一种基于声学的禽蛋裂纹检测装置的制作方法

本发明涉及一种禽蛋加工装置，尤其是涉及一种基于声学的禽蛋裂纹检测装置。

背景技术：

禽蛋营养丰富，产量巨大，2016年中国禽蛋产量高达3095万吨，但是禽蛋在运输以及加工的过程中蛋壳容易产生裂纹，带有裂纹的禽蛋会极大地损坏禽蛋品质，降低企业的经济效益，危害消费者的身体健康。另外在我国特有的禽蛋腌制行业中，裂纹会导致腌制的失败。因此禽蛋的裂纹检测是禽蛋运输、加工、分级过程中极其重要的一环。

目前，检测禽蛋裂纹的检测方法有三种:机器视觉检测、声学特性检测和机械振动检测。机器视觉检测的检测成功率在很大程度取决于禽蛋图像的分辨率、分类算法以及蛋壳洁净程度，在检测禽蛋的颜色、形状、血斑以及较大的裂纹时，机器视觉检测有较大的优势，但机器视觉很难成功检测出禽蛋蛋壳上的微小裂纹，由于采用图像的间隔采集方式，因此很难在线的对禽蛋的整个表面进行图像采集，容易造成机器视觉的误判。

声学检测的方法是利用一个物体对禽蛋表面进行敲击，采集敲击禽蛋所产生的声音信号。由于裂纹蛋和完好蛋的刚度和阻尼是不一样的，导致蛋壳在受到敲击后，产生的声音信号不一样，通过对这个信号在时域和频域的分析来判断该禽蛋是否存在裂纹。

机械振动检测方法是利用应变片或者压电晶体传感器，通过收集蛋壳在外部冲击后所产生的机械振动信号来判断是否存在裂纹。

目前现有的利用声学特性对禽蛋裂纹在线检测装置主要存在以下弊端：首先是控制系统复杂，为了采集到有效的声音信号，大多的检测装置会利用传感器来检测禽蛋的位置以及禽蛋的尺寸大小，当禽蛋到达指定的位置时再来驱动敲击机构对禽蛋进行敲击，增加了控制系统的复杂度的同时也会降低禽蛋裂纹检测的效率；其次是禽蛋裂纹检测的成功率不高，研究表明只有在裂纹禽蛋的裂纹附近进行敲击所产生的声音信号才会与完好蛋有显著地区别。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种基于声学的禽蛋裂纹检测装置，利用该装置能够对禽蛋进行在线裂纹检测，且结构简单、操作方便，检测结果稳定准确。

本发明采用的技术方案是：一种基于声学的禽蛋裂纹检测装置，包括固定设置在机架上的传送装置、固定设置在机架上分布于传送装置两侧的侧板和设置在侧板上处于传送装置上方的若干敲击装置，其特征在于：所述若干敲击装置沿运输方向均匀分布在两侧的侧板上，所述两侧的侧板上的敲击装置呈相对设置，所述若干敲击装置的敲击杆的末端的敲击头均正对禽蛋运输位置，所述若干敲击装置的敲击杆的敲击头敲击禽蛋蛋壳的不用短轴截面，所述敲击头内均设有拾音器。

作为优选，所述敲击装置包括设置在一侧侧板上的上电磁线圈、下电磁线圈、支座、铰接在支座上的转动机构、设置在转动机构上的敲击杆和设置在另一侧侧板上的回复弹簧，所述支座一端通过螺栓固定在侧板上，另一端通过转动销铰接有转动机构，所述转动机构上下两端分别设置有上磁铁和下磁铁，所述上磁铁与上电磁线圈相感应，所述下磁铁与下电磁线圈相感应，所述回复弹簧一端固定在另一侧侧板上，另一端固定在转动机构的上端。

作为优选，所述若干敲击装置的敲击杆水平设置且长度不同。

作为优选，所述若干敲击装置的敲击杆相对禽蛋长轴倾斜设置。

作为优选，所述传送装置包括沿运输方向设置在机架两侧的传动链条、同步带和设置在传动链条之间的若干辊轴，所述若干辊轴两端均设有与同步带配合的齿轮，所述若干辊轴的中部均设有托蛋辊，所述托蛋辊上设有禽蛋。

作为优选，所述拾音器设置在敲击杆内且与敲击杆过盈配合，所述拾音器的引线穿出敲击杆与信号处理系统相连。

本发明取得的有益效果是：本发明在两侧的侧板上设置若干敲击装置，通过敲击装置的敲击杆末端的敲击头能够对禽蛋上的不同点进行敲击，同时将敲击装置的敲击杆的有效长度设计不同长度，可以有效对禽蛋的不同短轴截面上的点进行敲击，避免由于未敲击到裂纹而漏检，大大提高裂纹检测的成功率；通过控制上电磁线圈和下电磁线圈的得失电来控制敲击装置的转动机构的运动，进一步控制敲击杆上的敲击头对禽蛋的表壳进行敲击，通过在回复弹簧来实现转动机构的回位，结构简单，检测过程中无需检测禽蛋的尺寸大小；通过将拾音器安装于敲击头内部，避免了外部的噪声干扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为敲击装置的结构示意图；

