一种改进型胡萝卜计算机视觉精细分级上料与下料装置的制作方法

本发明公开了一种改进型胡萝卜计算机视觉精细分级上料与下料装置，具体地说，涉及一种通过获取胡萝卜外观特征对胡萝卜进行自动分级的分级装置。

背景技术：

农产品分级销售，有助于提高农产品的市场竞争力及增加经济效益，而目前我国的一些农产品生产加工企业及进出口贸易公司，对农产品分级主要依靠人工进行。然而，随着经济的发展，劳动力成本的提高，除此之外，人工分级效率低等因素，都直接或间接提高了企业的生产成本，利润得不到大幅提高，不适合大规模生产和推广。

农产品分级是农产品采后商品化处理的核心环节，目前国内外也出现了一些对于球型果,如苹果、柑橘等采用计算机视觉方法进行检测分级的报道，如浙江大学应义斌等开发了适用于苹果的自动化分级生产线，获得国家科技发明二等奖，然而这些设备并不适合胡萝卜等长条形果蔬的自动化分级，目前对胡萝卜的分级主要靠人工，也有仅依照胡萝卜的粗度，用不同间隙的滚轴对胡萝卜进行大致分级的机械，但很难做到自动化，而相应的行业和贸易标准（nyt1983-2011胡萝卜等级规格或sbt10450-2007胡萝卜购销等级要求）规定的胡萝卜等级划分是以长度为基础的，而实际分选中是以重量为基础，另外还具体规定很多品质指标，如青头、长度、开裂、须根以及弯曲等，由于这些特征不能量化实现，无法同时完成多个指标的精确分级。

鉴于现阶段对胡萝卜分级现状，需要提供一种一种改进型胡萝卜计算机视觉精细分级上料与下料装置，能够对胡萝卜按照重量和长款比进行精细分级的同时，还能够根据外观缺陷将次品进行去除，实现了胡萝卜分级的精细化和自动化。

技术实现要素：

本发明的目的主要是针对上述问题的不足，提供一种操作简单，多特征量化的、分级高效的胡萝卜分级装置。

上述目的通过如下技术方案实现，包括如下步骤：

一种改进型胡萝卜计算机视觉精细分级上料与下料装置，该装置包括上料机和下料装置，其中上料装置是一个推板式的阶梯上料机，下料装置是一个平带式气动分级机，该上料和下料装置配合v形传送带与计算机视觉系统控制系统使用，其中阶梯上料机安装在v形输送带安装侧面，v形输送带末端连接灯箱，平面带分级口安装在灯箱的另一端，所述的灯箱内安装有相机，相机与计算机控制柜连接，控制柜连接气枪实现控制。

其中：

推板式阶梯上料机由机架、震动簸萁、侧面限位斜滑槽1、阶梯推料板组1、阶梯推料板组2、拐式连杆1、拐式连杆2、连杆1、连杆2、偏心轮、电动机、侧面限位滑槽2、固定板1、固定板2、蹿动带组成，所述的推板式的阶梯上料机核心是由两组固定的推板组成，在偏心轮的带动下，通过连杆为推板提供动力，使胡萝卜阶梯上料，特别的，阶梯推料板可中间加两道割板，分成3个区，同时实现3个果的单果上料。

推板式的阶梯上料机两组阶梯推料板通过两组固定板相对固定，交叉排列，在拐式连杆1与拐式连杆2通过直连杆1连接，其中一段固定在机架上，另一端固定在固定板上，连杆2连接在拐式连杆2的活动关节上，另一端连接在偏心轮上，在偏心轮的带动下，拐式连杆分别伸直和弯曲，带动两组阶梯推料版阶梯运动，胡萝卜在推料版上阶梯上升，实现单果上果。

平带式气动分级机由平面传送带、8个气枪，8个正品分级口和一个次品分级口组成，所述的平带式气动分级机核心由平面输送带、8口气枪组成，当胡萝卜在平面输送带带动下运动到相应的分级口处，计算机控制电磁阀打开，气枪吹气，将胡萝卜吹入对面相应的分级口中。分级口的分布是越小的等级越靠近灯箱，越大的胡萝卜越靠近次品口。

计算机视觉系统通过采集胡萝卜图像，首先根据表面缺陷将胡萝卜次品判断出，通过直线运动从次品口流出，然后根据图像面积拟合的重量将胡萝卜按照重量分为s、m、l、2l分为四个等级，再根据长宽比将同一个等级的路萝卜量化为粗短型和细长型两个规格，8个等级依次为：s细长、s粗短、m细长、m粗短、l细长、l粗短、2l细长、2l粗短，也可以根据需要设置对应的分级口。

胡萝卜在运动到线阵相机前端时，线阵相机采集一帧图像，特别的为2048*2像素，通过对像素数灰度值求和判断胡萝卜是否进入相机的视场，若进入视场，则开始计时，并开始保存帧图像，直到灰度值小于某个设定值时结束，将所有帧图像合并为一副完整图像，上传给计算机进行判断，计算机将处理的结果通过下位机传给相应的电磁阀，通过初始时间和运动延时控制相应的气枪打开，将相应等级规格的胡萝卜吹出到相应的分级口内。

