一種禽蛋品質自動檢測分選設備的制作方法

專利名稱：一種禽蛋品質自動檢測分選設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及禽蛋檢測技術領域，尤其涉及一種禽蛋品質自動檢測分選設備。 具體地說，本實用新型是一種包括蛋品傳輸的硬件和蛋品檢測分選的軟件控制系統于一體的設備，實現快速準確地識別禽蛋的內部及外部品質并自動分選，為合格蛋品進入市場提供了一種綠色檢測設備。
背景技術：
常見禽蛋有雞蛋、鴨蛋與鵝蛋，除了鮮蛋外，禽蛋還可以腌制成咸蛋與皮蛋，做成熟蛋、鹵蛋等。我國是禽蛋生產與消費大國，禽蛋品質檢測關系到國民經濟利益與消費者健康，特別是高效禽蛋品質檢測技術的市場需求尤為迫切。有關蛋品檢測技術一直是研究熱點1、利用禽蛋的氣味特性、聲學特性來檢測禽蛋品品質“一種利用揮發物的禽蛋新鮮度檢測裝置及方法”(CN101419212A)和“一種利用揮發物的禽蛋裂紋檢測裝置及方法”(CN101419213A)分別公開了一種利用揮發物的禽蛋新鮮度及裂紋檢測裝置，利用好蛋和裂紋蛋揮發物的不同來鑒別兩種蛋；“一種禽蛋細小裂紋的敲擊檢測裝置及方法”(CN101419196A)公開了一種利用敲擊響應信號的禽蛋裂紋檢測裝置。以上專利均是靜態檢測，無法滿足在線檢測的需要。2、利用禽蛋的光學特性來檢測禽蛋品品質“自動選蛋機” (CN86105958)公開了該機用平行光對蛋進行掃描，光接收器將被照蛋透過的光信號轉化為電信號，通過電壓比較、譯碼，得到不同蛋質的判別結果。該機技術核心是光電技術，且是逐個照蛋逐個分選，工作效率不高。3、利用計算機視覺技術來檢測禽蛋品質“禽蛋尺寸及蛋形指數的檢測方法”(CN101509761A)公開了一種禽蛋體積和表面積的檢測方法，“用于禽蛋尺寸與蛋形指數及重量同時檢測的方法”(CN1934935A)公開了一種禽蛋尺寸及蛋形指數及重量同時檢測的方法，這兩種方法主要是利用禽蛋圖像來計算其外型參數以及一些圖像處理算法，且并未涉及禽蛋內部品質檢測；“一種禽蛋表面品質檢測的方法及裝置”(CN1804620)利用計算機視覺技術和聲學技術，檢測禽蛋裂紋、污斑、畸形等表面品質，該發明只是在傳送線上采集禽蛋的動態信號，最后僅顯示出等級的判別結果，未能真正實現蛋品的機械自動分選。上述對禽蛋品質的檢測，要么技術單一，要么檢測對象限定為禽蛋外部品質。經檢索，尚未發現有關檢測禽蛋內部及外部品質的綠色禽蛋檢測技術及分選設備應用于生產實際。
發明內容本實用新型的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種禽蛋品質自動檢測分選設備。[0012]本實用新型的目的是這樣實現的運用計算機視覺技術和機械執行機構相配合，通過一系列的動態圖像處理及模式識別，實現對禽蛋內部及外部品質智能、無損檢測并自動分選，即采集群體禽蛋的動態圖像，對圖像分析處理后提取差異大的顏色特征、紋理特征及統計矩特征等表征不同品質蛋的參數，通過人工神經網絡等方法建立判別模式，以此模式作為模板來檢驗蛋的品質。具體地說，本實用新型的技術方案如下一、禽蛋品質自動檢測分選設備(簡稱設備)本設備包括送蛋裝置、照蛋裝置、移蛋裝置、卸蛋裝置以及計算機視覺模塊和控制系統模塊；送蛋裝置、照蛋裝置、移蛋裝置和卸蛋裝置依次連接；照蛋裝置、計算機視覺模塊、控制系統模塊和卸蛋裝置依次連接。