專利名稱：柑橘類腐果自動(dòng)篩分系統(tǒng)的制作方法
柑橘類腐果自動(dòng)篩分系統(tǒng)
本發(fā)明的對(duì)象
本發(fā)明涉及一種柑橘類腐果自動(dòng)篩分系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)用于相同目 的的已知裝置相比，本發(fā)明提供具有新穎性和顯著進(jìn)步的本質(zhì)特征。
更具體地說，本發(fā)明提出研發(fā)一種用于識(shí)別受腐爛問題影響的柑橘類果實(shí) 并在包裝柑橘類果實(shí)前將其從生產(chǎn)分類線上剔除的高效率系統(tǒng)，為此目的，該
系統(tǒng)采用對(duì)外界封閉的紫外線(UV)發(fā)射器，形成觀測(cè)單元，在該單元內(nèi)紫 外線投射在由傳送器傳送通過該單元的柑橘類果實(shí)上，根據(jù)在柑橘類果實(shí)上觀 察到并在過濾之后被照相機(jī)攝取的熒光性質(zhì)來決定柑橘類果實(shí)的狀態(tài)。編碼器 控制所不想要的果實(shí)的位置，以在它們到達(dá)位于上述觀測(cè)單元之后的剔除單元 時(shí)被自動(dòng)分離。腐果識(shí)別的另 一可替代的實(shí)施方案為熒光效應(yīng)和圖像缺失效應(yīng) 的組合實(shí)行，上述圖像缺失比較由設(shè)在觀測(cè)單元中關(guān)于橫向于果實(shí)傳送方向的 線處于相對(duì)排列的位置上的兩個(gè)照相機(jī)所攝取的圖像。
本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域被包含在專用于自動(dòng)分類和識(shí)別設(shè)備的制造和安裝行 業(yè)，特別是那些用于蔬果行業(yè)的自動(dòng)分類和識(shí)別設(shè)備。
背景技術(shù)：
和發(fā)明概述
熟悉本領(lǐng)域的人們知道培育柑橘類果實(shí)是主要的國(guó)內(nèi)瓜果產(chǎn)業(yè)。在西班牙 一半的柑橘類果實(shí)用于出口，所以西班牙的柑橘類果實(shí)在柑橘出產(chǎn)國(guó)中占有非 常重要的地位。但是地中海非歐洲國(guó)家的低生產(chǎn)成本柑橘種植業(yè)，使其柑橘栽 培在市場(chǎng)上有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性。特別是歐洲市場(chǎng)逐漸對(duì)這些國(guó)家的開放，唯一的 可替代方案是保證質(zhì)量?jī)?yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，同時(shí)降低成本。
果實(shí)的品質(zhì)由許多方面決定，比如顯示、外觀、均勻性、成熟度以及新鮮 度，所有這些方面在很大程度上影響買方的選擇。果實(shí)的品質(zhì)會(huì)受很多因素的 影響，讓其形成使產(chǎn)品價(jià)值降低的形態(tài)和生理上的 陷。最使人擔(dān)憂的原因包括果實(shí)在售前加工過程中或之后產(chǎn)生的缺陷，這些缺陷在銷售地才顯現(xiàn)出來。 產(chǎn)品加工操作過程中所受的損壞或傷害是許多導(dǎo)致腐爛的病原體侵入的進(jìn)口， 比如葡萄孢屬、根霉屬、交鏈包屬、地絲菌屬，但特別是指狀青霉(penicilium digitatum (綠霉病)和意大利青霉(penicilium italicum (藍(lán)霉病)，是柑橘收 割后最大的感染源。
收摘中心腐果損失占所有加工的果實(shí)的約3%-5%，在氣候反常年份可以達(dá) 到約7%-12%。為了減少損失，在果實(shí)處理廠中會(huì)進(jìn)行幾次分選操作，分選的 標(biāo)準(zhǔn)為果皮是否有缺陷、有無(wú)蟲害、有無(wú)受到冰雹的損壞、果實(shí)是否變形等等。 但是這種分選操作并非總是有效，因?yàn)樵诜诌x時(shí)可能果實(shí)的受腐損壞還不能從 外部看出。在這種情況下真菌會(huì)在儲(chǔ)藏和運(yùn)輸過程中生長(zhǎng)，傳染到整批果實(shí)， 造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以快速探測(cè)感染尤其重要，可以保持產(chǎn)品質(zhì)量，防止經(jīng) 濟(jì)損失，從而能在市場(chǎng)上加強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)能力。
在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域，已知將紫外線用于在感染向外部發(fā)展之前探測(cè)果實(shí)內(nèi)的 感染。該己知方法主要基于真菌引起的感染在發(fā)展過程中，被壞了果實(shí)組織的 化學(xué)組成，使表皮腺內(nèi)的精油外溢，用紫外線照亮這些組織會(huì)顯示出它們的熒 光，讓仍是潛在的損壞展現(xiàn)出來。
