一种蚕蛹智能识别设备以及方法
【专利摘要】本发明属于蚕桑业雌、雄蚕蛹的识别技术领域，更具体地，涉及一种蚕蛹智能识别设备以及方法，包括基座、蚕蛹智能输送装置、蚕蛹智能检测装置和蚕蛹智能收料装置，蚕蛹智能输送装置设在基座上，用于带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势；蚕蛹智能检测位于蚕蛹智能输送装置的输送尾端，用于对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别；蚕蛹智能收料装置位于蚕蛹智能检测装置的旁，用于对识别后的蚕蛹进行分离收料。本发明整体输送装置结构紧凑，采用了机器视觉技术，便于通过软件控制，能够同时实现蚕蛹的转移和姿态调整，可有效提高后续蚕蛹智能识别的准确率，因此在蚕蛹智能运输等领域具备广泛的应用前景。
【专利说明】
一种蚕蛹智能识别设备以及方法
技术领域
[0001]本发明属于蚕桑业雌、雄蚕蛹的识别技术领域，更具体地，涉及一种蚕蛹智能识别设备以及方法。
【背景技术】
[0002]我国是农业大国，蚕桑业一直是我国农业的重要组成部分，其中种蚕繁育是家蚕养殖的关键环节，而雌雄蚕蛹分离又决定着种蚕繁育的品质。目前，雌雄蚕蛹分离都是依靠工人通过眼睛观察蚕蛹尾部性腺特征，再凭借经验判断来完成，该传统方法存在效率低、准确率低以及工人劳动强度大等问题，已经不符合农业现代化发展的需求。随着农业现代化的推进，切实提高养蚕业的自动化水平也越来越受到重视，其中种蚕繁育是家蚕养殖的关键环节，而雌雄蚕蛹分离又决定着种蚕繁育的品质。目前，雌雄蚕蛹分离都是依靠人工来完成，相应地也是人工来完成蚕蛹的输送问题，但该方法存在效率低、准确率低以及工人劳动强度大等问题，已经不符合现代农业发展的需求。鉴于此种情况，也有很多相关人士尝试通过检测蚕蛹的相关特征来自动地实现蚕蛹的分离，例如通过分析雌雄蚕蛹近红外光谱的差异、利用机器视觉来检测蚕蛹形体差异和尾部纹理信息等方法来实现蚕蛹的自动分离，但这些方法中只是用传统的输送带方式对蚕蛹进行输送，并未考虑到蚕蛹落在输送带上时的堆叠和姿态多样的问题，由于检测系统是固定的，后续对蚕蛹相应特征的检测较困难，所以雌雄蚕蛹分离的准确率较低，均难以在实际生产中得到广泛应用，目前还没有相应设备研制成功的案例，因而在本行业中存在对具备高智能化、高准确率的智能输送装置的强烈技术要求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的以上缺陷或技术要求，本发明的目的在于提供一种蚕蛹的智能识别装置及方法，其通过机器视觉系统直接对蚕蛹性腺特征进行采图及识别的方法来分离雌雄蚕蛹，并且在检测模块之前增加了智能输送模块来调整蚕蛹的姿态，以便于视觉系统对蚕蛹性腺特征的采图和识别，在检测模块之后配以收料模块，进一步完成识别后的蚕蛹的分离和收料，使之成为一套完整的设备，能大大提高蚕蛹分离的效率和准确率。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种蚕蛹智能识别设备，包括基座，
[0005]蚕蛹智能输送装置，设在所述基座上，用于带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势后将蚕蛹输送到蚕蛹智能检测装置；
[0006]蚕蛹智能检测装置，设在所述基座上，位于所述蚕蛹智能输送装置的输送尾端，用于接收所述蚕蛹智能输送装置输送的蚕蛹，并对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别；
[0007]蚕蛹智能收料装置，设在所述基座上，位于所述蚕蛹智能检测装置的旁，用于对识别后的蚕蛹进行分离收料。
[0008]本发明的有益效果是:本发明设备中蚕蛹智能输送装置可以实现蚕蛹在智能识别过程中的有序和智能输送，在检测之前调整好蚕蛹的姿态，便于提高后续识别工作的效率和准确率;蚕蛹智能检测装置能通过对蚕蛹的性腺特征采图和识别，准确识别蚕蛹的性腺特征;蚕蛹智能收料装置能对识别后的蚕蛹进行分离和收料;整体输送装置结构紧凑，采用了机器视觉技术，便于通过软件控制，能够同时实现蚕蛹的转移和姿态调整，可有效提高后续蚕蛹智能识别的准确率，因此在蚕蛹智能运输等领域具备广泛的应用前景。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述蚕蛹智能输送装置包括
[0011]支承台，所述支承台设在所述基座的上表面；
[0012]输送带装置，所述输送带装置设在所述支承台上，用于带动蚕蛹按给定速度前进；
[0013]进料装置，所述进料装置设在所述输送带装置上，位于所述输送带装置的起始端的竖直上方，用于引导所述蚕蛹无堆叠地落入到所述输送带装置上；
[0014]智能拾取装置，所述智能拾取装置设在所述支承台上，其位于所述输送带装置的竖直上方，用于对输送带装置上的蚕蛹进行定位、拾取和调节蚕蛹的姿势，并将蚕蛹输送到所述蚕蛹智能收料装置。
[0015]采用上述进一步的有益效果是:蚕蛹智能输送装置可以实现蚕蛹在智能识别过程中的有序和智能输送，在检测之前调整好蚕蛹的姿态，便于提高后续识别工作的效率和准确率。
