基于图像处理的水果分选装置

1.本发明涉及果蔬分选技术领域，尤其涉及基于图像处理的水果分选装置。


背景技术：

2.按检测分拣装置根据水果外观和或内在特征区分水果品级，采用光谱特性、图像扫描等分选法，对水果的外观分选包括重量、尺寸、色泽、硬度以及表面黑白点等进行分选，对水果的内在分选包括含糖量、水分、病虫害、霉心病等进行分选。
3.现实中，国内很多水果分选机构，还需要大量操作工人，进行包括水果大小及色泽等外观的分选，并剔除表面霉坏的水果。而然后再将水果进行内在机械自动化的分选。这种半自动化的分选环境降低了工作的效率。
4.水果分选包括待选果喂入斗、输送器、检测分拣装置、分级出口等组成；输送器将水果依次输送穿过检测分拣装置，由检测分拣装置检测水果，外观和或内在的品级。输送器的输送速率，水果能否在穿过检测分拣装置时进行翻转等，将影响水果的分选质量。由于输送器的振动以及检测分拣装置中相机曝光时间的存在，采集的图像会出现重影，带有重影的水果图像，水果表面信息模糊，同时对水果图像采集的角度单一。即使存在一些分拣装置检测的水果图像可以避免重影的效果，但是由于成本高，也让很多水果分选机构，仍采用部分工人操作的方式。
5.基于水果图像采集时，需要对水果进行多角度采集，同时避免重影等问题来实现高品质的水果分选，本技术对水果的输送方式进行设计，使水果能够更好的被识别分选，并因此设计基于图像处理的水果分选装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有上述背景技术中的问题而提出的基于图像处理的水果分选装置。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：基于图像处理的水果分选装置，包括：图像采集单元，进行水果图像采集，进行数字分析识别有瑕疵水果；第一传送带，用于携带水果穿过穿过图像采集单元，所述第一传送带表面等间距固定有多个限位挡板；水果托盘，用于承托单个水果，在分选时，放置于第一传送带上限位挡板一侧，所述水果托盘与限位挡板接触或固定连接；所述第一传送带两侧对称安装有支撑架，所述支撑架与第一传送带一起穿过图像采集单元内部；所述水果托盘内部为半封闭状态并安装有能与水果接触的软刷带，所述水果托盘底部设有控制软刷带间隙性移动，实现水果翻转的驱动机构。
8.优选的，所述限位挡板与第一传送带一体成型，所述限位挡板设有可与水果托盘
连接固定的螺纹孔。
9.优选的，所述水果托盘包括果盘、底座，所述底座呈矩形中结构，所述底座顶部中部开设有圆形的连接孔，所述连接孔中固定有限位管，所述限位管外壁焊接有卡环，所述果盘采用橡胶制成，所述果盘套设于限位管外侧并在对应卡环的位置开设有环形槽，所述果盘顶部向下呈半球状凹槽，其中部于下方连通，所述果盘与凹槽底部呈等间距固定多个弧形托块。
10.优选的，所述软刷带包括软刷、第二传送带，所述第二传送带两端转动连接有支架，多个所述第二传送带依次排布于限位管底部通过支架与其连接固定，多个所述软刷呈环形等间距固定于第二传送带外表面。
11.优选的，所述驱动机构包括无刷电机、转轴a，所述无刷电机输出轴上连接有齿轮a，所述转轴a依次穿过多个第二传送带中部的驱动辊，所述转轴a上调节有齿轮b，所述转轴a一侧平行设有转轴b,所述转轴b上套接有两个齿轮c，其中一个所述齿轮c与齿轮a啮合连接，另一个所述齿轮c等间距切除多个齿牙后与齿轮b啮合连接。
12.优选的，所述第一传送带两端内部均设有轴承，所述轴承分别与两个支撑架转动连接，其中一个所述轴承穿过一个支撑架连接固定有伺服电机。
13.优选的，另一个所述支撑架内部固定有环形导电杆，所述底座内部延伸出电源线，所述电源线延伸至支撑架内部并与环形导电杆滑动连接，所述支撑架正对第一传送带的一面沿电源线于第一传送带的环形运动轨迹开设有连接槽。
14.与现有技术相比，本发明提供了基于图像处理的水果分选装置，具备以下有益效果：（1）本发明利用多个水果托盘分别承托水果并分布于第一传送带上，随第一传送带上一起穿过图像采集单元的拍摄区域，对进行水果图像采集，上传到上位机中并进行数字分析识别包括黑白点、病虫害、霉心病等有瑕疵水果；本发明的水果托盘具备间隙性翻转的效果，使图像采集单元能更好的识别水果的外观或内在，避免采集图像的重影，实现水果品级分类。
