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鸡蛋外壳的裂纹检测与分拣

王笑

（山东建筑大学机电工程学院，山东济南250101）

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月2013年3月机械工程日报

1前言

鸡蛋在分拣过程中，要注意鸡蛋表面是否有裂纹，如果鸡蛋出现裂纹，将可能导致蛋黄

和蛋清的变质。为了更好的保证鸡蛋的品质，对鸡蛋进行裂纹检测是非常必要的。

近几十年来，机器视觉因其非接触、速度快、精度性、重复性、客观性等特点，使其被

广泛地应用于农业、工业、制造业等各类相关行业中，辅助或替代人工完成视觉层面上的检

测或辨别任务，应用于各种重复度高、工作量大等的环境中，推动着各个产业的智能化发展。

机器视觉系统可通过视觉传感器将被测目标进行扫描并转换成图像信号，传送给专用的图像

处理系统，在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分

析，并以此为根据完成对工件的检测任务。

课题旨在设计一种鸡蛋分拣系统，重点在于提出一种鸡蛋裂纹检测方法，实现对完好蛋

和裂纹蛋的分类并从而可进一步实现分拣，替代国内鸡蛋初加工生产线中人工检测裂纹蛋，

为实现生产线中检测环节实现自动化和智能化打下基础[1-4]。

2分拣模块

由于鸡蛋的蛋壳具有易碎的性质，特别是外壳含有裂纹的鸡蛋，夹具类的机械手末端执

行器在在线夹取、移动鸡蛋的过程中容易造成二次破坏，且鸡蛋外形可近似看为椭圆体，为

限制鸡蛋位移，故鸡蛋初加工生产线的传送机构是由链杆和棍子组成的传动带，机器人的末

端机器手执行器不易进行抓取操作[5]。故夹具类的机械手末端执行器不适用于鸡蛋的在线分

拣工作。

经改装的鸡蛋吸盘类机械手末端执行器仅能吸起蛋壳完好的鸡蛋，而对于外壳含有裂纹

的鸡蛋，常见的鸡蛋专用吸盘受蛋壳表面裂纹长度和形状影响较大，特别是片状裂纹，若吸

盘吸附位置与裂纹所在区域出现重合，则会出现漏气现象，不能吸附起鸡蛋，达不到分拣的

目的。

拨杆装置由于应用于鸡蛋初加工生产线的分拣和重量分级两个环节中，具有良好的互换

性和技术人员通用性，日常维护相对整套机器人设备也更加容易。综上所述，选用拨杆拨动

鸡蛋的方式实现分拣。

3鸡蛋外壳图像在线采集[6]

在线获得鸡蛋多个面的图像信息，保证所采集图像可反映鸡蛋外壳完整的信息，不漏掉

裂纹;之后对逐张图像进行分类预测，再综合同一鸡蛋多张图像的分类结果，判别该鸡蛋是

否为裂纹鸡蛋，达到检测的目的，并将结果返回于分拣模块。

在机器视觉领域里，常见的照明方式一般有:反射光照明、透过光照明和间接照明。

由于鸡蛋蛋壳外表面存在较多不规则的凹陷与凸起，在使用反射光照明和间接照明方式

时，鸡蛋蛋壳外表面的凹陷与凸起会清晰地表达在获取的图像信息内，这些信息在后续鸡蛋

图像分类模型训练时属于干扰类信息，增加了图像预处理流程;使用透过光照明方式时，由

于裂纹产生部位的透光性相比蛋壳其他部位较强，故此照明方式下鸡蛋外壳的裂纹信息在图

像中得以凸显，具有较强的辨识度，有利于后续分类。

由于鸡蛋的形状似一个椭圆体，想要获取鸡蛋完整的外部图像信息，则至少需要上传3

张图片，如果鸡蛋静置不动，单个相机单次拍摄，仅能得到鸡蛋1/3的表面，绕鸡蛋赤道进

行120°、240°、360°三个方向各设置一架相机，才可获取完整外壳图像信息。

根据上段分析，拟设计安装3个或更多相机组成相机组，并排线形布置于鸡蛋传送线路

径正上方，使鸡蛋在传送过程中转动，达到拍摄鸡蛋环绕赤道所有面的图像信息的目的。初

步方案如下图所示，其中:

(1)1表示辊子和链杆，2表示鸡蛋，3表示相机，4表示光源;

(2)箭头分别表示辊子的转动方向,辊子带动鸡蛋的转动方向，以及传送装置带动鸡蛋传

送的方向;

(3)传送装置工作时，辊子须随传送链的前进而匀速转动，辊子的转动带动鸡蛋转动；

(4)相机设置在鸡蛋恰好转动120°时的固定位置，通过光电传感器检测鸡蛋位置进行

拍摄，每次拍摄鸡蛋表面1/3的图像信息，三个相机拍摄三次即可获取鸡蛋外壳的完整图像

信息。

相机布置示意图

4结论

本文通过对比使用机械手和吸盘器对鸡蛋进行分拣动作的优缺点，决定选用吸盘器。其

次，针对鸡蛋外壳图像的采集，利用辊子带动鸡蛋转动，通过光电传感器检测鸡蛋位置进行

图像拍摄，保证能够获取鸡蛋外壳的完整图像，将获取的图像与完好蛋壳的图像做出对比，

将结果反馈到