[實用新型]一種球形物料圖像采集裝置

有效

• 申請號: 201520056772.7
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN204514816U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張紹英;劉婷;王葉群;姚剛;魏文軍;李海濤
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 徐林

技術領域

本實用新型涉及圖像采集裝置，尤其涉及一種獲取球形物料表面信息的圖像采集裝置。

背景技術

隨著電子技術、計算機技術、圖像處理技術的發展，基于機器視覺技術的表面質量分級技術得到廣泛應用。圖像采集裝置是表面質量分級系統的核心部件。采集全面、準確的物料表面信息是進行準確質量判別和分級的基礎。

球形物料表面各部分通常情況下所包含的表面信息不同。一些對球形表面要求較高的分級作業，需要獲取球形物料表面全部、真實的信息。為此，常需要在相對球形物料的多個方位采像，采用的方法包括：在球形物料周圍布置多個成像系統同時采像、利用物料相對單成像系統旋轉多次采像、利用透鏡或面鏡和單成像系統采像以及更復雜的采像方法成像。

已有技術中，對于尺寸較大、形狀規整的球形物料，通常采用旋轉托輥等結構增加物料相對采像系統的轉動，并通過多次采像以盡量多地獲得物料表面的全部、真實的信息。目前廣泛使用的基于機器視覺的連續分級設備，大多采用滾子式輸送機構來實現球形物料輸送過程中的翻轉，以使相機捕捉到運動中的球形物料更多的表面信息。但相機對滾子式輸送機構上的球形物料連續采像時，由于球形物料相對?成像系統相對位置實時變化，導致圖像中各種特征要素的比例失真，為此，在運算判斷時需要用復雜的數學運算模型對采集到的信息進行修正，增加了數據處理時間。

在中國專利CN?101933417A中，名稱為“基于機器視覺的玉米考種裝置”，提出了一種通過設置兩個反光鏡，利用一次采像來獲得物料表面全部信息的采像方法。但獲得的圖像仍存在較大失真，仍需對反光鏡中的圖像進行幾何校正，當以物料表面的特征區域為指標進行分選時分級精度仍然不高。

發明內容

為了克服以上技術問題，本實用新型的目的在于提供一種能有效、全面、真實地采集球形物料表面信息的球形物料圖像采集裝置。

為了達到上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

一種球形物料圖像采集裝置，其包括張緊鏈輪1、輸送鏈2、托輥驅動裝置4、驅動鏈輪5、步進驅動系統6、兩套CCD采像單元9和補光燈10；

其中，張緊鏈輪1和驅動鏈輪5將輸送鏈2撐張成環形鏈帶結構，步進驅動系統6的驅動軸與驅動鏈輪5的軸連接，步進驅動系統6通過驅動鏈輪5帶動輸送鏈2做環形間歇運動，輸送鏈2的上邊為緊邊；

所述輸送鏈2包括多個承托球形物料3的鏈節12，每個鏈節12包括鏈節框架14、托輥13、鏈節銷軸16和滾輪17；其中，兩根托輥13裝在鏈節框架14內，兩托輥13關于鏈節框架14的縱對稱面對稱，托輥13的一端分別固定布置有齒輪15，兩托輥13上的齒輪15位于鏈節框架14的同一側；多個鏈節12通過鏈節銷軸16首尾相接形成環形，每個鏈節銷軸16的兩端均布置有滾輪1；

補光燈10豎直布置于輸送鏈2緊邊的上方；輸送鏈2停頓時，補?光燈10的光軸通過其正下方的鏈節12上承托的球形物料3的球心，停頓于補光燈10正下方的鏈節12的位置為采像工位；

兩套CCD采像單元9的光軸均通過采像工位的球形物料3的球心，位于采像工位的球形物料3的縱向對稱面8內，并且對稱于采像工位的球形物料3的橫向對稱面11；

所述托輥驅動裝置4位于輸送鏈2緊邊下方的采像工位處，包括托架18、電機19和長齒輥20；其中，電機19的驅動軸與長齒輥20連接，裝于托架18的縱對稱面內；托架18內側配置有相對布置的兩條滑軌21，輸送鏈2經過托輥驅動裝置4時，鏈節銷軸16兩端的滾輪17分別位于兩條滑軌21內，長齒輥20與兩托輥13端部的齒輪15嚙合。

每套CCD采像單元9的成像區域均能全部覆蓋球形物料3，且與每套CCD采像單元9同側的球形物料3的球面與水平軸7的交點必須出現在每幅圖像中；兩套CCD采像單元9每次采像和相鄰兩次采像的覆蓋區域均有部分重疊。

在采像工位，如每套CCD采像單元9的光軸與水平面的夾角為α，每套CCD采像單元9的每次采像區域為球形物料的球心角為γ₀的球冠，γ₀＜180°；為了減少圖像的過度失真，有效采像區域縮減為球心角為γ的球冠，γ＜γ₀，并保證兩套CCD采像單元9的有效采像區域仍存在部分重疊，則：

且滿足nβ≥360°，n為正整數時n的最小值，即為可完全覆蓋半球表面的最小采像次數；

其中，β為球形物料3的球冠底面與半球底面相交出割線對應半球底面的圓心角。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：