一種固體籽粒的自動檢測與分選系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種固體籽粒的自動檢測與分選系統，該系統包括傳動部件、斜面翻滾部件、信號采集與處理部件和籽粒分選部件，其中傳動部件具有多個傳動通道，斜面翻滾部件具有多個傳輸通道，傳動部件的傳動通道的末端連接于斜面翻滾部件的傳輸通道的前端，斜面翻滾部件的傳輸通道的末端連接于籽粒分選部件，信號采集與處理部件安置于斜面翻滾部件的傳輸通道的上方。利用本實用新型，解決了固體籽粒的信號采集，特別是通過斜面翻滾部件，能夠產生固體籽粒的多姿態信息，在進行模式識別時能夠提高識別準確率，同時也解決了通過人工擺設固體籽粒所帶來的困擾。
【專利說明】—種固體籽粒的自動檢測與分選系統【技術領域】
[0001]本實用新型屬于現代農業裝備【技術領域】，涉及一種固體籽粒的自動檢測與分選系統。
【背景技術】
[0002]“國以民為本，民以食為天，食以安為先”。食品食材、藥品藥材直接關系著人民群眾的身體健康和生命安全，確保食品和藥品的安全就是最大的民生。然而，當前我國出現了種種食品藥品安全問題，這不僅影響了政府的公信度，還嚴重損害了人民的利益，給人民群眾的生理和心里帶來了極大的傷害，完善食品藥品安全保障體系是國家發展和社會文明進步的重要標志。
[0003]農作物原材料的安全是保障食品藥品安全的第一步。生活中大部分的食品藥品原材料都是以固體籽粒的形式存在的，比如糧食作物中的大豆、花生、玉米、麥仁，藥物作物中的冬青、枸杞、丹參、芡實等等。而這些農作物原材料不可避免的要進行雜質篩選、品種分類、質量檢測等工序 。因此，快速有效的檢測以及分選農作物固體籽粒，不僅可以保障食品藥品的安全性，而且可以提高農副產業的效益。
[0004]目前，國內對固體籽粒進行分選的系統還普遍存在一些問題。例如,針對玉米籽粒單倍體的分選系統，據專利CN102213685A所述，采用核磁共振裝置檢測油份的方法，雖然可以獲得很好的檢測和分選效果，但是鑒別速度仍有待提高的空間，并且儀器造價昂貴，難以面向大眾用戶普及；根據CN201789739中所述，采用圖像處理方法區分單倍體，則需要人工預先擺正玉米籽粒胚面，不能連續自動化作業，同樣費時費力。由此，真正能呈現固體籽粒運動過程中的多姿態、全自動、高通量的識別分選裝置還未見報道。
[0005]盡管，在可見光范圍，通過攝像機拍攝，計算機視覺處理方式進行食品藥物檢測的方式已經廣泛應用，但是現有的固態籽粒分選系統檢測技術單一化，并未加入紅外攝像機或者微型圖像光譜儀等多種測試手段。
實用新型內容
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]有鑒于此，本實用新型針對國內外缺少能呈現固體籽粒多姿態的自動分選裝置的問題，提出了一種固體籽粒的自動檢測與分選系統。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供了一種固體籽粒的自動檢測與分選系統，該系統包括傳動部件1、斜面翻滾部件2、信號采集與處理部件3和籽粒分選部件4，其中傳動部件I具有多個傳動通道，斜面翻滾部件2具有多個傳輸通道，傳動部件I的傳動通道的末端連接于斜面翻滾部件2的傳輸通道的前端，斜面翻滾部件2的傳輸通道的末端連接于籽粒分選部件4，信號采集與處理部件3安置于斜面翻滾部件2的傳輸通道的上方。
[0010]上述方案中，所述傳動部件I是由電機驅動，具有多個傳動通道，每個傳動通道每隔一定時間傳送一顆籽粒至斜面翻滾部件2。優選地，所述傳動部件I是傳送帶。
[0011]上述方案中，所述斜面翻滾部件2具有的多個傳輸通道分別對應傳動部件I上的多個傳動通道；所述斜面翻滾部件2的斜面整體與水平面呈一定角度，斜面表面具有凹凸紋理，以利于固體籽粒在下落過程中翻滾，從而產生多種姿態，獲得更多固體籽粒信息。
