專利名稱：孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及禽蛋檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備及其方法。具體地說，本發(fā)明是一種包括孵化蛋品傳送、照蛋、吸蛋和出蛋的軟硬件于一體的設(shè)備與方法，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確地識(shí)別孵化蛋的成活性并自動(dòng)分選，為孵化企業(yè)提供了一種綠色檢測(cè)設(shè)備及其方法。
背景技術(shù)：
我國是禽蛋生產(chǎn)與消費(fèi)大國，而孵化產(chǎn)業(yè)是禽蛋市場(chǎng)供應(yīng)的有力后盾。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，種蛋孵化成功率約為82-90%，若能盡早挑選出不能孵化的蛋，將可大大節(jié)省時(shí)間、 空間、能源和勞動(dòng)力。有關(guān)孵化蛋品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)一直是研究熱點(diǎn)，大多采用光電法及計(jì)算機(jī)視覺法 1、光電法
隋吉東(1999)和于景濱(2002)分別在“孵化早期用光電法一次鑒別無精蛋”和“孵化早期用光電法剔除無精蛋的兩種方法”的文章里介紹了，利用自制的光電裝置檢測(cè)無精蛋的方法，相關(guān)專利未見報(bào)道。2、計(jì)算機(jī)視覺法
楊秀坤(1997)、陳佳娟(2000)及郁志宏(2006)分別在博士論文“農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測(cè)中的人工智能方法研究”、“采用計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行孵化雞蛋成活可能性的自動(dòng)檢測(cè)”及“自適應(yīng)粒子群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別種蛋成活性”里介紹了基于視覺的種蛋檢測(cè)方法的研究，方法大同小異， 均采用視覺技術(shù)采集圖像，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建模。但都只針對(duì)單枚孵化蛋的靜態(tài)分析。專利“對(duì)家雞的胚蛋孵化早期判斷性別的方法及設(shè)備”(CN1742569A)、“對(duì)家雞的胚蛋孵化早期判斷性別的方法及設(shè)備”(CN1742569A)和“一種基于計(jì)算機(jī)視覺的種蛋孵化品質(zhì)檢測(cè)裝置和方法”(CN101672839A)分別公開了利用視覺圖像技術(shù)檢測(cè)孵化蛋性別及品質(zhì)的方法及裝置，以上裝置均只能針對(duì)單個(gè)孵化蛋靜態(tài)檢測(cè)，效率低，無法滿足在線檢測(cè)的需要?！耙环N禽蛋表面品質(zhì)檢測(cè)的方法及裝置”(CN1804620)利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和聲學(xué)技術(shù)，檢測(cè)禽蛋裂紋、污斑、畸形等表面品質(zhì)，該發(fā)明只是在傳送線上采集禽蛋的動(dòng)態(tài)信號(hào)，最后僅顯示出等級(jí)的判別結(jié)果，未能真正實(shí)現(xiàn)蛋品的機(jī)械自動(dòng)分選。上述對(duì)孵化蛋品質(zhì)的檢測(cè)，要么技術(shù)單一，要么檢測(cè)對(duì)象限定為單枚蛋，且無一例外地具有不能在線整盤檢測(cè)并分選的缺陷。