一种基于计算机视觉的自动分级系统

1.本发明涉及自动分级装置技术领域，更具体地说，涉及一种基于计算机视觉的自动分级系统。


背景技术：

2.近年来随着图像处理技术和计算机技术的高速发展，利用计算机视觉技术对目标物体进行检测识别，配以传动机械对目标物体进行抓取和分类等动作，无论是在工业领域还是农业领域，得到了深入的研究以及多方向的应用推广，其中，水果的自动化分级正从传统的纯物理机械分级方法逐步向以机器视觉检测识别为主的无损或者低损分级方法转变。目前的机器系统针对物体难以进行全面的扫描检测，存在一定的视觉漏洞，容易造成误判，且需要对单一水果进行扫描，在输送和检测的同步性存在一定问题，仍需一部分人工参与，自动化程度不高，生产效率不足。因此，有必要提供一种基于计算机视觉的自动分级系统，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

3.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于计算机视觉的自动分级系统，包括：
4.底座，承载分级设备；
5.分级装置，通过支撑体固定在底座1上；
6.驱动电机，设置在分级装置下方，提供设备运行动力；
7.料斗，设置在分级装置上方，通过支架固定在底座上，所述料斗底部设有转动仓；
8.直角齿轮箱，连接分级装置中部与转动仓中部；
9.分拣装置，固定在底座上，位于分级装置侧面。
10.进一步的，作为优选，所述分级装置包括：
11.中心转轴，设置在分级装置中心，带动分级装置进行转动同时通过直角齿轮箱带动料斗的转动仓转动，进行水果输送；
12.齿轮间歇机构，位于分级装置底部，分别与驱动电机和中心转轴底部固定连接，在驱动电机的带动下齿轮间歇机构带动中心转轴进行间歇性转动；
13.中部固定组件，中部与中心转轴可转动连接，底部固定在支撑体上，在中心转轴转动时，中部固定组件处于固定状态；
14.环形转动组件，中部与中心转轴固定连接，且内环与中部固定组件可滑动连接，在中心转轴的带动下进行转动；
15.外圈固定组件，中部与中心转轴可转动连接，底部通过支柱固定在底座上，在中心转轴转动时，外圈固定组件处于固定状态。
16.进一步的，作为优选，所述齿轮间歇机构包括：
17.传动齿轮，固定在驱动电机上，由驱动电机带动进行转动；
18.间歇齿轮，固定在中心转轴底端，与传动齿轮相啮合，在传动齿轮的持续转动下，间歇齿轮进行间歇性转动。
19.进一步的，作为优选，所述外圈固定组件包括：
20.顶盖，中心与中心转轴可转动连接，整体覆盖在分级装置顶部，且与料斗对应处设有进料口，在中心转轴进行转动时，带动转动仓转动，进而带动单一的水果经进料口进入到环形转动组件中；
21.外环壁，呈环形，与顶盖固定连接，与环形转动组件可转动连接，且所述外环壁上设有出料口一和出料口二，所述出料口一外部设有收集箱，出料口二外部与分拣装置相对应，所述出料口一为有损水果出口，出料口二为无损水果出口，无损水果在推出后经分拣装置进行大小分装，且出料口一、出料口二和进料口三者之间呈间隔设置；
22.齿环，顶部固定在外环壁底部，底部通过支柱固定在底座上，且所述齿环上设有轮齿的弧所对的圆心角与间歇齿轮单次转动的弧线轨迹所对圆心角相同，故而间歇齿轮上一点经过多次完成转动一圈，仅有一次该点经过齿环上设有轮齿的部分。
23.进一步的，作为优选，所述进料口与出料口一之间的外环壁的内壁上设有图像采集装置，在水果经进料口进入到环形转动组件后，在齿轮间歇机构的带动下，进行移动，在到达出料口一前，由外环壁上的图像采集装置进行数据采集分析。
24.进一步的，作为优选，所述环形转动组件包括：
25.间隔挡板，环形分布设有多个，与中部固定组件和外圈固定组件均可转动连接；
26.固定座，环形分布设有多个，固定在间隔挡板之间，对水果起到一定的限位作用，同时与图像采集装置之间进行关联，在图像采集装置对水果进行判定后，通过固定座进行标记；
