一种基于视觉技术的孵化后期无精蛋和弱精蛋识别装置的制作方法

本实用新型涉及孵化蛋检测技术及设备领域，尤其涉及一种基于视觉技术的孵化后期无精蛋和弱精蛋识别装置。

背景技术：

我国拥有世界最大的禽类养殖产业，而对如此庞大的孵化产业，十分精准地检测出孵化过程中的无精蛋与弱精蛋可以优化育禽育种。孵化蛋的品质直接影响到孵化率的高低，而且会影响到初生雏禽的质量及其日后的健康状况、生活能力和生产能力。一般地，种蛋在孵化过程中都要进行2-3次照蛋并剔除无精蛋和弱精蛋的工作。照蛋的过程就是孵化蛋的品质检测，目的是观察胚胎的发育情况，剔除无精蛋和弱精蛋。但是现有的技术，在识别的过程中会损坏孵化蛋，从而在孵化过程中滋生细菌污染孵化环境，所以孵化过程中应尽量减少对孵化蛋的接触，防止损坏与污染孵化环境，提高孵化效率和孵化品质。

早在20世纪30年代末，国外就有学者利用无损检测的技术研究种蛋的孵化品质，但总体来说，所做的相关研究还是不多，真正的实际应用较少。目前，国外应用于种蛋孵化品质检测的无损方法主要有：机器视觉法、敲击振动法、光学检测法和高光谱图像检测法。然而现有的研究对整个孵化阶段来说是一个不断损坏和污染的循环操作。因为在检测的过程中环境的细菌会污染孵化蛋，同时在检测与返回孵化环境的过程中会损坏孵化蛋。目前，国内大多数孵化企业仍采用人工照蛋的方法进行孵化蛋品质检测。这种方法受人为主观因素影响，存在检测指标片面、效率低下和劳动力消耗大等问题，无法满足现代化的生产需求。因此，研究适用于孵化生产过程中的孵化蛋品质智能检测方法，设计一套现代化的检测装置，将是一项十分重要的工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提供一种基于视觉技术的孵化后期无精蛋和弱精蛋识别装置及其方法，达到十分精准的识别无精蛋和弱精蛋。

本装置包括工作对象——孵化鸡蛋，在机架上设置有鸡蛋推动单元、光源单元、驱动单元、视觉单元和电气单元；

孵化鸡蛋置于鸡蛋推动单元的上面，光源单元置于鸡蛋推动单元的正下方，视觉单元均布在孵化鸡蛋的正上方，驱动单元和光源单元相连接，电气单元分别通过信号线、输气管和磁感应分别与视觉单元、驱动单元和鸡蛋推动单元相连接。

本实用新型的工作原理是：

在暗室环境中，将装有120枚待检测孵化鸡蛋的四个蛋托放在推板上，推动推板到达左侧极限位置使磁感应器感应到位于推板上磁块所发出的磁信号，控制气阀开关开启，利用气缸驱动光源单元，并同时控制开启光源，当光源单元到达上端极限位置即橡胶聚光柱将光聚集在鸡蛋下端时，位于光源单元上的磁块所产生的磁信号被磁感应器接收，从而控制工业相机采集图像信息，并传输至计算机，通过计算机分析处理提取鸡蛋的特征参数，代入模型检测孵化无精蛋和弱精蛋。

本实用新型具有以下优点和积极效果

1、易操作，维护便利；

2、与国内传统的人工肉眼照蛋法相比，工业相机采集图像无疲劳，无人为失误，因而准确性好，精度高；

3、机器视觉与机械结合，能够实现现代化智能检测，高效率，有利于无精蛋与弱精蛋无损检测的推广与应用。

附图说明

图1是本装置的结构方框图；

图2是本装置的结构示意图(主视)；

图3是本装置的结构示意图(俯视)；

图4是本装置的结构示意图(左视)；

图5是光源聚光示意图；

图6是视觉单元及电气单元的结构示意图；

图中：

00—孵化鸡蛋；

10—鸡蛋推动单元，

11—手柄，12—蛋托，13—推板，14—底板；

20—光源单元

21—光源架，22—灯座，23—LED灯，24—橡胶聚光柱；

30—驱动单元，

31—第1气缸，32—第2气缸，33—塑料导向块；

40—视觉单元，

41—第1工业相机，42—第2工业相机，43—第3工业相机，

44—第4工业相机，45—相机托，46—相机固定架；

50—电气单元

51—计算机，52—第2磁感应器，53—数据线，54—信号线，

55—第1计时器，56—第2计时器，57—第3计时器，

58—气阀开关，59—第1磁感应器，510—气罐，511—输气管，

512—第1磁块，513—第2磁块；

60—机架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明。

一、装置

1、总体

如图1-4，本装置包括工作对象——孵化鸡蛋00，在机架60上设置有鸡蛋推动单元10、光源单元20、驱动单元30、视觉单元40和电气单元50；

孵化鸡蛋00置于鸡蛋推动单元10的上面，光源单元20置于鸡蛋推动单元 10的正下方，视觉单元40均布在孵化鸡蛋00的正上方，驱动单元30和光源单元20相连接，电气单元50分别通过信号线、输气管和磁感应分别与视觉单元 40、驱动单元30和鸡蛋推动单元10相连接。