紫外線所形成的電磁波譜的波段在100nm到400nm波長(zhǎng)之間，和可見光和 X光線相鄰。紫外線根據(jù)以下波長(zhǎng)分成三個(gè)區(qū)段UV-C， 100-280nm; UV-B， 280-315nm; UV-A， 315-400nm。
利用紫外線的分選操作在位于加工線中的專門的檢查室中手工地進(jìn)行，該 檢查室通常叫做"DISCOTECAS"(舞廳)。這些檢查室由小尺寸的暗箱組成， 這些暗箱只用黑光管照明，這些黑光管發(fā)出的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于UV-A波段。在通過 暗箱時(shí)顯現(xiàn)出熒光的果實(shí)表示己有潛伏的感染，需立即從加工線上剔除。果實(shí) 傳遞過滾筒，這些滾筒旋轉(zhuǎn)并使果實(shí)旋轉(zhuǎn)以便讓其基本上所有的表面都得到觀察。
但是此種應(yīng)用紫外線檢査方式也有若干弊端。實(shí)際上，紫外線是所有非離 子輻射里，能量最大的那些。該相對(duì)大量能量含量使其能夠與物質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致 所謂的光化學(xué)反應(yīng)。紫外線的生物效應(yīng)主要影響皮膚，導(dǎo)致紅斑、失去彈性以
6及遲發(fā)的黑素生成。這種輻射還可能造成眼科疾病，比如結(jié)膜炎、角膜炎以及 白內(nèi)障。所以紫外線照明燈被照明工程協(xié)會(huì)(La Sociedad de la Industria que Ilumina ) (ANSI/IESNA RP-27.3-96)列為I類危險(xiǎn)。
為了光生物學(xué)方面安全地使用紫外線燈，已形成了實(shí)用建議。這些建議基 于可承受的輻射極限。因此，在紫外線燈發(fā)射波長(zhǎng)在320-400nm的輻射時(shí)，能 流不得超過lmW/cm2，必須限定受照時(shí)間，很大程度上，越低至發(fā)射源的距離。 基于這些建議，在這些檢査室暗箱內(nèi)工作的操作員必須輪流工作，以不可呆在 暗箱中超過一個(gè)小時(shí)。另一建議是使用吸收所接受到的紫外線的保護(hù)眼鏡和手 套，將操作員受到的輻射減小到無(wú)危險(xiǎn)的水平(RD-773/1997和 RD-1002/2002)。為了對(duì)這些方面進(jìn)行控制，需實(shí)行專門且定期的輻射測(cè)量和 健康檢査。
在這些條件下人工選擇對(duì)于操作者來說是非?？菰锖头爆嵉墓ぷ?，另外勞 力對(duì)企業(yè)來說也是一項(xiàng)很大開支。
因此，近幾年已發(fā)展分析技術(shù)以實(shí)現(xiàn)果實(shí)分類和丟棄系統(tǒng)，可降低與該過 程相關(guān)的昂貴的人工成本。在這種意義上，這些任務(wù)的自動(dòng)化可改善這些操作 員的工作性質(zhì)，因?yàn)椴僮鲉T只需在外面通過顯示屏監(jiān)督系統(tǒng)的正確操作。
雖然對(duì)這種類型的系統(tǒng)有了很多研究，目前在市場(chǎng)上還沒有一套自動(dòng)化系 統(tǒng)可以利用精油在施加紫外線時(shí)的熒光來探測(cè)果實(shí)的腐爛。
本項(xiàng)發(fā)明屬于用來檢測(cè)具有任何量的腐爛的果實(shí)，特別是柑橘類果實(shí)的系 統(tǒng)部分，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中設(shè)備所存在的問題提供有效的解決方法。本目的 由以下描述的實(shí)施方案完全解決，這些實(shí)施方案的主要特征包括在所附權(quán)利要 求1的特征部分中。所附權(quán)利要求書限定本發(fā)明系統(tǒng)的細(xì)節(jié)和具體內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)本質(zhì)上用于通過對(duì)腐果進(jìn)行自動(dòng)剔除而實(shí)際地分離通過處理 和校準(zhǔn)線的具有任何類型的腐爛的果實(shí)，因而，它可取代了至今為止的人工操 作。
本系統(tǒng)的工作原理為利用黑光，更具體地說是屬于UV-A波段的光線，來 檢測(cè)可能會(huì)在柑橘類果實(shí)中發(fā)展的腐爛，與人工分選中所用方式相同。為此， 本系統(tǒng)利用了當(dāng)紫外線照射于其上時(shí)在腐爛發(fā)展過程中流出的精油發(fā)生反應(yīng)的可觀察特點(diǎn)。此種熒光是強(qiáng)度非常弱的輻射，它的波長(zhǎng)的重要部分集中在黃 -綠光波段。此種熒光在照相機(jī)攝取的圖像里可進(jìn)行識(shí)別以確定果實(shí)是否受到 任何類型的腐爛的影響。
