一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置的制作方法

本实用新型涉及红枣分离技术领域，特别是涉及一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置。

背景技术：

红枣在采摘或运输过程中，因外力的作用使其表皮受到机械损伤或损伤处表皮未破损但受伤表面有轻微凹陷、色泽稍变暗，肉眼难于觉察。机械损伤是红枣分级的主要指标之一，随着时间的延长，损伤部分会逐渐褐变，最终导致整个果实腐烂并影响其他好的果实，严重影响经济效益。

在红枣分级标准中，果形、果面缺陷、颜色、成熟度、含糖量、含水分量等指标的度量，仅凭人的视觉难以准确区分，造成分级误差大，可靠性低，因此传统的人工分级受到了很大的局限；其次，传统的红枣内部品质检测都是有损检测，因而不能对全部红枣进行检验，只能采用抽样的方法。随着农业自动化程度以及温室大棚技术的发展，我国红枣的产量有着显著的提高，传统的人工检测不仅劳动量大、生产率低，已经难以满足要求了。

为了克服人工检测的上述缺点，现有技术中采用高光谱摄像仪组件能够同时测得红枣的图片信息和光谱信息，其中图片信息可以反映出红枣的外部品质特征，而光谱信息可以反映出红枣的内部品质特征，通过设置合格的红枣的光谱信息阈值范围，并通过控制执行机构，使得红枣通过不同输出通道输送出去，实现分级。

上述现有技术存在以下缺点：1.仅对被检测的红枣的一个视角进行图像采集处理，欠缺被测红枣的整体品质评价。2.同时对红枣的外部品质特征和红枣的内部品质特征进行检测、分级，其导致红枣的检测效果差，分级层数少。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种检测效果好、分级层数多的近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置，以解决上述现有技术存在的问题，使得被检测的红枣能够进行全面检测、全面分级。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置，包括上料斗、第一输送机构、光谱检测箱、第一分拣机构、第二输送机构、视觉检测箱、第二分拣机构、第三输送机构、存储箱和工控机，所述第一输送机构经所述上料斗出料通道并贯穿所述光谱检测箱后连接至所述第一分拣机构进料通道，所述第二输送机构经所述第一分拣机构出料通道并贯穿所述视觉检测箱后连接至所述第二分拣机构进料通道，所述第三输送机构经所述第二分拣机构出料通道连接至所述存储箱；

所述第一、第二和第三输送机构上均设有沿输送方向排列的若干列定位槽，每个所述定位槽内仅能容纳一个红枣；

所述光谱检测箱内设有光谱仪和与所述光谱仪信号连接的光谱仪数据采集机构，所述视觉检测箱内设有相机和光源；

所述第一、第二分拣机构均包括进料通道、由隔板分隔成的若干出料通道、分拣拨板和分拣电机，每个所述隔板均与相应的所述分拣拨板铰接，所述分拣拨板与各自的分拣电机的输出轴连接；

所述工控机分别与光谱检测箱、分拣电机和视觉检测箱电连接。

优选的，所述第一、第二和第三输送机构均包括输送架、链条和链板，所述链条与驱动机构齿连接，所述链板与所述链条固定连接，所述定位槽设置于所述链板上。

优选的，所述进料通道的高度大于所述出料通道的高度。

优选的，所述第一、第二分拣机构的每个分拣拨板均为转动板，使其能够分别位于封闭其左侧的出料通道的第一位置和封闭其右侧的出料通道的第二位置；所述出料通道的数量为N个，要使第M个通道开启时，第M个通道左侧的所有分拣拨板均处于第一位置，第M个通道右侧的所有分拣拨板均处于第二位置，M不大于N。

优选的，所述上料斗上安装有振动机构。

优选的，所述相机为工业相机，所述相机为四个，分别安装于所述视觉检测箱上下左右侧壁上。

本实用新型相对于现有技术取得了以下有益效果：本实用新型提供的一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置中通过分别进行光谱检测和视觉技术检测，实现对红枣按照外部品质特征和内部品质特征分别进行精确、全面分级，避免了现有技术中由于检测效果差导致的分级不彻底的问题，且分级后仍需大量人工进行二次分级。

本实用新型采用近红外光谱结合计算机视觉技术对被测红枣的品质进行分类，工控机对被测红枣的多个视角的图像进行分析，可以完整的得到被测水果表面的品质信息，近红外光谱技术可以得到被测内部的品质信息。

本实用新型提供的一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置自动化程度高，被测的上料、传输、检测和分拣过程都不需要人工参与，降低劳动强度，提高分类效率和准确率。

本实用新型提供的一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置结构设计简单可靠，稳定性好，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置的整体结构示意图；

图2a和2b为本实用新型分拣机构的出料过程示意图；

图3为本实用新型输送机构的结构示意图；

其中，1-上料斗、2-第一输送机构、3-光谱检测箱、4-第一分拣机构、5- 视觉检测箱、6-存储箱、7-链条、8-链板、9-驱动机构、10-定位槽、11-分拣拨板、12-进料通道、13-出料通道、14-分拣电机、15-第二输送机构、16-第三输送机构、17-第二分拣机构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种检测效果好、分级层数多的近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置，以解决上述现有技术存在的问题，使得被检测的红枣能够进行全面检测、全面分级。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、2a和2b所示，本实用新型提供一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置，包括上料斗1、第一输送机构2、光谱检测箱3、第一分拣机构4、第二输送机构15、视觉检测箱5、第二分拣机构17、第三输送机构16、存储箱6和工控机，所述第一输送机构经所述上料斗1出料通道13并贯穿所述光谱检测箱3后连接至所述第一分拣机构4进料通道12，所述第二输送机构15经所述第一分拣机构4出料通道13并贯穿所述视觉检测箱5后连接至所述第二分拣机构17进料通道12，所述第三输送机构16经所述第二分拣机构17出料通道13连接至所述存储箱6；

