[發明專利]一種視覺引導分揀珍珠機器人及其分揀方法

在審

• 申請號: 202010958343.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112337810A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 金守峰;劉新穎;段志和;李志雄
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: B07C5/00
• 分類號: B07C5/00;B07C5/34;B07C5/36;B07C5/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發明公開了一種視覺引導分揀珍珠機器人，其特征在于，包括自動下料模塊、機器視覺圖像采集模塊、分揀模塊以及控制模塊，所述自動下料模塊、機器視覺圖像采集模塊和分揀模塊均與控制模塊連接；本發明還公開了分揀珍珠機器人的分揀方法，改進的分水嶺分割算法，避免珍珠過分割現象；根據珍珠分級的國家標準構建珍珠形狀參數數學模型，實現對分散、粘連等不同狀態下的珍珠進行識別和形狀參數的計算，通過運用質心法并對機械臂進行手眼標定，確定珍珠質心位置，從而驅動機械臂對不同形狀等級的珍珠進行分揀。

技術領域

本發明屬于分揀機器人技術領域，涉及一種視覺引導分揀珍珠機器人，本發明還涉及上述分揀珍珠機器人的分揀方法。

背景技術

珍珠具有瑰麗的色彩、高雅的氣質及美好的寓意，是我國農業的一個特殊產品。經過幾十年的發展，我國珍珠年產量已達到世界珍珠總產量的73％，但產值與龐大的產量不相匹配，目前不到全球總產值的10％，形成了高產低值的現象。數量與價格的嚴重失衡，對整個行業的發展帶來了不利影響。為確保珍珠的品質從而提高珍珠產值，可對珍珠進行分選。現階段珍珠分選仍以人工分揀為主，珍珠的人工分揀雖具有柔性高、可以全方位評判等優勢，但也存在不足：①勞動強度大，耗時費力，效率不高；②勞動者疲勞會影響判斷正確性，造成漏檢、誤檢；③容易由于主觀因素導致分級質量參差不齊；④檢測人員長時間目測耀眼的珍珠，對眼睛傷害大。人工分揀在一定程度上限制了珍珠產值的提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種視覺引導分揀珍珠機器人，解決了現有技術中存在的人工分揀費時費力，效率低，分揀人員長時間目測耀眼的珍珠，對眼睛傷害大的問題。

本發明的另一目的是提供上述分揀珍珠機器人的分揀方法。

本發明所采用的技術方案是，一種視覺引導分揀珍珠機器人，包括自動下料模塊、機器視覺圖像采集模塊、分揀模塊以及控制模塊，自動下料模塊、機器視覺圖像采集模塊和分揀模塊均與控制模塊連接；

自動下料模塊包括支架，支架上連接有上下開口的料箱，料箱底部插接有擋板，擋板一端連接電磁鐵一端，電磁鐵另一端與支架連接，支架上還連接有斜面板；

機器視覺圖像采集模塊包括相機支架，相機支架上滑動連接相機，相機上設有定焦鏡頭，相機下方設有燈箱，燈箱內設有LED燈光貼片，燈箱一邊連接斜面板；

分揀模塊包括底座和分揀盒，底座連接機械臂一端，機械臂內設有步進電機和角度傳感器，機械臂另一端連接舵機一端，舵機另一端連接吸盤，吸盤通過吸管連接氣泵，底座內還設有與氣泵連接的電磁閥，分揀盒設于燈箱異于斜面板一側。

本發明的特點還在于：

支架包括垂直連接的底板和立板，立板上連接有L型板，料箱與斜面板均與立板連接，電磁鐵另一端與L型板連接。

燈箱的橫切面為四邊形，燈箱一邊連接斜面板、其他三邊均設有用于防止珍珠滾落的凸臺，凸臺高5cm。

機械臂包括與底座轉動連接的腰部，腰部通過腰關節連接大臂，大臂通過大關節連接小臂，小臂通過小關節連接舵機。

腰關節、大關節和小關節內均設有步進電機和角度傳感器，步進電機的輸出軸分別與大臂、小臂和舵機連接，底座內還設有用于驅動腰關節轉動的步進電機。

本發明所采用的另一種技術方案是，一種視覺引導分揀珍珠機器人的分揀方法，采用分揀珍珠機器人，具體按照以下步驟實施：

步驟1、利用相機采集掉落于燈箱上的珍珠的圖像并傳輸給計算機；

步驟2、使用MATLAB圖像處理軟件對相機采集到的原始圖像進行處理；

步驟3、運用改進的分水嶺算法分割珍珠圖像中接觸的珍珠顆粒區域；