一种基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统的制作方法

本发明涉及产品外形智能检测领域，特别涉及一种基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统。
背景技术：
：马铃薯是全球第四大主要粮食作物，其产量仅次于小麦、稻谷和玉米，而中国是世界上马铃薯的种植大国和产量大国。2014年时，中国的马铃薯种植面积已经达到5570千公顷，马铃薯产量已经达到9500多万吨，从而使得中国的种植面积和产量约占世界的四分之一，因此马铃薯的相关产业具有非常可观的生产潜力以及市场空间。目前，国内生产应用中，主要通过人力对马铃薯进行品相检查以及分类，而通过人工进行分类不仅浪费大量人力物力，增加了不必要成本。并且通过人工进行分类，还容易导致分类错误，使得不合格马铃薯产品流入市场，而不合格的马铃薯产品对人体身体健康存在一定危害。因此，对马铃薯产品外观品质进行正确且高效检查以及分类，对于整个马铃薯产业发展具有极其重要意义。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种结构简单、使用可靠的基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统，旨在降低人工质检马铃薯表面质量的工作强度、提高马铃薯检测分拣准确率和工作效率。为实现上述目的，本发明提出一种基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统，包括用于检测马铃薯上半部表面质量的第一检测装置、用于检测马铃薯下半部表面质量的第二检测装置，所述第一检测装置输送带的输出端高于所述第二检测装置输送带的输入端，所述第一检测装置与所述第二检测装置之间还设有用于将马铃薯翻转的翻转装置；所述第一检测装置和所述第二检测装置均设有箱体，所述箱体沿着各自输送带方向设有入口和出口，所述箱体设有用于检测与马铃薯距离的测距模块以及设置于所述箱体内部表面且用于检测马铃薯表面质量的检测模块；所述系统还设有分别与所述测距模块以及所述处理模块电连接的处理模块。优选地，所述翻转装置为中部设有水平设置翻转轴的翻转板，所述翻转板呈向下倾斜状，所述翻转板的上端靠近所述第一检测装置输送带的输出端，所述翻转板的下端靠近第二检测装置输送带的输入端，所述翻转板朝向所述第一检测装置的侧面顶部连接有可压缩的弹簧，所述翻转板背离所述第一检测装置的侧面底部设有凸块，所述凸块顶面呈向下倾斜。优选地，所述翻转装置为呈上下竖直设置的管道状滑梯通道，所述滑梯通道的顶端靠近所述第一检测装置输送带的输出端，所述滑梯通道的末端靠近所述第二检测装置输送带的输入端，所述滑梯通道的末端设有弯曲道段朝向所述第二检测装置输送带的输入端。优选地，所述测距模块包括设置于所述箱体相对两个内侧面的超声波传感器以及设置于所述箱体外侧面的51单片机电路板，所述超声波传感器与所述51单片机电路板电连接，所述51单片机电路板与所述处理模块电连接。优选地，所述检测模块为设置于所述箱体内顶板底面的两个CMOS摄像机，所述CMOS摄像机与所述处理模块电连接。优选地，所述处理模块为计算机终端处理器。优选地，所述第一检测装置和所述第二检测装置内部沿着输送带的输送方向均设有用于分流的分流支板，所述分流支板位于输送带上方。优选地，所述箱体内顶板底面设有用于照明的LED灯。优选地，所述箱体内表面覆盖有用于提高照明反光效果的白色涂层。本发明技术方案通过第一检测装置和第二检测装置的测距模块可感应放置于输送带上的马铃薯是否准确到达待检测识别的区域内，然后通过CMOS摄像机对已经进入待检测区域内的马铃薯进行图像采集检测，最后通过安装有MATLAB软件的计算机终端处理器进行相应的运算处理，从而实时检测出不符合标准的马铃薯，并且通过第一检测装置和第二检测装置之间的翻转装置实现马铃薯上半部和下半部之间的翻转，从而使得马铃薯进行全方位检测，以避免漏检等检测不到位等情况发生。相对于现有技术，本发明技术方案具有结构简单、成本低廉、准确率高等优点，可实现对不同外部品质状态的马铃薯进行自动检测，有效减少人工分拣时容易造成判断错误的技术问题，同时该检测系统可应用于流水线作用，降低劳动强度，提高分拣效率和准确率，可增加相应农产品的经济利润空间。