一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于嵌入式机器视觉的大豆籽粒的分选分装设备。所述装置包括：主机架、下料装置、自动整列和运输系统、嵌入式视觉系统、剔除机构、智能控制系统、大豆籽粒收集装置、自动分装装置。本装置利用均布圆形凹槽的特制传送带以及斜面处的重力分力实现了大豆籽粒的自动整列，借用基于图像处理的机器视觉实现了对大豆籽粒的精选，大大提高了大豆籽粒分选的品质，该装置具有精简、轻便、高效、持续的特点。
【专利说明】
一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机
技术领域
[0001]本发明涉及植物籽粒类果实的精选，具体说是大豆籽粒的自动整列及智能分选装备。
【背景技术】
[0002]近年来，优质种子的商品化生产，特别是种子加工的机械化和现代化已提升到十分重要的位置。然而，大豆籽粒分选的传统方式是纯机械分选，有一定的主观性，依赖人的具体操作，分选效率低、精度差，不能检测和分选出表面损伤以及发霉的籽粒。
[0003]随着计算机图像处理技术、机器视觉技术的发展和成熟，利用机器视觉技术实现农产品分级分选检测可具有实时、客观、无损、精细的优点。对于大豆籽粒的智能分选分装，面对纯机械分选精度不高分选粗糙、准确率偏低以及国内外针对大豆籽粒的机器视觉式分选机远未成熟的现状，设计生产一种基于机器视觉的可长时间持续工作自动整列、自动分选分装的大豆籽粒精选机已势在必行。
【发明内容】
[0004]针对传统上大豆籽粒分选的不足之处，本发明提供了一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，其利用带凹槽的斜坡式传送带实现了大豆籽粒的自动整列，借用基于图像处理的机器视觉和实时剔除机构实现了对大豆籽粒的精选，大大提高了大豆籽粒分选的品质，该装置具有精简、轻便、高效、持续的特点。
[0005]技术方案:所述一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，由主机架、下料装置、自动整列和运输系统、嵌入式视觉系统、剔除机构、智能控制系统、大豆籽粒收集装置、自动分装装置构成；带有规则分布圆形凹槽(21)的传送带(20)通过主动滚筒
(3)、从动滚筒(11)和中间托辊(8)形成斜坡式大豆籽粒自动整列和运输系统;实时剔除机构(18)通过铝型材角码(22)固定于型材主机架上部；由高速摄像机(33)和暗箱(34)组成的机器视觉系统(19)由型材上的卡槽和剔除机构(18)的前后横梁固定于剔除机构上部，对大豆籽粒进行图像信息的提取和处理，识别劣质大豆籽粒;控制箱(9)通过型材和角码(22)固定于型材主机架下部的中间部分位于传送带下方;大豆籽粒收集装置固定于型材主机架尾部，收集相应大豆籽粒；自动分装装置(13)通过角码(22)和型材固定于优质大豆收集装置
(15)出料口下方，对优质大豆进行自动分装。
[0006]本发明的一种方式为:上述自动整列和运输系统中，传送带(20)表面为黑色，传送带表面均布直径为8mm深度为2mm的圆形凹槽(21)，一列中相邻两个圆槽中心距为20mm;传送带通过主动滚筒(3)、从动滚筒(11)和中间托辊(8)张紧，主动滚筒(3)和中间托辊(8)中心连线构成的斜面与水平夹角在30-40度之间；
[0007]根据该构成:黑色有利于降低机器视觉范围内的图像噪声；凹槽的形状和分布规则保证了每个凹槽中只有一个大豆籽粒，有利于机器视觉的识别，同时方便实时剔除装置
(18)对不合格籽粒进行及时准确的剔除，保证了剔除的效率和准确率;合适的倾角使得传送带(20)运转时每个凹槽(21)只可携带一颗大豆籽粒，而传送带(20)其他位置的大豆籽粒会自动脱落，以此来完成大豆籽粒的自动整列。
[0008]本发明的一种方式为:上述剔除机构(18)主要由4部分组成，横梁(24)、劣质大豆输送管槽(27)、剔除弹性不锈钢片(29)以及微型伸缩式电磁铁(28);两根劣质大豆输送管槽(27)沿横梁(24)中心对称分布，以螺钉(31)固定于横梁(24)上，劣质大豆输送管槽(27)开槽面与传送带(20)贴近，输送管两侧开方形槽□ (36)，边长为12-15mm，两槽□错位，输送管投影方向上槽口间距约为50mm，弹性不锈钢片(29)由螺钉(30)固定于劣质大豆输送管槽
