一种球形物料图像采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及图像采集装置，尤其涉及一种获取球形物料表面信息的图像采集 装置。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术、计算机技术、图像处理技术的发展，基于机器视觉技术的表面质量 分级技术得到广泛应用。图像采集装置是表面质量分级系统的核心部件。采集全面、准确 的物料表面信息是进行准确质量判别和分级的基础。
[0003] 球形物料表面各部分通常情况下所包含的表面信息不同。一些对球形表面要求较 高的分级作业，需要获取球形物料表面全部、真实的信息。为此，常需要在相对球形物料的 多个方位采像，采用的方法包括：在球形物料周围布置多个成像系统同时采像、利用物料相 对单成像系统旋转多次采像、利用透镜或面镜和单成像系统采像以及更复杂的采像方法成 像。
[0004] 已有技术中，对于尺寸较大、形状规整的球形物料，通常采用旋转托辊等结构增加 物料相对采像系统的转动，并通过多次采像以尽量多地获得物料表面的全部、真实的信息。 目前广泛使用的基于机器视觉的连续分级设备，大多采用滚子式输送机构来实现球形物料 输送过程中的翻转，以使相机捕捉到运动中的球形物料更多的表面信息。但相机对滚子式 输送机构上的球形物料连续采像时，由于球形物料相对成像系统相对位置实时变化，导致 图像中各种特征要素的比例失真，为此，在运算判断时需要用复杂的数学运算模型对采集 到的信息进行修正，增加了数据处理时间。
[0005] 在中国专利CN101933417A中，名称为"基于机器视觉的玉米考种装置"，提出了 一种通过设置两个反光镜，利用一次采像来获得物料表面全部信息的采像方法。但获得的 图像仍存在较大失真，仍需对反光镜中的图像进行几何校正，当以物料表面的特征区域为 指标进行分选时分级精度仍然不高。
【发明内容】
[0006] 为了克服以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种能有效、全面、真实地采 集球形物料表面信息的球形物料图像采集装置。
[0007] 为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[0008] 一种球形物料图像采集装置，其包括张紧链轮1、输送链2、托辊驱动装置4、驱动 链轮5、步进驱动系统6、两套CCD采像单元9和补光灯10 ;
[0009] 其中，张紧链轮1和驱动链轮5将输送链2撑张成环形链带结构，步进驱动系统6 的驱动轴与驱动链轮5的轴连接，步进驱动系统6通过驱动链轮5带动输送链2做环形间 歇运动，输送链2的上边为紧边；
[0010] 所述输送链2包括多个承托球形物料3的链节12,每个链节12包括链节框架14、 托辊13、链节销轴16和滚轮17 ;其中，两根托辊13装在链节框架14内，两托辊13关于链 节框架14的纵对称面对称，托辊13的一端分别固定布置有齿轮15,两托辊13上的齿轮15 位于链节框架14的同一侧；多个链节12通过链节销轴16首尾相接形成环形，每个链节销 轴16的两端均布置有滚轮1 ;
[0011] 补光灯10竖直布置于输送链2紧边的上方；输送链2停顿时，补光灯10的光轴 通过其正下方的链节12上承托的球形物料3的球心，停顿于补光灯10正下方的链节12的 位置为采像工位；
[0012] 两套(XD采像单元9的光轴均通过采像工位的球形物料3的球心，位于采像工位 的球形物料3的纵向对称面8内，并且对称于采像工位的球形物料3的横向对称面11 ;
[0013] 所述托辊驱动装置4位于输送链2紧边下方的采像工位处，包括托架18、电机19 和长齿辊20 ;其中，电机19的驱动轴与长齿辊20连接，装于托架18的纵对称面内；托架18 内侧配置有相对布置的两条滑轨21，输送链2经过托辊驱动装置4时，链节销轴16两端的 滚轮17分别位于两条滑轨21内，长齿辊20与两托辊13端部的齿轮15啮合。
[0014] 每套(XD采像单元9的成像区域均能全部覆盖球形物料3,且与每套(XD采像单 元9同侧的球形物料3的球面与水平轴7的交点必须出现在每幅图像中；两套CCD采像单 元9每次采像和相邻两次采像的覆盖区域均有部分重叠。