27.转动件，可转动固定在固定座中心位置，且底部穿过固定座与齿环相啮合，且所述齿环上轮齿的设置长度为相邻转动件之间的弧线长度，且该段轮齿设置在进料口和出料口一中部的两个转动件之间，当水果经进料口进入到转动件上后，中心转轴带动环形转动组件进行转动，进而经过轮齿所在处，转动件带动水果自转一周，配合图像采集装置进行数据采集分析；
28.旋转顶盖，位于顶盖下方，中部固定在中心转轴上，外环与间隔挡板固定连接，在中心转轴的带动下，旋转顶盖带动间隔挡板转动，即带动环形转动组件转动。
29.进一步的，作为优选，所述中部固定组件包括：
30.固定顶盖，位于旋转顶盖下方，中部与中心转轴可转动连接；
31.推动机构，设置有两个，位于中部固定组件内，且分别与出料口一和出料口二对应设置，针对系统反馈在不同的出料口对水果进行推送工作；
32.推送块，设置在中部固定组件的外环，且固定在推动机构前端，增大推送面积，确保水果被推送出分级装置。
33.进一步的，作为优选，所述固定顶盖在与推动机构上方相对应的位置设有滑道，所述滑道内设有带有磁性的滑动齿条，所述滑动齿条与推动机构相啮合，且顶盖上设有与滑道处于同一直线的电磁铁，所述电磁铁由固定座控制，所述固定座由图像采集装置控制，由图像采集装置做出判定，对固定座进行标记，电磁铁根据固定座的标记决定是否通电，若水果为有损果，则在处于出料口一时，固定座向电磁铁传达确定信息，电磁铁通电产生磁力，
反之水果为无损果，则在处于出料口一时，固定座向电磁铁传达否定信息，电磁铁不通电。
34.进一步的，作为优选，所述滑动齿条与出料口一和出料口二对应设置，且所述电磁铁在通电后与对应的滑动齿条的磁极相同，进而推动滑动齿条在滑道上移动，进而带动推动机构对水果进行推送。
35.进一步的，作为优选，所述推动机构包括：
36.转动齿轮，与滑动齿条相啮合，且中部通过转轴固定在中部固定组件的侧壁上，当滑动齿条在电磁铁的作用下进行移动时，带动转动齿轮进行转动；
37.推动连杆，为多段结构，一端固定在转动齿轮的侧面；
38.推送轴，一端与推动连杆相铰接，一端与推送块固定连接，当转动齿轮转动时，带动推动连杆移动，进而带动推送轴向外侧移动，进而带动推送块将水果推出；
39.套轴，设置在推送轴外部，且内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧套在推送轴上，当电磁铁接收到固定座的信息，进行通电后，对滑动齿条进行推动进而带动推动机构将水果推出，进而对电磁铁断电，磁力消失，进而推送轴受到压缩弹簧的反弹力进行复位，进而推送块复位，进而带动滑动齿条进行复位。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
41.本发明中，通过分级装置的设置，对水果进行无损和有损快速分拣，在推送机构和电磁铁的配合下，根据计算机对水果的全方位扫描图像进行判别，对水果进行精确分类。
42.本发明中，通过齿轮间歇机构的设置，在中心转轴的联动下，实现在每次转动中，对水果进行进料输送、图像采集和判定推送的一系列的流程，保证单一水果的检测准确性，设备整体结构紧密，自动化程度较高。
附图说明
43.图1为一种基于计算机视觉的自动分级系统的整体结构示意图；
44.图2为一种基于计算机视觉的自动分级系统中分级装置结构示意图；
45.图3为一种基于计算机视觉的自动分级系统中分级装置仰视图；
46.图4为一种基于计算机视觉的自动分级系统中推送机构结构示意图；
47.图中：1、底座；2、分级装置；3、支撑体；4、驱动电机；5、料斗；6、直角齿轮箱；7、分拣装置；21、中心转轴；22、齿轮间歇机构；23、中部固定组件；24、环形转动组件；25、外圈固定组件；51、转动仓；221、传动齿轮；222、间歇齿轮；231、固定顶盖；232、推动机构；233、推送块；241、间隔挡板；242、固定座；243、转动件；244、旋转顶盖；251、顶盖；252、外环壁；253、齿环；2311、滑道；2312、滑动齿条；2321、转动齿轮；2322、推动连杆；2323、推送轴；2324、套轴；2511、进料口；2512、电磁铁；2521、出料口一；2522、出料口二。