經(jīng)檢索，國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)檢測(cè)群體孵化蛋品質(zhì)的在線檢測(cè)技術(shù)及分選設(shè)備應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種整盤孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備及其方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)相配合，通過一系列的圖像處理及模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)孵化蛋品質(zhì)及成活性的智能、無損檢測(cè)并自動(dòng)分選，即采集群體孵化蛋的群體圖像，對(duì)圖像分析處理后提取差異大的表征不同品質(zhì)孵化蛋的特征參數(shù)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法建立判別模式，以此模式作為模板來判別孵化蛋的品質(zhì)及成活性。具體地說，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一、孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備(簡稱設(shè)備)
本設(shè)備包括送蛋裝置、照蛋裝置、吸蛋裝置、出蛋裝置、感知模塊、視覺模塊、控制模塊及執(zhí)行模塊；
送蛋裝置、照蛋裝置、吸蛋裝置和出蛋裝置依次連接；
送蛋裝置通過感知模塊受控制模塊與執(zhí)行模塊制約，控制傳送帶的運(yùn)動(dòng)與停止； 照蛋裝置與視覺模塊相連，同時(shí)受控制控制模塊與執(zhí)行模塊制約，控制光源架的上升與下降；
吸蛋裝置受控制控制模塊與執(zhí)行模塊制約，控制機(jī)械手的水平方向運(yùn)動(dòng)及上下方向運(yùn)動(dòng)。二、孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選方法(簡稱方法) 本方法包括下列步驟
①由孵化場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工人師傅通過人工照蛋精心挑選各種品質(zhì)的孵化蛋若干枚；
②把各類孵化蛋放在蛋盤上，計(jì)算機(jī)視覺模塊每次采集整盤的孵化蛋的群體圖像，分類建立圖像庫，進(jìn)行圖像處理與分析，提取各類蛋的特征參數(shù)，建立判別模式，并進(jìn)行模式檢驗(yàn)與修正，最后將優(yōu)化的模式保存于控制模塊的計(jì)算機(jī)；
③另外再挑選與建模樣品蛋同樣的幾類孵化蛋各若干枚，每類孵化蛋用鉛筆做好數(shù)字標(biāo)記；
④把各類孵化蛋隨機(jī)混合，放置于蛋盤里，讓蛋盤隨送蛋裝置的傳送帶向前運(yùn)動(dòng)；
⑤感知模塊感應(yīng)到第一個(gè)蛋盤到達(dá)的信號(hào)，立即觸發(fā)執(zhí)行模塊的第二伺服電機(jī)動(dòng)作， 使光源架在設(shè)定時(shí)間內(nèi)上升到剛好與蛋盤正對(duì)時(shí)，執(zhí)行模塊的第一伺服電機(jī)受控制停止， 此時(shí)光源架與送蛋裝置受控制模塊控制同時(shí)停止，視覺模塊的攝像頭采集圖像，并送入控制模塊的計(jì)算機(jī)分析處理，用步驟②建立的模式進(jìn)行判別，控制模塊的計(jì)算機(jī)將判別結(jié)果暫存；
⑥受控制模塊控制，執(zhí)行模塊的第二伺服電機(jī)動(dòng)作，光源架下降回復(fù)原位，第一伺服電機(jī)動(dòng)作，送蛋裝置載蛋盤繼續(xù)前行；
⑦感知模塊感應(yīng)到第二個(gè)蛋盤到達(dá)信號(hào)，重復(fù)步驟⑤；與此同時(shí)，送蛋裝置載第一盤蛋盤運(yùn)動(dòng)到接近吸蛋裝置，控制模塊按照設(shè)定時(shí)間控制第三伺服電機(jī)動(dòng)作，使機(jī)械手帶動(dòng)吸盤運(yùn)動(dòng)，根據(jù)控制模塊的判別結(jié)果抓取需要挑選的蛋；
⑧機(jī)械手帶動(dòng)真空吸盤上升然后做水平運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)重復(fù)步驟⑥；
⑨機(jī)械手吸盤水平運(yùn)動(dòng)到出蛋裝置的集蛋平帶上方，停止運(yùn)動(dòng)，放蛋使蛋落入集蛋平帶上而被運(yùn)走；
⑩其他蛋盤的檢測(cè)與分選重復(fù)步驟④ 步驟⑨的操作。本發(fā)明的工作原理