[0015]在采像工位，如每套CCD采像单元9的光轴与水平面的夹角为a，每套CCD采像单 元9的每次采像区域为球形物料的球心角为h的球冠，yf180° ;为了减少图像的过 度失真，有效采像区域缩减为球心角为y的球冠，y< ，并保证两套CCD采像单元9的 有效采像区域仍存在部分重叠，则：
【主权项】
1. 一种球形物料图像采集装置，其特征在于： 包括张紧链轮（1)、输送链（2)、托辊驱动装置（4)、驱动链轮（5)、步进驱动系统（6)、两 套CCD采像单元（9)和补光灯（10); 其中，张紧链轮（1)和驱动链轮（5)将输送链（2)撑张成环形链带结构，步进驱动系统 (6)的驱动轴与驱动链轮（5)的轴连接，步进驱动系统（6)通过驱动链轮（5)带动输送链 (2)做环形间歇运动，输送链（2)的上边为紧边； 所述输送链（2)包括多个承托球形物料（3)的链节（12)，每个链节（12)包括链节框 架（14)、托辊（13)、链节销轴（16)和滚轮（17);其中，两根托辊（13)装在链节框架（14) 内，两托辊（13)关于链节框架（14)的纵对称面对称，托辊（13)的一端分别固定布置有齿 轮（15)，两托辊（13)上的齿轮（15)位于链节框架（14)的同一侧；多个链节（12)通过链 节销轴（16)首尾相接形成环形，每个链节销轴（16)的两端均布置有滚轮（1); 补光灯（10)竖直布置于输送链⑵紧边的上方；输送链⑵停顿时，补光灯（10)的光 轴通过其正下方的链节（12)上承托的球形物料（3)的球心，停顿于补光灯（10)正下方的 链节（12)的位置为采像工位； 两套CCD采像单元（9)的光轴均通过采像工位的球形物料（3)的球心，位于采像工位 的球形物料（3)的纵向对称面（8)内，并且对称于采像工位的球形物料（3)的横向对称面 (11); 所述托辊驱动装置（4)位于输送链（2)紧边下方的采像工位处，包括托架（18)、电机 (19)和长齿辊（20);其中，电机（19)的驱动轴与长齿辊（20)连接，装于托架（18)的纵 对称面内；托架（18)内侧配置有相对布置的两条滑轨（21)，输送链（2)经过托辊驱动装置 (4)时，链节销轴（16)两端的滚轮（17)分别位于两条滑轨（21)内，长齿辊（20)与两托辊 (13)端部的齿轮（15)啮合。
2. 根据权利要求1所述的一种球形物料图像采集装置，其特征在于：每套CCD采像单 元（9)的成像区域均能全部覆盖球形物料（3)，且与每套CCD采像单元（9)同侧的球形物 料⑶的球面与水平轴（7)的交点必须出现在每幅图像中；两套CCD采像单元（9)每次采 像和相邻两次采像的覆盖区域均有部分重叠。
3. 根据权利要求1或2所述的一种球形物料图像采集装置，其特征在于：在采像工位， 如每套CCD采像单元（9)的光轴与水平面的夹角为a，每套CCD采像单元（9)的每次采像 区域为球形物料的球心角为y〇的球冠，y180° ;为了减少图像的过度失真，有效采像 区域缩减为球心角为y的球冠，y<y〇,并保证两套CCD采像单元（9)的有效采像区域 仍存在部分重叠，则：
且满足n|3多360°，n为正整数时n的最小值，S卩为可完全覆盖半球表面的最小采像 次数； 其中，0为球形物料（3)的球冠底面与半球底面相交出割线对应半球底面的圆心角。
【专利摘要】本实用新型涉及一种球形物料图像采集装置。它包括张紧链轮(1)、输送链(2)、托辊驱动装置(4)、驱动链轮(5)、步进驱动系统(6)和两套CCD采像单元(9)；其中，张紧链轮(1)和驱动链轮(5)将输送链(2)撑张成环形链带结构，步进驱动系统(6)通过驱动链轮(5)带动输送链(2)进行环形运动；输送链(2)的上边为紧边，托辊驱动装置(4)位于输送链(2)紧边下方的采像工位处；两套CCD采像单元(9)的光轴均通过采像工位的球形物料(3)的球心，位于采像工位的球形物料(3)的纵向对称面(8)内，并且对称于采像工位的球形物料(3)的横向对称面(11)。本实用新型避免了球形物料表面信息的遗漏，有效降低了图象的失真程度，可为依据球形物料表面质量进行的精确分级提供全面和更真实信息。
【IPC分类】G01N21-84
【公开号】CN204514816
【申请号】CN201520056772
【发明人】张绍英, 刘婷, 王叶群, 姚刚, 魏文军, 李海涛
【申请人】中国农业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月27日