[发明专利]一种挑拣中药材中杂质的自动化设备及方法

权利要求书

1.一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，它包括振动筛分装置、电磁辊子装置(9)、图像识别挑拣装置以及传送装置；振动筛分装置包括筛分箱体(2)，筛分箱体(2)的上下端分别设置有进料口(1)和出料口(8)；筛分箱体(2)内活动设置有上筛网(3)和下筛网(5)；下筛网(5)的下端设置有收集箱(15)；筛分箱体(2)的侧端通过曲柄连杆机构(7)与电机(4)连接实现筛分装置的往复振动；出料口(8)的下端设置有传送装置，传送装置包括传送带(11)和驱动装置(10)，传送带(11)上设置有电磁辊子装置(9)；传送带(11)上设置有图像识别挑拣装置，图像识别挑拣装置包括摄像头(13)和机械手(14)以及进行图像识别的计算机。

2.根据权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，上筛网(3)和下筛网(5)分别通过卡块与筛分箱体(2)活动连接，上筛网(3)和下筛网(5)都是倾斜安装，且两者倾斜方向相反，与水平面呈20度的角度。

3.根据权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，振动筛分装置设置在第一支架(6)上，传送装置设置在第二支架(12)上。

4.根据权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，曲柄连杆机构(7)由连杆和两个曲柄构成，一个曲柄连接在电机(4)上作圆周运动，另一个固连在箱体上。曲柄和连杆之间由轴承连接。

5.根据权利要求3所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，筛分箱体(2)的箱体底部有四个轮子用于在第一支架(6)上的滑轨上往复运动。

6.根据权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，机械手(14)有两个，分别位于传送带(11)前进方向的左右两侧，接收计算机信号实施抓取杂质的工作。

7.根据权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备，其特征在于，传送带(11)通过蜗轮蜗杆装置来驱动。

8.如权利要求1所述的一种挑拣中药材中杂质的自动化设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将需要挑拣的中药材从进料口(1)进入筛分箱体(2)内，筛分箱体(2)通过与电机(4)连接实现筛分装置的往复振动，筛分箱体(2)内有上筛网(3)和下筛网(5)，底部的筛网可对药材进行二次筛分，充分筛除掉所含的颗粒物杂质，如沙粒、碎屑等，同时这些杂质可从底部的筛孔中直接落到地面的收集箱(15)内。上筛网(3)和下筛网(5)药材滑落，进而从出料口(8)排出到传送带(11)上；

S2、传送带(11)上方的电磁辊子装置(9)，用于吸附中药材中可能含有的金属碎屑等，使用电磁辊子装置(9)也便于后续的清理工作；

S3、传送带(11)的上方设置有图像识别挑拣装置，用于挑拣前两个阶段未能处理的杂质，如发霉变质的药材、杂草、枝梗和混入的其他药材。该部分装置首先通过摄像头(13)拍取图像，上传到与其相连的计算机通过相应的卷积神经网络系统进行识别，若识别出非中药材，计算机反馈信号给机械手(14)进行抓取；

S4、卷积神经网络包含输入层、隐含层和输出层。其中隐含层包括包含卷积层、池化层和全连接层；其中隐含层包括包含卷积层、池化层和全连接层a、积层的功能是对输入数据进行特征提取，其内部包含多个卷积核。卷积核在工作时，会有规律地扫过输入特征，对输入特征做矩阵元素乘法求和并叠加偏差量:

式中：Z(i,j)对应特征图的像素，K为特征图的通道数，f、S₀和p对应卷积核大小、卷积步长和填充层数，b为偏差量；

b、卷积层进行特征提取后，输出的特征图会被传递至池化层进行特征选择和信息过滤。池化层包含预设定的池化函数，其功能是将特征图中单个点的结果替换为其相邻区域的特征图统计量；

Lp池化：

c、全连接层的作用则是对提取的特征进行非线性组合以得到输出。