[發明專利]一種基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置和方法

有效

• 申請號: 201810785510.2
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN109013386B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 管貽生;熊仁濤;鐘玉
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B07C5/34
• 分類號: B07C5/34;B07C5/36
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 江金城;楊曉松

1.一種基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，包括用于挑揀羽毛的夾緊提取部、用于吹散羽毛的噴氣嘴、用于識別羽毛特征及驅動夾緊提取部和噴氣嘴工作的控制單元、以及整平壓緊架；所述整平壓緊架與機械臂固定連接；所述夾緊提取部和噴氣嘴均安裝在整平壓緊架上；所述控制單元安裝在距離挑揀工位上方600毫米的高度上，分別與夾緊提取部和噴氣嘴驅動連接；

所述整平壓緊架包括自上往下依次設置的基座、支撐桿、以及用于壓住微浸泡燕窩的壓板；所述基座與機械臂固定連接；所述支撐桿的上端與基座底部固定連接，下端與壓板固定；所述壓板中部設有用于夾取羽毛的槽口，所述槽口位于夾緊提取部正下方；

所述夾緊提取部包括升降氣缸、氣管接頭、推板、連接板、開合氣缸、滑塊、以及夾子；所述升降氣缸朝下安裝在基座底部，其輸出端與推板固定連接；所述連接板的頂部與推板固定，底部與開合氣缸固定連接；所述滑塊成對設置在開合氣缸上，實現開合氣缸驅動滑塊相向或反向運動；所述夾子分別設置在滑塊上，實現滑塊帶動夾子夾取或釋放羽毛；所述氣管接頭分別設置在升降氣缸和開合氣缸上，與外部的高壓氣管連接；

所述噴氣嘴包括氣嘴和氣嘴支架；所述氣嘴支架的一端夾緊在支撐桿上，另一端將氣嘴夾緊；所述氣嘴的出氣口朝向夾子，進氣口與外部高壓氣管連接；

所述控制單元包括用于采集燕窩圖像的攝像機、鏡頭、視覺光源、以及用于處理圖像信息并驅動夾緊提取部和噴氣嘴的控制器；所述控制器分別與攝像機、視覺光源電連接，分別與升降氣缸、開合氣缸和氣嘴驅動連接；所述視覺光源豎直照射在燕窩上，所述攝像機通過鏡頭對準待挑揀燕窩。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，所述槽口采用長方形設計，長度為16毫米，寬度為2毫米，深度為貫穿壓板。

3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，所述基座頂部設有兩條便于連接外部高壓氣管的開槽，所述開槽的一端設置在基座中心，另一端延伸至基座邊緣。

4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，所述夾子與滑塊之間的連接接口設為便于調節夾緊狀態時縫隙大小的U型槽口。

5.根據權利要求1所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，一對所述夾子下端上設有8個相互交錯的齒。

6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀裝置，其特征在于，所述攝像機采用工業CCD彩色RGB攝像機；所述視覺光源采用LED光源。

7.一種基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：圖像采集，將直流LED光源垂直平行照射在浸濕的天然燕窩上，使用工業CCD彩色相機按每秒30幀的速率拍攝并采集燕窩圖像；

步驟S2：羽毛特征識別，將采集的燕窩圖像進行灰度二值化和形態學預處理，減少圖像中微細孔洞和瑕疵的干擾，隨后通過閾值分割算法來識別羽毛特征；

步驟S3：羽毛特征定位，基于邊緣提取算法將識別的羽毛特征進行輪廓提取，并計算輪廓圖像質心坐標，經過坐標變換得到其在機器人基坐標下的位姿；

步驟S4：挑揀裝置抓取，根據獲得的羽毛輪廓質心在機器人基坐標下的位姿來控制機器人末端挑揀裝置升降氣缸和開合氣缸動作，進而帶動夾子實現對羽毛的抓取；

步驟S5：羽毛吹散回收，控制機器人將夾起的羽毛定位在水池上方，利用噴氣嘴上的氣管吹出高壓氣體，將夾子中的羽毛吹落到水池中，再次進行分離回收。

8.根據權利要求7所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀方法，其特征在于，所述步驟S2中的形態學預處理采用了腐蝕和膨脹算法，減小了非羽毛特征的誤識別和微細羽毛漏識別的影響。

9.根據權利要求7所述的基于機器視覺的燕窩羽毛挑揀方法，其特征在于，所述步驟S2中的閾值分割算法采用了多級閾值分割，使不同大小的羽毛特征也能得到充分的識別。