所述第一、第二和第三输送机构16上均设有沿输送方向排列的若干列定位槽10，每个所述定位槽10内仅能容纳一个红枣；

所述光谱检测箱3内设有光谱仪和与所述光谱仪信号连接的光谱仪数据采集机构，所述视觉检测箱5内设有相机和光源；

所述第一、第二分拣机构均包括进料通道12、由隔板分隔成的若干出料通道13、分拣拨板11和分拣电机14，每个所述隔板均与相应的所述分拣拨板 11铰接，所述分拣拨板11与各自的分拣电机14的输出轴连接；

所述工控机分别与光谱检测箱3、分拣电机14和视觉检测箱5电连接。

其中，将被测红枣放置在上料斗1中，被测红枣通过上料斗11的出料通道13进入第一输送机构2上的定位槽10中，被测红枣随着第一输送机构2 的运动穿过光谱仪进入第一分拣机构4的进料通道12，光谱仪对每一个被测红枣进行光谱扫描，并通过设置在光谱仪检测箱中与所述光谱仪信号连接的的光谱仪数据采集机构进行光谱数据采集，光谱仪数据采集机构与工控机电连接，光谱仪数据采集机构将采集到的光谱数据传递到工控机中，工控机将接收到的光谱数据与预设的光谱阈值进行比较并对与光谱仪连接的第一分拣机构 4的分拣电机14进行相应电控制，分拣电机14带动分拣拨板11摆动使与被测红枣的内部品级相同的出料通道13的入口开启，其余出料通道13的入口关闭，由出料通道13出来的被测红枣自动滚落入第二输送机构15的定位槽10 中，被测红枣随着第二输送机构15的运动穿过视觉检测箱5，视觉检测箱5 内设置有相机和光源，被测红枣位于相机的拍摄区域内，视觉检测箱5与工控机电连接，被测红枣进入到相机的拍摄区域时，工控机控制视觉检测箱5中的相机进行拍摄，相机将拍摄到的被测红枣视觉信息传递到工控机中，工控机将接收到的视觉信息与预设的视觉阈值进行比较并对与视觉检测箱5的第二分拣机构17中的分拣电机14进行相应电控制，分拣电机14带动分拣拨板11摆动使与被测红枣的外部品级相同的出料通道1313的入口开启，其余出料通道 13的入口关闭，在第二个分拣机构的出料通道13出来的被测红枣由第三输送机构16输送到存储箱6中。

光谱检测箱3、第一分拣机构4、视觉检测箱5、第二分拣机构17、存储箱6为多个，通过本发明的近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置将被测红枣分为特级、一级、二级、三级等不同等若干个等级。

如图3所示的，所述第一、第二和第三输送机构均包括输送架、链条7 和链板8，所述链条7与驱动机构9齿连接，所述链板8与所述链条7固定连接，所述定位槽10设置于所述链板8上，其中驱动机构9为常规的电机带动轴的运动。

如图1所示，所述进料通道12的高度大于所述出料通道13的高度，便于被测红枣顺利、快速的从分拣机构4中滚出，进入相应的定位槽10中；

如图2a和2b所示，所述第一、第二分拣机构的每个分拣拨板11均为转动板，使其能够分别位于封闭其左侧的出料通道13的第一位置和封闭其右侧的出料通道13的第二位置；所述出料通道13的数量为N个，要使第M个通道开启时，第M个通道左侧的所有分拣拨板11均处于第一位置，第M个通道右侧的所有分拣拨板11均处于第二位置，M不大于N，如N为5个，M为4时，要使第4个通道开启时，第4个通道左侧的所有分拣拨板11均处于第一位置，第4个通道右侧的所有分拣拨板11均处于第二位置，第一位置可以为分拣拨板11向左侧旋转停止后的位置，第二位置可以为分拣拨板11向右侧旋转停止后的位置；

所述上料斗1上安装有振动机构，在一次上料较多时，振动机构开始工作，使得上料斗1开始振动，防止卡料的情况发生，其中振动机构为电磁体激动机构或者用凸轮、曲柄连杆机构或偏心块等机构。

所述光谱仪、所述第一、第二分拣机构和所述视觉检测箱5的进料侧和出料侧均设置有位置传感器，所述位置传感器与工控机电连接，所述位置传感器检测被测红枣的位置信号，并将位置信号传递给工控机，便于工控机对如光谱检测箱3、分拣机构4和视觉检测箱55等部件进行相应的控制，其中工控机为计算机。

所述相机为工业相机，所述相机为四个，分别安装于所述视觉检测箱5 上下左右侧壁上，待测红枣在四个相机中间穿过，对被测红枣进行全方位的视觉检测。

本实用新型提供的一种近红外光谱结合计算机视觉技术的红枣分离装置中通过分别进行光谱检测和视觉技术检测，实现对红枣按照外部品质特征和内部品质特征分别进行精确、全面分级，避免了现有技术中由于检测效果差导致的分级不彻底，且分级后仍需大量人工进行二次分级的问题。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。