蹿动带安装在震动簸萁的末端，蹿动带将推料板的上下往复运动，转变为左右运动，当胡萝卜垂直掉落在蹿动带上时，在蹿动带的作用下左右运动，将胡萝卜晃倒，使之水平，提高了上果效率。蹿动动力装置安装在震动簸萁的下方，由固定滑轮，阶梯推料板组1滑轮，阶梯推料板组2滑轮，和钢丝绳组成，钢丝绳连接蹿动带的两端，阶梯推料版上升下降，带动两组滑轮交替上升下降，交替拉动钢丝绳，使得蹿动带水平往复运动，起到蹿动的效果。

本发明的效果是：经过变频，推料版每秒上果2.3次，三个通道每秒理论上果6.9个，机器实际平均上果率为60%-70%，每秒上果4个以上，平均胡萝卜250克左右，在按照一天10小时工作量，日处理处理约35吨胡萝卜以上，与现有的清洗机日清洗量相匹配。同时这种装置有效避免了人工分级的主观性，便于调节校准，操作方便且无任何环境污染。通过本发明的上述技术方案，所述的胡萝卜分级装备结构合理简单，生产制造容易且成本低，操作简单，且能够高效的实现胡萝卜的智能分级，克服了人工筛检的主观判断的缺陷，能够节约劳动力成本，在提高了设备市场竞争力的同时还具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明整个装置连接俯视图。

图2为本发明平面带分级机侧视图。

图3为本发明平面带分级机俯视图。

图4为本发明平面带分级机正视图。

图5为本发明蹿动带机构正视图。

1.1、阶梯上料机，1.2、v形输送带，1.3、计算机控制柜，1.4、灯箱及相机，

1.5、平面带分级口。

2.1、机架，2.2、震动簸萁，2.3、侧面限位斜滑槽1，2.4、阶梯推料板组1，2.5、阶梯推料板组2，2.6、拐式连杆1，2.7、拐式连杆2，2.8、连杆1，2.9、连杆2，2.10、偏心轮，2.11、电动机，2.12、侧面限位滑槽2，2.13、固定板1，2.14、固定板2，2.15、蹿动带。

3.1、平面传送带，3.2、1#气枪，3.3、2#分级口，3.4、3#气枪，3.5、4#分级口，3.6、5#气枪，3.7、6#分级口，3.8、7#气枪，3.9、8#分级口，3.10、2#气枪，3.11、1#分级口，3.12、4#气枪，3.13、3#分级口，3.14、6#气枪，3.15、5#分级口，3.16、8#气枪，3.17、7#分级口，3.18、次品分级口。

4.1、弯管，4.2、平面传送带，4.3、葫芦萝卜，4.4、电磁阀，4.5、分级口。

具体实施方式

以下结合附图描述本装置对胡萝卜进行智能分级的具体实施方式。

实施例1，根据图1-4所示：

在进行胡萝卜分级时，清洗后的胡萝卜4.3经过上料机将胡萝卜4.3倾倒到1.1推板式上料机的震动簸萁2.2上，在蹿动带2.15作用下水平放置，电动机2.11带动偏心轮2.10转动，通过连杆2.9的拉动，拐式连杆2.6和拐式连杆2.7在连杆2.8的支撑下交替伸直和弯曲，带动固定在固定板1（2.3）上的阶梯推料板组1（2.4）和固定在固定板2（2.12）上的阶梯推料板组2（2.5），在侧面限位滑槽1（2.13）和侧面限位滑槽2（2.14）的限位下，交替上升和下降。胡萝卜（4.3）在推力和重力的作用下阶梯上升，运动到末端时水平落下，落在两个呈直角的v型传送带上，传动带以大致4m/s的速度向前运动，带动胡萝卜进入灯箱1.4，胡萝卜在进入灯箱时线阵相机通过采集一帧图像看是否胡萝卜进入相机视场，实现帧触发拍照，并开始计时，灯箱1.4内安装的相机开始采集运动中的胡萝卜图像，并将图像传递给计算机1.3，计算机根据胡萝卜图像，进行图像处理，通过表面缺陷判断是否是次品，对正品胡萝卜根据面积拟合重量，将胡萝卜分为四个等级s、m、l、2l，然后根据长宽比将胡萝卜分为细长和粗短两个规格，共形成8个控制信号，胡萝卜运动到平面输送带（3.1，4.3）相应位置时，计算机控制柜通过时间延迟控制气枪4.1的电磁阀4.4，将胡萝卜吹到相应的分级口中，重量小的胡萝卜先吹出，重量大的胡萝卜后吹出，之所以这样安排是，胡萝卜越小需要的控制时间越精确，胡萝卜运动时间越长越难以控制。次品胡萝卜自动滑落到次品分级口3.18中。本发明奖胡萝卜共量化了次品规格和8个正品规格，共有9个规格，从而实现了对次品胡萝卜的去处筛选和对正品胡萝卜的精细化分级。

同时，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应视为本发明所公开的内容。此外，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由权利要求限定。