[0012]上述方案中，所述信號采集與處理部件3包括相互連接的信號采集部件與信號處理部件，信號采集部件用于采集固體籽粒在翻滾過程中的信息，信號處理部件用于對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，并向籽粒分選部件4發送該屬性信息。優選地，所述信號處理部件對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，是對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行特征提取，使用特征檢測或模式識別方法，通過計算與分析判斷固體籽粒的物理屬性。
[0013]上述方案中，所述籽粒分選部件4連接于斜面翻滾部件2的傳輸通道，由對應于翻滾部件多個傳輸通道的多個分選控制器構成，接收來自信號采集與處理部件3中信號處理部件對固體籽粒屬性的分析結果，并按照該分析結果對斜面翻滾部件2的相應傳輸通道中的固體籽粒進行分選。
[0014](三)有益效果
[0015]從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果:
[0016]1、本實用新型提供的固體籽粒的自動檢測與分選系統，解決了固體籽粒的信息采集。即由于加入了斜面翻滾部件，能夠讓固體籽粒在下滾的過程中產生多姿態信息，使得信號采集部件可以捕捉到更多的信息，所以在進行模式識別時能夠提高識別準確率，同時也解決了通過人工擺設固體籽粒所帶來的困擾。
[0017]2、本實用新型提供的固體籽粒的自動檢測與分選系統，由于在信號采集部件處不僅提供了可見光范圍的計算機視覺分選設備，并且可以加入了紅外攝像機或微型光譜儀完成多種方式的信息采集，從而進行處理及識別分選，所以在信息采集處理階段豐富了檢測手段，滿足了市場各種應用的需求。
[0018]3、本實用新型提供的固體籽粒的自動檢測與分選系統，由于其原理簡單，即只采用了圖像處理，模式識別的算法進行信息處理，并且整套裝置只有傳動、斜面翻滾、信號采集與處理和籽粒分選四個主要部件，所以在制造生產時便于實施，易于實現規模化分選，成本低廉，滿足了市場各種應用的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為進一步說明本實用新型的技術內容，以下結合附圖及實施案例對本實用新型詳細說明如后，其中:
[0020]圖1是本實用新型提供的固體籽粒的自動檢測與分選系統的結構示意圖；圖中標號:1-傳動部件；2-斜面翻滾部件；3_信號采集與處理部件；4_籽粒分選部件。
[0021]圖2是本實用新型提供的固體籽粒的自動檢測與分選方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。[0023]如圖1所示，圖1是本實用新型提供的一種固體籽粒的自動檢測與分選系統的結構示意圖，該系統包括傳動部件1、斜面翻滾部件2、信號采集與處理部件3和籽粒分選部件
4。其中，傳動部件I具有多個傳動通道，斜面翻滾部件2具有多個傳輸通道，傳動部件I的傳動通道的末端連接于斜面翻滾部件2的傳輸通道的前端，斜面翻滾部件2的傳輸通道的末端連接于籽粒分選部件4，信號采集與處理部件3安置于斜面翻滾部件2的傳輸通道的上方。
[0024]傳動部件I是由電機驅動，具有多個傳動通道，每個傳動通道每隔一定時間傳送一顆籽粒至斜面翻滾部件2。傳動部件I 一般是傳送帶。
[0025]斜面翻滾部件2，與傳動部件I相連接，具有多個傳輸通道，分別對應傳動部件I上的多個傳動通道。斜面翻滾部件2的斜面整體與水平面呈一定角度，斜面表面具有凹凸紋理，以利于固體籽粒在下落過程中翻滾，從而產生多種姿態，獲得更多固體籽粒信息。