[0016]进一步，所述输送带装置包括输送带支架、主动轮、从动轮、输送带和驱动电机，所述输送带支架固定在所述基座上，所述主动轮和所述从动轮分别可轴向转动的固定在所述输送带支架的两端，所述输送带套设在所述主动轮和所述从动轮上，所述驱动电机固定在所述输送带支架上，所述驱动电机的输出端与所述主动轮固定连接，所述驱动电机带动所述主动轮轴向转动，从而带动所述输送带按给定速度前进。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是:输送装置中包括采用驱动电机控制的主动轮，在主动轮和从动轮的配合下，带动皮带运转，通过调节驱动电机的转速能实现对输送速率的调节。
[0018]进一步，所述进料装置包括进料支撑架和进料仓，所述进料支撑架固定在所述输送带支架的一端，所述进料仓固定在所述进料支撑架上、且位于所述输送带的竖直上方。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是:进料仓的设置能实现均匀进料，避免蚕蛹在输送带上堆叠。
[0020]进一步，所述进料仓呈上宽下窄的倒梯形结构。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是:进料仓呈上宽下窄的倒梯形结构，关键尺寸和安装尺寸是根据一般蚕蛹尺寸计算得出的，可使蚕蛹在运动的传送带面的摩擦作用下缓慢落在传送带上，从而保证蚕蛹在传送带上无堆叠。
[0022]进一步，所述智能拾取装置包括用于对输送带上的蚕蛹进行视觉定位的视觉定位装置、对输送带上的蚕蛹进行拾取并调节蚕蛹方向的蚕蛹拾取机构和带动所述视觉定位装置以及蚕蛹拾取机构进行移动的XY直线滑台机构(XY直线滑台机构是指能提供在相互垂直的两个方向上直线运动的机械结构。)，所述XY直线滑台机构设在所述基座上，所述视觉定位装置和所述蚕蛹拾取机构设在所述XY直线滑台机构上、且位于所述输送带的竖直上方，所述XY直线滑台机构带动所述视觉定位装置和所述蚕蛹拾取机构在沿所述输送带的输送方向以及沿垂直所述输送带的输送方向上移动。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是:视觉定位装置的设置能对蚕蛹进行定位;蚕蛹拾取机构能实现对对输送带上的蚕蛹进行拾取并调节蚕蛹方向;XY直线滑台机构用于带动所述视觉定位装置以及蚕蛹拾取机构进行移动。
[0024]进一步，所述XY直线滑台机构包括第一Y轴滑轨、第二Y轴滑轨和X轴滑轨，所述第一 Y轴滑轨和所述第二 Y轴滑轨设在所述输送带的两侧的所述基座上，所述第一 Y轴滑轨和所述第二 Y轴滑轨均与所述输送带的输送方向平行设置，所述X轴滑轨的两端分别固定在所述第一 Y轴滑轨上设置的滑台滑块上和所述第二 Y轴滑轨上设置的滑台滑块上，所述X轴滑轨与所述第一 Y轴滑轨和所述第二 Y轴滑轨垂直设置，所述第一 Y轴滑轨上设有沿所述第一 Y轴滑轨长度方向延伸的第一丝杆，所述第一 Y轴滑轨上的滑台滑块套在所述第一丝杆上，所述第一 Y轴滑轨的一端设有用于带动所述第一丝杆轴向转动的第一滑轨电机，所述第一丝杆的转动带动所述X轴滑轨沿所述第一 Y轴滑轨和所述第二 Y轴滑轨的长度方向来回移动，所述X轴滑轨上设有沿所述X轴滑轨长度方向延伸的第二丝杆，所述X轴滑轨的一端设有带动所述第二丝杆轴向转动的第二滑轨电机，所述X轴滑轨上的滑台滑块上固定有固定挂板架，所述X轴滑轨上的滑台滑块套在所述第二丝杆上，所述视觉定位装置和所述蚕蛹拾取机构均固定在所述固定挂板架上，所述第二丝杆的轴向转动带动所述视觉定位装置和所述蚕蛹拾取机构沿所述X轴滑轨的长度方向来回移动。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是:通过第一滑轨电机带动第一丝杆转动，从而带动X轴滑轨沿第一 Y轴滑轨和第二 Y轴滑轨的长度方向移动，通过第二滑轨电机带动第二丝杆转动，从而实现带动视觉定位装置和蚕蛹拾取机构沿X轴滑轨的长度方向的来回移动，从而实现视觉定位装置和蚕蛹拾取机构在输送带上方Χ、γ方向的移动，方便对输送带上蚕蛹的图像识别和拾取。
[0026]进一步，所述蚕蛹拾取机构包括相机和环形光源，所述相机固定在所述固定挂板架上，所述相机的镜头朝向所述输送带，所述环形光源以所述相机的镜头为中心设在所述相机的镜头上。优选的，视觉定位装置所用工业相机为百万像素工业相机，且其视野范围为毫米级;所配用的光源为环形光源。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是:相机的镜头和环形光源轴心线保持共线，相机用于对蚕蛹进行成像，光环形源提供成像所需的光照强度。
[0028]进一步，所述蚕蛹拾取机构包括音圈电机(所谓音圈电机因其结构类似于喇叭的音圈而得名，具有高频响、高精度的特点。)和吸嘴，所述音圈电机固定在所述固定挂板架上，所述吸嘴设在所述音圈电机的输出轴上，所述音圈电机带动所述吸嘴靠近和远离所述输送带。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是:采用音圈电机带动吸嘴中空的，吸嘴可采用橡胶制成，橡胶吸嘴通过尾部套管固定在音圈电机中空伸出轴上，用来完成蚕蛹的拾取、搬运和姿态调整，其中蚕蛹的搬运和姿态调整可以同时进行，也可以分步进行。
[0030]进一步，所述蚕蛹智能检测装置包括支架，所述支架设在所述基座上，位于所述蚕蛹智能输送装置的输送尾端；
[0031 ]条形承载槽，所述条形承载槽通过固定杆固定在所述支架上，所述条形承载槽倾斜设置，且所述条形承载槽位于水平高端的一端位于所述蚕蛹智能输送装置的输送尾端；
[0032]视觉检测装置，所述视觉检测装置设在所述支架上，用于对所述条形承载槽上的蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别。