本發(fā)明利用工業(yè)攝像頭拍攝傳送帶上的整盤孵化蛋群體圖像并進(jìn)行模式識(shí)別，將判別結(jié)果反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)并動(dòng)作，從而把各種蛋分級(jí)檢出。
將孵化蛋蛋盤置于送蛋裝置的傳送帶上，由感知模塊的光電傳感器感應(yīng)孵化蛋盤到達(dá)的信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別給第二服電機(jī)和第一伺服電機(jī)的動(dòng)作指令，觸發(fā)光源架上升使光源與蛋盤正對(duì)，送蛋裝置及光源架停止，攝像頭攝像，計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行模式識(shí)別后將結(jié)果暫存，當(dāng)?shù)氨P運(yùn)動(dòng)到吸蛋裝置處，此時(shí)正好第二個(gè)蛋盤采集圖像，送蛋裝置再次停止，控制與執(zhí)行模塊制約機(jī)械手帶動(dòng)真空吸盤做吸蛋動(dòng)作，把蛋選出放入另一條集蛋平帶上，達(dá)到分選的目的。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、通過電控機(jī)械傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)要分選的孵化蛋蛋盤的準(zhǔn)確定位；
2、把蛋品群體圖像的高效處理及模式判別與機(jī)械自動(dòng)分選有效結(jié)合；
3、設(shè)計(jì)合理可行、操作簡便，效果明顯；
4、用機(jī)器代替人眼，實(shí)現(xiàn)孵化蛋品質(zhì)及成活性的無損自動(dòng)檢測(cè)并分選，適用于蛋品孵化及品質(zhì)檢測(cè)行業(yè)，還可應(yīng)用到其他的農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中，具有良好的應(yīng)用推廣前景。
圖1是本設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖2是本設(shè)備主要硬件分布示意圖(俯視)； 圖3是送蛋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)； 圖4是照蛋裝置和視覺模塊的結(jié)構(gòu)示意圖(左視)； 圖5是吸蛋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(主視)； 圖6是出蛋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(左視)； 圖7是感應(yīng)視覺模塊流程圖； 圖8是控制執(zhí)行模塊流程圖。其中 000—蛋盤； 100—送蛋裝置，
110—主機(jī)架，120—傳送帶，130—鏈輪，140—托板，150—鏈， 160—減速器，170—聯(lián)軸器； 200—照蛋裝置，
210—光源架，220—光源，230—光室； 300—吸蛋裝置
310—真空吸蛋盤，315—?dú)鈮夯钊麠U，320—?dú)鈮焊祝?25—吸蛋支架， 330—光滑桿軌道，；340—長齒條，；345—?dú)鈮汗艿溃?50—空氣壓縮機(jī)； 400—出蛋裝置，
410—支架，420—集蛋平帶，430—大帶輪，440—小帶輪，450—皮帶； 500—感應(yīng)模塊，
510—傳感器； 600—視覺模塊，
610—攝像頭，620—圖像采集卡； 700—控制模塊，710—計(jì)算機(jī)，720—延時(shí)控制器； 800—執(zhí)行模塊，
810—第一伺服電機(jī)，820—第二伺服電機(jī)，830—第三伺服電機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明
本實(shí)施例的試驗(yàn)樣品蛋由華農(nóng)養(yǎng)雞場(chǎng)提供，將孵化蛋分為3類活胚蛋、死胚蛋和無精蛋，在孵化后期進(jìn)行檢測(cè)與分選。一、設(shè)備 1、總體
如圖1、2，本設(shè)備包括送蛋裝置100、照蛋裝置200、吸蛋裝置300、出蛋裝置400、感知模塊500、視覺模塊600、控制模塊700及執(zhí)行模塊800 ；
送蛋裝置100、照蛋裝置200、吸蛋裝置300和出蛋裝置400依次連接； 送蛋裝置100通過感知模塊500受控制模塊700與執(zhí)行模塊800制約，控制傳送帶120