(27)上，与管间距约为20mm，弹性不锈钢片(29)和螺钉(30)的固定须加用螺母、平垫、弹垫，防止松懈脱落;两个微型伸缩式电磁铁(28)由支架(26)和螺栓(37)分别固定于劣质大豆输送管槽(27)上，两个固定于劣质大豆输送管槽(27)内，电磁铁(28)通过小铁环(32)与弹性不锈钢片(29)中部连接，弹性不锈钢片施力部分(35)与方形槽口(36)对齐；
[0009]根据该构成:弹性不锈钢片与管槽合适的间距有利于弹性不锈钢片对不合格籽粒的及时、高效、准确剔除，同时避免剔除机构对机器视觉造成遮挡性干扰;方槽的尺寸在12-15mm之间时既能保证被剔除的籽粒顺利进入管槽，又能保证被剔除的籽粒不会再从槽内旁侧出来；同时在两边开槽可在提高工作效率的同时，缩小剔除装置的体积，较少材料浪费；实验得出的槽间距保证了被剔除的大豆籽粒不会从另一个槽中跃出劣质大豆输送管槽。
[0010]工作原理:大豆籽粒通过下料装置后经带凹槽(21)的斜坡式传送带(20)自动整列并输送到暗箱处，每个凹槽(21)只能携带一枚大豆籽粒;暗箱内高速摄像机(33)提取大豆籽粒表面图像数据，机械视觉对大豆籽粒进行智能识别；暗箱内实时剔除装置(18)根据视觉的信息反馈对识别的劣质大豆籽粒进行及时剔除，优质大豆随传送带继续前行进而落入对应收集装置，自动分装装置(13)对其进行自动分装，劣质大豆通过劣质大豆籽粒收集管道进入对应收集装置。
【附图说明】
为了使本发明的目的、技术方案和工作原理更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0011]图1为本发明的整体结构示意图；
[0012]图2为本发明的局部结构示意图，介绍实时剔除装置在装置中的安装位置及作用；
[0013]图3为本发明涉及的实时剔除装置详图；
[0014]图4为本发明涉及的特制传送带示意图；
[0015]图5为本发明涉及的机器视觉系统示意图；
[0016]图6为本发明涉及的弹性不锈钢片示意图；
[0017]图7为本发明涉及的实时剔除装置的劣质大豆输送管槽示意图；
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0019]如图1所示，本发明为一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，包括机械平台、自动控制系统和嵌入式机器视觉系统。机械平台包括六大部分:铝型材搭建的主机架(1)、下料装置(23)、自动整列装置(20)、剔除装置(18)、收集装置(15)、(16)和自动分装装置(13);下料装置固定于主机架前部，出料口有毛刷(6)与传送带(20)上表面接触，防止大豆籽粒发生卡死现象;传送带通过主动滚筒(3)、从动滚筒(11)和中间托辊(8)而张紧并形成30-40度的斜面，传送带由主动滚筒(3)驱动起来后，在表面圆形凹槽(21)的协助下完成对大豆籽粒的自动整列和输送;主动滚筒(3)通过立式轴承座(2)铰接与主机架上位于下料装置(23)下部，从动滚筒(11)和中间托辊(8)皆通过卧式轴承铰接于主机架上，如图所示；I号步进电机(4)通过电机支架(5)安装于主机架旁侧，电机输出轴通过联轴器与主动滚筒中心轴连接;实时剔除机构(18)通过铝型材角码(22)固定于型材主机架上部；由高速摄像机(33)和暗箱(34)组成的机器视觉系统由型材上的卡槽和剔除机构的前后横梁固定于剔除机构上部;控制箱固定于传送带下方，内布置控制系统;大豆籽粒收集装置通过螺栓固定于型材主机架尾部，劣质大豆籽粒收集装置(16)位于优质大豆籽粒收集装置(15)后部，与之紧密贴合，其中优质大豆籽粒收集装置(15)位于传送带末端正下方，便于收集优质大豆籽粒，劣质大豆收集装置(16)位劣质大豆收集口(17)下方；优质大豆自动分装装置
(13)通过角码和型材固定于优质大豆收集装置出料口下方;收集箱(10)、(14)分别位于收集装置出料口处，由角码固定于型材主机架上。
[0020]开始使用时，首先要插上220V电源，给控制箱(9)供电，打开运行开关，驱动步进电机(4)和嵌入式视觉系统(19)，步进电机(4)带动主动滚筒(3)转动，同时带动传送带(20)运转；向下料装置(23)中加入大豆籽粒，在传送带特殊结构下，大豆籽粒自动整列，每个凹槽
