一种苏叶大小检测分级装置及分级方法与流程

本发明涉及农产品无损检测领域，特别是一种苏叶大小检测分级装置及分级方法。

背景技术：

苏叶不仅具有一定的药用价值，还具有较高的食用价值。在我国苏叶主要作为种药材存在；在国外，如日本、韩国等，苏叶是一些料理必不可少的陪伴物，如日本的生鱼片，韩国烤肉等。

近些年，各地外国风格餐厅数量呈现不断增长趋势，如韩国烤肉、日本料理等，由此，苏叶逐渐走入我国食客人的眼里，从而导致国内对苏叶需求量的增大，由此可见，苏叶不仅具有较好的国内市场，同时也具有广阔的国际市场。

依据不同尺寸规格制定苏叶的价格，分等销售、分级贮存，能够提高苏叶产品价值及竞争力，然而，目前国内主要依靠人工来完成苏叶大小的分类或不分类，耗时耗力，效率低。因此，开发一种苏叶大小检测装置成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对苏叶大小分级缺乏相应装置问题，提供一种苏叶大小检测分级装置及分级方法，能够根据苏叶大小不同实现对苏叶的分类，省时省力，效率高且实用性强。

为了实现上述目的，本发明提供了一种苏叶大小检测分级装置，其中，包括：

控制机构；

上料机构，与所述控制机构1连接，用于将上料区的苏叶输送并移动至检测区；

输送机构，与所述控制机构连接并对应于所述上料机构设置，所述检测区设置在所述输送机构上；

检测机构，与所述控制机构连接并对应于所述检测区设置，接收所述控制机构发送的检测信号后采集所述检测区的苏叶图像，所述控制机构采用图像分割算法根据所述苏叶图像获取苏叶区域，并根据所述苏叶区域计算苏叶长度后生成相应的分级信号；

分级机构，与所述控制机构连接，根据所述分级信号将苏叶自所述输送机构移送至不同分级区；以及

下料机构，与所述控制机构连接，将不同分级区的苏叶运送至对应的苏叶下料区。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述上料机构包括：

第一机架；

第一驱动电机，安装在所述第一机架上，并与所述控制机构连接；

第一滚筒，安装在所述第一机架的两端，与所述第一驱动电机连接；

第一皮带，包覆并张紧在所述第一滚筒上；以及

第一气吸装置，设置在所述第一机架上方并与所述控制机构连接，用于吸取所述上料区的苏叶，并移动放置到所述检测区内。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述检测机构包括：

第二机架；

相机支架，安装在所述第二机架上；

工业相机，安装在所述相机支架上，并与所述控制机构连接；以及

遮光板，安装在所述第二机架上并形成一个检测箱体，所述工业相机位于所述检测箱体内。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述输送机构包括：

第三机架；

第二驱动电机，安装在所述第三机架上；

第二滚筒，安装在所述第三机架两端，并通过链传动与所述第二驱动电机连接；以及

第二皮带，包覆并张紧在所述第二滚筒上。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述下料机构包括：

下料安装台；

第三滚筒，安装在所述下料安装台上；

第三皮带，包覆并张紧在所述第三滚筒上；以及

第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端通过摩擦轮与所述第三皮带连接。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述分级机构包括：

第四机架，对应于所述第二皮带设置；以及

位于所述第二皮带的上方并沿所述第二皮带方向顺序设置的多个气吸装置，所述多个气吸装置分别安装在所述第四机架上。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述第一气吸装置和所述多个气吸装置分别包括：

气泵；

阀组，与所述控制机构连接；

真空发生器，与所述控制机构连接；

精密减压阀，所述精密减压阀的输出端通过分气连接管将输出一分为二，并通过连接气管分别与所述阀组和所述真空发生器连接；

过滤减压阀，所述过滤减压阀的输入端通过连接气管与所述气泵连接，所述过滤减压阀的输出端通过连接气管与所述精密减压阀的输入端连接；

无杆气缸，通过连接气管与所述阀组连接；

安装板，安装在所述无杆气缸上；

多个吸盘气缸安装板，等间隔安装在所述安装板上；以及

多个吸盘气缸，每个所述吸盘气缸分别对应安装在每个所述吸盘气缸安装板上，并分别通过连接气管与所述阀组和所述真空发生器连接，每个所述吸盘气缸的输出口上均安装有吸盘。

上述的苏叶大小检测分级装置，其中，所述阀组、真空发生器、过滤减压阀和精密减压阀顺序安装在一阀块安装板上，所述阀块安装板设置在所述第四机架的一侧。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种苏叶大小检测分级方法，其中，采用上述的苏叶大小检测分级装置对苏叶进行分级，包括如下步骤：