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统结构示意图；图2为本发明基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统检测流程图；图3为本发明实施例一的翻转装置结构示意图；图4为本发明实施例二的翻转装置结构示意图。图附图标号说明：标号名称标号名称1箱体10弹簧251单片机电路板11翻转板3超声波传感器111凸块4CMOS摄像机12翻转轴5摄像机支架13第二检测装置输送带6LED灯14滑梯通道7分流支板141弯管道段8计算机终端处理器15盖板9第一检测装置输送带本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统。实施例1请参见图1，本发明实施例的基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统，包括用于检测马铃薯上半部表面质量的第一检测装置、用于检测马铃薯下半部表面质量的第二检测装置，并且第一检测装置输送带9输出端高于第二检测装置输送带13输入端，并且第一检测装置和第二检测装置之间还设有用于将马铃薯进行翻转的翻转装置，第一检测装置和第二检测装置均设有箱体1，箱体1沿着各自输送带方向设有入口和出口，箱体1设有用于检测与马铃薯距离的测距模块以及设置于箱体1内部表面且用于检测马铃薯表面质量的检测模块，本实施例的系统还设有分别与测距模块以及检测模块电连接的处理模块。请参见图1和图3，具体地，本发明实施例中的翻转装置为中部设有水平设置翻转轴12的翻转板11，翻转板11呈向下倾斜状，其中翻转板11的上端靠近第一检测装置输送带9的输出端，翻转板11的下端靠近第二检测装置输送带13的输入端，翻转板11朝向第一检测装置的侧面顶部连接有可压缩的弹簧10，翻转板11背离第一检测装置的侧面底板设有凸块111，凸块111顶面呈向下倾斜。具体地，本发明实施例中的测距模块包括设置于箱体1相对两个内侧面的超声波传感器3以及设置于箱体1外侧面的51单片机电路板2，其中超声波传感器3与51单片机电路板2电连接，51单片机电路板2与处理模块电连接。而检测模块为设置于箱体1内部顶板底面的两个CMOS摄像机4。另外，本实施例的第一检测装置和第二检测装置内部沿着输送带的输送方向均设有用于分流马铃薯的分流支板7，分流支板7位于输送带的上方，而箱体1内顶板底面设有用于照明的LED灯6，箱体1内表面覆盖有用于提高照明反光效果的白色涂层。第一检测装置和第二检测装置的箱体1可设有枢转的盖板15，以便于对于箱体1内部的零部件进行维修更换。请参见图1，本发明实施例的第一检测装置和第二检测装置中，位于箱体1的左侧板和右侧板的内侧面均安装有超声波传感器3，而箱体1的左侧板和右侧板的外侧面均安装有51单片机电路板2，超声波传感器3能够向传输带发送超声波信号，并回收经分流支板7回弹的超声波信号，而箱体1顶板底面设有用于对马铃薯表面进行拍摄的CMOS摄像机4，CMOS摄像机4通过摄像机支架5与箱体1顶板底面相连，箱体1顶板底面沿着输送带传送方向设有两盏用于照明的LED灯6，以便于箱体1内部的CMOS摄像机4对马铃薯进行有效的拍摄，另外CMOS摄像机4设置于箱体1顶板底面，且朝向于马铃薯进行拍摄，而在第一检测装置和第二检测装置的箱体1内部在靠近输送带中心轴线位置且位于输送带上表面上方设有用于分流马铃薯的分流支板7，分流支板7可保证马铃薯单个进行通行，并且分流支板7将输送带分隔为两条独立的输送带，并配合检测两个CMOS摄像机4对马铃薯进行表面质量检测，以提高马铃薯的整体检测效率。另外，在箱体1内表面覆盖有白色的涂层，可提高箱体内部的照明以及反光效果。请参见图1至图3，本发明实施例基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统的工作原理：检测人员提前将马铃薯放置于第一检测装置输送带9上，然后使得马铃薯可借助于输送带的推送作用力从箱体1的入口向箱体1出口进行输送，箱体1的左侧板和右侧板的内表面均设置有超声波传感器3，而两个超声波传感器3均向位于输送带中心的分流支板7发送超声波信号，当输送带上没有存放有马铃薯时，超声波信号被发送后直接触碰于分流支板7表面后进行回弹折返至左侧板或右侧板表面上的超声波传感器3，并被超声波传感器3所接收，而这时的来回时间为T1，即超声波传感器3发射超声波到分流支板7的两倍距离对应的时间。而当输送带上放置有马铃薯时，超声波信号被发送后可直接触碰于马铃薯表面并被回弹折返至左侧板或右侧板上的超声波传感器3，而这时的来回时间为T2，明显地，来回时间T2比来回时间T1短，从而51单片机电路板2可以从时间的差距判断出输送带上是否放置有马铃薯。