[0033]采用上述进一步的有益效果是:蚕蛹在自身重力的作用下沿倾斜设置的条形承载槽上滑动，当蚕蛹滑到视觉检测装置检测的位置时，视觉检测装置对蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别，判断出蚕蛹的雌雄状况。
[0034]进一步，所述条形承载槽上设有光电传感器，所述光电传感器与所述视觉检测装置电路连接，所述视觉检测装置朝向所述条形承载槽上水平高度低于所述光电传感器的部分，当所述光电传感器感应到蚕蛹通过时，所述视觉检测装置开启。
[0035]采用上述进一步的有益效果是:在条形承载槽上设置光电传感器，当蚕蛹滑到所述光电传感器的感应部位时，视觉检测装置开启，对蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别，能准确地掌握图像采集的时间。
[0036]进一步，所述固定杆包括中空的长固定杆和中空的短固定杆，所述长固定杆设在所述支架靠近所述蚕蛹智能检测装置的一侧，所述短固定杆设在所述支架远离所述蚕蛹智能检测装置的一侧，所述长固定杆和所述短固定杆的顶部均插设有调节杆，所述调节杆通过锁紧螺钉锁紧在所述长固定杆和所述短固定杆的顶部，所述条形承载槽的两端分别通过球铰结构固定在两个所述调节杆的顶部。
[0037]采用上述进一步的有益效果是:在中空的长固定杆内和中空的短固定杆内均插入调节杆，通过锁紧螺钉锁紧，将条形承载槽的两端分别固定在两个调节杆的顶端，通过调节调节杆伸出长固定杆和短固定杆顶部的长度，实现对条形承载槽的高度以及倾斜度的调
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[0038]进一步，所述条形承载槽与水平面呈15°-25°夹角倾斜布置。
[0039]采用上述进一步的有益效果是:条形承载槽与水平面呈15°-25°夹角倾斜布置，能避免倾斜角过大时蚕蛹滑动速度过快而影响图像采集的质量，又能避免倾斜角过小时蚕蛹滑动速度过慢而影响识别速率。
[0040]进一步，所述条形承载槽为透明的承载槽，所述视觉检测装置的数量为四个，四个所述视觉检测装置关于所述条形承载槽的轴线呈两两高度对称布置，四个所述视觉检测装置均朝向所述条形承载槽上同一部位。
[0041]采用上述进一步的有益效果是:四个视觉检测装置的设置，充分考虑了蚕蛹落在检测平台上时其性腺部位所处的各种位置状态，确保始终能有一套视觉系统能对蚕蛹的性腺特征采图和识别，从而大大提高了蚕蛹识别的可行性和准确率。
[0042]进一步，所述视觉检测装置与所述条形承载槽的轴线之间的夹角为10°-20°。
[0043]采用上述进一步的有益效果是:四个视觉系统相对玻璃承载槽轴线呈10°-20°且两两高度对称布置，结构紧凑，确保能在各种情况下对蚕蛹性腺部位进行准确采图，提高了识别的准确率。
[0044]进一步，所述视觉检测装置包括相机和光源，相机采用百万像素以上的工业相机，且其视野范围为毫米级;所配用的光源均为环形光源。
[0045]进一步，所述支架上设有两个固定框，所述条形承载槽穿过两个所述固定框，所述视觉检测装置设在两个所述固定框的内侧的顶部和底部。
[0046]进一步，所述固定框的两个相对的侧边通过旋转盘固定在所述支架上，所述固定框能以两个所述旋转盘的连线为中心线转动。
[0047]上述进一步方案的有益效果是:方便了视觉检测装置的调节，可以根据条形承载槽的倾斜角来调节视觉检测装置的检测点。
[0048]进一步，所述蚕蛹智能收料装置包括电机支架，所述电机支架固定在所述基座上；
[0049]分流槽，所述分流槽固定在所述电机支架的顶部，所述分流槽设在所述条形承载槽的水平低端的竖直下方；
[0050]转动电机，所述转动电机固定在所述电机支架上，位于所述分流槽的下方，所述转动电机的输出轴向上穿过并伸出所述分流槽的中部；
[0051]导向槽，所述导向槽设在所述分流槽的槽面上，所述导向槽沿所述分流槽的长度方向将所述分流槽分隔成两个通道，两个所述通道分别位于所述导向槽的两侧，所述导向槽的底部与所述转动电机的输出轴固定连接，所述转动电机带动所述导向槽以所述转动电机的输出轴为中心转动。
[0052]采用上述进一步方案的有益效果是:驱动电机选用易于控制的步进电机，其旋转状态蚕蛹智能检测装置的识别结果控制，进而带动导向槽顺、逆时针转动或者不转动形成三个蚕蛹通道，分别对雌、雄蚕蛹以及性腺特征被破坏而无法识别的蚕蛹进行分离收料。
[0053]—种蚕蛹智能识别方法，采用上述所述蚕蛹智能识别设备进行蚕蛹的识别，包括以下步骤:
[0054]步骤一:蚕蛹智能输送装置带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势后将蚕蛹输送到蚕蛹智能检测装置；
[0055]步骤二，蚕蛹智能检测装置接收所述蚕蛹智能输送装置输送的蚕蛹，并对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别；
[0056]步骤三，蚕蛹智能收料装置对识别后的蚕蛹进行分离收料。
[0057]进一步，具体包括以下步骤:步骤一，开启输送带装置，将批量蚕蛹倒入进料装置内，蚕蛹经过进料装置的疏导无堆叠地落在输送带装置上，蚕蛹平铺在其上并随所述输送带装置按预定速度向前运动；
[0058]步骤二，通过所述视觉定位装置对输送带装置上的蚕蛹采用blob分析定位蚕蛹中心，并计算蚕蛹首尾方向相对于Y向的夹角；
