[发明专利]一种基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置

说明书

本发明公开了基于计算机视觉的球形果蔬姿态自动调整方法与装置，所述的装置由相机、三个让位步进电机、单片机控制器及计算机组成，其中三个步进电机的转轮呈120度分布，相机安装在三个步进电机中心轴正上方，相机与计算机相连，单片机控制器一端计算机相连，另一端与三个步进电机相连；所述的方法是，通过相机对球形果蔬成像，计算机通过图像判断出果蔬头部所在水平面位置坐标，并分别计算出果蔬半径和需要旋转的角度，通过单片机控制器控制三个步进电机旋转，使得球形果蔬中心轴朝上与水平面垂直，实现球形果蔬的姿态自动调整。特别的通过旋转使得洋葱头或苹果果柄方向进行调整，为下一步自动化洋葱切脐、苹果自动套袋提供了良好的姿态。

技术领域

本发明公开了一种球形果蔬姿态自动调整方法与装置，具体地说，涉及一种通过旋转将洋葱头或者苹果果柄朝上正上方的方法与装置，配合洋葱的自动切脐切根和苹果果柄朝外套袋生产线中使用。

背景技术

洋葱采后商品化处理包括洋葱分级分拣、剥皮和切根切头等多个环节，目前的洋葱自动化切根切头过程中需要手工将洋葱摆正，以便控制夹持刀具夹住两端的根和头，通过旋转刀具将洋葱的根和头切掉。通道自动化调整洋葱姿态，可以将洋葱的根和头自动对准夹持刀具，替代人工，而且可以和分选装置、气动剥皮装置连接，实现整个洋葱采后商品化处理的自动化。目前对洋葱姿态的调整全部由人工手工摆正，是全程自动化的制约点和关键点。目前还没发现有相关的设备能够实现洋葱姿态的自动化调整。

苹果采后包装过程中需要在苹果外面加套发泡聚乙烯网套，自动化套袋时需要预先摆正苹果的姿态，销售时希望果柄朝里果肚朝外，或者果肚朝里果柄朝外以增加商品的卖相，这过程中也涉及到对苹果姿态的调整。对于其他球形果蔬也有类似的需求，如桃子、甜瓜等网套包装过程中。另外在部分种子种植过程中也需要定向播种，如大蒜种植时需要将蒜呀朝上，这涉及到定向播种问题，目前还没有较好的自动化解决方案。

鉴于现阶段对球形果姿态调整的需求现状，需要提供一种能够自动调整果蔬姿态的方法与装置，与其它自动化设备结合，可以实现球形果蔬采后商品化处理的自动化。

发明内容

本发明的目的主要是针对上述问题的不足，提供一种结构简单，自动调整球形果蔬姿态的方法与装置。

上述目的通过如下技术方案实现，该装置由相机、三个让位步进电机、单片机控制器及计算机组成，其中三个步进电机的转轮呈120度分布，相机安装在步进电机中心轴正上方，相机与计算机相连，单片机控制器一端计算机相连，另一端与三个步进电机相连。所述的方法是，通过相机对球形果蔬成像，计算机通过图像判断出果蔬大小，果蔬头（如洋葱头或苹果果柄）所在水平面位置坐标，并分别计算出果蔬需要旋转的角度和方向，通过单片机控制器控制三个步进电机旋转，使得球形果蔬中心轴朝上与水平面垂直，完成姿态调整。

其中：（1）果蔬大小，通过相机拍摄球型果蔬的图像，通过圆的拟合求出果蔬的半径是R确定，所述的果蔬头所在的位置坐标 P(a,b,z)，其中通过图像果蔬头所在点平面坐标a,b确定，z = sqrt(R*R-a*a-b*b)，果蔬头所在平面圆的半径r = sqrt(a*a+b*b)。

（2）三个电机的旋转方向为：（其中θ为果蔬头所在位置与x轴的夹角）

（3）旋转的角度为：

果蔬头在0°-60°之间时：

∠POP’=arcsin(r*sin(arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(arctan(|b|/|a|)/ z)

果蔬头在60°-120°之间时：

∠POP’=arcsin(r*sin(120°-arctan(|b|/|a|)/R)；∠DOP’=arctan(r*cos(120°-arctan(|b|/|a|)/ z)