专利名称：基于计算机视觉技术的香菇分级机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种香菇分级机，尤其涉及一种基于计算机视觉技术的香菇实时检 测、自动分级机。
背景技术：
香菇香气独特，营养价值高，素有“山珍”之美称，是最常见的食用菌之一。其自然 分布区域在亚洲东南部，我国是世界上人工香菇栽培最早的国家，也是世界上香菇最大的 生产国、出口国和消费国。香菇生长过程中，在适宜的温度、湿度、光照、风速和温差条件下， 表皮细胞与肉质细胞分裂不同步，生长速度过快的肉质细胞胀破表皮细胞，使菌盖龟裂形 成褐白相间、菊花状的花纹，因而形成花菇。花菇菌盖肥厚，肉质细嫩，外观美丽，经济价值 最高，是香菇中的珍品，在国内外市场上，深受消费者的喜爱。受生理特性及光照、温差等环 境因素的影响，即使同一品种同一批次出棚的香菇其表面颜色也存在极大差异，依菌盖表 面白色花纹的多少，香菇可分为天白花菇、白花菇、茶花菇及光面菇四个等级。其中以天白 花菇价值最高，与普通光面菇相比，价格可相差5-8倍。
国际市场对出口香菇的的分级有着严格的要求，为了保证出口香菇质量，优质优 价，按级定价，提高经济效益，必须对颜色混杂的香菇原料进行分级。
我国是香菇生产大国，香菇分级加工属于劳动密集型环节，长期以来依靠人工肉 眼进行香菇颜色分级及破损、畸形香菇的剔除。香菇分级劳动强度大，耗费人力多，效率低， 分级精度不高，例如，前道工序大小分级的产量可以达到7500kg/天，而人工颜色、缺陷分 选工序的产量为每人仅为每人每天100-120kg，为了匹配产量，需要投入大量的人力，而且 受工人主观因素影响，分级精度和一致性差，分级质量得不到保障。劳动者的工资成本在较 大程度上决定了香菇的生产成本,随着劳动力成本的不断提高及国际市场对香菇质量越来 越严格的要求，对香菇的高效、自动分级是香菇加工、出口业亟待解决的重要问题。
表面颜色、形状、缺陷是香菇外部品质的重要特征，用传统的方法难以进行分析， 随着无损检测技术的发展，利用机器视觉检测分级技术已成为香菇分级较优的实现方法， 不仅可以为香菇自动、快速分级提供全新的途径，解决香菇加工中的分级难题，而且还有利 于设计制造自动分级流水线，这对提高劳动生产率，降低加工成本，提高我国香菇在国际市 场上的竞争力，推动香菇产业持续发展具有十分重要的现实意义。发明内容
本发明的目的在于提供一种用于香菇品质实时检测和分级的在线检测与分级系 统。运用机器视觉技术，对香菇有柄菌底面及无柄菌盖面两面图像进行采集，将采集的图像 送到计算机中进行处理，并将处理结果按照香菇分类标准做即时判别，最后把判别信息传 送到分选装置，从而实现自动分级。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种基于视觉技术的香菇分级机，包括机架，香菇进料装置，香菇翻转装置，机器视觉识别装置，香菇输送分拣装置。
一种基于视觉技术的香菇分级机，所述的香菇进料装置为香菇振动给料的装置。
一种基于视觉技术的香菇分级机，所述的香菇翻转装置为香菇从一个面翻转180 度到另一个面的翻转装置。
一种基于视觉技术的香菇分级机，所述的计算机视觉识别装置为香菇图像采集， 分析，处理的装置。
一种基于视觉技术的香菇分级机，所述的香菇输送分拣装置为皮带滚轴及皮带构 成的物料输送及压缩空气吹送分拣装置。
本发明采用翻转装置可以实现香菇从一面翻成另一面，便于利用同一个摄像头和 光源室获取香菇有柄菌盖面和无柄菌底面图像，以减少因摄像头和光源等图像采集环境条 件的不一致导致的同一个香菇图像的差异影响。采用香菇输送分选装置，利用喷嘴吹出压 缩空气，可以快速将香菇送到对应料箱。
图1是本发明的总体框架图
图2是本发明的结构示意图
图3是本发明的翻转装置示意图
图中，I为香菇，2为振动送料盘，3直线送料器，4为滑板，5为光源，6为CXD相机， 7为计算机，8为控制器，9为接近开关，10为香菇翻转装置，11为驱动辊筒，12为输送带，13 为传感器，14为电磁阀，15为空压机，16为喷嘴，17从动辊筒，18为集料箱，19.为四叶片十 字翻转板，20.叶片板，21.圆形侧板，22.轴，23.联轴器，24.步进电机。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步说明
如图1和图2所示，本发明由进料装置、香菇翻转装置、计算机视觉识别装置、控制 系统、物料输送分拣装置组成。按照从左到右的顺序，在香菇进料装置右方设置翻转装置， 在翻转装置上方设置计算机视觉识别装置，在翻转装置下方物料输送分拣装置，控制系统 用于将计算机视觉识别装置和物料输送分拣装置联系起来。其工作流程为