的運(yùn)動(dòng)與停止；
照蛋裝置200與視覺模塊600相連，同時(shí)受控制控制模塊700與執(zhí)行模塊800制約，控制光源架210的上升與下降；
吸蛋裝置300受控制控制模塊700與執(zhí)行模塊800制約，控制機(jī)械手的水平方向運(yùn)動(dòng)及上下方向運(yùn)動(dòng)。2、功能塊 1)送蛋裝置100
如圖3，送蛋裝置100為一種鏈傳動(dòng)機(jī)械，包括主機(jī)架110、傳動(dòng)帶120、鏈輪130、托板 140、減速鏈150、減速器160和聯(lián)軸器170 ；
在主機(jī)架110上下的左右支點(diǎn)上設(shè)置有鏈輪130，傳送帶120包裹鏈輪130，在傳送帶 120上設(shè)置有托板140 ；
第一伺服電機(jī)810、聯(lián)軸器170、減速器160、減速鏈150和鏈輪130依次連接； 蛋盤000架在送蛋裝置100兩側(cè)的傳送帶120上。工作原理
運(yùn)行時(shí)，第一伺服電機(jī)810通過聯(lián)軸器170、減速器160和減速鏈150帶動(dòng)鏈輪130轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪130帶動(dòng)傳送帶120作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，托板140托著傳送帶120起支承作用；蛋盤000 隨傳送帶120 —起運(yùn)動(dòng)。蛋盤000選用6*7型的42枚蛋盤。2)照蛋裝置200
如圖4，照蛋裝置200包括自下而上依次連接的光源架210、光源220和密閉光室230 ； 光室230是一方形盒，其頂面中間設(shè)置有一小圓孔； 光源架210和第二伺服電機(jī)820連接。工作原理
光源220置于光源架210之上，光向朝上；送蛋裝置100運(yùn)動(dòng)時(shí)，光源架210及光源220 在傳送帶120下方且保持一段距離，以保證蛋盤000運(yùn)行不受阻；當(dāng)照蛋時(shí)，光源架210及光源220上升到離傳送帶120很近且正對(duì)孵化蛋蛋孔，保證照蛋時(shí)不漏光；光源架210的升降運(yùn)動(dòng)受第二伺服電機(jī)820控制。3)吸蛋裝置300
如圖5，吸蛋裝置300包括真空吸蛋盤310、氣壓活塞桿315、氣壓缸320、吸蛋支架325、 光滑桿軌道330、長齒條340、氣壓管道345、空氣壓縮機(jī)350 ；
吸蛋裝置300設(shè)置在照蛋裝置100與出蛋裝置400之間，吸蛋支架325設(shè)置在送蛋主機(jī)架110上方；
吸蛋支架325內(nèi)上方設(shè)置有光滑桿軌道330和長齒條340，由真空吸蛋盤310、氣壓活塞桿315和氣壓缸320組成的的機(jī)械手套在光滑桿軌道330上，第三伺服電機(jī)623固定在機(jī)械手上，第三伺服電機(jī)623的主軸齒輪與長齒條340嚙合； 空氣壓縮機(jī)350通過氣壓管道345與氣壓缸320相連； 真空吸蛋盤310與氣壓活塞桿315固定在一起。工作原理
機(jī)械手的水平往返運(yùn)動(dòng)是通過長齒條340傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)?shù)谌欧姍C(jī)623正反轉(zhuǎn)時(shí)， 第三伺服電機(jī)623沿長齒條340運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手也就沿著長齒條340水平往返運(yùn)動(dòng)；
機(jī)械手的垂直往返運(yùn)動(dòng)運(yùn)用氣壓傳動(dòng)，通過空氣壓縮機(jī)350來驅(qū)動(dòng)氣壓活塞；而機(jī)械手的真空吸蛋盤310與氣壓活塞桿315固定在一起，這樣就使機(jī)械手的真空吸蛋盤310隨著氣壓活塞桿315上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。4)出蛋裝置400