具体实施方式
48.请参阅图1～4，本发明实施例中，一种基于计算机视觉的自动分级系统，包括：
49.底座1，承载分级设备；
50.分级装置2，通过支撑体3固定在底座1上；
51.驱动电机4，设置在分级装置2下方，提供设备运行动力；
52.料斗5，设置在分级装置2上方，通过支架固定在底座1上，所述料斗5底部设有转动
仓51；
53.直角齿轮箱6，连接分级装置2中部与转动仓51中部；
54.分拣装置7，固定在底座1上，位于分级装置2侧面。
55.本实施例中，所述分级装置2包括：
56.中心转轴21，设置在分级装置2中心，带动分级装置2进行转动同时通过直角齿轮箱6带动料斗5的转动仓51转动，进行水果输送；
57.齿轮间歇机构22，位于分级装置2底部，分别与驱动电机4和中心转轴21底部固定连接，在驱动电机4的带动下齿轮间歇机构22带动中心转轴21进行间歇性转动；
58.中部固定组件23，中部与中心转轴21可转动连接，底部固定在支撑体3上，在中心转轴21转动时，中部固定组件23处于固定状态；
59.环形转动组件24，中部与中心转轴21固定连接，且内环与中部固定组件23可滑动连接，在中心转轴21的带动下进行转动；
60.外圈固定组件25，中部与中心转轴21可转动连接，底部通过支柱固定在底座1上，在中心转轴21转动时，外圈固定组件25处于固定状态。
61.本实施例中，所述齿轮间歇机构22包括：
62.传动齿轮221，固定在驱动电机4上，由驱动电机4带动进行转动；
63.间歇齿轮222，固定在中心转轴21底端，与传动齿轮221相啮合，在传动齿轮221的持续转动下，间歇齿轮222进行间歇性转动。
64.本实施例中，所述外圈固定组件25包括：
65.顶盖251，中心与中心转轴21可转动连接，整体覆盖在分级装置2顶部，且与料斗5对应处设有进料口2511，在中心转轴21进行转动时，带动转动仓51转动，进而带动单一的水果经进料口2511进入到环形转动组件24中；
66.外环壁252，呈环形，与顶盖251固定连接，与环形转动组件24可转动连接，且所述外环壁252上设有出料口一2521和出料口二2522，所述出料口一2521外部设有收集箱，出料口二2522外部与分拣装置7相对应，所述出料口一2521为有损水果出口，出料口二2522为无损水果出口，无损水果在推出后经分拣装置7进行大小分装，且出料口一2521、出料口二2522和进料口2511三者之间呈间隔设置；
67.齿环253，顶部固定在外环壁252底部，底部通过支柱固定在底座1上，且所述齿环253上设有轮齿的弧所对的圆心角与间歇齿轮222单次转动的弧线轨迹所对圆心角相同，故而间歇齿轮222上一点经过多次完成转动一圈，仅有一次该点经过齿环253上设有轮齿的部分。
68.本实施例中，所述进料口2511与出料口一2521之间的外环壁252的内壁上设有图像采集装置，在水果经进料口2511进入到环形转动组件24后，在齿轮间歇机构22的带动下，进行移动，在到达出料口一2521前，由外环壁252上的图像采集装置进行数据采集分析。
69.本实施例中，所述环形转动组件24包括：
70.间隔挡板241，环形分布设有多个，与中部固定组件23和外圈固定组件25均可转动连接；
71.固定座242，环形分布设有多个，固定在间隔挡板241之间，对水果起到一定的限位作用，同时与图像采集装置之间进行关联，在图像采集装置对水果进行判定后，通过固定座
242进行标记；
72.转动件243，可转动固定在固定座242中心位置，且底部穿过固定座242与齿环253相啮合，且所述齿环253上轮齿的设置长度为相邻转动件243之间的弧线长度，且该段轮齿设置在进料口2511和出料口一2521中部的两个转动件243之间，当水果经进料口2511进入到转动件243上后，中心转轴21带动环形转动组件24进行转动，进而经过轮齿所在处，转动件243带动水果自转一周，配合图像采集装置进行数据采集分析；
