[发明专利]一种水果品质视觉检测分级装置及检测分级方法

权利要求书

1.一种水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，包括传送带、视觉检测系统、水果抓放机械手和果箱系统；

所述视觉检测系统包括光电开关和两组相机组件，所述光电开关安装在所述传送带的支架上，每一组相机组件包括三个以上相机组件，第一组相机组件中各个相机组件分别安装在所述传送带的左右两侧和上方；第二组相机组件安装在所述传送带的同一侧；所述相机组件包括相机和镜头；

所述水果抓放机械手包括水平滑台、竖直滑台和柔性夹爪，所述柔性夹爪固定安装在所述竖直滑台滑板上，所述竖直滑台固定安装在所述水平滑台滑板上，所述竖直滑台滑板可沿竖直方向运动，所述水平滑台滑板可沿垂直于所述传送带运动的方向的水平方向运动；

所述果箱系统包括果箱和果箱滑台，果箱位于果箱滑台滑板上，可随所述果箱滑台滑板一起沿平行于所述传送带运动的方向运动。

2.根据权利要求1所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，所述第一组相机组件中各个相机组件的镜头朝向位于所述传送带上方的同一个点A，点A位于所述光电开关前方，所述传送带运动的方向为向前，并且，所述第一组相机组件中各个相机组件的中心均位于一个垂直于所述传送带运动方向的竖直平面上；所述第二组相机组件中各个相机组件的镜头朝向所述传送带同侧的同一个点B，点B位于点A的前方，高于点A，并且，所述第二组相机组件中的各个相机组件的中心均位于一个平行于所述传送带运动方向的竖直平面上，位于点B的前、后和下方。

3.根据权利要求2所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，所述柔性夹爪包括宽型手指气缸和两个柔性夹板，两个所述柔性夹板分别安装在所述宽型手指气缸的两个夹爪上。

4.根据权利要求3所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，所述柔性夹板包括夹板安装板、夹板基板、柔性板、导柱、导套、导套螺母、弹簧顶杆、弹簧、弹簧压板、限位柱、限位销；所述导套为短螺栓状，其中间有孔，所述导套用所述导套螺母安装在所述夹板安装板上；所述导柱穿过所述导套中间的孔，其一端固定在所述夹板基板上；所述弹簧压板固定在所述夹板安装板上，其上有孔，所述弹簧顶杆穿过该孔，其一端固定在所述夹板基板上；所述弹簧套在弹簧顶杆上，其一端顶在所述弹簧压板上，另一端顶在所述夹板基板上；所述夹板安装板上有孔供所述弹簧顶杆、弹簧、限位柱和导套的小直径一端穿过；所述限位柱穿过所述夹板安装板，其一端固定在所述夹板基板上，其另一端沿半径方向有孔，其中穿入一个所述限位销；所述柔性板固定在所述夹板基板上，在所述导柱的另一侧。

5.根据权利要求4所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，所述柔性板的材料为橡胶、聚氨酯或海绵；所述导套的材料为聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，水果的形状为近似球形或近似椭球形。

7.根据权利要求1所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，还包括外壳，所述外壳包围所述视觉检测系统，其内壁涂黑，内部安装有照明光源。

8.根据权利要求1-7任一项所述的水果品质视觉检测分级装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括总控计算机、以太网交换机、开关量模块、运动控制器、电机驱动器、工业计算机；所述工业计算机具有两个以太网接口，其中一个是千兆以太网接口，用于连接一个相机组件中的相机，另一个用于连接所述以太网交换机；所述总控计算机连接以太网交换机、开关量模块和运动控制器。

9.一种水果品质的检测分级方法，其特征在于，采用权利要求8所述的水果品质视觉检测分级装置对所述水果进行检测。

10.根据权利要求9所述的水果品质的检测分级方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、所述光电开关检测到所述水果前缘，记该时刻为t₁，再继续检测直到所述水果的后缘到达，记该时刻为t₂，记所述传送带的速度为v，则可估计出所述水果沿所述传送带运动的方向的尺寸为l₁=v(t₂-t₁)，设沿所述传送带运动方向的光电开关的中心线与所述点A的距离为l₂，则从t₂时刻起，所述水果的中心到达过点A并垂直于所述传送带运动的方向的竖直平面的时间为Δt₁=(l₂-l₁/2)/v；

步骤2、从t₂时刻开始，延时Δt₁，记该时刻为t₃，控制所述第一组相机组件中的相机曝光，连接所述第一组相机组件中各相机的工业计算机获取所采集的所述水果的左、右和上侧表面的图像，并对所获取的图像进行处理，以检测所述水果的左、右和上侧表面的缺陷情况，统计这部分表面的色泽，计算所述水果沿平行于所述传送带运动的方向、垂直于所述传送带运动的水平方向、竖直方向的尺寸；

步骤3、记沿所述传送带运动的方向点B与点A的距离为l₃，则所述水果中心从过点A并垂直于所述传送带运动的方向的竖直平面运动到过点B并垂直于所述传送带运动的方向的竖直平面的时间为Δt₂=l₃/v. 从t₃时刻开始，延时Δt₂，控制所述柔性夹爪闭合，夹紧所述传送带上的水果；

步骤4、控制竖直滑台电机运转，使竖直滑台滑板带动所述柔性夹爪上升，直到所述柔性夹爪上所夹持的水果的中心到达过点B的水平面为止，控制所述竖直滑台电机停转；

步骤5、控制所述水平滑台电机运转，使所述水平滑台滑板带动所述柔性夹爪沿水平方向移动，直到所述柔性夹爪上所夹持的水果的中心到达过点B并平行于所述传送带运动的方向的竖直平面；

步骤6、控制所述第二组相机组件中的相机曝光，连接所述第二组相机组件中各相机的工业计算机获取所采集的水果的前、后和下侧表面的图像，并对所获取的图像进行处理，以检测所述水果的前、后和下侧表面的缺陷情况，统计这部分表面的色泽；

步骤7、所述总控计算机获取各工业相机的检测结果，进行汇总，并做出综合判断，确定所述水果的等级；

步骤8、控制所述水平滑台电机、竖直滑台电机和相应等级的果箱系统的果箱滑台电机运转，将所述柔性夹爪所夹持的水果移动到相应等级果箱的某个空的果孔上方，控制所述柔性夹爪将所夹持的水果释放到下方的果孔中；

步骤9、控制所述水平滑台电机、竖直滑台电机运转，将所述柔性夹爪移回到位于传送带上方的初始位置，准备夹持下一个水果。