二、禽蛋品質自動檢測分選方法(簡稱方法)本方法包括下列步驟①由蛋場經驗豐富的工人師傅通過人工照蛋精心挑選各種品質的禽蛋(如好蛋、 次蛋、壞蛋等)若干枚；②把各類禽蛋放在蛋輥上，計算機視覺模塊每次采集同一排的多枚禽蛋的動態圖像，分類建立圖像庫，進行圖像處理與分析，提取各類蛋的特征參數，建立判別模式，并進行模式檢驗與修正，最后將優化的模式保存于計算機；③另外再挑選與建模樣品蛋同樣的幾類禽蛋各若干枚，每類禽蛋用鉛筆做好數字標記1、2、3等；④把各類禽蛋隨機混合，放置于送蛋裝置的蛋輥上，讓其隨蛋輥向右運動；⑤光電傳感器感應到第一排禽蛋到達的信號，立即觸發攝像頭采集圖像，并送入計算機分析處理，用步驟②建立的模式進行判別，計算機將判別結果暫存；⑥送蛋裝置把第一排禽蛋送至傳送線右端盡頭，移蛋裝置通過平行四桿的平面運動，將蛋用其上的水平橫桿托起，送往與送蛋方向垂直的橫向通道頂端；⑦計算機根據安裝在平行四桿連桿兩側的光電傳感器感應到的禽蛋到達信號，給卸蛋裝置發布卸蛋指令；⑧卸蛋裝置的電磁鐵受控制系統模塊控制，于得電狀態下頂起杠桿右端，導致杠桿翹起將杠桿左端的禽蛋卸下，滾落對應的蛋品等級通道；⑨其他排的禽蛋的檢測與分選重復步驟④ 步驟⑧的操作。本實用新型的工作原理本實用新型利用工業攝像頭拍攝傳送蛋輥上的禽蛋群體圖像并進行模式識別，將判別結果反饋給執行機構并動作，從而把各種蛋分級檢出。將禽蛋置于送蛋裝置的傳送蛋輥上，由控制系統模塊的光電傳感器感應禽蛋到達的信號，觸發攝像頭攝像，計算機對圖像進行模式識別后將結果暫存，安裝在平行四桿連桿左右兩側的光電傳感器感應連桿的擺動次數，通過多功能數據采集卡統計其計數信號，將結果反饋給控制系統，通過電磁鐵的得電時的上升動作將放蛋的桿件頂起，從而蛋從相應位置滾入對應通道，達到分級的目的。本實用新型實現了用機器代替人眼，實現禽蛋的無損自動檢測并分選，適用于蛋品加工及品質檢測行業。[0033]本實用新型具有下列優點和積極效果1、通過采用在平行四桿的連桿兩側安裝光電傳感器，實現對要分級的蛋的準確定位，比常規延時操作更加精準。2、把蛋品群體動態圖像的高效處理及模式判別與機械自動分選有效結合。3、通過對咸鴨蛋檢測與分選的試驗證明，該方法與設備檢測正確率達95%。試驗證明本實用新型的設計合理可行、操作簡便，效果明顯，可應用到其他的農產品檢測中，具有良好的應用推廣前景。

圖1是本設備的結構方框圖；圖2是本設備主要硬件分布示意圖(俯視)；圖3是送蛋裝置的結構示意圖；圖4是照蛋裝置和視覺模塊的結構示意圖；圖5是移蛋裝置的結構示意圖；圖6是卸蛋裝置的結構示意圖；圖7是計算機視覺模塊流程圖；圖8是軟件控制系統總流程圖。其中100-送蛋裝置，110-機架，120-雙錐蛋輥，130-鏈，140-鏈輪；200-照蛋裝置210-光源架，220-光源，230-光室；300-移蛋裝置310-蛋托，320-平行四桿，330-小鏈輪，340-鏈，350-偏心大鏈輪，360-張緊輪，370-彈簧；400-卸蛋裝置410-杠桿，420-蛋品通道；500-計算機視覺模塊510-攝像頭，520-圖像采集卡，530-計算機；600-控制系統模塊，610-傳感器，611-觸發傳感器，612-計數傳感器；620-多功能數據采集卡，630-繼電器板卡，640-電磁鐵。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明本實施例試驗樣品蛋由湖北省蛟龍蛋品公司提供，根據廠家要求將咸鴨蛋分為4 類好蛋、未腌夠蛋、退容散黃蛋和黑黃蛋(腐敗變質蛋)。一、設備[0065]1、總體如圖1、2，本設備包括送蛋裝置100、照蛋裝置200、移蛋裝置300、卸蛋裝置400以及計算機視覺模塊500、控制系統模塊600 ；送蛋裝置100、照蛋裝置200、移蛋裝置300和卸蛋裝置400依次連接；照蛋裝置200、計算機視覺模塊500、控制系統模塊600和卸蛋裝置400依次連接。2、功能塊1)送蛋裝置100如圖3，送蛋裝置100為一種鏈傳動機械，包括機架110、蛋輥120、鏈130、鏈輪 140、蛋輥軸150 ；在機架110上下的左右支點上設置有鏈輪140，鏈130包裹鏈輪140組成傳送帶， 在鏈130上設置有蛋輥120和蛋輥軸150。工作原理每一排蛋輥120放咸鴨蛋3枚；運行時，外在動力帶動鏈輪140轉動，鏈輪140帶動鏈130及其上的蛋輥軸150作循環運動，蛋輥軸150帶動其上的蛋輥120運動，蛋輥120 帶著咸鴨蛋沿著傳送線運動。