s100、上料，通过所述控制机构控制将上料区的苏叶输送并移动至检测区；

s200、检测，接收所述控制机构发送的检测信号后采集所述检测区的苏叶图像，采用图像分割算法根据所述苏叶图像获取苏叶区域，并根据所述苏叶区域计算苏叶长度后生成相应的分级信号；

s300、输送，将检测后的苏叶自检测区输送至输送区；

s400、分级，根据所述分级信号将苏叶自所述输送区移送至不同分级区；以及

s500、下料，将不同分级区的苏叶运送至对应的苏叶下料区并分装。

上述的苏叶大小检测分级方法，其中，所述步骤s100进一步包括：

s101、控制机构控制第一驱动电机转动，并通过第一滚筒带动第一皮带运动，将苏叶输送至上料区；

s102、所述控制机构控制第一气吸装置吸取放置于所述上料区的苏叶，并将所述苏叶移动放置到第二皮带上；以及

s103、所述控制机构检测苏叶上料动作完成，并发送检测信号至检测机构。

上述的苏叶大小检测分级方法，其中，所述检测步骤s200进一步包括：

s201、通过工业相机采集所述检测区的苏叶图像；

s202、对所述苏叶图像灰度化并通过大津法分割图像，得到所述苏叶图像的初步分割轮廓，对所述初步分割轮廓进行形态学操作并获取苏叶轮廓；

s203、通过所述苏叶轮廓的轮廓面积提取苏叶区域轮廓，获取所述苏叶区域轮廓的最小外接圆，将所述最小外接圆的直径乘以系数k，得到苏叶测量长度。

上述的苏叶大小检测分级方法，其中，所述系数k通过测量m片苏叶的实际长度li(i＝1,2,…,m)，获取每片所述苏叶对应是最小外接圆的直径di,则

本发明的技术效果在于：

1)利用机器视觉技术实现对苏叶较为准确的测量；

2)自动实现对苏叶的检测和按规格分类；

3)能够根据苏叶大小不同实现对苏叶的分类，省时省力，效率高且实用性强。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体结构示意图；

图2为图1的a向立体结构示意图；

图3为本发明一实施例的下料机构i部结构示意图；

图4为本发明一实施例的气吸机构h部结构示意图；

图5为本发明一实施例的苏叶长度分级算法流程图；

图6为本发明苏叶检测分级方法原理图。

其中，附图标记

1控制机构

2上料机构

21第一机架

22第一驱动电机

23第一滚筒

24第一防尘盖

25第一皮带

26第一气吸装置

261气泵

262过滤减压阀

263精密减压阀

264阀组

265真空发生器

266无杆气缸

267安装板

268吸盘气缸安装板

269吸盘气缸

260吸盘

3检测机构

31第二机架

311第一气吸安装架

32相机支架

33工业相机

34灯带

35遮光板

4输送机构

41第三机架

42第二驱动电机

43第二滚筒

44第二防尘盖

45第二皮带

5分级机构

51第四机架

511第二气吸安装架

512第三气吸安装架

513第四气吸安装架

514第五气吸安装架

515阀块安装板

52第二气吸装置

53第三气吸装置

54第四气吸装置

55第五气吸装置

6下料机构

61下料安装台

62第三滚筒

63第三皮带

64第三驱动电机

65摩擦轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

参见图1及图2，图1为本发明一实施例的立体结构示意图，图2为图1的a向立体结构示意图。本发明的苏叶大小检测分级装置，用于检测目标苏叶并进行分级，包括：控制机构1，用于控制整个苏叶大小检测分级系统的运行；上料机构2，与所述控制机构1连接，用于将上料区的苏叶输送并移动至检测区；输送机构4，与所述控制机构1连接并对应于所述上料机构2设置，所述检测区设置在所述输送机构4上；检测机构3，与所述控制机构1连接并对应于所述检测区设置，接收所述控制机构1发送的检测信号后采集所述检测区的苏叶图像，所述控制机构1采用图像分割算法根据所述苏叶图像获取苏叶区域，并根据所述苏叶区域计算苏叶长度后生成相应的分级信号；分级机构5，与所述控制机构1连接，根据所述分级信号将苏叶自所述输送机构4移送至不同分级区；以及下料机构6，与所述控制机构1连接，将不同分级区的苏叶运送至对应的苏叶下料装载区以备分装。

本实施例中，所述上料机构2包括：第一机架21；第一驱动电机22，安装在所述第一机架21上，并与所述控制机构1电气连接；第一滚筒23，安装在所述第一机架21的两端，与所述第一驱动电机22通过链传动实现动力连接；第一皮带25，包覆并张紧在所述第一滚筒23上；以及第一气吸装置26，设置在所述第一机架21上方并与所述控制机构1连接，用于吸取所述上料区的苏叶，并移动放置到所述检测区内。上料机构2还可包括第一防尘盖24，安装在第一机架21上并遮盖链传动部分。