[0059]步骤三，启动XY直线滑台机构，使得XY直线滑台机构带动所述音圈电机移动到蚕蛹的竖直上方，启动所述音圈电机，所述音圈电机的输出轴伸出至吸嘴吸住蚕蛹，然后所述音圈电机的输出轴缩回，然后音圈电机的输出轴轴向转动使得蚕蛹的首位方向与Y向相同；
[0060]步骤四，XY直线滑台机构带动所述音圈电机至条形承载槽的水平高端的竖直上方，所述音圈电机的输出轴伸出，所述吸嘴释放蚕蛹，将蚕蛹释放至条形承载槽上；
[0061]步骤五，蚕蛹在重力作用下沿条形承载槽向下滑落，当蚕蛹经过视觉检测装置时，光电传感器检测到蚕蛹的位置并发出反馈信息，自动触发视觉检测装置对蚕蛹进行采图和性腺特征识别；
[0062]步骤六，蚕蛹智能收料装置根据视觉检测装置对蚕蛹性腺特征的识别结果对雄蚕蛹、雌蚕蛹和未识别的蚕蛹的分类收取，完成了对不同性别蚕蛹的收料。
[0063]采用上述进一步方案的有益效果是:本发明方法可以实现蚕蛹在智能识别过程中的有序和智能输送，可在检测之前调整好蚕蛹的姿态，便于提高识别工作的效率和准确率；可有效提高蚕蛹智能识别的准确率，因此在蚕蛹智能运输等领域具备广泛的应用前景。
【附图说明】
[0064]图1为本发明的结构示意图；
[0065]图2为本发明的主视图；
[0066]图3为本发明的蚕蛹智能输送装置的结构示意图；
[0067]图4为本发明的蚕蛹智能输送装置的主视图；
[0068]图5为本发明的蚕蛹智能输送装置的俯视图；
[0069]图6为本发明的蚕蛹智能输送装置的左视图；
[0070]图7为本发明的进料仓的剖视图；
[0071 ]图8为本发明的蚕蛹智能检测装置的结构示意图；
[0072]图9为本发明的蚕蛹智能检测装置的主视图；
[0073]图10为本发明的蚕蛹智能检测装置的俯视图；
[0074]图11为本发明的蚕蛹智能检测装置的左视图；
[0075]图12为本发明的蚕蛹智能收料装置的结构示意图；
[0076]图13为本发明的蚕蛹智能收料装置的主视图；
[0077]图14为本发明的蚕蛹智能收料装置的俯视图；
[0078]图15为本发明的蚕蛹智能收料装置的左视图；
[0079]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0080]1、基座，2、蚕蛹智能输送装置，3、蚕蛹智能检测装置，4、蚕蛹智能收料装置，5、支承台，6、输送带装置，7、输送带支架，8、主动轮，9、从动轮，10、输送带，11、驱动电机，12、进料装置，13、进料支撑架，14、进料仓，15、智能拾取装置，16、视觉定位装置，17、相机，18、环形光源，19、蚕蛹拾取机构，20、音圈电机，21、吸嘴，22、XY直线滑台机构，23、第一Y轴滑轨，24、第二 Y轴滑轨，25、X轴滑轨，26、滑台滑块，27、第一丝杆，28、第一滑轨电机，29、第二丝杆，30、第二滑轨电机，31、固定挂板架，32、支架，33、条形承载槽，34、视觉检测装置，35、光电传感器，36、长固定杆，37、短固定杆，38、调节杆，39、锁紧螺钉，40、球铰结构，41、固定框，42、旋转盘，43、电机支架，44、分流槽，45、转动电机，46、导向槽。
【具体实施方式】
[0081]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0082]如图1、图2所示，本发明包括包括基座I，
[0083]蚕蛹智能输送装置2，设在所述基座I上，用于带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势后将蚕蛹输送到蚕蛹智能检测装置3;
[0084]蚕蛹智能检测装置3，设在所述基座I上，位于所述蚕蛹智能输送装置2的输送尾端，用于接收所述蚕蛹智能输送装置2输送的蚕蛹，并对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别；
[0085]蚕蛹智能收料装置4，设在所述基座I上，位于所述蚕蛹智能检测装置3的旁，用于对识别后的蚕蛹进行分离收料。
[0086]优选的，如图3、图4、图5、图6所示，所述蚕蛹智能输送装置2包括
[0087]支承台5，所述支承台5设在所述基座I的上表面；
[0088]输送带装置6，所述输送带装置6设在所述支承台5上，用于带动蚕蛹按给定速度前进；
[0089]进料装置12，所述进料装置12设在所述输送带装置6上，位于所述输送带装置6的起始端的竖直上方，用于引导所述蚕蛹无堆叠地落入到所述输送带装置6上；
[0090]智能拾取装置15，所述智能拾取装置15设在所述支承台5上，其位于所述输送带装置6的竖直上方，用于对输送带装置6上的蚕蛹进行定位、拾取和调节蚕蛹的姿势，并将蚕蛹输送到所述蚕蛹智能收料装置4。
[0091]蚕蛹智能输送装置2可以实现蚕蛹在智能识别过程中的有序和智能输送，在检测之前调整好蚕蛹的姿态，便于提高后续识别工作的效率和准确率。
[0092]优选的，所述输送带装置6包括输送带支架7、主动轮8、从动轮9、输送带10和驱动电机11，所述输送带支架7固定在所述基座I上，所述主动轮8和所述从动轮9分别可轴向转动的固定在所述输送带支架7的两端，所述输送带10套设在所述主动轮8和所述从动轮9上，所述驱动电机11固定在所述输送带支架7上，所述驱动电机11的输出端与所述主动轮8固定连接，所述驱动电机11带动所述主动轮8轴向转动，从而带动所述输送带10按给定速度前进。输送装置中包括采用驱动电机11控制的主动轮8，在主动轮8和从动轮9的配合下，带动皮带运转，通过调节驱动电机11的转速能实现对输送速率的调节。
