技术领域本发明涉及禽蛋清洗技术领域，尤其是涉及基于机器视觉的鸡蛋对靶定向清洗杀菌涂膜装置及方法。
背景技术：
鸡蛋是千家万户日常生活中必不可少的主要食品。目前，市场上90％以上的鲜鸡蛋为笼养鸡蛋，笼养鸡产蛋后，鸡蛋从笼底滚出，一般表面比较干净；但是，由于养殖条件不同、鸡和鸡蛋个体存在差异，以及各种随机偶然因数，仍然有少量鸡蛋表面黏附鸡粪，鸡毛，血污、饲料等脏物，影响鸡蛋外观及储藏时间，甚至携带H7N9、沙门氏菌、大肠杆菌等病源微生物。为了向市场供应干净卫生的鲜鸡蛋，需要对“脏蛋”进行清洗。目前主要有三种方式向市场提供鲜鸡蛋，一种是采用采用机械清洗方式，如美式清洗工艺，即采用清洗涂膜方案，鸡蛋产出后，立即进入清洗环节，用温水配以适量清洗剂，采用毛刷清洗蛋壳表面脏污，然后烘干，紫外线杀菌，再涂膜一层白油或其他涂膜剂进行保鲜和防止微生物侵入。又如中国专利(专利号：200810048380.0)公开的“机械湿擦清洁禽蛋的方法及设备”。上述清洗方式或存在清洗设备成本高、设备投资大的不足，或存在清洗剂用量大、用水量大、清洗效率不高的不足，尤其是都存在一定的鸡蛋破损率的不足。另一种是直接采用人工清洗鲜鸡蛋的方法，存在清洗效率低、清洗费用高的不足，我国小型企业及个体养殖户等基本都采用这种方式。还有一种是欧式洁蛋工艺，强调在养殖环节严格控制养殖环境和鸡的福利条件，以保证产出的鸡蛋蛋壳表面干净卫生，不允许对鸡蛋进行清洗，利用鸡产蛋时从泄殖道自身黏附在蛋壳表面的一层生物蜡质和溶菌酶实现鸡蛋的保鲜和防止微生物侵入，此方案对家禽养殖环境要求高，自动化程度高，养殖效益差，对我国这样的鸡蛋消费大国而言，这种养殖方式将难以供应市场鲜鸡蛋需求。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供基于机器视觉的鸡蛋对靶定向清洗杀菌涂膜装置及方法，具有清洗剂用量少、用水量少、鸡蛋破损率为零的特点。本发明采用的技术方案是：基于机器视觉的鸡蛋对靶定向清洗杀菌涂膜装置,包括鸡蛋输送装置、风干装置、紫外线杀菌装置、定向喷涂涂膜装置和机架，所述鸡蛋输送装置包括两条分别设置在机架两侧的链条和多个用于驱动链条的链轮，以及多根两端均与链条连接的托蛋辊轴和多个托蛋辊，多根所述托蛋辊轴等距设置在链条上，每根托蛋辊轴上均等距设置有多个托蛋辊，所述风干装置、紫外线杀菌装置和定向喷涂涂膜装置沿鸡蛋输送方向依次固定设置在机架上上且均位于托蛋辊上方，其特征在于：还包括均位于所述风干装置之前且沿鸡蛋运送方向依次固定设置在机架上的机器视觉装置、对靶喷淋清洗杀菌装置和清水冲洗装置，以及两根齿条、多个均与齿条相啮合的齿轮、用于检测输送链轮转速的旋转编码器、与旋转编码器连接的PLC控制器，两根所述齿条分别设置在机架的两侧，多个所述齿轮均分别安装在托蛋辊轴的两端；所述机器视觉装置包括用于采集鸡蛋图像信号的CCD相机和给CCD相机提供光照的光源，所述CCD相机和光源均固定安装在机架上，所述CCD相机的信号输出端经数据采集线与计算机相连；所述对靶喷淋清洗杀菌装置包括设置在机架下方的清洗剂容器、一端与清洗剂容器相连的出液管、与出液管另一端相连的循环泵、设有多个出液口的导液管、多个均设有电磁针阀的针嘴喷头，所述导液管的两端分别与循环泵和清洗剂容器相连，所述电磁针阀的进液口均与导液管的出液口相连，每个所述针嘴喷头的出液口均设置在对应的托蛋辊上方，每个所述电磁针阀的信号输入端均通过控制信号输出线与PLC控制器相连；所述清水冲洗装置包括多个均与清水电磁阀相连的喷淋喷头，每个所述喷淋喷头的出水口均对应设置在托蛋辊的上方，每个所述清水电磁阀均与PLC控制器相连。