所述检测机构3包括：第二机架31，第二机架31上设置有第一气吸安装架311，第一气吸装置26的无杆气缸266安装在该第一气吸安装架311上；相机支架32，安装在所述第二机架31上顶端靠中部分；工业相机33，安装在所述相机支架32上，并与所述控制机构1电气连接；以及遮光板35，安装在所述第二机架31上并形成一个检测箱体，即遮光板35可环绕第二机架31，遮盖第二机架31的顶端以及前后左右部分形成该检测箱体，所述工业相机33位于所述检测箱体内，前后遮光板35上可分别设置一矩形观察口。检测机构3还可包括多个灯带34，可设置于第二机架31的顶端四周。

所述输送机构4包括：第三机架41；第二驱动电机42，安装在所述第三机架41上并与控制机构1电气连接；第二滚筒43，安装在所述第三机架41两端，并通过链传动与所述第二驱动电机42实现动力连接；以及第二皮带45，包覆并张紧在所述第二滚筒43上。输送机构4还可包括第二防尘盖44，安装在第三机架41上并遮盖链传动部分。

参见图3，图3为本发明一实施例的下料机构i部结构示意图。该下料机构6包括：下料安装台61；第三滚筒62，安装在所述下料安装台61上；第三皮带63，包覆并张紧在所述第三滚筒62上；以及第三驱动电机64，所述第三驱动电机64的输出端通过摩擦轮65与所述第三皮带63紧密接触连接实现动力传输。

所述分级机构5包括：第四机架51，对应于所述第二皮带45设置；以及位于所述第二皮带45的上方并沿所述第二皮带45方向顺序设置的多个气吸装置，所述多个气吸装置分别安装在所述第四机架51上。本实施例中，该多个气吸装置包括第二气吸装置52、第三气吸装置53、第四气吸装置54和第五气吸装置55，第四机架51顶端平行等间距对应设置第二气吸安装架511、第三气吸安装架512、第四气吸安装架513、第五气吸安装架514，第四机架51的一侧设置有阀块安装板515。第二气吸装置52、第三气吸装置53、第四气吸装置54和第五气吸装置55的无杆气缸266分别安装在对应的第二气吸安装架511、第三气吸安装架512、第四气吸安装架513、第五气吸安装架514上。

参见图4，图4为本发明一实施例的气吸机构h部结构示意图。本发明的多个气吸装置结构类似，在此以第一气吸装置为例进行说明，第二气吸装置52、第三气吸装置53、第四气吸装置54和第五气吸装置55的结构与其相同，故不一一赘述。其中，所述第一气吸装置26包括：气泵261，与控制机构1电气连接；阀组264，与所述控制机构1连接；真空发生器265，与所述控制机构1连接；精密减压阀263，所述精密减压阀263的输出端通过分气连接管将输出一分为二，并通过连接气管分别与所述阀组264和所述真空发生器265连接；过滤减压阀262，所述过滤减压阀262的输入端通过连接气管与所述气泵261连接，所述过滤减压阀262的输出端通过连接气管与所述精密减压阀263的输入端连接；无杆气缸266，通过连接气管与所述阀组264连接；安装板267，安装在所述无杆气缸266上；多个吸盘气缸安装板268，等间隔安装在所述安装板267上；以及多个吸盘气缸269，每个所述吸盘气缸269分别对应安装在每个所述吸盘气缸安装板268上，并分别通过连接气管与所述阀组264和所述真空发生器265连接，每个所述吸盘气缸269的输出口上均安装有吸盘260。其中，所述阀组264、真空发生器265、过滤减压阀262和精密减压阀263以一定排列顺序安装在一阀块安装板515上，所述阀块安装板515设置在所述第四机架51的一侧。

本发明的苏叶大小检测分级方法，采用上述的苏叶大小检测分级装置对苏叶进行分级，包括如下步骤：

步骤s100、上料，通过所述控制机构1控制将上料区的苏叶输送并移动至检测区；

步骤s200、检测，接收所述控制机构1发送的检测信号后，采集所述检测区的苏叶图像，采用图像分割算法根据所述苏叶图像获取苏叶区域，并根据所述苏叶区域计算苏叶长度后生成相应的分级信号；

