[發明專利]脫水蔬菜產品質檢異物識別與分揀的裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010188311.0
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111389756A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張勇軍;胡博;楊朝霖;徐言東;肖雄;郭強;張飛
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B07C5/34
• 分類號: B07C5/34;B07C5/02;B07C5/36;B07C5/38
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種脫水蔬菜產品質檢異物識別與分揀的裝置及控制方法，屬于脫水蔬菜生產過程的質量檢測技術領域。本發明以計算機視覺與機器人技術為核心，配合全自動的上下料與分揀收集裝置組成脫水蔬菜成品異物分揀流水線，該分揀流水線系統包括上料區、振動均布區、圖像識別區、異物剔除區、成品收集區及檢測與控制系統。本發明采用計算機視覺的方法替代人工肉眼挑選的方式，通過先進的視覺采樣技術對產品進行均布后的圖像采集，對采集后的圖像進行預處理后結合深度學習算法對產品中的異物進行有效識別，進而依據識別定位信息采用多級機械臂抓取方式進行有效的異物剔除，從而取代人工的高強度手動操作，實現高效、低成本、無人化作業。

技術領域

本發明涉及脫水蔬菜生產過程的質量檢測技術領域，特別是指一種脫水蔬菜產品質檢異物識別與分揀的裝置及控制方法。

背景技術

我國是世界上最主要的脫水蔬菜生產國和出口國，脫水蔬菜也是國內農產品出口的重要形式。隨著需求量的不斷攀升和海外市場的不斷拓展，脫水蔬菜產品質量控制越來越受到重視。脫水蔬菜是新鮮蔬菜經運輸環節到達生產企業后，經過清理、浸泡、清洗、滅菌、瀝干、切制、護色、干燥、成型等工序后才能形成的最終產品，由于所有工序都是大規模的批量作業，難以對整個過程原材料中的雜質異物進行逐一挑選和分離。加之現有脫水蔬菜生產線工藝路線種類多、生產設備水平參差不齊，而且絕大部分環節都嚴重依賴人工操作，也會造成所生產的脫水蔬菜存在過程監控困難、產品質量不穩定等問題。在脫水蔬菜出廠前，盡管大部分企業廣泛采用的色選機、重金屬探測機等檢測設備，但難以精確和全面地剔除產品中零星存在的雜質異物，幾乎所有的產品在作為最終成品發貨前都需要進行質量檢測人員肉眼挑選的處理過程，以有效避免脫水蔬菜作為直接入口食品的安全性和可靠性。由于前序流水線的產量大，在人工質檢環節盡管投入大量人員，人工質檢工序還是制約生產效率提高的瓶頸環節，而且多數企業面臨人力資源成本高、人員勞動強度大、分揀效果嚴重依賴人工水平、產品質量無法進行追溯等問題。

發明內容

本發明為解決脫水蔬菜生產過程中人工質檢環節存在的問題，提供一種脫水蔬菜產品質檢異物識別與分揀的裝置及控制方法，通過計算機視覺與機械臂動作的配合實現高效率、無人化脫水蔬菜產品的雜質異物自動識別與剔除控制。

本發明以計算機視覺與機器人技術為核心，配合全自動的上下料與分揀收集裝置組成脫水蔬菜成品異物分揀流水線。采用計算機視覺的方法替代人工肉眼挑選的方式，通過先進的視覺采樣技術對產品進行均布后的圖像采集，對采集后的圖像進行預處理后結合深度學習算法對產品中的異物進行有效識別，進而依據識別定位信息采用多級機械臂抓取方式進行有效的異物剔除，從而取代人工的高強度手動操作，實現高效、低成本、無人化作業。

本發明裝置包括上料區、振動均布區、圖像識別區、異物剔除區、成品收集區及檢測與控制系統；上料區包括上料板及均布刮板，振動均布區包括振動器，圖像識別區包括工業相機及相機支架，異物剔除區包括多組小型桁架式機械臂、真空抽管、抽氣泵、機械臂支架，成品收集區包括下料板及收集桶，檢測與控制系統包括中央控制單元，中央控制單元有圖像捕捉功能、識別定位功能及節奏控制功能，其中，傳送帶安裝在傳送帶支架上，傳送帶兩側設置側擋板，上料板連接在傳送帶一端，均布刮板設置在傳送帶上，多組振動器按照傳送帶的運動方向依次安裝在傳送帶下方，相機支架垂直于傳送帶豎直安裝，固定于傳送帶兩側，工業相機安裝在相機支架上部中間位置，桁架式機械臂通過機械臂支架固定在傳送帶兩側，桁架式機械臂底端與真空抽管末端相連，真空抽管連接總管，總管末端設置抽氣泵和復檢收集桶，傳送帶末端通過下料板連接收集桶。

其中，桁架式機械臂可以根據需要，采用并聯機械臂替代。脫水蔬菜通過均布刮板時有可能產生擠壓和重疊，也可能在局部位置出現密度分布不均和壓實等現象。幾組振動器按照傳送帶運動方向依次安裝在流水線下方，通過逐次振動的作用是的來料脫水蔬菜能夠進一步得到平鋪和均勻分布，確保后續圖像識別以及異物分揀過程的順利進行。

上料區用來實現脫水蔬菜上料及對上料流量及形態進行預調整，脫水蔬菜通過上料板進入該分揀系統。