15.（2）本发明水果托盘采用上层承托水果的果盘与下层安装驱动机构的底座插接配合，水果托盘内部中间部位设置软刷带，软刷带向上能与放置的水果接触，软刷带向下又与驱动机构连接，在驱动机构通电工作时，带动软刷带间隙性移动，让水果定期翻转，进行水果的多面采集，提高水果图像数字分析的精准。
16.（3）本发明驱动机构采用无刷电机驱动利用齿轮啮合连接的方式进行第二传送带的转动，采取切除部分主动齿轮齿牙后再与从动齿轮啮合的方式完成对第二传送带驱动，实现软刷带间隙转动，软刷带的软刷通过拨弄水果使其间歇性翻转降低图像采集重影的问题。
附图说明
17.图1为本发明的整体立体结构示意图；图2为本发明的均匀分布水果托盘下的第一传送带与支撑架拆分结构示意图；图3为本发明的未分布水果下的托盘第一传送带与支撑架拆分结构示意图图4为本发明的图2中a处放大结构示意图；
图5为本发明的水果托盘整体结构示意图；图6为本发明的水果托盘俯视结构示意图；图7为本发明的水果托盘中果盘与限位管剖面后整体结构示意图；图8为本发明的水果托盘中果盘、底座、限位管剖面后整体拆分结构示意图；图9为本发明的图8中b处放大结构示意图；图10为本发明的安装环形导电杆的支撑架拆分示意图。
18.图号说明：1、图像采集单元；2、第一传送带；3、限位挡板；301、螺纹孔；4、水果托盘；401、果盘；402、底座；403、连接孔；404、限位管；405、卡环；406、环形槽；407、弧形托块；5、支撑架；501、环形导电杆；502、连接槽；503、第一磨辊；504、轴承；6、软刷带；601、软刷；602、第二传送带；603、支架；7、驱动机构；701、无刷电机；702、转轴a；703、齿轮a；704、齿轮b；705、齿轮c；706、转轴b；707、第二磨辊；8、伺服电机。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.实施例：请参阅图1-10，基于图像处理的水果分选装置，包括：图像采集单元1，进行水果图像采集，进行数字分析识别有瑕疵水果；第一传送带2，用于携带水果穿过穿过图像采集单元1，第一传送带2表面等间距固定有多个限位挡板3；水果托盘4，用于承托单个水果，在分选时，放置于第一传送带2上限位挡板3一侧，水果托盘4与限位挡板3接触或固定连接；第一传送带2两侧对称安装有支撑架5，支撑架5与第一传送带2一起穿过图像采集单元1内部；水果托盘4内部为半封闭状态并安装有能与水果接触的软刷带6，水果托盘4底部设有控制软刷带6间隙性移动，实现水果翻转的驱动机构7。
22.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明：请参阅1图，本技术实施例中，基于图像处理的水果分选装置，包括：图像采集单元1、第一传送带2、水果托盘4；两个支撑架5安装于第一传送带2两侧将其支撑并与其转动连接，将多个水果托盘4放置于第一传送带2上，支撑架5与第一传送带2均穿过图像采集单元1，第一传送带2在携带放有水果的水果托盘4经过图像采集单元1时，图像采集单元1，进行水果图像采集，上传到上位机中并进行数字分析识别包括黑白点、病虫害、霉心病等有瑕疵水果；并在随后进行分拣。
23.在一些实施例中，可将多个第一传送带2平行排布，共同穿过图像采集单元1提高水果的图像处理效率。
24.请参阅2-4图，本技术实施例中，第一传送带2一体成型或固定连接多个限位挡板3，限位挡板3均匀分布在第一传送带2上，将水果托盘4放置与限位挡板3移动方向的前侧，
限制水果托盘4移动时的阻力，使多个水果托盘4在移动时，均匀部分，便于水果图像采集。
25.另外，本技术在限位挡板3上开设了螺纹孔301可与水果托盘4连接固定，具体是与水果托盘4的底座402连接固定，将在下文进行具体描述。
26.这里可以让水果托盘4与第一传送带2同步转动，交替变换的只有水果。
27.在一些实施例中，可选在水果托盘4与第一传送带2不固定连接，在水果图像采集后，随水果同步进入下一工序。
28.请参阅5-7图，在本技术实施例中，水果托盘4包括了上层承托水果的果盘401与下层安装驱动机构7的底座402，果盘401与底座402连接后其中部相互连通，水果托盘4内部中间部位设置软刷带6，软刷带6向上能与放置的水果接触，软刷带6向下又与驱动机构7连接，在驱动机构7通电工作时，带动软刷带6间隙性移动，让水果定期翻转，提高水果图像数字分析的精准。