[0093]优选的，所述进料装置12包括进料支撑架13和进料仓14，所述进料支撑架13固定在所述输送带支架7的一端，所述进料仓14固定在所述进料支撑架13上、且位于所述输送带10的竖直上方。进料仓14的设置能实现均匀进料，避免蚕蛹在输送带10上堆叠。
[0094]优选的，如图7所示，所述进料仓14呈上宽下窄的倒梯形结构。进料仓14呈上宽下窄的倒梯形结构，关键尺寸和安装尺寸是根据一般蚕蛹尺寸计算得出的，可使蚕蛹在运动的传送带面的摩擦作用下缓慢落在传送带上，从而保证蚕蛹在传送带上无堆叠。
[0095]优选的，所述智能拾取装置15包括用于对输送带10上的蚕蛹进行视觉定位的视觉定位装置16、对输送带10上的蚕蛹进行拾取并调节蚕蛹方向的蚕蛹拾取机构19和带动所述视觉定位装置16以及蚕蛹拾取机构19进行移动的XY直线滑台机构22(XY直线滑台机构22是指能提供在相互垂直的两个方向上直线运动的机械结构。)，所述XY直线滑台机构22设在所述基座I上，所述视觉定位装置16和所述蚕蛹拾取机构19设在所述XY直线滑台机构22上、且位于所述输送带10的竖直上方，所述XY直线滑台机构22带动所述视觉定位装置16和所述蚕蛹拾取机构19在沿所述输送带10的输送方向以及沿垂直所述输送带10的输送方向上移动。视觉定位装置16的设置能对蚕蛹进行定位;蚕蛹拾取机构19能实现对对输送带10上的蚕蛹进行拾取并调节蚕蛹方向;XY直线滑台机构22用于带动所述视觉定位装置16以及蚕蛹拾取机构19进行移动。
[0096]优选的，所述XY直线滑台机构22包括第一Y轴滑轨23、第二Y轴滑轨24和X轴滑轨25，所述第一 Y轴滑轨23和所述第二 Y轴滑轨24设在所述输送带10的两侧的所述基座I上，所述第一 Y轴滑轨23和所述第二 Y轴滑轨24均与所述输送带10的输送方向平行设置，所述X轴滑轨25的两端分别固定在所述第一 Y轴滑轨23上设置的滑台滑块26上和所述第二 Y轴滑轨24上设置的滑台滑块26上，所述X轴滑轨25与所述第一 Y轴滑轨23和所述第二 Y轴滑轨24垂直设置，所述第一 Y轴滑轨23上设有沿所述第一 Y轴滑轨23长度方向延伸的第一丝杆27，所述第一 Y轴滑轨23上的滑台滑块26套在所述第一丝杆27上，所述第一 Y轴滑轨23的一端设有用于带动所述第一丝杆27轴向转动的第一滑轨电机28，所述第一丝杆27的转动带动所述X轴滑轨25沿所述第一 Y轴滑轨23和所述第二 Y轴滑轨24的长度方向来回移动，所述X轴滑轨25上设有沿所述X轴滑轨25长度方向延伸的第二丝杆29，所述X轴滑轨25的一端设有带动所述第二丝杆29轴向转动的第二滑轨电机30，所述X轴滑轨25上的滑台滑块26上固定有固定挂板架31，所述X轴滑轨25上的滑台滑块26套在所述第二丝杆29上，所述视觉定位装置16和所述蚕蛹拾取机构19均固定在所述固定挂板架31上，所述第二丝杆29的轴向转动带动所述视觉定位装置16和所述蚕蛹拾取机构19沿所述X轴滑轨25的长度方向来回移动。通过第一滑轨电机28带动第一丝杆27转动，从而带动X轴滑轨25沿第一 Y轴滑轨23和第二 Y轴滑轨24的长度方向移动，通过第二滑轨电机30带动第二丝杆29转动，从而实现带动视觉定位装置16和蚕蛹拾取机构19沿X轴滑轨25的长度方向的来回移动，从而实现视觉定位装置16和蚕蛹拾取机构19在输送带1上方X、Y方向的移动，方便对输送带1上蚕蛹的图像识别和拾取。
[0097]优选的，所述蚕蛹拾取机构19包括相机17和环形光源18，所述相机17固定在所述固定挂板架31上，所述相机17的镜头朝向所述输送带10，所述环形光源18以所述相机17的镜头为中心设在所述相机17的镜头上。优选的，视觉定位装置16所用工业相机17为百万像素工业相机17，且其视野范围为毫米级;所配用的光源为环形光源18。相机17的镜头和环形光源18轴心线保持共线，相机17用于对蚕蛹进行成像，光环形源提供成像所需的光照强度。
[0098]优选的，所述蚕蛹拾取机构19包括音圈电机20和吸嘴21，所述音圈电机20固定在所述固定挂板架31上，所述吸嘴21设在所述音圈电机20的输出轴上，所述音圈电机20带动所述吸嘴21靠近和远离所述输送带10。采用音圈电机20带动吸嘴21中空的，吸嘴21可采用橡胶制成，橡胶吸嘴21通过尾部套管固定在音圈电机20中空伸出轴上，用来完成蚕蛹的拾取、搬运和姿态调整，其中蚕蛹的搬运和姿态调整可以同时进行，也可以分步进行。
[0099]优选的，如图8、图9、图10、图11所示，所述蚕蛹智能检测装置3包括支架32，所述支架32设在所述基座I上，位于所述蚕蛹智能输送装置2的输送尾端；
[0100]条形承载槽33，所述条形承载槽33通过固定杆固定在所述支架32上，所述条形承载槽33倾斜设置，且所述条形承载槽33位于水平高端的一端位于所述蚕蛹智能输送装置2的输送尾端；
[0101]视觉检测装置34，所述视觉检测装置34设在所述支架32上，用于对所述条形承载槽33上的蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别。
[0102]优选的，所述条形承载槽33上设有光电传感器35，所述光电传感器35与所述视觉检测装置34电路连接，所述视觉检测装置34朝向所述条形承载槽33上水平高度低于所述光电传感器35的部分，当所述光电传感器35感应到蚕蛹通过时，所述视觉检测装置34开启。在条形承载槽33上设置光电传感器35，当蚕蛹滑到所述光电传感器35的感应部位时，视觉检测装置34开启，对蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别，能准确地掌握图像采集的时间。