2)照蛋裝置200如圖4，照蛋裝置200包括光源架210、光源220、密閉光室230 ；光源220設置在上下兩層蛋輥120中間，光向朝上；設置在上層蛋輥120上方的光室230是一方形盒，其頂面中間有一小圓孔。3)移蛋裝置300如圖5，移蛋裝置300設置在送蛋裝置100最右端且與之垂直的位置，包括蛋托 310、平行四桿320、小鏈輪330、鏈340、偏心大鏈輪350、張緊輪360和彈簧370 ；鏈340包裹在左端小鏈輪330和右端偏心大鏈輪350上組成傳動機構，張緊輪360 通過彈簧370壓緊在鏈340的上面；平行四桿320的左豎桿的下端和小鏈輪330連接，平行四桿320的上橫桿上設置有蛋托310。工作原理偏心大鏈輪350做勻速轉動，通過鏈340的傳動和張緊輪360的壓緊，帶動小鏈輪 330做變速轉動，使和小鏈輪330連接的平行四桿320也做變速轉動，上橫桿上設置的蛋托 310，將其上端的咸鴨蛋橫向傳送。4)卸蛋裝置400如圖6、2，卸蛋裝置400包括杠桿機構410和蛋品收集通道420 ；12個杠桿機構410與移蛋方向垂直，且等距安裝在移蛋裝置300的平行四桿320 的上方，每個杠桿機構410對應一個蛋品收集通道420，運作時杠桿一頭是禽蛋，另一頭下方是電磁鐵640。蛋品等級通道420收集各類因電磁鐵640頂起杠桿而滾落的蛋。5)計算機視覺模塊500如圖1、4，計算機視覺模塊500包括依次連接的攝像頭510、圖像采集卡520和計算機530 ；攝像頭530固定在光室230上方，攝像頭530的鏡頭伸進到光室230頂上的小孔中，視場角設計為40°。6)控制系統模塊600[0090]如圖1，控制系統模塊600包括依次連接的0個)光電傳感器610、(1個)多功能數據采集卡620、(1個)繼電器板卡630和(多個)電磁鐵640 ；光電傳感器610包括觸發傳感器611和計數傳感器612 ；觸發傳感器611安裝在光室230內部靠近進蛋的方向，用來感應進入光室230的蛋位置并觸發攝像頭530攝像；計數傳感器612裝在平行四桿320的連桿兩側，用來感應連桿擺動的次數，以對各類蛋的分級位置精確定位；每一個電磁鐵640對應安裝在一個通道始端的杠桿下方。二、方法1、計算機視覺模塊流程如圖7，計算機視覺模塊流程是①傳感器感應蛋到達光室71 ；②攝像頭采集群體禽蛋圖像72 ；③圖像采集卡傳輸數據給計算機73 ；④計算機分析處理圖像74 ；⑤計算機進行模式識別75。2、軟件控制系統總流程如圖8，軟件控制系統總流程是①開始81;②觸發采集一幀群體禽蛋圖像82 ；③群體禽蛋圖像預處理83 ；④群體禽蛋圖像特征提取84 ；⑤群體禽蛋圖像分割、定位85 ；⑥群體禽蛋圖像特征提取86 ；⑦群體禽蛋圖像品質分級87 ；⑧群體禽蛋圖像級別儲存、進入減計數分級線程88 ；⑨判斷傳感器減計數是否到零89，是則進入下一步驟，否則轉跳到步驟①；⑩啟動驅動對應電磁鐵動作線程(先吸合、延時、斷開)90。三、檢測結果參照實驗的圖像特征參數散點圖和表1，圖像特征參數選取幾類蛋差異較大的顏色參數(R、G、B、V)、紋理參數(GW1、BffU BW4)、統計矩參數(平均亮度、平均對比度、一致性)。建模采用BP神經網絡模式，該BP網路采用三層前饋結構，分別為輸入層、隱含層和輸出層。輸入層的節點數等于指標數(顏色、紋理以及三個統計矩特征)10，輸出層有4個節點(對應于不同的4類咸鴨蛋編碼1000、0100、0010、0001)，隱含層的節點數確定為18，其由經驗公式確定。表14類咸鴨蛋的統計矩參數
權利要求1.一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于包括送蛋裝置(100)、照蛋裝置000)、移蛋裝置(300)、卸蛋裝置000)以及計算機視覺模塊(500)、控制系統模塊(600)；送蛋裝置(100)、照蛋裝置000)、移蛋裝置(300)和卸蛋裝置(400)依次連接； 照蛋裝置000)、計算機視覺模塊(500)、控制系統模塊(600)和卸蛋裝置(400)依次連接。