[0026]信號采集與處理部件3，包括相互連接的信號采集部件與信號處理部件，信號采集部件用于采集固體籽粒在翻滾過程中的信息，信號處理部件用于對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，并向籽粒分選部件4發送該屬性信息。其中，信號處理部件對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，是對信號采集部件采集的固體籽粒信息進行特征提取，使用特征檢測或模式識別方法，通過計算與分析判斷固體籽粒的物理屬性。
[0027]籽粒分選部件4，連接于斜面翻滾部件2的傳輸通道，由對應于翻滾部件多個傳輸通道的多個分選控制器構成，接收來自信號采集與處理部件3中信號處理部件對固體籽粒屬性的分析結果，并按照該分析結果對斜面翻滾部件2的相應傳輸通道中的固體籽粒進行分選。
[0028]基于圖1示出的固體籽粒的自動檢測與分選系統的結構示意圖，圖2示出了一種固體籽粒的自動檢測與分選方法的流程圖，該方法包括以下步驟:
[0029]步驟1:籽粒傳送；固體籽粒被置于傳動部件上，隨著傳動部件的運動，固體籽粒被傳送到斜面翻滾部件；
[0030]步驟2:動態信息采集；固體籽粒在斜面翻滾部件中翻滾運動時,信號采集與處理部件采集固體籽粒在翻滾過程中的信息；
[0031]步驟3:特征提取與鑒別；信號采集與處理部件對采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，并向籽粒分選部件發送該屬性信息；
[0032]其中，所述信號采集與處理部件對采集的固體籽粒信息進行處理與計算，判斷固體籽粒的屬性信息，是對采集的固體籽粒信息進行特征提取，使用特征檢測或模式識別方法，通過計算與分析判斷固體籽粒的物理屬性；
[0033]步驟4:籽粒分選；籽粒分選部件接收到該屬性信息，根據該屬性信息對固體籽粒進行分選。
[0034]以下以玉米籽粒為例，采用本實用新型提供的一種固體籽粒的自動檢測與分選系統，對玉米籽粒單倍體進行篩選，在胚面存在Navajo標記的則可認定是雜合體，胚面不存在標記的則是單倍體。Navajo標記呈明顯的紫黑色，因此可以通過可見光攝像頭完成對此實施例的鑒別分選。
[0035]該固體籽粒的自動檢測與分選系統，主要由傳動部件、斜面翻滾部件、信號采集與處理部件和籽粒分選部件四部分構成。其中傳動部件(即傳送帶)與斜面翻滾部件相連接，斜面翻滾部件有多個傳輸通道，其與籽粒分選部件相連接，并且在傳輸通道的上方安置信號采集與處理部件。傳動部件是由電機驅動，其上包含多個傳動通道，每個傳動通道每隔一定時間傳送一顆玉米籽粒，以便后續部件完成各自操作。斜面翻滾部件，連接于傳動部件的尾部，分為多個傳輸通道，分別對應傳送帶多個傳動通道。斜面整體與水平面呈一定角度，斜面表面有凹凸紋理，利于玉米籽粒在下落過程中翻滾，從而產生多種姿態。信號采集與處理部件為一套圖像采集識別系統，是由圖像采集設備和高速計算機構成，圖像采集設備用于獲取固體籽粒信息，一般為相機；高速計算機用于對獲取的固體籽粒信息進行處理和分析。圖像采集設備采用的是外觸發方式采集圖像。籽粒分選部件連接于斜面翻滾部件的尾部，是由對應于多個傳輸通道的分選控制器構成。
[0036]下面將分六個階段做進一步說明。
[0037]系統復位階段:啟動控制系統程序，同時啟動圖像采集設備(即相機)及高速計算機處理程序。此時工作在外觸發采集方式下的攝像頭未收到觸發信號，與傳送帶及分選控制器都處于靜止狀態。
[0038]籽粒傳送階段:傳送帶由電機傳動，玉米籽粒由特定方式置于傳送帶6個通道內，每行分布6顆玉米籽粒,玉米籽粒間距為50mm,在傳送帶運動方向上的間距為100mm。當玉米籽粒運輸至斜面翻滾部件時，系統會產生一個脈沖信號，發送至圖像采集設備。
[0039]圖像采集階段:玉米籽粒進入斜面翻滾部件后，圖像采集設備開始以60張/秒的速度，捕捉6顆玉米籽粒從斜面翻滾的多姿態圖像，待玉米籽粒翻滾到部件底部時，停止拍攝，并把拍攝的圖像傳遞給高速計算機。按照幀速率60幀/秒，分辨率是640X480。一個玉米籽粒從斜面上端到斜面下端的滾動時間大概是200ms到300ms之間。那么，通過相機可以拍攝到一個玉米籽粒在下落滾動過程中的12到18張圖片。
