦产生的声学信号多与蛋壳微裂纹损伤有关，而超声波信号可用于检查其他内在品质项目(如现有蛋品质量测量仪就用超声波来测蛋白高度和蛋白厚度)。由此可见，本装置科学再现了人工经验法中有关敲击发声法和摩擦发声法的方法原理，可采集摩擦发声和碰撞发声两种声学信号，同时还可辅助采集可覆盖所述待检禽蛋的全部外表面的蛋品超声波信号，实现了多种物理信号的采集，提高了蛋品检测内涵和蛋品分拣精度。

5、值得说明的是，如前所述，所述待检禽蛋一般为椭球体，当所述待检禽蛋从所述送料传送带组件输出端以相对水平的姿态进入缓降导槽(1-1)，再自由滚动进入所述禽蛋入料口(2-5)，并沿所述v形工作滑面自由下滑时，由生活经验便知，一般均为所述待检禽蛋的赤道区与所述可升降发声中心柱(2-1)发生碰撞，因此本装置无需其他辅助装置，便可保证所述待检禽蛋碰撞发声区的一致性。此外，所述缓降导槽(1-1)和所述v形工作滑面的长度和倾斜角度均给定，而所述待检禽蛋在进入本装置前均已通过初步筛选(所述待检禽蛋具有相似的外形尺寸和重量)，故所述待检禽蛋具有相似的重力势能，根据能量守恒定律可知，同样本装置无需其他辅助装置，便可保证所述待检禽蛋与所述可升降发声中心柱(2-1)的碰撞能量基本一致。总的来看，采用本发明所述的碰撞发声技术方案，可无需配置其他辅助装置，以降低成本实现所述待检禽蛋碰撞区域和碰撞能量能够保持基本的一致性，大大降低了蛋品声学信号的标定难度，以及敲击力度和敲击位置的控制难度。

6、仅存在一个摩擦发声源，故避免了多个摩擦发声源之间发生信号干扰与重叠。

与本发明一种蛋品无损检测分拣装置配合使用的一种蛋品无损检测方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一，建立蛋品品质等级分类分级阀值表，表中包括了蛋品品质检验项目名称及该品质检验项目名称下对应等级的分级阀值。本具体实施中，以蛋品品质检验项目中的蛋品表面品质为例，根据生活经验中所能接触到的典型蛋品表面破损形式及其特征，建立蛋品破损形式清单；根据该下的破损形式的特征和性质，如裂纹长度、裂纹数目、破损面积等，确定破损等级划分依据，并为每个破损等级确定分级阀值，建立蛋品破损品质等级分类分级阀值表，如下表1所示：

表1蛋品破损等级分级阈值表

步骤二：样本信号采集：参考蛋品品质等级分类分级阀值表，在本发明一种蛋品无损检测分拣装置上，开展面向不同蛋品品质等级的重复性检测试验(即重复开展同一蛋品品质等级下的检测试验)，采集不同蛋品品质等级对应的样本信号。

步骤三：样本特征库建库：对上述采集的样本信号进行信号分析处理，提取出特征参数，并建立与蛋品品质等级一一对应的样本特征数据库。

步骤四：bp神经网络诊断模型建模及训练：基于bp神经网络建立蛋品无损检测模型(以下简称为bp神经网络模型)，利用样本特征数据库训练该bp神经网络模型。

步骤五：蛋品检测分析：采集待检蛋品信号，提取出特征参数，利用bp神经网络模型进行蛋品无损检测。

作为优选，步骤二中的样本信号包括蛋品声学信号和超声波信号；

作为优选，步骤二中采集的蛋品声学信号包括禽蛋在蛋品声学信号采集单元中沿着v形工作滑面下滑至撞击可升降发声中心柱时的撞击声学信号和绕可升降发声中心柱旋转时的声学信号；

作为优选，步骤三中的特征参数包括撞击声学信号和摩擦声学信号的频率、分贝值、响度、幅值及超声波信号中的幅值、频率、反射率。

本实施例一的有益之处在于：本发明提供了一种蛋品无损检测分拣装置，具有结构简单、真正实现无损检测等优点，有效解决了禽蛋生产过程中，人工检测劳动强度大，生产效率低，而且检测精度受工人注意力、挑选经验和工作态度的影响而难以保证的问题。本装置中所用摩擦声音检测，已在液压缸检测中获得成功，有效保证了高检测率。同时真正实现了无损检测蛋品的目的。

具体实施例二。

为了更好地描述本发明的技术方案和优点，现结合图16至图25，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。

如附图16至图23所示，一种蛋品无损检测装置，主要包括超声波检测单元(1)、摩擦声学检测单元(2)、蛋品分拣单元(3)。

图16中，蛋品分拣单元(3)和超声波检测单元(1)分别固结于左右两侧，其中：超声波检测单元(1)用于采集蛋品的超声波信号特征值，摩擦声学检测单元(2)用于采集蛋品的摩擦声学信号特征值；分拣挡板(3-1)用于根据检测结果将不同品质的蛋品导向不同的通道。