作为优选，所述风干装置包括多个风刀，每个所述风刀均对应设置在托蛋辊的上方。作为优选，所述紫外线杀菌装置包括多个紫外线灯，每个所述紫外线灯均对应设置在托蛋辊的上方。作为优选，所述定向喷涂涂膜装置包括涂膜箱和多个均设置在涂膜箱内的涂膜剂喷头，每个所述涂膜剂喷头均对应设置在托蛋辊的上方。作为优选，所述机器视觉装置还包括至少两个开启CCD相机的接近开关，所述接近开关均设置在机架上。作为优选，所述导液管的一端通过过溢流阀与清洗剂容器相连。作为优选，所述对靶喷淋清洗杀菌装置和清水冲洗装置均包括多片挡板，多片所述挡板分别位于每根托蛋棍轴上的相邻托蛋辊之间。作为优选，所述PLC控制器经数据通信线与计算机相连。采用所述装置的基于机器视觉的鸡蛋对靶定向清洗杀菌涂膜方法，其特征在于：包括以下步骤：A、启动电机驱动链轮，并进而带动链条运转，将未经处理的鸡蛋放置在托蛋辊上，鸡蛋随着链条运动而被匀速传输，同时，托蛋辊在齿轮和齿条的作用下转动，鸡蛋在与托蛋辊之间摩擦力作用下转动，旋转编码器通过检测链轮的速度进而得到鸡蛋的输送速度，结合齿轮的模数进一步确定鸡蛋的转速，并将采集的鸡蛋输送速度和转速信息输入到PLC控制器，进一步传输到计算机中；B、当每个齿轮靠近接近开关时，接近开关启动CCD相机拍摄鸡蛋图像，每个齿轮启动一次接近开关，触发CCD相机依次采集鸡蛋多个方向的图像，将采集的图像信号输入到计算机，通过计算机对鸡蛋的输送速度、转速和图像进行综合分析和处理，确定鸡蛋中的脏污鸡蛋的位置及脏污鸡蛋中的脏污区域，确定鸡蛋中的脏污区域大小以及在蛋壳上的位置；C、通过PLC控制器开启电磁针阀，针嘴喷头对处于下方的脏污鸡蛋的脏污区域进行杀菌清洗，对干净的鸡蛋则不进行杀菌清洗，通过PLC控制器对进行过杀菌清洗的鸡蛋的位置进行跟踪；D、通过PLC控制器开启清水电磁阀，喷淋喷头对处于下方的、经杀菌清洗过的鸡蛋进行清水冲洗，对未经杀菌清洗的鸡蛋则不进行清水冲洗；E、开启风刀，对经清水冲洗过的鸡蛋进行风干，对未经清水冲洗的鸡蛋则吹掉蛋壳表面的浮尘；F、对经风干和去除浮尘后的鸡蛋进行紫外线灯照射，进行紫外线杀菌；G、通过PLC控制涂膜剂喷头对清水冲洗过的鸡蛋进行喷涂涂膜，未经清水冲洗的鸡蛋则正常通过，即得到成品鸡蛋。本发明取得的有益效果是：本发明采用机器视觉装置在线识别脏污鸡蛋及脏污鸡蛋中的脏污区域大小和位置，通过计算机及PLC控制器对鸡蛋的图像信息、传输信息和转速信息进行综合分析和处理，将确定的脏污鸡蛋及脏污鸡蛋中的脏污区域列为靶向，然后通过PLC控制器控制针嘴喷头对靶喷淋高效清洗杀菌剂(双氧水等)，以对脏污鸡蛋的脏污区域进行杀菌清洗，并从生产线上选择性地对单个靶向鸡蛋进行清水冲洗、风刀吹干和紫外线照射杀菌，对清洗过的靶向鸡蛋定向涂抹防护膜，对表面干净的鸡蛋则仅经过风刀吹掉蛋壳表面的浮尘和紫外线杀菌，不进行杀菌清洗和清水清洗及涂膜。本发明可避免鸡蛋全部清洗存在的清洗剂用量大、用水量大、破损大等问题。附图说明图1为本发明装置的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1的机器视觉装置结构示意图；图4为图1的对靶喷淋清洗杀菌装置示意图；图5为本发明的物流原理图；图6为本发明的信息流原理图。