2.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于所述的送蛋裝置(100)為一種鏈傳動機械，包括機架(110)、蛋輥(120)、鏈(130)、鏈輪 (140)和蛋輥軸(150)；在機架(110)上下的左右支點上設置有鏈輪(140)，鏈130包裹鏈輪(140)組成傳送帶，在鏈(130)上設置有蛋輥(120)和蛋輥軸(150)。
3.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于 所述的照蛋裝置(200)包括光源架010)、光源(220)和密閉光室Q30)； 光源(220)設置在上下兩層蛋輥(120)中間，光向朝上；設置在上層蛋輥(120)上方的光室(230)是一方形盒，其頂面中間有一小圓孔。
4.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于所述的移蛋裝置(300)設置在送蛋裝置(100)最右端且與之垂直的位置，包括蛋托 (310)、平行四桿(320)、小鏈輪(330)、鏈(340)、偏心大鏈輪(350)、張緊輪(360)和彈簧 (370)；鏈C340)包裹在左端小鏈輪(330)和右端偏心大鏈輪(350)上組成傳動機構，張緊輪 (360)通過彈簧(370)壓緊在鏈(340)的上面；平行四桿(320)的左豎桿的下端和小鏈輪 (330)連接，平行四桿(320)的上橫桿上設置有蛋托(310)。
5.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于 卸蛋裝置(400)包括杠桿機構(410)和蛋品收集通道020)；多個杠桿機構(410)與移蛋方向垂直，且等距安裝在移蛋裝置(300)的平行四桿(320) 的上方，每個杠桿機構(410)對應一個蛋品收集通道G20)，運作時杠桿一頭是禽蛋，另一頭下方是電磁鐵(640)。
6.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于所述的計算機視覺模塊(500)包括依次連接的攝像頭(510)、圖像采集卡(520)和計算機(530)；攝像頭(530)固定在光室(230)上方，攝像頭(530)的鏡頭伸進到光室(230)頂上的小孔中。
7.按權利要求1所述的一種禽蛋品質自動檢測分選設備，其特征在于所述的控制系統模塊(600)包括依次連接的光電傳感器(610)、多功能數據采集卡 (620)、繼電器板卡(630)和電磁鐵(640)；光電傳感器(610)包括觸發傳感器(611)和計數傳感器(612)； 觸發傳感器(611)安裝在光室O30)內部靠近進蛋的方向，用來感應進入光室(230) 的蛋位置并觸發攝像頭(530)攝像；計數傳感器(61 安裝在平行四桿(320)的連桿兩側， 用來感應連桿擺動的次數，以對各類蛋的分級位置精確定位；每一個電磁鐵(640)對應安裝在一個通道始端的杠桿下方。
專利摘要本實用新型公開了一種禽蛋品質自動檢測分選設備，涉及禽蛋檢測技術領域。本設備包括送蛋裝置(100)、照蛋裝置(200)、移蛋裝置(300)、卸蛋裝置(400)以及計算機視覺模塊(500)、控制系統模塊(600)；送蛋裝置(100)、照蛋裝置(200)、移蛋裝置(300)和卸蛋裝置(400)依次連接；照蛋裝置(200)、計算機視覺模塊(500)、控制系統模塊(600)和卸蛋裝置(400)依次連接。本實用新型設計合理可行、操作簡便，效果明顯，可應用到其他的農產品檢測中，具有良好的應用推廣前景。
文檔編號G01N33/08GK202037127SQ201020677530
公開日2011年11月16日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者丁幼春, 王巧華, 王樹才 申請人:華中農業大學