香菇从进料仓进入振动送料盘中，随着进料盘的振动，顺着螺旋送料板从底部向 上移动，当到达送料盘顶部时，一个个沿直线送料器排列，通过滑板，进入翻转装置的四叶 片十字翻转板，接近开关触发CCD相机采集香菇图像，同时触发步进电机带动四叶片十字 翻转板顺时针旋转90°，香菇翻转180°，翻落到右侧的四叶片十字翻转板上，CCD相机采 集香菇另一面图像，香菇从翻转装置落入输送分拣装置的输送带上，由计算机对香菇图像 信息进行处理和等级判断，得到香菇有柄、无柄面及品质检测综合分级信号，同时将分级信 号转化为相应的控制信号，并发出分级控制信号给相应的电磁阀，驱动相应的喷嘴动作，将 香菇吹送到相应的收集通道，完成一个完整的香菇自动检测、分级过程。
如图2所示，进料装置主要由振动送料盘2，直线送料器3，滑板4组成。从振动送 料盘2的底部开始，沿着内壁布有螺旋上升的送料板，螺旋送料板宽度略大于香菇直径，当 进料盘2启动时，香菇I顺着螺旋送料板顺序移动到送料盘顶部，由直线送料器一个接一个送出。
如图2所示，计算机识别装置包括光源5、(XD相机6、接近开关9和计算机7，接近 开关位于翻转装置前方，提供香菇的位置信息；光源和CCD相机位于上方；由接近开关9提 供的香菇位置信息触发进行香菇图像的动态采集，并通过计算机中的程序进行处理，将处 理结果按照分类标准做即时判别。
如图2所示，香菇输送分拣装置主要由主动辊筒11、从动辊筒17、输送带12、电磁 阀14、气源15、喷嘴16、集料箱18组成。沿输送带12在机架上设置有和需分级等级相对应 的，间隔均等的电磁阀14和喷嘴16，集料箱18设置在输送带12下方。主动辊筒11、从动 棍筒17、输送带12用于输送香燕。由气源15提供的气体分流给电磁阀14,再由电磁阀14 控制喷嘴16吹出压缩空气，将输送带12上的香菇吹入集料箱18。
如图3为本发明的香菇翻转装置示意图，主要由四叶片十字翻转板19，圆形侧板 21，轴22，联轴器23，步进电机24组成。四叶片十字翻转板19的四个叶片板20相互垂直， 通过联轴器23与步进电机24相连，可带动四叶片十字翻转板转动，步进电机的信号接收端 与外部控制装置相连。四叶片十字翻转板的两个叶片板处于水平位置，香菇落入左侧的水 平叶片板上，当CCD相机摄取图像后，外围控制电路驱动步进电机旋转90°，带动四叶片十 字翻转板顺时针转过90°，原水平状态的叶片板变为垂直状态，原垂直状态的叶片板变为 水平状态，香菇在瞬时冲力作用下翻转180°，翻到右侧侧呈水平状态的叶片板上，实现了 香菇的翻面，便于用同一个CCD相机采集香菇正，反两面的图像。
权利要求
1.一种基于计算机视觉技术香菇分级机，其特征在于包括进料装置、翻转装置、计算机视觉识别装置、控制系统、物料输送分拣装置，所述的进料装置用于实现香菇一个个顺序进入翻转装置，计算机视觉识别装置位于翻转装置上方，翻转装置用于香菇翻面，以实现用一个CXD相机采集香菇有柄菌底面和无柄菌盖面两个面图像，物料输送分拣装置位于翻转装置下方，用于将香菇分拣到相应等级的收集箱，其特征为采用喷压缩空气的方式分拣。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的香菇分级机，其特征在于，所述的进料装置采用均匀振动方式给料，直线送料器宽度略大于香菇直径，可以将香菇一个接一个地送出。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的香菇分级机，其特征在于，所述的翻转装置主要包括四叶片十字翻转板，联轴器，步进电机，由两两相互垂直的四个叶片板及圆形侧挡板组成四叶片翻转板，通过联轴器和步进电机相连，四个叶片板中，始终有两个处于水平状态，步进电机带动四叶片十字翻转板做间歇转动，每次转动角度为90°。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉技术的香菇分级机，其特征在于，所述的输送分拣装置主要包括主动辊筒、从动辊筒、输送带、气源、电磁阀、喷嘴。输送带宽度略大于香菇直径，沿带长在机架上设置有和分级等级相对应的电磁阀和喷嘴，由电磁阀控制喷嘴喷出压缩空气，将香菇吹送到集料箱。
全文摘要
本发明涉及一种基于计算机技术的香菇自动分级机，包括进料装置、翻转装置、计算机视觉识别装置、物料输送分拣装置。香菇通过进料装置成序对排列进入翻转装置，翻转装置用于香菇翻面，以实现在相同的光照环境下用一个CCD相机采集香菇有柄菌底面和无柄菌盖面两个面图像，由计算机对香菇图像信息进行处理和等级判断，得到香菇品质检测综合分级信号，同时将分级信号转化为相应的控制信号，驱动相应的喷嘴动作，将香菇吹送到相应的集料箱，完成香菇品质自动检测、分级。
文档编号B07C5/00GK103008249SQ20111028682
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者陈红, 葛亮, 刘娇, 叶涛, 杨浩, 左婷, 夏青, 丁幼春, 潘海兵, 安喜君, 王磊, 李鹏志, 魏冲 申请人:华中农业大学