[0040]圖像處理階段:高速計算機在接收到采集圖片后，通過模式識別等相關算法對采集圖像進行預處理、固體籽粒分割、特征提取和判別器分類，最終確定出六個通道對應的玉米籽粒是否為單倍體，并將判別結果傳遞給籽粒分選部件。
[0041]籽粒分選階段:籽粒分選部件收到判別結果后，把六通道玉米籽粒屬性結果以二進制信號形式傳遞給對應的六個分選控制器。例如，當分選控制器I收到控制信號為O時，則默認通道I內的玉米籽粒為單倍體，并允許通道I內的玉米籽粒通過分選部件；如果分選控制器I收到控制信號為I時，則默認通道I內的玉米籽粒為雜合體，并拒絕通道I內的種子通過分選部件，從而濾除了雜合體玉米籽粒。
[0042]系統往復階段:傳送帶運動過一行玉米籽粒后，停頓5秒，再次啟動運輸玉米籽粒，玉米籽粒到達斜面翻滾部件時，控制系統再次給圖像采集設備發送觸發信號，觸發器采集圖像，圖像采集成功后傳輸至高速計算機處理圖像，將結果發送至分選控制部件，如此往復循環，使系統連續運行。
[0043]檢測完成后，首先關閉系統控制程序，等待傳送帶和分選部件不再運動后，關閉圖像采集設備和高速計算機。
[0044]綜合以上步驟，此實施例證明，本實用新型提供的固體籽粒自動分選系統對鑒別玉米單倍體的方法簡明有效。實施例通過特定的拍攝環境，可對動態玉米籽粒胚面進行圖像采集，并用圖像處理的方法對單倍體玉米籽粒進行識別，此方法真正實現了實時監測運動過程中玉米籽粒的全自動分選功能，整個過程無需人為調整玉米籽粒姿態，徹底實現了全自動化的單倍體分選目的。
[0045] 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，該系統包括傳動部件(I)、斜面翻滾部件(2)、信號采集與處理部件(3)和籽粒分選部件(4)，其中傳動部件(I)具有多個傳動通道，斜面翻滾部件(2)具有多個傳輸通道，傳動部件(I)的傳動通道的末端連接于斜面翻滾部件(2)的傳輸通道的前端，斜面翻滾部件(2)的傳輸通道的末端連接于籽粒分選部件(4)，信號采集與處理部件(3)安置于斜面翻滾部件(2)的傳輸通道的上方。
2.根據權利要求1所述的固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，所述傳動部件(I)是由電機驅動，具有多個傳動通道，每個傳動通道每隔一定時間傳送一顆籽粒至斜面翻滾部件(2)。
3.根據權利要求2所述的固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，所述傳動部件⑴是傳送帶。
4.根據權利要求1所述的固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，所述斜面翻滾部件(2)具有的多個傳輸通道分別對應傳動部件(I)上的多個傳動通道；所述斜面翻滾部件(2)的斜面整體與水平面呈一定角度，斜面表面具有凹凸紋理，以利于固體籽粒在下落過程中翻滾，從而產生多種姿態，獲得更多固體籽粒信息。
5.根據權利要求1所述的固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，所述信號采集與處理部件(3)包括相互連接的信號采集部件與信號處理部件。
6.根據權利要求1所述的固體籽粒的自動檢測與分選系統，其特征在于，所述籽粒分選部件(4)連接于斜面翻滾部件(2)的傳輸通道，由對應于翻滾部件多個傳輸通道的多個分選控制器構成。
【文檔編號】B07C5/342GK203695451SQ201320672798
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】陳紹江, 李衛軍, 董肖莉, 劉金, 覃鴻, 郭婷婷, 田震, 張麗萍, 張垚 申請人:中國科學院半導體研究所, 中國農業大學