[發明專利]一種小顆粒農業物料質量實時檢測與分級裝置及方法

有效

• 申請號: 201410247666.7
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104070016A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 成芳;龔朝勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B07C5/00
• 分類號: B07C5/00;B07C5/34;B07C5/342;B07C5/02;B07C5/36
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及機器視覺技術領域，尤其涉及一種小顆粒農業物料質量實時檢測與分級裝置及方法。

背景技術

小顆粒農業物料(谷物、種子等)需要對其質量檢測與分級，來提高小顆粒農業物料的經濟價值與食用價值。傳統小顆粒農業物料分級方法包括利用小顆粒農業物料的外部形狀和尺寸大小進行篩選，利用小顆粒農業物料與氣流相對運動進行氣流清選，利用小顆粒農業物料的種類、飽滿程度、含水量和受病蟲害程度差異進行比重清選，利用小顆粒農業物料表面顏色不同進行色選。但這些方法不能綜合利用小顆粒農業物料表面形態學、顏色和紋理特征對小顆粒農業物料進行全面分析，進而不能對小顆粒農業物料進行精選。相對于人工肉眼檢測，由于操作者的經驗差異和主觀因素的影響，造成檢測結果具有很大的差異性，而機器視覺具有檢測的客觀性、快速性、無損性、高效率性，更加適用于小顆粒農業物料在線檢測與自動分級。目前在國內市場上沒出現大規模化的小顆粒農業物料視覺分級裝備，相比國外已有商品化的小顆粒農業物料視覺分級裝備，例如BoMill公司IQ種子分級機1002、SeQso公司iXeed?Visual種子分級機、美國Thomas?C.Pearson研制小麥分級機。

經大量文獻檢索，申請號為CN200710067204.7和CN201110122572.3的專利文獻、BoMill公司IQ種子分級機1002和文獻《Design?and?development?of?a?grain?kernel?singulation?device》均采用帶有可旋轉圓盤的種子單粒化裝置，該圓盤端面圓周上均勻分布凹槽來盛放種子，每個凹槽存放一顆，實現小顆粒農業物料之間的分開。該單粒化裝置檢測速度慢、效率低，不適用于大批量小顆粒農業物料精選處理，更無法獲取小顆粒農業物料的正反兩面圖像，造成小顆粒農業物料質量檢測精度下降。

申請號為CN200410078033.4、CN200910148225.0、CN201010237646.3的專利均采用傳送帶的種子單粒化裝置，傳送帶的上表面設有多個長方形孔穴來盛放種子，在傳送帶的下表面粘有透氣絲網，待系統采集和處理圖像后，種子進入卸料區域，孔穴下的氣嘴打開將種子吹入指定的槽中。這種裝置能夠實現大批量小顆粒農業物料精選處理、處理效率和速度都較高，一張圖片可以獲取多個互不接觸且排列整齊小顆粒農業物料，且能夠獲取小顆粒農業物料正反兩面的清晰圖像，但是卸料過程，是由氣嘴向斜面或者豎直向上吹，可能由于小顆粒農業物料自身的重力而無法將陷在孔穴中小顆粒農業物料吹走，造成卸料困難。而專利申請號為CN201010237646.3的專利采用機械手進行吸取卸料，顯然這種方式結構復雜、成本較高。

Next?Instruments公司的便攜式種子分析儀SeedCount?SC5000R圖像分析儀、SeedCount?SC5000TR圖像分析儀和SeedCount?SC5000TR玉米分析儀，SeQso公司的便攜式種子分析儀iXeed?CF?Analyzer(Mobile)、種子分級機iXeed^TM?Visual?Sorter和iXeed^TM?CF?Sorter，這些裝置均采用托盤式種子單粒化裝置，托盤上表面設有多個排列整齊橢圓形凹槽用來盛放種子。在使用便攜式種子視覺檢測儀，操作者將種子平鋪到托盤中，然后將托盤放入分析儀，通過相關軟件提取種子的形態學、顏色、紋理特征，再進行分類，并以圖形和表格的形式顯示在PC屏幕上。這種便攜式種子視覺檢測儀僅適用于少量種子的抽樣檢測。而種子分級機iXeed^TM?Visual?Sorter將多個托盤依次固定在運動的鏈條上，通過上料機構將種子填充到托盤的凹槽內，通過鏈條的左右移動回收多余種子，以黃瓜種子為例，該分級機檢測速度達到40粒/秒，可實現無人操作時間達68小時。但是該分級機只能分成三級(接受、剔除、回收)，且卸料不易。iXeed^TM?CF?Sorter能基于葉綠素含量來判別種子的成熟度進而實現分級，以胡椒種子、卷心菜種子、茴香種子為例，該分級機檢測速度可達100～200粒/秒。這些裝置，一張圖像可以得到整個托盤種子，但是只能獲取種子一面的圖像，通過從托盤中吸料來達到分級，這能造成有些凹槽種子沒有吸取干凈。