[0103]优选的，所述固定杆包括中空的长固定杆36和中空的短固定杆37，所述长固定杆36设在所述支架32靠近所述蚕蛹智能检测装置3的一侧，所述短固定杆37设在所述支架32远离所述蚕蛹智能检测装置3的一侧，所述长固定杆36和所述短固定杆37的顶部均插设有调节杆38，所述调节杆38通过锁紧螺钉39锁紧在所述长固定杆36和所述短固定杆37的顶部，所述条形承载槽33的两端分别通过球铰结构40固定在两个所述调节杆38的顶部。在中空的长固定杆36内和中空的短固定杆37内均插入调节杆38，通过锁紧螺钉39锁紧，将条形承载槽33的两端分别固定在两个调节杆38的顶端，通过调节调节杆38伸出长固定杆36和短固定杆37顶部的长度，实现对条形承载槽33的高度以及倾斜度的调节。
[0104]优选的，所述条形承载槽33与水平面呈15°-25°夹角倾斜布置。条形承载槽33与水平面呈15°-25°夹角倾斜布置，能避免倾斜角过大时蚕蛹滑动速度过快而影响图像采集的质量，又能避免倾斜角过小时蚕蛹滑动速度过慢而影响识别速率。
[0105]优选的，所述条形承载槽33为透明的承载槽，所述视觉检测装置34的数量为四个，四个所述视觉检测装置34关于所述条形承载槽33的轴线呈两两高度对称布置，四个所述视觉检测装置34均朝向所述条形承载槽33上同一部位。四个视觉检测装置34的设置，充分考虑了蚕蛹落在检测平台上时其性腺部位所处的各种位置状态，确保始终能有一套视觉系统能对蚕蛹的性腺特征采图和识别，从而大大提高了蚕蛹识别的可行性和准确率。
[0106]优选的，所述视觉检测装置34与所述条形承载槽33的轴线之间的夹角为10°-20°。四个视觉系统相对玻璃承载槽轴线呈10°-20°且两两高度对称布置，结构紧凑，确保能在各种情况下对蚕蛹性腺部位进行准确采图，提高了识别的准确率。
[0107]优选的，所述视觉检测装置34包括相机17和光源，相机17采用百万像素以上的工业相机17，且其视野范围为毫米级;所配用的光源均为环形光源18。
[0108]优选的，所述支架32上设有两个固定框41，所述条形承载槽33穿过两个所述固定框41，所述视觉检测装置34设在两个所述固定框41的内侧的顶部和底部。
[0109]优选的，所述固定框41的两个相对的侧边通过旋转盘42固定在所述支架32上，所述固定框41能以两个所述旋转盘42的连线为中心线转动。方便了视觉检测装置34的调节，可以根据条形承载槽33的倾斜角来调节视觉检测装置34的检测点。
[0110]优选的，如图12、图13、图14、图15所示，所述蚕蛹智能收料装置4包括电机支架43，所述电机支架43固定在所述基座I上；
[0111]分流槽44，所述分流槽44固定在所述电机支架43的顶部，所述分流槽44设在所述条形承载槽33的水平低端的竖直下方；
[0112]转动电机45，所述转动电机45固定在所述电机支架43上，位于所述分流槽44的下方，所述转动电机45的输出轴向上穿过并伸出所述分流槽44的中部；
[0113]导向槽46，所述导向槽46设在所述分流槽44的槽面上，所述导向槽46沿所述分流槽44的长度方向将所述分流槽44分隔成两个通道，两个所述通道分别位于所述导向槽46的两侧，所述导向槽46的底部与所述转动电机45的输出轴固定连接，所述转动电机45带动所述导向槽46以所述转动电机45的输出轴为中心转动。
[0114]驱动电机11选用易于控制的步进电机，其旋转状态蚕蛹智能检测装置3的识别结果控制，进而带动导向槽46顺、逆时针转动或者不转动形成三个蚕蛹通道，分别对雌、雄蚕蛹以及性腺特征被破坏而无法识别的蚕蛹进行分离收料。
[0115]本发明还公开了一种蚕蛹智能识别方法，采用上述所述蚕蛹智能识别设备进行蚕蛹的识别，包括以下步骤:步骤一，开启驱动电机11，使输送带10以设定速度运转；
[0116]步骤二，将批量蚕蛹倒入进料仓14内，蚕蛹经过进料仓14的疏导无堆叠地落在输送带10上，蚕蛹平铺在其上并随所述输送带10按预定速度向前运动；
[0117]步骤三，通过所述视觉定位装置16对输送带10上的蚕蛹采用blob分析定位蚕蛹中心，并计算蚕蛹首尾方向相对于Y向的夹角；
[0118]步骤四，启动XY直线滑台机构22，使得XY直线滑台机构22带动所述音圈电机20移动到蚕蛹的竖直上方，启动所述音圈电机20，所述音圈电机20的输出轴伸出至吸嘴21吸住蚕蛹，然后所述音圈电机20的输出轴缩回，然后音圈电机20的输出轴轴向转动使得蚕蛹的首位方向与Y向相同；
[0119]步骤五，XY直线滑台机构22带动所述音圈电机20至条形承载槽33的水平高端的竖直上方，所述音圈电机20的输出轴伸出，所述吸嘴21释放蚕蛹，将蚕蛹释放至条形承载槽33上；
[0120]步骤六，蚕蛹在重力作用下沿条形承载槽33向下滑落，当蚕蛹经过视觉检测装置34时，光电传感器35检测到蚕蛹的位置并发出反馈信息，自动触发视觉检测装置34对蚕蛹进行采图和性腺特征识别；
[0121]步骤七，转动电机45根据视觉检测装置34对蚕蛹性腺特征的识别结果带动导向槽46顺时针转动或逆时针转动或不动，从而形成三个不同的蚕蛹通道，实现对雄蚕蛹、雌蚕蛹和未识别的蚕蛹的分类收取，完成了对不同性别蚕蛹的收料。