图中：1、计算机，2、数据通信线，3、PLC控制器，4、数据采集线，5、旋转编码器，6、接近开关，7、链条，8、齿条，9、齿轮，10、托蛋辊，11、托蛋辊轴，12、鸡蛋，13、CCD相机，14、光源，16、控制信号输出线，17、清洗杀菌剂，18、清洗剂容器，19、进液管，20、循环泵，21、出液管，23、电磁针阀，24、针嘴喷头，25、溢流阀，26、链轮，27、机架，28、喷淋喷头，29、风刀，30、紫外线灯，31、涂膜箱，32、涂膜剂喷头，33、挡板。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。如图1-2所示，一种基于机器视觉的鸡蛋对靶定向清洗杀菌涂膜装置,包括机架27和依次设置在机架上的鸡蛋输送装置、机器视觉装置、对靶喷淋清洗杀菌装置、清水冲洗装置、风干装置、紫外线杀菌装置和定向喷涂涂膜装置，机器视觉装置、对靶喷淋清洗杀菌装置、清水冲洗装置、风干装置、紫外线杀菌装置和定向喷涂涂膜装置依次横跨在鸡蛋输送装置上。机架27两侧沿输送方向上设有用于传输鸡蛋的链条7，机架27两侧固定设有驱动链条7的链轮26，每个链条7的销轴上均设有托蛋辊轴11，每根托蛋辊轴11上等距设有托蛋辊10，托蛋辊10中间设有盛放鸡蛋12的凹槽；输送链轮26断面方向设有安装于机架27上的旋转编码器5，旋转编码器5通过数据采集线4与PLC控制器3连接，用于收集链轮26旋转信息，进一步监控鸡蛋12的旋转角度位置；机架27沿输送方向上设有齿条8，托蛋辊轴11两端套安装有与齿条8相啮合的齿轮9，当托蛋辊轴11在链条7的牵引下沿传输方向运动时，其两端的齿轮9与齿条8相互啮合，带动托蛋辊轴11旋转，使得放置在托蛋辊10上的鸡蛋12在摩擦力的作用下，也随着一起转动，然后通过旋转编码器5将鸡蛋12的旋转信号传输到PLC控制器3中。结合图3所示，机器视觉装置包括CCD相机13和光源14，机器视觉装置横跨在机架27上，机架27的两侧均安装有用于鸡蛋图像信号采集的CCD相机13和触发CCD相机13采集图像的接近开关6,机架27上还固定设有给CCD相机13提供光照的光源14；当鸡蛋输送到图形采集区时，齿轮9与机架27上的接近开关6靠近，触发CCD相机13拍摄一帧图像，CCD相机13对每个鸡蛋分别从左右斜上方连续采集4帧图像，即鸡蛋每旋转90°拍摄一帧图像，将所拍摄到的图像经数据采集线4传输到计算机1中，然后运用图像处理技术识别并结合链轮26的转速和旋转编码器5的编码信息，识别鸡蛋12是否受“污染”并记忆脏污的鸡蛋12及脏污区域大小和位置。结合图4所示，对靶喷淋清洗杀菌装置横跨在机架27上，包括电磁针阀23和针嘴喷头24，电磁针阀23的末端安装有针嘴喷头24，在对靶喷淋清洗杀菌装置内针嘴喷头24在鸡蛋12上方沿长轴方向(与蛋前进方向垂直)设置三枚针嘴喷头24，沿鸡蛋12前进方向在整个蛋赤道周长上均匀分布八枚针嘴喷头，即一枚蛋旋转一周的上方有二十四枚针嘴喷头24，每个针嘴喷头由一个连接在其上电磁针阀23控制其通断，通过PLC控制器3经控制信号输出线16控制电磁针阀23；在对靶喷淋清洗杀菌区内，机架27的下方设有清洗剂容器18，清洗剂容器18通过进液管19与循环泵20相连，循环泵20通过出液管21与电磁针阀23相连，出液管21的末端经过溢流阀25后回流到清洗剂容器18中，构成液流回路，清洗剂容器18内装有的清洗剂为强效杀菌剂(双氧水等)。当机器视觉检测到的鸡蛋12表面污渍信息，综合旋转编码器5的编码信息、链轮26的转速及采集的图像信息，计算出电磁针阀23喷淋延时时间，当某一枚鸡蛋12上的污渍点正对准某一针嘴喷头24或离某一喷头最近时，对应电磁针阀23打开，向污渍点喷淋一定量的强效清洗杀菌剂，为防止周围其它鸡蛋12也被喷淋到，在机架27上每排鸡蛋12之间安装有挡板33。