如圖6，出蛋裝置400包括支架410、集蛋平帶420、大帶輪430、小帶輪440和皮帶450 ； 大帶輪430和小帶輪440固定在支架410上，集蛋平帶420包裹在兩個(gè)大帶輪430上， 傳動(dòng)帶450連接大帶輪430與一個(gè)小帶輪440，通過一個(gè)普通電機(jī)傳遞動(dòng)力。工作原理
普通電機(jī)帶動(dòng)大帶輪430運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)集蛋平帶420的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，將真空吸蛋盤310 放下的蛋運(yùn)走。5)感知模塊500
如圖1，感知模塊500由光電傳感器510構(gòu)成。如圖2、3、4，光電傳感器510安裝在送蛋裝置100的主機(jī)架110兩側(cè)，靠近光室230 方向，用來感應(yīng)快進(jìn)入光室230的蛋盤000的位置。光電傳感器510為常用功能部件。6)視覺模塊600
如圖1、4，視覺模塊600包括依次連接的攝像頭610和圖像采集卡620 ；
攝像頭610固定在光室230上方，攝像頭610的鏡頭伸進(jìn)到光室230頂上的小孔中。攝像頭610采集群體孵化蛋圖像，經(jīng)圖像采集卡620送入計(jì)算機(jī)710處理，并將結(jié)果暫存。攝像頭610和圖像采集卡620均為常用功能部件。7)控制模塊700
如圖1，控制模塊700包括相互連接的計(jì)算機(jī)710和延時(shí)控制器720。當(dāng)計(jì)算機(jī)710收到感知模塊500發(fā)出的信號(hào)，控制執(zhí)行模塊800的第一伺服電機(jī)810和第二伺服電機(jī)820動(dòng)作，然后處理圖像及模式判別，再將結(jié)果反饋給執(zhí)行模塊800，控制第三伺服電機(jī)830動(dòng)作及吸蛋機(jī)械手動(dòng)作。計(jì)算機(jī)710選用常規(guī)工業(yè)計(jì)算機(jī)，其功能是接收傳感信號(hào)、圖像處理及模式判別、 控制執(zhí)行模塊電機(jī)動(dòng)作等。8)執(zhí)行模塊800
如圖1，執(zhí)行模塊800主要包括第一伺服電機(jī)810、第二伺服電機(jī)820和第三伺服電機(jī)
830 ；
第一伺服電機(jī)810和送蛋裝置100連接，控制送蛋裝置100的運(yùn)動(dòng)與停止； 第二伺服電機(jī)820和照蛋裝置200連接，控制照蛋裝置200的光源架210的升降運(yùn)動(dòng)； 第三伺服電機(jī)830和吸蛋裝置300連接，控制吸蛋裝置300的機(jī)械手的水平方向運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)選用130機(jī)座交流伺服電機(jī)，其功能是通過其正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)，使對(duì)應(yīng)裝置運(yùn)動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。二、方法
1、感知模塊和視覺模塊流程如圖7，感知模塊和視覺模塊流程是
①傳感器510感應(yīng)到蛋盤000到達(dá)信號(hào)-11；
②攝像頭610采集整盤孵化蛋圖像-12；
③圖像采集卡620傳輸數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)710-13；
④計(jì)算機(jī)710分析處理圖像-14；
⑤計(jì)算機(jī)710進(jìn)行模式識(shí)別-15。2、控制模塊和執(zhí)行模塊流程如圖8，控制模塊和執(zhí)行模塊流程是 開始-21 ；
①傳感器510感應(yīng)蛋盤000到達(dá)信號(hào)-22；
②觸發(fā)第二伺服電機(jī)820啟動(dòng)，同時(shí)控制第一伺服電機(jī)810停止-23；
③送蛋傳送帶120停止，光源架210上升-24；
④攝像頭610采集整盤孵化蛋圖像-25；
⑤計(jì)算機(jī)710控制第一伺服電機(jī)810及第二伺服電機(jī)520反轉(zhuǎn)-26；
⑥光源架210下降回復(fù)到原位，送蛋裝置100繼續(xù)前行；同時(shí)，圖像處理及特征提取、模式識(shí)別-27 ；