[0122]工作原理:首先，根据工作需要设定输送带装置6的转速，将批量蚕蛹倒入进料仓14，经过进料仓14细颈部的疏导蚕蛹无堆叠地落在传送带上并随传送带按一定速度向前运动，与此同时，视觉系定位装置对传送带上的蚕蛹使用blob分析定位蚕蛹中心位置，并计算蚕蛹首尾方向相对于Y向(蚕蛹运动方向)的夹角，之后调用X向、Y向运动和音圈电机20下位机程序，使音圈电机20XY直线滑台机构22运动到蚕蛹正上方，然后音圈电机20轴进行Z向运动，带动吸嘴21伸出到蚕蛹体型高度，橡皮吸嘴21在真空吸附作用下吸住蚕蛹，音圈电机20轴缩回到合适高度，音圈电机20轴根据蚕蛹首尾方向夹角进行旋转来使蚕蛹首尾方向恰好与与Y向相同。
[0123]接着，当XY直线滑台机构22将音圈电机20移动到条形承载槽33正上方时，音圈电机20轴向下伸出并释放蚕蛹进入条形承载槽33，蚕蛹在重力作用下沿条形承载槽33向下滑落，当蚕蛹进入视觉检测装置34成像范围时，条形承载槽33上的光电传感器35检测到蚕蛹的位置并发出反馈信息，自动触发相应的视觉检测装置34对其进行采图和性腺特征识别。
[0124]最后，根据对蚕蛹性腺特征的识别结果控制蚕蛹智能收料装置4的转动电机45顺时针转动、逆时针转动或者不动，导向槽46在分流槽44内顺时针、逆时针旋转或导向槽46不转动，从而形成三个不同的蚕蛹通道，即导向槽46不转动，蚕蛹从条形承载槽33中直接下落至导向槽46中，收取雄蚕蛹；导向槽46向顺时针转动，蚕蛹从玻璃槽上落入导向槽46左边通道，收取雌蚕蛹；导向槽46逆时针转动，蚕蛹落入导向槽46右边通道，收取未识别的蚕蛹。至此，完成了对不同性别蚕蛹的智能识别和收料。
[0125]按照本发明的用于蚕蛹智能识别的装置和方法，与现有技术相比，主要具备以下技术优点；
[0126]1.通过在传统的输送带装置6基础上增加专用进料仓14和智能拾取装置15，在检测工作之前对蚕蛹的姿态进行了相应调整，提高了蚕蛹输送的灵活性和适应性，为后续的检测工作提供了便利；
[0127]2.通过设置四套视觉系统以及对其进行合理布置，充分考虑了蚕蛹落在检测平台上时其性腺部位所处的各种位置状态，确保始终能有一套视觉系统能对蚕蛹的性腺特征采图和识别，从而大大提高了蚕蛹识别的可行性和准确率；
[0128]3.利用导向槽46的不同旋转状态来形成三个不同的蚕蛹通道，方法新颖，机械结构简单紧凑，可行性和经济性好。
[0129]整体识别装置机械结构简单紧凑，便于操作，能够有序地实现蚕蛹的运输、检测识别和分离收料工作，因此在蚕蛹的识别领域具备广泛的应用前景。
[0130]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，包括基座(I)， 蚕蛹智能输送装置(2)，设在所述基座(I)上，用于带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势后将蚕蛹输送到蚕蛹智能检测装置(3); 蚕蛹智能检测装置(3)，设在所述基座(I)上，位于所述蚕蛹智能输送装置(2)的输送尾端，用于接收所述蚕蛹智能输送装置(2)输送的蚕蛹，并对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别； 蚕蛹智能收料装置(4)，设在所述基座(I)上，位于所述蚕蛹智能检测装置(3)的旁，用于对识别后的蚕蛹进行分离收料。2.根据权利要求1所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述蚕蛹智能输送装置(2)包括 支承台(5)，所述支承台(5)设在所述基座(I)的上表面； 输送带装置(6)，所述输送带装置(6)设在所述支承台(5)上，用于带动蚕蛹按给定速度前进； 进料装置(12)，所述进料装置(12)设在所述输送带装置(6)上，位于所述输送带装置(6)的起始端的竖直上方，用于引导所述蚕蛹无堆叠地落入到所述输送带装置(6)上； 智能拾取装置(15)，所述智能拾取装置(15)设在所述支承台(5)上，其位于所述输送带装置(6)的竖直上方，用于对输送带装置(6)上的蚕蛹进行定位、拾取和调节蚕蛹的姿势，并将蚕蛹输送到所述蚕蛹智能收料装置(4)。3.根据权利要求2所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述智能拾取装置(15)包括用于对输送带(10)上的蚕蛹进行视觉定位的视觉定位装置(16)、对输送带(10)上的蚕蛹进行拾取并调节蚕蛹方向的蚕蛹拾取机构(19)和带动所述视觉定位装置(16)以及蚕蛹拾取机构(19)进行移动的XY直线滑台机构(22)，所述XY直线滑台机构(22)设在所述支承台(5)上，所述视觉定位装置(16)和所述蚕蛹拾取机构(19)设在所述XY直线滑台机构(22)上、且位于所述输送带(10)的竖直上方，所述XY直线滑台机构(22)带动所述视觉定位装置(16)和所述蚕蛹拾取机构(19)在沿所述输送带(10)的输送方向以及沿垂直所述输送带(10)的输送方向上移动。4.