图17中，4个磁性联轴器(1-1)安装于机架一侧，超声波探头(1-2)固结于机架伸出的支撑板之上，缓坡(1-3)固结于机架左侧。

图18中，磁性联轴器(1-1)与可自转禽蛋支撑杆件(1-4)联接，通过电机带动可自转禽蛋支撑杆件(1-4)旋转用于实现蛋品在超声波探头(1-2)正上方的旋转，以达到检测蛋品各个方向的效果；传送皮带(1-5)用于带动可自转禽蛋支撑杆件(1-4)向左运动。

图20中蜗轮蜗杆减速器(2-7)用于转换转速，使挡板(2-4)以一定速度旋转，从而带动蛋品在摩擦腔体中运动。

图21中，2-1为局部放大图，中间层为隔音材料层，两侧则为挡板(2-4)。

图22中，将4个挡板(2-4)拆除后，可见单指向声波采集头(2-5)，单指向声波采集头(2-5)固结于挡板(2-4)之上。

人工将蛋品放置于图18所示超声波检测单元送料传送带之上，通过传送皮带(1-5)向左侧运动，可自转禽蛋支撑杆件(1-4)与磁性联轴器(1-1)对应时，传送皮带(1-5)停止运动，在电机的带动下，通过磁性联轴器(1-1)带动可自转禽蛋支撑杆件(1-4)转动，实现蛋品在超声波探头(1-2)的正上方的自转；待超声波探头(1-2)采集所需数据后，蛋品通过缓坡(1-3)进入摩擦腔体，借助于缓坡(1-3)提供的动能沿挡板(2-4)滚动，最终在锥形底盘(2-5)的作用下，保持与摩擦壳体的接触，摩擦发声，单指向声波采集头(2-5)采集摩擦声波信号，蛋品随即从另一侧的出口滚出；最终分拣挡板(3-1)根据检测结果将蛋品导向相应通道。

作为优选，超声波检测单元(1)与摩擦声学检测单元(2)设计为同时对4个蛋进行检测，可在保证检测精确度的前提之上提升检测效率。

作为优选，超声波探头(1-2)所处高度应为超声波检测单元送料传送带上下两层之间，以避免送料传送带下层遮挡蛋品。

作为优选，为了进一步提高摩擦声学检测精度，在4个挡板(2-4)分隔形成的4个小型腔体上方安装有以相同速度随轴旋转的单指向声波采集头(2-3)；4个单指向声波采集头(2-3)固结于声波采集支架(2-2)之上。

作为优选，图16中，摩擦检测单元面板(2-8)选用大理石材质，以减小设备运行过程中的振动影响。

与本发明一种蛋品无损检测分拣装置配合使用的一种蛋品无损检测方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一，建立蛋品品质等级分类分级阀值表，表中包括了蛋品品质检验项目名称及该品质检验项目名称下对应等级的分级阀值。本具体实施中，以蛋品品质检验项目中的蛋品表面品质为例，根据生活经验中所能接触到的典型蛋品表面破损形式及其特征，建立蛋品破损形式清单；根据该下的破损形式的特征和性质，如裂纹长度、裂纹数目、破损面积等，确定破损等级划分依据，并为每个破损等级确定分级阀值，建立蛋品破损品质等级分类分级阀值表，如下表1所示：

表1蛋品破损等级分级阈值表

步骤二：样本信号采集：参考蛋品品质等级分类分级阀值表，在本发明一种蛋品无损检测分拣装置上，开展面向不同蛋品品质等级的重复性检测试验(即重复开展同一蛋品品质等级下的检测试验)，采集不同蛋品品质等级对应的样本信号。

步骤三：样本特征库建库：对上述采集的样本信号进行信号分析处理，提取出特征参数，并建立与蛋品品质等级一一对应的样本特征数据库。

步骤四：bp神经网络诊断模型建模及训练：基于bp神经网络建立蛋品无损检测模型(以下简称为bp神经网络模型)，利用样本特征数据库训练该bp神经网络模型。

步骤五：蛋品检测分析：采集待检蛋品信号，提取出特征参数，利用bp神经网络模型进行蛋品无损检测。

作为优选，步骤二中的样本信号包括蛋品声学信号和超声波信号；

作为优选，步骤二中采集的蛋品声学信号包括禽蛋在蛋品声学信号采集单元中沿着v形工作滑面下滑至撞击可升降发声中心柱时的撞击声学信号和绕可升降发声中心柱旋转时的声学信号；

作为优选，步骤三中的特征参数包括撞击声学信号和摩擦声学信号的频率、分贝值、响度、幅值及超声波信号中的幅值、频率、反射率。

本实施例二的有益之处在于：本发明提供了一种蛋品无损检测分拣装置，具有结构简单、真正实现无损检测等优点，有效解决了禽蛋生产过程中，人工检测劳动强度大，生产效率低，而且检测精度受工人注意力、挑选经验和工作态度的影响而难以保证的问题。同时较之实施例一，可同时检测多个禽蛋，检测效率有了较大提升。本装置中所用摩擦声音检测，已在液压缸检测中获得成功，有效保证了高检测率。同时真正实现了无损检测蛋品的目的。