⑦傳感器510感應(yīng)下一蛋盤000到達(dá)，一是跳轉(zhuǎn)到步驟②；二是進(jìn)入下一步驟⑧-28；
⑧控制第三伺服電機(jī)830工作，機(jī)械手后行然后下降-29；
⑨機(jī)械手的真空吸蛋盤310根據(jù)計(jì)算機(jī)710指令吸取第一個(gè)蛋盤000里需挑選的蛋-30 ；
⑩第三伺服電機(jī)830反轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升然后前行，放蛋于集蛋平帶420上-31； 跳轉(zhuǎn)到步驟⑧。三、檢測(cè)結(jié)果
對(duì)實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行一系列的分析處理后，提取并分析實(shí)驗(yàn)樣本蛋的顏色參數(shù)r、g、b、H、S、 I，發(fā)現(xiàn)三種蛋的S和r參數(shù)差異較明顯，建立檢測(cè)關(guān)系。
其中S為顏色參數(shù)(飽和度) 其中r為顏色參數(shù)(三原色之一)
無精蛋的判定是:S>0. 8且r彡0. 045 ； 死胚蛋的判定是0. 6 < S < 0. 8 ； 活胚蛋的判定是r<0. 045且S>0. 8。檢測(cè)結(jié)果為其中活胚蛋的鑒別正確率為93%，死胚蛋鑒別正確率為91%，無精蛋鑒別正確率為95%，平均鑒別正確率為93%，達(dá)到蛋品企業(yè)生產(chǎn)要求。
權(quán)利要求
1.一種孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備，其特征在于本設(shè)備包括送蛋裝置(100)、照蛋裝置(200)、吸蛋裝置(300)、出蛋裝置(400)、感知模塊(500 )、視覺模塊(600 )、控制模塊(700 )及執(zhí)行模塊(800 )；送蛋裝置(100 )、照蛋裝置(200 )、吸蛋裝置(300 )和出蛋裝置(400 )依次連接； 所述的感知模塊(500)由光電傳感器(510)構(gòu)成； 所述的視覺模塊(600)包括依次連接的攝像頭(610)和圖像采集卡(620)； 所述的控制模塊(700)包括相互連接的計(jì)算機(jī)(710)和延時(shí)控制器(720)； 所述的執(zhí)行模塊(800)包括第一伺服電機(jī)(810)、第二伺服電機(jī)(820)和第三伺服電機(jī) (830)；第一伺服電機(jī)(810)和送蛋裝置(100)連接，第二伺服電機(jī)(820)和照蛋裝置(200)連接，第三伺服電機(jī)(830)和吸蛋裝置(300)連接；送蛋裝置(100)通過感知模塊(500)受控制模塊(700)與執(zhí)行模塊(800)制約，控制傳送帶(120)的運(yùn)動(dòng)與停止；照蛋裝置(200)與視覺模塊(600)相連，同時(shí)受控制控制模塊(700)與執(zhí)行模塊(800) 制約，控制光源架O10)的上升與下降；吸蛋裝置(300)受控制控制模塊(700)與執(zhí)行模塊(800)制約，控制機(jī)械手的水平方向運(yùn)動(dòng)及上下方向運(yùn)動(dòng)。
2.按權(quán)利要求1所述的孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備，其特征在于所述的送蛋裝置(100)為一種鏈傳動(dòng)機(jī)械，包括主機(jī)架(110)、傳動(dòng)帶(120)、鏈輪(130)、托板(140)、 減速鏈(150)、減速器(160)和聯(lián)軸器(170)；在主機(jī)架(110)上下的左右支點(diǎn)上設(shè)置有鏈輪(130)，傳送帶(120)包裹鏈輪(130)， 在傳送帶(120)上設(shè)置有托板(140)；第一伺服電機(jī)(810)、聯(lián)軸器(170)、減速器(160)、減速鏈(150)和鏈輪(130)依次連接；蛋盤(000)架在送蛋裝置(100)兩側(cè)的傳送帶(120)上。
3.按權(quán)利要求1所述的孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備，其特征在于所述的照蛋裝置(200)包括自下而上依次連接的光源架010)、光源(220)和光室 (230)；光室(230)是一方形盒，其頂面中間設(shè)置有一小圓孔； 光源架(210)和第二伺服電機(jī)(820)連接。