(21)中只有一颗大豆籽粒;传送带继续运行，大豆籽粒进入暗箱(34)内部，机器视觉提取籽粒表面参数，开始对大豆籽粒进行判别;根据视觉系统的反馈信息，当不合格籽粒到达劣质大豆籽粒输送管(27)的开槽(36)处时，剔除装置上的电磁铁(28)做出迅速的伸缩动作，同时通过小铁环(32)牵引弹性不锈钢弹片(29)发生形变，不锈钢弹片前端的曲面部分(35)及时对不合格籽粒施力，执行拍打动作，使不合格籽粒进入劣质大豆籽粒输送管(27)中；不合格籽粒在传送带的摩擦力下，通过劣质大豆输送管槽进入劣质大豆收集口(17)中，继而落入劣质大豆收集装置(16)中；优质大豆籽粒仍在凹槽(21)内，随着传送带(20)的运转，在传送带末端落入优质大豆籽粒收集装置(15)中，进而落入自动分装装置(13)中；自动分装装置中底部装有重力传感器，达到一定重量后，信息反馈给控制系统，控制系统驱动步进电机
(12)运转一周，使自动分装装置(13)中的优质大豆籽粒进入收集箱(10)内，完成自动分装。
[0021]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.本发明所述的是一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，该装置由主机架、下料装置、自动整列和运输系统、嵌入式视觉系统、剔除机构、智能控制系统、大豆籽粒收集装置、自动分装装置构成;其特征在于:以轻质铝型材搭建的主机架(I)，带有规则分布圆形凹槽(21)的传送带(20)通过主动滚筒(3)、从动滚筒(11)和中间托辊(8)形成斜坡式大豆籽粒自动整列和运输系统；I号步进电机(4)通过支架(5)固定在型材上，通过联轴器与主动滚筒(3)相连接;主动滚筒(3)通过立式轴承座(2)固定于型材主机架下部，中间托辊(8)和从动滚筒(11)通过卧式轴承座分别固定于型材主机架上部中部偏后位置和上部的尾部;旁侧厚5mm的有机玻璃板(7)固定于主机架上；下料装置(23)通过螺栓固定于型材主机架前部，下端出料口借助毛刷(6)与传送带(20)紧密贴合;实时剔除机构(18)通过铝型材角码(22)固定于型材主机架上部，下表面与传送带上表面相距由高速摄像机(33)和暗箱(34)组成的机器视觉系统(19)由型材上的卡槽和剔除机构(18)的前后横梁固定于剔除机构上部;囊括视觉系统和智能控制系统的控制箱(9)通过型材和角码(22)固定于型材主机架下部的中间部分，位于传送带下方;大豆籽粒收集装置固定于型材主机架尾部，优质大豆自动分装装置(13)通过角码(22)和型材固定于优质大豆收集装置(15)出料口下方;收集箱分别位于收集装置出料口处，由角码(22)固定于主机架上。2.根据权利要求1所述的一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，其特征在于:所述自动整列装置中，传送带(20)为特制传送带，厚度为3mm，传送带表面均布直径为8mm深度为2mm的圆形凹槽(21)，相邻两列凹槽中心距为35mm，一列中相邻两个圆槽中心距为20mm;传送带通过主动滚筒(3)、从动滚筒(11)和中间托辊(8)张紧，主动滚筒(3)和中间托辊(8)中心连线构成的斜面与水平夹角在30-40度之间。3.根据权利要求1所述的一种具有批量整列与视觉选别功能的新型大豆种子分选机，其特征在于:所述剔除机构(18)主要由4部分组成，横梁(24)、劣质大豆输送管槽(27)、剔除弹性不锈钢片(29)以及微型伸缩式电磁铁(28);两根劣质大豆输送管槽(27)沿横梁(24)中心对称分布，以螺钉(31)固定于横梁(24)上，劣质大豆输送管槽(27)开槽面与传送带(20)贴近，输送管两侦折方形槽口(36)，边长为12-15mm，两槽口错位，输送管投影方向上槽口间距约为50mm，弹性不锈钢片(29)由螺钉(30)固定于劣质大豆输送管槽(27)上，与管间距约为20mm，弹性不锈钢片(29)和螺钉(30)的固定须加用螺母、平垫、弹垫;两个微型伸缩式电磁铁(28)由支架(26)和螺栓(37)分别固定于劣质大豆输送管槽(27)上，两个固定于劣质大豆输送管槽(27)内，电磁铁(28)通过小铁环(32)与弹性不锈钢片(29)中部连接，弹性不锈钢片施力部分(35)与方形槽口(36)对齐。
【文档编号】B07C5/342GK105903685SQ201610157845
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】权龙哲, 杨苏飞, 张天宇, 李成林, 曹继雄, 吴奇
【申请人】东北农业大学