根据权利要求3所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述XY直线滑台机构(22)包括第一Y轴滑轨(23)、第二Y轴滑轨(24)和X轴滑轨(25)， 所述第一 Y轴滑轨(23)和所述第二 Y轴滑轨(24)设在所述输送带(10)的两侧的所述支承台(5)上，所述第一Y轴滑轨(23)和所述第二Y轴滑轨(24)均与所述输送带(10)的输送方向平行设置，所述X轴滑轨(25)的两端分别固定在所述第一 Y轴滑轨(23)上设置的滑台滑块(26)上和所述第二 Y轴滑轨(24)上设置的滑台滑块(26)上，所述X轴滑轨(25)与所述第一 Y轴滑轨(23)和所述第二 Y轴滑轨(24)垂直设置； 所述第一 Y轴滑轨(23)上设有沿所述第一 Y轴滑轨(23)长度方向延伸的第一丝杆(27)，所述第一 Y轴滑轨(23)上的滑台滑块(26)套在所述第一丝杆(27)上，所述第一 Y轴滑轨(23)的一端设有用于带动所述第一丝杆(27)轴向转动的第一滑轨电机(28)，所述第一丝杆(27)的转动带动所述X轴滑轨(25)沿所述第一 Y轴滑轨(23)和所述第二 Y轴滑轨(24)的长度方向来回移动； 所述X轴滑轨(25)上设有沿所述X轴滑轨(25)长度方向延伸的第二丝杆(29)，所述X轴滑轨(25)的一端设有带动所述第二丝杆(29)轴向转动的第二滑轨电机(30)，所述X轴滑轨(25)上的滑台滑块(26)上固定有固定挂板架(31)，所述X轴滑轨(25)上的滑台滑块(26)套在所述第二丝杆(29)上，所述视觉定位装置(16)和所述蚕蛹拾取机构(19)均固定在所述固定挂板架(31)上，所述第二丝杆(29)的轴向转动带动所述视觉定位装置(16)和所述蚕蛹拾取机构(19)沿所述X轴滑轨(25)的长度方向来回移动。5.根据权利要求3所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述蚕蛹拾取机构(19)包括音圈电机(20)和吸嘴(21 )，所述音圈电机(20)固定在所述固定挂板架(31)上，所述吸嘴(21)设在所述音圈电机(20)的输出轴上，所述音圈电机(20)带动所述吸嘴(21)靠近和远离所述输送带(10)。6.根据权利要求1至5任一项所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述蚕蛹智能检测装置(3)包括支架(32)，所述支架(32)设在所述基座(I)上，位于所述蚕蛹智能输送装置(2)的输送尾端； 条形承载槽(33)，所述条形承载槽(33)通过固定杆固定在所述支架(32)上，所述条形承载槽(33)倾斜设置，且所述条形承载槽(33)位于水平高端的一端位于所述蚕蛹智能输送装置(2)的输送尾端； 视觉检测装置(34)，所述视觉检测装置(34)设在所述支架(32)上，用于对所述条形承载槽(33)上的蚕蛹进行图像采集和性腺特征识别。7.根据权利要求6所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述条形承载槽(33)上设有光电传感器(35)，所述光电传感器(35)与所述视觉检测装置(34)电路连接，所述视觉检测装置(34)朝向所述条形承载槽(33)上水平高度低于所述光电传感器(35)的部分，当所述光电传感器(35)感应到蚕蛹通过时，所述视觉检测装置(34)开启。8.根据权利要求7所述的一种蚕蛹智能识别设备，其特征在于，所述固定杆包括中空的长固定杆(36)和中空的短固定杆(37)，所述长固定杆(36)设在所述支架(32)靠近所述蚕蛹智能检测装置(3)的一侧，所述短固定杆(37)设在所述支架(32)远离所述蚕蛹智能检测装置(3)的一侧，所述长固定杆(36)和所述短固定杆(37)的顶部均插设有调节杆(38)，所述调节杆(38)通过锁紧螺钉(39)锁紧在所述长固定杆(36)和所述短固定杆(37)的顶部，所述条形承载槽(33)的两端分别通过球铰结构(40)固定在两个所述调节杆(38)的顶部。9.一种蚕蛹智能识别方法，其特征在于，采用上述权利要求1至8任一项所述的蚕蛹智能识别设备进行蚕蛹的识别，包括以下步骤: 步骤一，蚕蛹智能输送装置(2)带动蚕蛹按给定速度前进，并对蚕蛹进行定位、拾取以及调节蚕蛹的姿势后将蚕蛹输送到蚕蛹智能检测装置(3); 步骤二，蚕蛹智能检测装置(3)接收所述蚕蛹智能输送装置(2)输送的蚕蛹，并对蚕蛹进行图像采集，并对蚕蛹的性腺特征进行识别； 步骤三，蚕蛹智能收料装置(4)对识别后的蚕蛹进行分离收料。10.根据权利要求9所述一种蚕蛹智能识别方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，开启输送带装置(6)，将批量蚕蛹倒入进料装置(12)内，蚕蛹经过进料装置(12)的疏导无堆叠地落在输送带装置(6)上，蚕蛹平铺在其上并随所述输送带装置(6)按预定速度向前运动； 步骤二，通过所述视觉定位装置(16)对输送带装置(6)上的蚕蛹采用blob分析定位蚕蛹中心，并计算蚕蛹首尾方向相对于Y向的夹角； 步骤三，启动XY直线滑台机构(22)，使得XY直线滑台机构(22)带动所述音圈电机(20)移动到蚕蛹的竖直上方，启动所述音圈电机(20)，所述音圈电机(20)的输出轴伸出至吸嘴(21)吸住蚕蛹，然后所述音圈电机(20)的输出轴缩回，然后音圈电机(20)的输出轴轴向转动使得蚕蛹的首位方向与Y向相同； 步骤四，XY直线滑台机构(22)带动所述音圈电机(20)至条形承载槽(33)的水平高端的竖直上方，所述音圈电机(20)的输出轴伸出，所述吸嘴(21)释放蚕蛹，将蚕蛹释放至条形承载槽(33)上；步骤五，蚕蛹在重力作用下沿条形承载槽(33)向下滑落，当蚕蛹经过视觉检测装置(34)时，光电传感器(35)检测到蚕蛹的位置并发出反馈信息，自动触发视觉检测装置(34)对蚕蛹进行采图和性腺特征识别； 步骤六，蚕蛹智能收料装置(4)根据视觉检测装置(34)对蚕蛹性腺特征的识别结果对雄蚕蛹、雌蚕蛹和未识别的蚕蛹的分类收取，完成了对不同性别蚕蛹的收料。
【文档编号】B07C5/34GK106040609SQ201610361372
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】王峥荣, 刘星月, 陶丹, 李光林
【申请人】西南大学