4.按權(quán)利要求1所述的孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備，其特征在于所述的吸蛋裝置(300)包括真空吸蛋盤(310)、氣壓活塞桿(315)、氣壓缸(320)、吸蛋支架(32 、光滑桿軌道(330)、長齒條(340)、氣壓管道(34 、空氣壓縮機(jī) (350)；吸蛋裝置(300)設(shè)置在照蛋裝置(100)與出蛋裝置(400)之間，吸蛋支架(325)設(shè)置在送蛋主機(jī)架(110)上方；吸蛋支架(325)內(nèi)上方設(shè)置有光滑桿軌道(330)和長齒條(340)，由真空吸蛋盤 (310)、氣壓活塞桿(31 和氣壓缸(320)組成的的機(jī)械手套在光滑桿軌道(330)上，第三伺服電機(jī)(623)固定在機(jī)械手上，第三伺服電機(jī)(623)的主軸齒輪與長齒條(340)嚙合；空氣壓縮機(jī)(350)通過氣壓管道(34 與氣壓缸(320)相連； 真空吸蛋盤(310)與氣壓活塞桿(315)固定在一起。
5.按權(quán)利要求1所述的孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備，其特征在于所述的出蛋裝置(400)包括支架010)、集蛋平帶020)、大帶輪030)、小帶輪(440) 和皮帶G50)；大帶輪(430)和小帶輪G40)固定在支架(410)上，集蛋平帶(420)包裹在兩個(gè)大帶輪(430)上，傳動(dòng)帶(450)連接大帶輪(430)與一個(gè)小帶輪040)，通過一個(gè)普通電機(jī)傳遞動(dòng)力。
6.按權(quán)利要求1所述設(shè)備的在線自動(dòng)檢測(cè)分選方法，其特征在于本方法包括下列步驟①由孵化場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工人師傅通過人工照蛋精心挑選各種品質(zhì)的孵化蛋若干枚；②把各類孵化蛋放在蛋盤上，視覺模塊(600)每次采集整盤的孵化蛋的群體圖像，分類建立圖像庫，進(jìn)行圖像處理與分析，提取各類蛋的特征參數(shù)，建立判別模式，并進(jìn)行模式檢驗(yàn)與修正，最后將優(yōu)化的模式保存于控制模塊(700)的計(jì)算機(jī)(710)；③另外再挑選與建模樣品蛋同樣的幾類孵化蛋各若干枚，每類孵化蛋用鉛筆做好數(shù)字標(biāo)記；④把各類孵化蛋隨機(jī)混合，放置于蛋盤里，讓蛋盤(000)隨送蛋裝置(100)的傳送帶 (120)向前運(yùn)動(dòng)；⑤感知模塊(500)感應(yīng)到第一個(gè)蛋盤到達(dá)的信號(hào)，立即觸發(fā)執(zhí)行模塊(800)的第二伺服電機(jī)(820)動(dòng)作，使光源架(210)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)上升到剛好與蛋盤正對(duì)時(shí)，執(zhí)行模塊 (800)的第一伺服電機(jī)(810)受控制停止，此時(shí)光源架(210)與送蛋裝置(100)受控制模塊 (700)控制同時(shí)停止，視覺模塊(600)的攝像頭(610)采集圖像，并送入控制模塊(700)的計(jì)算機(jī)(710)分析處理，用步驟②建立的模式進(jìn)行判別，控制模塊(700)的計(jì)算機(jī)(710)將判別結(jié)果暫存；⑥受控制模塊(700)控制，執(zhí)行模塊(800)的第二伺服電機(jī)(820)動(dòng)作，光源架(210) 下降回復(fù)原位，第一伺服電機(jī)(810)動(dòng)作，送蛋裝置(100)載蛋盤繼續(xù)前行；⑦感知模塊(500)感應(yīng)到第二個(gè)蛋盤到達(dá)信號(hào)，重復(fù)步驟⑤；與此同時(shí)，送蛋裝置 (100)載第一盤蛋盤運(yùn)動(dòng)到接近吸蛋裝置(300)，控制模塊(700)按照設(shè)定時(shí)間控制第三伺服電機(jī)(830)動(dòng)作，使機(jī)械手帶動(dòng)吸盤(310)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)控制模塊(700)的判別結(jié)果抓取需要選出的蛋；⑧機(jī)械手帶動(dòng)真空吸盤(310)上升然后做水平運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)重復(fù)步驟⑥；⑨機(jī)械手吸盤水平運(yùn)動(dòng)到出蛋裝置(400)的集蛋平帶(420)上方，停止運(yùn)動(dòng)，放蛋使蛋落入集蛋平帶(420)上而被運(yùn)走；⑩其他蛋盤的檢測(cè)與分選重復(fù)步驟④ 步驟⑨的操作。