29.具体的是，底座402呈矩形中空结构，底座402顶面中部开设连接孔403与外部连通，并在连接孔403处安装限位管404，限位管404向上凸出后，果盘401套设在其外侧与其位置重合，果盘401顶部向下为球型凹槽，凹槽中部与下方连通，凹槽底部呈等间距固定多个弧形托块407，扩大凹槽与下方连通面积，便于与软刷带6充分接触，增设多个弧形托块407防止小型水果的下落。
30.其中，限位管404外侧固定了卡环405，而在果盘401内壁相应位置设置了环形槽406，因此果盘401与底座402实现卡接固定，其拆分的方式更加方便。
31.在一些实施例中，将底座402与限位挡板3固定后，果盘401与底座402卡接固定，水果放置于果盘401上，随着第一传送带2的移动完成水果图像采集前后只尽心水果的更换。
32.在一些实施例中，可还以将底座402与限位挡板3固定后，限位管404外侧取消卡环405，果盘401与底座402为活动连接，水果放置于果盘401上，随着第一传送带2的移动完成水果图像采集前后，果盘401与水果一起进入下一环节中。
33.本技术在中果盘401与底座402之间非锁死式固定连接，拆分的方式更加方便，对于不同类型水果图形采集识别时，能够更好的适配的果盘401。
34.请参阅7图，本技术的实施例中，软刷带6固定于限位管404的底部位置，其包括软刷601、第二传送带602，第二传送带602通过支架603与限位管404转动连接，软刷601等间距的分布于第二传送带602上，软刷601能延伸到果盘401的凹槽中，在第二传送带602在转动时，软刷601交底经过凹槽的软刷601对水果进行拨弄使其翻转。
35.其中，驱动机构7包括无刷电机701，转轴a702，第二传送带602中部设有与其摩擦配合的第二磨辊707，转轴a702贯穿多个第二磨辊707并与其连接固定，在转轴a702的端部套接上齿轮b704，无刷电机701固定于底座402上套接了齿轮a703，在本技术中由于底座402空间有限，设置了与转轴a702平行且上下错位的转轴b706，转轴b706上套接上两个齿轮c705，将其中一个齿轮c705与齿轮a703啮合，让无刷电机701带动其转轴b706转动，另一个齿轮c705与齿轮b704啮合，带动转轴a702转动，其中与齿轮b704啮合的齿轮c705被等间距切除多个齿牙，因此齿轮c705与齿轮b704之间存在啮合间隙，使水果的间歇性翻转降低图像采集重影的问题。
36.在一些实施例中，齿轮a703与齿轮b704直接啮合连接，为实现上述实施例的转动效果，将对齿轮a703的齿牙进行一定的切除。
37.请参阅8-9图，本技术实施例中，第一传送带2内部对称设置的第一磨辊503，通过第一磨辊503与两个支撑架5转动连接，第一磨辊503与第一传送带2摩擦配合，在第一磨辊503转动时带动第一传送带2转动，在其中一个第一磨辊503中部固定上轴承504，轴承504穿过一个支撑架5后与伺服电机8连接固定，利用伺服电机8控制第一传送带2的转动。
38.请参阅10图，本技术实施例中，在与上述实施例中支撑架5对称的另一个支撑架5中设置环形导电杆501，将底座402内部延伸出与无刷电机701连接的电源线，将电源线穿入该支撑架5内部并与环形导电杆501电性连接，其中电源线采用硬质导电材料或直接与纸质绝缘杆绑定穿过该支撑架5，由于电源线随底座402一起在第一传送带2上移动，因此在该支撑架5上根据电源线转动一周的轨迹开设了连接槽502，使无刷电机701实现正常工作。
39.在一些实施例中，底座402内部安装可拆卸或可更换移动电源进行对无刷电机701进行供电。
40.在一些实施例中，第一传送带2中部位置安装供电机构，电源线穿过第一传送带2与其连接。
41.在一些实施例中，可将底座402侧壁更换成太阳能充电面板，实现电量的自给自足。
42.基于上述实施例，在水果托盘4活动设置于第一传送带2上时，底座402将搭载移动电源，进行持续供电且不影响与下一下工艺的过渡。
43.本技术在采用了较为复杂的底座402内部供电连接方式，在使用中可以将电源线与底座402设置为插拔连接方式，面对上述实施例中水果托盘4的底座402与第一传送带2限位挡板3固定时，该连接方式可保证无刷电机701的长效供电，减少充电更换的繁琐步骤。
44.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。