2、功能单元

0)孵化鸡蛋00

孵化鸡蛋00是指孵化18日龄的鸡蛋。

1)鸡蛋推动单元10

如图2、3，鸡蛋推动单元10包括手柄11、蛋托12、推板13和底板14；

在机架60上设置有底板14，在底板14上依次连接有推板13、蛋托12和孵化鸡蛋00，在推板13的左右两端分别设置有手柄11。

手柄11固定在推板13两端，孵化鸡蛋00置于蛋托12中，蛋托12放置于推板13上端的限位区域中，推板13下端的卡槽与底板14上端的支撑片进行卡位配合。

2)光源单元20

如图5，多个光源单元20按6(个/行/托)×5(行)×4(托)＝120(个) 的矩阵排列；

单个光源单元20包括从下到上依次连接的光源架21、灯座22、LED灯23 和橡胶聚光柱24，孵化鸡蛋00置于橡胶聚光柱24上；

所述的橡胶聚光柱24是一种具有伸缩弹性并与鸡蛋00无间隙配合的橡胶制品。

在暗室环境中，利用橡胶聚光柱24的将光聚集在鸡蛋00下端，避免漏光。

3)驱动单元30

如图2、3，驱动单元30包括第1气缸31、第2气缸32和塑料导向块33；

第1气缸31和第2气缸32分别对称设置在机架60左右两端，气缸中的活塞杆与光源单元20相连接；在光源架21的4角下端均布有4根导向柱，4根导向柱分别与设置在机架60上的4个塑料导向块33配合，通过气缸的充气与放气使活塞杆上下运动，驱动光源架21上下运动。

4)视觉单元40

如图2、3、4，所述的视觉单元40包括第1、2、3、4工业相机41、42、43、 44和相机托45以及相机固定架46，构成上中下依次连接的4组视觉组件，每台工业相机的镜头对准孵化鸡蛋00。

所述的视觉单元40通过调节相机固定架46的高低可以调整视场范围与物距，获取更为清晰的图像。

5)电气单元50

如图6，电气单元50包括计算机51、第2磁感应器52、数据线53、信号线 54、第1计时器55、第2计时器56、第3计时器57、气阀开关58、第1磁感应器59、气罐510、输气管511、第1磁块512和第2磁块513；

气罐510、气阀开关58和输气管511的输入端依次连接，输气管511的输出端分别与第1气缸31和第2气缸32连接，提供气压；

第1磁感应器59和气阀开关58通过信号线54连接，控制气阀开关58的开启或关闭；

第1计时器55、第2计时器56、第3计时器57分别与第2、3、4工业相机 42、43、44连接，第2磁感应器52和第1工业相机41连接，第2磁感应器52、第1计时器55、第2计时器56和第3计时器57通过信号线54依次串联，依次控制4个工业相机采集图像；

第1、2、3、4工业相机41、42、43、44分别通过数据线53和计算机51 连接，存储所采集的图像。

6)机架60

机架60是本装置的支撑体。

3、工作机理：

第1磁块512位于推板13上端，当推板13被底板14左端挡板挡住时，位于机架60上的第1磁感应器59感应到第1磁块512的磁信号，通过信号线54 打开气阀开关58，气罐510中气体通过输气管511到达气缸中，当气缸中的活塞杆上升到极限位置时，位于机架60上的第2磁感应器52感应到位于光源架 21上第2磁块513的磁信号，通过信号线54使第1计时器55计时，同时使第1 工业相机41采集图像，并通过数据线将图像1保存至计算机51中；当第1计时器55到达所限10ms时，第2计时器56开始计时，同时使第2工业相机42采集图像，并通过数据线53将图像2保存至计算机51中；当第2计时器56到达所限10ms时，第3计时器57开始计时，同时使第3工业相机43采集图像，并通过数据线53将图像3保存至计算机51中；当第3计时器57到达所限10ms时，第4工业相机44采集图像，并通过数据线53将图像4保存至计算机51中。当推板13离开盖板14左端挡板时，第1磁感应器59无法感应到磁信号，此时气阀开关58自动关闭，两气缸31、32自动放气，光源架21下降到下端极限位置。

二、检测结果：

本实施例的试验样品是荆州峪口禽业有限公司购买的京红1号白壳蛋，分别将18日龄的孵化蛋分为两类：受精蛋、无精蛋或弱精蛋。

无精蛋或弱精蛋判别准确率为100％，总体正确率为100％。