7.按權(quán)利要求6所述的在線自動(dòng)檢測(cè)分選方法，其特征在于感知模塊和視覺模塊流程是①傳感器(510)感應(yīng)到蛋盤(000)到達(dá)信號(hào)-(11)；②攝像頭(610)采集整盤孵化蛋圖像-(12);③圖像采集卡(620)傳輸數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)(710)-(13);④計(jì)算機(jī)(710)分析處理圖像-(14);⑤計(jì)算機(jī)(710)進(jìn)行模式識(shí)別-(15)。
8.按權(quán)利要求6所述的在線自動(dòng)檢測(cè)分選方法，其特征在于控制模塊和執(zhí)行模塊流程是開始-(21);①傳感器(510)感應(yīng)蛋盤(000)到達(dá)信號(hào)-(22)；②觸發(fā)第二伺服電機(jī)(820)啟動(dòng)，同時(shí)控制第一伺服電機(jī)(810)停止-(23)；③送蛋傳送帶(120)停止，光源架(210)上升-(24)；④攝像頭(610)采集整盤孵化蛋圖像-(25)；⑤計(jì)算機(jī)(710)控制第一伺服電機(jī)(810)及第二伺服電機(jī)(520)反轉(zhuǎn)-(26)；⑥光源架(210)下降回復(fù)到原位，送蛋裝置(100)繼續(xù)前行；同時(shí)，圖像處理及特征提取、模式識(shí)別(27);⑦傳感器(510)感應(yīng)下一蛋盤(000)到達(dá)，一是跳轉(zhuǎn)到步驟②；二是進(jìn)入下一步驟 ⑧-⑶；⑧控制第三伺服電機(jī)(830)工作，機(jī)械手后行然后下降-(29)；⑨機(jī)械手的真空吸蛋盤(310)根據(jù)計(jì)算機(jī)(710)指令吸取第一個(gè)蛋盤(000)里需挑選的蛋-(30)；⑩第三伺服電機(jī)(830)反轉(zhuǎn)，機(jī)械手上升然后前行，放蛋于集蛋平帶(420)上-(31); 跳轉(zhuǎn)到步驟⑧。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種孵化蛋品質(zhì)在線自動(dòng)檢測(cè)分選設(shè)備及其方法，涉及禽蛋檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本設(shè)備包括送蛋裝置(100)、照蛋裝置(200)、吸蛋裝置(300)、出蛋裝置(400)、感知模塊(500)、視覺模塊(600)、控制模塊(700)及執(zhí)行模塊(800)；送蛋裝置(100)、照蛋裝置(200)、吸蛋裝置(300)和出蛋裝置(400)依次連接。本方法運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)相配合，通過一系列的圖像處理及模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)對(duì)整盤孵化蛋品質(zhì)的智能、無損檢測(cè)并自動(dòng)分選。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理可行、操作簡便，效果明顯，適用于蛋品孵化及品質(zhì)檢測(cè)行業(yè)，還可應(yīng)用到其他的農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中，具有良好的應(yīng)用推廣前景。
文檔編號(hào)A01K43/00GK102217559SQ20111014107
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者葉濤, 朱濤, 李敏, 李益民, 王巧華, 祝志慧, 陳飛 申請(qǐng)人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)