[发明专利]谷物实时检测与分级的机器视觉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器视觉系统，尤其是涉及一种谷物实时检测与分级的机器视觉系统。

背景技术

加强谷物的质量检验监测工作，对区域试验中的谷物品系进行品质测定，为筛选确定新品种提供品质依据；对审定后的优质专用谷物品种进行跟踪鉴定，检测谷物品种的品质稳定性；定期对大面积推广的谷物品种进行质量抽查、品质检验和综合评价，编制全国和各优势区谷物质量年度报告，提供有关检验检测信息；研究新的检验技术和方法，制修订有关标准，提高谷物品质检测的质量和水平等，都有非常重要的意义。

谷物等级检测主要涉及到谷物的大小形状、表面的缺陷、杂质等方面的内容，为谷物分级的重要依据之一，在世界各国的谷物评级标准中有严格的规定。以往的谷物分级主要人为来完成的，这样需要大量的劳动力，不但劳动强度大，而且还受主观的影响，例如个人视力、鉴别力、情绪、疲劳、光线等因素的影响，这样效率低，准确性也差。色选机虽然在速度上有较大的优势，然而不能保证高精度，尤其是与颜色无关的杂质无法去除。国外也有一些厂家研制了一些谷物分级仪器，然而受当地品种的影响比较大，并不太适合我国的谷物品种，以往虽然也有学者研究过分级方法，但大多停留在理论研究上。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种谷物实时检测与分级的机器视觉系统，实现谷粒的快速和自动的输送，且将谷物依次通过计算机的视场，能准确，有效的获取谷粒的颜色、纹理和形状特征信息，实现谷粒的检测和分级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

它包括动力和传动机构、计算机视觉识别机构、单粒化装置和自动分级机构；其中：

1)动力和传动机构：包括步进电机、电机上的主动齿轮、内齿轮、环形边框和中心轴；步进电机通过其轴上的主动齿轮与内齿轮啮合，内齿轮安装在环形边框的下端面，内齿轮和环形边框同轴安装在中心轴上；

2)计算机视觉识别机构：包括相机、采集卡、环形光源、支架、计算机、位置传感器、定位传感器、定位盘和控制模块；支架固定在机构箱体上，支架从上往下依次安装有相机和环形光源，相机安放在盛放谷物槽一侧的正上方，环形光源的中心与相机的中心同轴安装，相机经采集卡与计算机连接，定位盘安装在位于内齿轮下方的中心轴上，定位盘与托盘保持同步旋转，定位盘上分布着与托盘上谷粒槽相同个数的位置孔，定位盘上还设有一个定位孔，定位孔位于与其中一个位置孔和中心轴同一直线上，定位传感器与位置传感器分别位于定位孔和位置孔正上方，计算机通过串口与控制模块相连；

3)单粒化装置：包括圆锥体、托盘、四块挡板、两个电动刷子；圆锥体和托盘，从上而下依次同轴安装在环形边框的上端面的中心轴上，托盘端面圆周均布有能盛放谷物的谷粒槽，托盘外圆与环形边框内孔为转动配合，四块挡板分别斜向分布在未通过所述相机视场的环形边框的半圆体上，每块挡板的一端与圆锥体下边缘相接，每块挡板的另一端与环形边框相接，四块挡板中心角为90°～120°，两个电动刷子分别安装在靠近所述相机一侧的三块挡板间的环形边框边缘；

4)自动分级机构：包括与托盘上谷粒槽相同个数的弹簧铰链托片、三块电磁铁和三个收集箱；每片弹簧铰链托片的一端等分安装在托盘的销轴中，每片弹簧铰链托片伸出托盘外的一端均有挡片，每片弹簧铰链托片与谷粒槽宽度相同，三块电磁铁固定在环形边框的边缘上，与弹簧铰链托片的位置相对应，三块电磁铁的拨片能与弹簧铰链托片相接触，三个收集箱分别放在各自电磁铁对应槽的正下方，每个等级对应一个收集箱，控制模块与三块电磁铁相连，控制模块发出信号控制电磁铁，电磁铁的拨片拨住弹簧铰链托片挡片边缘，随着托盘的旋转，托盘上的谷粒槽中谷粒能掉入到下面对应的收集箱里。

所述的控制模块27由ATMEGA128单片机与外围电路以及RS-232组成，谷物等级信息、位置信息以及旋转机构的速度信息通过RS-232与计算机主板连接，完成信息的接收和发送。

本发明具有的有益效果是：

本发明在快速运动的谷粒中提取出有效的图像信息，并且对图像信息进行矫正和分析处理，快速且有效的完成对动态谷粒的形状、颜色、大小、表面光滑度以及表面缺陷等外观品质指标的检测，并通过自动分级机构实现分级。从而可以提升谷粒的质量检测与分级的自动化水平，应用于实际生产后，可以优化我国粮食的资源配置。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明的单粒化装置的俯视示意图。

图3是本发明的圆盘机构左视图。

图4是本发明的圆盘机构仰视图。