当51单片机电路板7获知输送带上放置有马铃薯后，向计算机终端处理器8发送工作信号，而计算机终端处理器8向设置于箱体1顶板底面左侧和/或的CMOS摄像机4分别对马铃薯上半部分表面进行拍摄，并将采集到的照片信息发送至计算机终端处理器8，计算机终端处理器8通过使用MATLAB软件对照片信息与预存的数据库信息进行比对运算，当采集的马铃薯表面照片信息与数据库预存的马铃薯标准对比照片相比，如果出现绿皮、孔洞、发芽、破损等情况时，计算机终端处理器8则认定该马铃薯不符合国家规定的马铃薯可食用标准，并且在计算机终端处理器8的显示器对检测结果进行显示。具体地，例如判断马铃薯是否发芽，通过使用角点检测算法以及对其优化的相关算法，利用梯度或者弧度来计算马铃薯某处是否出现角的结构，以作为判断马铃薯是否发芽，从而进一步确定马铃薯是否符合相应国家标准。当马铃薯的上半部表面被检测完毕后，马铃薯顺着第一检测装置输送带9从输送带的入口向出口进行移动，其中因为第一检测装置输送带9和第二检测装置输送带13在垂直高度上存在一定的高度差，即第一检测装置输送带9出口端高于第二检测装置输送带13的输入端，并且第一检测装置输送带9和第二检测装置输送带13之间设有翻转装置，马铃薯从第一检测装置输送带9的出口端滑移出来后，顺着可翻转的翻转板11背离第一检测装置的侧面向下滑动，当马铃薯的末端抵触于翻转板11底部的凸块111顶面后，马铃薯在自身重力作用下可以使得翻转板11绕水平设置的翻转轴12绕顺时针方向摆动一定的角度，同时因为翻转板11底部的凸块111顶面呈向下倾斜状，因此马铃薯不能长时间停留于凸块111顶面，马铃薯则倾倒于第二检测装置输送带13表面上，并沿着第二检测装置输送带13向出口端进行输送，并进行同一个马铃薯下半部表面的质量检测。而翻转板11靠近第一检测装置的侧面顶部连接有弹簧10，弹簧10对翻转板11进行牵拉，使得翻转板11绕逆时针方向摆动一定的角度并恢复原状，以便对从第一检测装置输送带9的输送过来的另一个马铃薯进行接送并进行翻转。通过第一检测装置和第二检测装置，可对马铃薯的上半部和下半部的表面进行全方位质量检测，对于第一检测装置和/或第二检测装置检测出不符合国家相应标准的马铃薯，可通过外接的设备，与第一检测装置和第二检测装置共同配合对不符合标准的马铃薯进行剔除，以避免不合格产品进入流通渠道。本发明实施例中，第一检测装置和第二检测装置通过测距模块可感应放置于输送带上的马铃薯是否准确到达待检测识别的区域内，然后通过CMOS摄像机4对已经进入待检测区域内的马铃薯进行图像采集检测，最后通过安装有MATLAB软件的计算机终端处理器8进行相应的运算处理，从而实时检测出不符合标准的马铃薯，并且通过第一检测装置和第二检测装置之间的翻转装置实现马铃薯上半部和下半部之间翻转，从而使得马铃薯进行全方位检测，以避免漏检的情况发生。本发明实施例的基于机器视觉的马铃薯外部品质智能检测系统，结构简单、成本低廉、准确率高，可实现对不同外部品质状态的马铃薯进行自动检测，有效减少人工分拣时容易造成判断错误的技术问题，同时该检测系统可应用于流水线作用，降低劳动强度，提高分拣效率和准确率，可增加相应农产品的经济利润空间。实施例2请参见图4，本实施例除以下特征外与实施例1相同：所述翻转装置为呈上下竖直设置的管道状滑梯通道14，所述滑梯通道14的顶端靠近所述第一检测装置输送带9输出端，所述滑梯通道14的末端靠近所述第二检测装置输送带13输入端，所述滑梯通道14的末端设有弯曲道段141朝向所述第二检测装置输送带13的输入端。当马铃薯的上半部表面在第一检测装置内检测完毕后，马铃薯在第一检测装置输送带9出口端进入本实施例翻转装置的管道状滑梯通道14内，马铃薯从滑梯通道14的顶端向底端进行滑动，马铃薯经过滑梯通道14的直管道段和弯管道段141后，马铃薯最终落入第二检测装置输送带13的输入端，并且马铃薯经过滑梯通道14后，实现马铃薯的上半部和下半部之间翻转。需要说明的是，因为马铃薯从滑梯通道14的弯管道段141进入第二检测装置输送带13时，马铃薯原来受到的作用力F1与第二检测装置输送带13对马铃薯的作用力F2在方向上处于同一直线上，可避免马铃薯因为受到的两个作用力有一定高度差而产生力矩使得马铃薯再次翻转，从而可保证马铃薯在第一检测装置和第二检测装置内进行全方位的表面质量检测。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3