步骤s300、输送，将检测后的苏叶自检测区输送至输送区；

步骤s400、分级，根据所述分级信号将苏叶自所述输送区移送至不同分级区；以及

步骤s500、下料，将不同分级区的苏叶运送至对应的苏叶下料区并分装。

其中，所述步骤s100进一步包括：

步骤s101、控制机构1控制第一驱动电机22转动，并通过第一滚筒23带动第一皮带25运动，将苏叶输送至上料区；

步骤s102、所述控制机构1控制第一气吸装置26吸取放置于所述上料区的苏叶，并将所述苏叶移动放置到第二皮带45上；以及

步骤s103、所述控制机构1检测苏叶上料动作完成，并发送检测信号至检测机构3。

参见图5，图5为本发明一实施例的苏叶长度分级算法流程图。所述检测步骤s200进一步包括：

步骤s201、通过工业相机33采集所述检测区的苏叶图像；

步骤s202、对所述苏叶图像灰度化并通过大津法初步分割图像，得到所述苏叶图像的初步分割轮廓，对所述初步分割轮廓进行形态学操作并寻找图像所有轮廓，并获取苏叶轮廓；为了提高判断的准确性和效率，此处还可增加一判断步骤，判断各初步分割轮廓面积a是否属于某一合理的面积范围内，若否，则判断为非苏叶轮廓并丢弃；若是，则判断为苏叶轮廓；

步骤s203、通过所述苏叶轮廓的轮廓面积提取苏叶区域轮廓，获取所述苏叶区域轮廓的最小外接圆，将所得苏叶轮廓最小外接圆的直径乘以系数k，得到苏叶测量长度。

其中，所述系数k通过测量m片苏叶的实际长度li(i＝1,2,…,m)，获取每片所述苏叶对应是最小外接圆的直径di,则

参见图6，图6为本发明苏叶检测分级方法原理图。工作时，启动苏叶大小检测分级装置，通过控制机构1控制上料机构2上料，当苏叶上料完成后发送检测信号，检测机构3接收到检测信号，根据苏叶长度测量算法测量苏叶长度并给出分级信号，分级机构5接收到分级信号后，通过控制机构1控制分级机构5的第一级分级的第二气吸装置52吸取相应规格苏叶放到下料机构6，并将信号移位送至第二级分级的第三气吸装置53，第三气吸装置53收到相应信号后，吸取相应规格苏叶放到下料机构6，并将信号移位送至第三级分级的第四气吸装置54，第四气吸装置54收到相应信号后吸取相应规格苏叶放到下料机构6，并将信号移位送至第四级的第五气吸装置55，第五气吸装置55收到相应信号后吸取相应规格苏叶放到下料机构6，通过控制机构1控制下料机构6实现苏叶的下料。

具体工作过程包括：

上料，上料开始前包含在第一皮带25上放置好待检测苏叶，相关设备通电和初始化；运行系统，第一驱动电机22启动，通过链传动的作用带动第一滚筒23的运转，从而带动包络着第一滚筒23的第一皮带25运转，进而将苏叶向第二机架31输送，当苏叶被输送至一定位置时，控制机构1通过控制第一气吸装置26的阀组264和真空发生器265的状态进而控制第一气吸装置26的无杆气缸266、吸盘气缸269动作，吸取放置于上料区的苏叶并将苏叶移动放置到第二皮带45上，从而完成苏叶的吸取、输送、放置、气缸复位这一套上料动作，完成苏叶的上料并给出检测信号。

检测，当无杆气缸266、吸盘气缸269复位时，通过接收控制机构1发送的检测信号进而控制工业相机33采集苏叶图像，并根据苏叶长度测量算法和相应的规格标注得出苏叶大小规格并给出相应的分级信号。

输送，检测完成后，通过控制机构1控制第二驱动电机42运转，进而通过链传动的作用带动第二滚筒43旋转，从而带动第二皮带45运转，将苏叶向分级机构5输送。

分级，根据分级信号将苏叶移送至不同区域，当苏叶经过分级区时，控制机构1根据分级信号分别控制各气吸装置的阀组和真空发生器状态。首先控制第二气吸装置52的无杆气缸和吸盘气缸动作，从第二皮带45上吸取相应规格苏叶移动放置到第三皮带63上，并将所得分级信号移送至第三气吸装置53的控制部分，与此同时接收下一个分级信号；同时将分级信号移位进而顺序控制第三气吸装置53、第四气吸装置54和五气吸装置的无杆气缸和吸盘气缸动作，第三气吸装置53、第四气吸装置54的处理与第二气吸装置52相同，第五气吸装置55仅接收移送的分级信号并完成相应苏叶移送动作，从而将不同规格苏叶吸取至相应的规格区。

下料，将已分级苏叶运送至苏叶下料区，当系统运行后，控制机构1控制第三驱动电机64保持常开状态，通过摩擦轮65的作用带动第三皮带63的运转，从而将苏叶从靠近分级区的下料区输送出来至装载区，可以通过人工或其他机械进一步收集已分好级的苏叶进行分装打包。

本发明利用机器视觉技术实现对苏叶较为准确的测量，根据苏叶大小不同自动实现对苏叶的检测和按规格分类，省时省力，效率高且实用性强，能够实现苏叶大小的快速分级，节省时间和人力。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。