清水冲洗装置横跨在机架27上，包括喷淋喷头28，喷淋喷头28为弧形清水喷淋喷头，在每枚鸡蛋12的上方沿鸡蛋12前进方向均安装两个喷淋喷头28，当喷淋过清洗杀菌剂的鸡蛋12到达第一个喷淋喷头28时，综合旋转编码器5的编码信息、链轮26的转速及采集的图像信息，计算机1计算处理，PLC控制器3控制两个喷淋喷头28打开或关闭，保证喷淋过清洗杀菌剂的鸡蛋整周都能被清水冲洗到，为防止周围其它鸡蛋12也被冲洗到，在机架27上每排鸡蛋12之间安装有挡板33。在沿鸡蛋12输送方向上，清水冲洗装置之后设有风刀装置，风刀装置横跨在机架27上，风刀装置设有风刀29，风刀29的出风口处于鸡蛋12的上方，用于风干清洗过的鸡蛋12，对未清洗的鸡蛋12，通过风刀29吹掉蛋壳表面的浮尘。在沿鸡蛋输送方向上，风干装置之后设有紫外线杀菌装置，紫外线杀菌装置包括三根紫外线灯管30，当所有鸡蛋12经过紫外线灯管30下方时对其一定剂量的紫外线辐照，杀灭有害微生物。在沿鸡蛋输送方向上，紫外线杀菌装置之后设置有定向喷涂涂膜装置，定向喷涂涂膜装置包括涂膜箱31，涂膜箱31上设置有涂膜剂喷头32，在每枚鸡蛋12的上方均设置一个涂膜剂喷头32，用压缩空气的方法雾化涂膜箱31内的涂膜剂，喷雾电磁阀控制涂膜剂喷头32的开闭，当经过清洗的鸡蛋到达涂膜剂喷头32下方时，计算机1综合旋转编码器5的编码信息、链轮26的转速及采集的图像信息，对经过清洗的鸡蛋12进行涂膜保鲜，而干净的鸡蛋12则不进行清洗及涂膜处理，只采用风刀29吹掉浮尘，紫外线辐照杀菌。结合图5-6所示，采用上述装置的基于机器视觉的鸡蛋对靶清洗杀菌涂膜方法：包括以下步骤：A、将未经处理过的鸡蛋12陆续放置在托蛋辊10上，在链轮26的驱动下，链条7带动鸡蛋12在鸡蛋运送装置上匀速传输，同时在齿轮9和齿条8的作用下鸡蛋12在鸡蛋运送装置上转动，PLC控制器3通过旋转编码器5检测鸡蛋12的转动速度；B、当鸡蛋12进入机器视觉装置内时，托蛋辊10下端的齿轮8与接近开关6靠近，触发CCD相机13拍摄鸡蛋12图像，将采集到的图像信号输入到计算机1中，并对图像进行分析处理，通过PLC控制器3对鸡蛋12的传输速度、鸡蛋12的旋转速度进行分析处理，确定脏污鸡蛋12及脏污区域的大小和其在蛋壳上的位置；C、经过B步骤图像采集后，鸡蛋12随即进入对靶喷淋清洗杀菌装置，当脏污鸡蛋12脏污面处于针嘴喷头24下方时，开启对靶喷淋清洗杀菌装置内的电磁针阀23，通过针嘴喷头24对脏污鸡蛋12的脏污区域进行杀菌清洗，干净的鸡蛋12则不进行清洗，PLC控制器3对进行过杀菌清洗的鸡蛋12的位置进行跟踪；D、经过C步骤杀菌清洗后，鸡蛋12随即进入对靶喷淋清洗杀菌装置，当经杀菌清洗过的鸡蛋12处于喷淋喷头28下方时，开启清水电磁阀，通过喷淋喷头28对经杀菌清洗过的鸡蛋12进行清水冲洗；E、经过D步骤冲洗后，鸡蛋12随即进入风干装置，开启风干装置内的风刀29，对经杀菌清洗剂清洗及清水冲洗过的鸡蛋12进行风干，对没有经杀菌清洗剂清洗及清水冲洗过的鸡蛋12吹掉蛋壳表面的浮尘；F、经过E步骤风干后，鸡蛋12随即进入紫外线杀菌装置，经紫外线杀菌装置内的紫外线灯30照射，进行紫外线杀菌；G、经过F步骤紫外线杀菌后，鸡蛋随即进入定向喷涂涂膜装置，在定向喷涂涂膜装置内，当清洗过的鸡蛋12经过涂膜剂喷头32时，对其进行喷涂涂膜，没有清洗过的鸡蛋12则正常通过，即得到成品鸡蛋。