73.旋转顶盖244，位于顶盖251下方，中部固定在中心转轴21上，外环与间隔挡板241固定连接，在中心转轴21的带动下，旋转顶盖244带动间隔挡板241转动，即带动环形转动组件24转动。
74.本实施例中，所述中部固定组件23包括：
75.固定顶盖231，位于旋转顶盖244下方，中部与中心转轴21可转动连接；
76.推动机构232，设置有两个，位于中部固定组件23内，且分别与出料口一2521和出料口二2522对应设置，针对系统反馈在不同的出料口对水果进行推送工作；
77.推送块233，设置在中部固定组件23的外环，且固定在推动机构232前端，增大推送面积，确保水果被推送出分级装置2。
78.本实施例中，所述固定顶盖231在与推动机构232上方相对应的位置设有滑道2311，所述滑道2311内设有带有磁性的滑动齿条2312，所述滑动齿条2312与推动机构232相啮合，且顶盖251上设有与滑道2311处于同一直线的电磁铁2512，所述电磁铁2512由固定座242控制，所述固定座242由图像采集装置控制，由图像采集装置做出判定，对固定座242进行标记，电磁铁2512根据固定座242的标记决定是否通电，若水果为有损果，则在处于出料口一2521时，固定座242向电磁铁2512传达确定信息，电磁铁2512通电产生磁力，反之水果为无损果，则在处于出料口一2521时，固定座242向电磁铁2512传达否定信息，电磁铁2512不通电。
79.本实施例中，所述滑动齿条2312与出料口一2521和出料口二2522对应设置，且所述电磁铁2512在通电后与对应的滑动齿条2312的磁极相同，进而推动滑动齿条2312在滑道2311上移动，进而带动推动机构232对水果进行推送。
80.本实施例中，所述推动机构232包括：
81.转动齿轮2321，与滑动齿条2312相啮合，且中部通过转轴固定在中部固定组件23的侧壁上，当滑动齿条2312在电磁铁2512的作用下进行移动时，带动转动齿轮2321进行转动；
82.推动连杆2322，为多段结构，一端固定在转动齿轮2321的侧面；
83.推送轴2323，一端与推动连杆2322相铰接，一端与推送块233固定连接，当转动齿轮2321转动时，带动推动连杆2322移动，进而带动推送轴2323向外侧移动，进而带动推送块233将水果推出；
84.套轴2324，设置在推送轴2323外部，且内部设有压缩弹簧，所述压缩弹簧套在推送轴2323上，当电磁铁2512接收到固定座242的信息，进行通电后，对滑动齿条2312进行推动进而带动推动机构232将水果推出，进而对电磁铁2512断电，磁力消失，进而推送轴2323受到压缩弹簧的反弹力进行复位，进而推送块233复位，进而带动滑动齿条2312进行复位。
85.具体实施时，此设备针对苹果、橘子等体型较小水果进行分级工作，首先将水果置
于料斗5内，由驱动电机4带动设备运行，进而在中心转轴21的带动下，水果经转动仓51依次经进料口2511进入到环形转动组件24内，在固定座242的限制下，水果处于转动件243上，同时在齿轮间歇机构22的作用下，分级装置2带动水果进行转动，进而经过进料口2511和出料口一2521之间的区域，在此处转动件243在底部齿环253上的轮齿的作用下自转一周，进而外环壁252上的图像采集装置对水果进行图像生成，并进行判断有无损坏，记录到固定座242中，当固定座242与水果转动到出料口一2521处时，若此果为有损果，则固定座242向上方电磁铁2512传递确认信息，电磁铁2512进行短暂通电，完成对滑动齿条2312的推动，带动推动机构232将水果推出后对推动机构232和滑动齿条2312进行复位的工作；若此果为无损果，则固定座242向上方电磁铁2512传递否定信息，在持续转动到出料口二2522时，固定座242向上方电磁铁2512传递确定信息，将无损果推出到分拣装置7中，进行大小的分装，在驱动电机4的持续转动中，水果经分级装置2和分拣装置7进行分级包装。
86.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。