图3为敲击装置的一种实施例；

图4为拾音器安装结构示意图；

图5为传送装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的一种基于声学的禽蛋裂纹检测装置，包括传送装置3、两块侧板1和若干敲击装置2，传送装置3水平固定安装在机架上，两块侧板1分设于传送装置3的两侧且均固定安装在机架上，若干敲击装置2沿运输方向均匀设置在两侧的侧板1内侧，且两侧的侧板1内侧的敲击装置2呈相对设置。若干敲击装置2上的敲击杆22的末端的敲击头23均正对禽蛋4运输位置，当禽蛋4运输到相对应的敲击装置2的下方时，敲击头23均能对禽蛋4蛋壳进行敲击。敲击头23内均设有拾音器5，拾音器5通过引线与信号处理系统连接，拾音器5能够收集敲击头23敲击禽蛋4蛋壳的声音，然后将声音信号传输到信号处理系统中，经信号采集系统将采集到的声音信号后放大、滤波和ad转换，转换后的数字信号输入具有判断禽蛋裂纹的判断模型计算机，判断模型判断被敲击的蛋是否具有裂纹。通过控制敲击杆22的有效长度(即沿水平直线方向的长度)，可以控制敲击头23对禽蛋4蛋壳的不用短轴截面进行敲击，使得测得的结果更加准确。

结合图2所示，敲击装置2包括上电磁线圈29a、下电磁线圈29b、支座26、转动机构24、敲击杆22和回复弹簧21，上电磁线圈29a、下电磁线圈29b固定安装在侧板1上，支座26一端通过螺栓27固定在侧板上，另一端通过转动销28铰接与转动机构24铰接，转动机构24可以沿着转动销28转动，转动机构24上下两端分别设置有上磁铁25a和下磁铁25b，上磁铁25a与上电磁线圈29a相感应，下磁铁25b与下电磁线圈29b相感应，当上电磁线圈29a得电时，上磁铁25a与上电磁线圈29a吸合，下电磁线圈29b得电时，下磁铁25b与下电磁线圈29b与吸合；当上电磁线圈29a和下电磁线圈29b交替得失电时，上磁铁25a和下磁铁25b交替吸合，即转动机构24沿着转动销28转动上下转动，同时转动机构24上连接的敲击杆22的敲击头23敲击禽蛋4蛋壳。在转动机构24的上端与相对侧的侧板1上设置有回复弹簧21，回复弹簧21一端固定在转动机构24上，另一端与相对侧的侧板1连接。

如图2所示，敲击杆22垂直于侧板1(即水平设置)，为了实现对禽蛋4蛋壳的不用短轴截面进行敲击，可以将敲击杆22的长度设计成不相同。

结合图3所示，敲击杆22与侧板1不垂直，向下具有15°～30°的倾角(本实施例采用30°倾角的敲击杆)。为了实现对禽蛋4蛋壳的不用短轴截面进行敲击，可以将敲击杆22垂直于侧板1的敲击装置2和敲击杆22向下倾斜于侧板1的敲击装置2交替安装在两侧的侧板1上，能够实现对禽蛋4蛋壳四个短轴截面进行敲击，将每个侧板1上的敲击装置2设计成八个，即可完成四个短轴截面十六个不同点的敲击声音进行采集。

如图4所示，敲击头23为圆形的空心结构，敲击杆22为中空的杆状，敲击头23设置在敲击杆22的末端，敲击头23内部空心结构与敲击杆22的中空结构连通，带引线的拾音器5安装在敲击杆22内且与敲击杆22的内壁过盈配合，拾音器5的三根引线从敲击杆22的另一端穿出与信号处理系统相连，在敲击杆22内三根引线用线扣固定，穿出敲击杆22与信号处理系统相连的引线保持松弛状态。在敲击过程中，敲击杆22内的引线相对咪头静止，不会对信号的采集造成影响。

如图5所示，传送装置3包括传动链条31、同步带32、辊轴35、齿轮33和托蛋辊34，传动链条31沿运输方向设置在机架两侧，起到传递动力的作用，在机架两侧沿运输方向还设置有两条平行的同步带32，在两条传动链条31的铰轴之间设有若干辊轴35，相邻辊轴35之间的距离为五个链接距(即5p＝47.625mm)，每个辊轴35两端均设有齿轮33，两端的齿轮33与两侧的同步带32啮合，保证辊轴35向前运输的同时自身转动，每根辊轴35中部均设有托蛋辊34，托蛋辊34上设有禽蛋4，辊轴35自转的同时带动托蛋辊34上的禽蛋4转动。

本发明的工作原理是：当传送装置3在输送禽蛋4的同时，禽蛋4在托蛋辊34的带动下自转，控制传送装置3的传送速度和上电磁线圈29a和下电磁线圈29b得失电的脉动信号，保证禽蛋4运输到相应敲击装置2下方时，敲击装置2的敲击头23都能敲击到禽蛋4的蛋壳，敲击头23敲击禽蛋4的蛋壳后，通过敲击头23内部设置的拾音器5收集敲击的声音信号，然后将声音信号传输到信号处理系统内进行处理、分析、判断，禽蛋4对应的蛋壳敲击点是否存在裂纹。