红枣自动快速无损检测分级机研究-农业机械学报.PDFVIP

２０１４年９月 农 业 机 械 学 报 第４５卷 第９期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１４．０９．０１３ 红枣自动快速无损检测分级机研究 １，２ １ １，２ １ １ 王松磊 　刘民法　何建国 　贺晓光　吴龙国 （１．宁夏大学农学院，银川７５００２１；２．宁夏大学土木与水利工程学院，银川７５００２１） 摘要：设计了基于机器视觉技术的红枣自动快速无损检测分级机，可依据枣果外部综合指标进行判别分级。整机 由单体化定向排布输送系统、多表面图像采集与处理系统、分级执行机构、传动及控制部分组成。根据整机工作原 理，采用辊轮输送链板与间歇式凸轮拨枣机构相结合的方式，实现枣果快速单体化排布输送，利用工业相机与 ＳＴＭ３２嵌入式系统配合正面及背面光源进行枣果多表面图像采集，采用气动式分级执行机构完成枣果分级。理论 计算与试验表明：输送带最佳倾角为２８°，当运行速度为１６０ｍｍ／ｓ时，输送带驻枣率为９５％，分级速度达 １０个／ｓ， 分级准确率９２％，最大产能５５０ｋｇ／ｈ，可较好满足红枣自动化快速检测分级生产要求。 关键词：红枣　自动分级机　无损检测　设计 中图分类号：Ｓ２４；Ｓ２２６９；Ｓ６６５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１４）０９００７９０５ 　　引言 １　总体设计方案 从果园采收的枣果，大小混杂，品质参差不齐， １１　技术要求 直接上市销售严重影响枣农经济利益和消费者的权 利用机器视觉技术对果品进行无损检测分级， 益。因此研发红枣采后快速自动化无损检测分级设 具有实时、客观、无损、智能、单次多指标检测等优 备，及时剔除腐烂损伤红枣，实现优质优价成为产业 点，因此基于机器视觉技术，研制红枣自动化无损检 发展的关键。当前果品分级设备主要有大小分级 测分级机。课题研发设备主要针对鲜红枣分级，试 机、重量分级机、外部综合品质分级机及成熟度分级 验对象选用鲜食红枣中具有代表性的宁夏灵武玛 机等［１－９］。大小分级机主要以机械式为主，常用设 枣，横径 １５～３５ｍｍ，长度 ３０～６０ｍｍ，单果质量 ［１０］ 备为滚筒或丝杠式分级机 ，此装置结构简单，成 １５～４０ｇ；鲜枣皮薄质脆易损伤，需人工采摘，去除 本较低，分选效率较高，适用于球形和近似球形果品 枣叶后分级；红枣保鲜期为７～１０ｄ，故采摘后应尽 的分选；重量分级机主要有机械式和电子称量式分 快分级并装箱预冷，以保证红枣新鲜度。玛枣呈椭 选机；外部综合品质分级机是按水果的大小、表面缺 球体，表面凹凸不平，成熟时表面红、绿、黑多色相 陷、色泽、形状、成熟度等进行分级，分级方法包括光 间，独特的果斑对图像识别干扰较大，不易与背景分 电式色泽分级和机器视觉检测分级，其中机器视觉 离，因此，试验中轮廓的提取与大小、形状识别在背 检测分级技术装备已成为国外研发主流，并得到广 光源下完成，颜色及表面损伤图像在正面光源下用 泛应用［１１－１７］，国外已开发出在３ｍ／ｓ运行速度的输 高分辨率工业相机获取，同一红枣应获取多个表面 送带上识别 １ｍｍ大小果品缺陷的分级设备，分级 图像，便于全面准确评价。 速度达 １２个／ｓ，分级指标包括重量、颜色、大小形 １２　整机结构及工作原理 状、缺陷等，可处理柑橘、苹果、猕猴桃、小番茄、樱桃 整机主要由红枣自动化整理排布输送系统、多 等十余种水果；国内浙江大学等已开发出针对柑橘 表面图像采集与处理系统、分级执行机构、传动系统 等大型果的智能化实时检测与分级