為了達(dá)到該目的，已設(shè)計(jì)出一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的較佳實(shí)施方案中包括了 用作計(jì)算機(jī)觀測(cè)部件的第一單元，在該單元中在傳送器上傳送的果實(shí)經(jīng)受紫外
線照射，如在一個(gè)或多個(gè)特定的果實(shí)上探測(cè)到腐爛，則它們發(fā)出的熒光會(huì)被計(jì) 算機(jī)觀測(cè)系統(tǒng)攝取。此種情況由識(shí)別和控制部件，較佳的是計(jì)算機(jī)來探測(cè)，從 該單元發(fā)出命令給剔除組件，該剔除組件位于計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元之后的相應(yīng)單元 內(nèi)，從而被識(shí)別為腐爛的柑橘類果實(shí)在到達(dá)相應(yīng)位置后將被從傳送裝置上剔 除。必須被剔除的果實(shí)的準(zhǔn)確位置借助于編碼器來確定。
以這樣簡(jiǎn)單但是非常有效的方式，本系統(tǒng)識(shí)別腐爛的果實(shí)并將其自動(dòng)從傳
送裝置上剔除，不需要人工干預(yù)。
此外，在本發(fā)明的一個(gè)可替代的實(shí)施方案中，為了更精確地識(shí)別壞果，此 發(fā)明進(jìn)行了幾個(gè)修改以提供所述系統(tǒng)的功能性，這些修改借助于提供補(bǔ)充第一 實(shí)施方案所有的那些能力的其它可替代的能力，并旨在果實(shí)通過設(shè)備時(shí)更全面 地觀測(cè)果實(shí)，從而有更高的篩選保證率。
本質(zhì)上，本發(fā)明的第二實(shí)施方案所建議的改進(jìn)基本上包括改變計(jì)算機(jī)觀測(cè) 部件的數(shù)量和位置，由單個(gè)觀測(cè)部件改為兩個(gè)不同的觀測(cè)部件，它們位于橫向 于果實(shí)傳送的線上對(duì)齊的相對(duì)的位置上，分開一定距離，可從不同角度觀察被 照亮的果實(shí)，因而每次可觀測(cè)到每個(gè)果實(shí)更大的表面，消除了由于用單個(gè)觀測(cè) 單元無(wú)法觀察到的可能死角(盡管在果實(shí)在行進(jìn)穿過設(shè)備時(shí)可旋轉(zhuǎn)也可能有這 樣的死角)而造成的分類失誤。
此外，為實(shí)施所述第二實(shí)施方案，對(duì)計(jì)算機(jī)觀測(cè)部件進(jìn)行了詳細(xì)的選擇，
該觀測(cè)部件基于配有兩個(gè)單色傳感器的MAF照相機(jī)， 一個(gè)傳感器是用于探測(cè) 熒光，另一個(gè)配有合適的近紅外濾光片，可觀察到當(dāng)果實(shí)通過探測(cè)區(qū)域時(shí)照射 果實(shí)的紫外線中所固有的近紅外分量照射在損壞區(qū)域上所產(chǎn)生的圖像的細(xì)小 變化。


本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖對(duì)較佳實(shí)施方案的詳細(xì)闡 述中表現(xiàn)得更加清楚，這些實(shí)施方案僅是以說明性而無(wú)局限性的例子給出的。 圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的系統(tǒng)組件的示意圖2為根據(jù)第二實(shí)施方案的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)觀測(cè)部分的區(qū)域的概括的示 意性側(cè)視圖；以及
圖3為橫穿根據(jù)第二實(shí)施方案的計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元的類似的示意圖示，顯示 觀測(cè)構(gòu)件朝向在所要觀察的果實(shí)的傳送線的聚焦位置。
具體實(shí)施例方式
如上所述，下面將借助附圖描述本發(fā)明的較佳實(shí)施方案，圖l示出本發(fā)明 系統(tǒng)的第一實(shí)施方案的示意性圖示。從所述圖1的圖形表示可以看出，所示組 件包括若干不同的部分，每個(gè)部分都有自己特殊的作用，其中區(qū)分如下
一傳送器1，在兩個(gè)端部滾筒2之間延伸，通過沿果實(shí)行進(jìn)方向被驅(qū)動(dòng)而 運(yùn)動(dòng)，在所示例子中，該果實(shí)行進(jìn)方向相應(yīng)于箭頭F的方向。
一形成計(jì)算機(jī)觀測(cè)構(gòu)件的第一單元，總的由附圖標(biāo)記3標(biāo)示，該單元設(shè) 置成用于照射柑橘類果實(shí)和攝取有關(guān)存在缺陷的果實(shí)所可能顯示的熒光的圖 像；
—剔除單元，由附圖標(biāo)記4標(biāo)示，設(shè)于第一單元3下游，其中具備從傳送 器1上剔除被識(shí)別腐果的裝置；
—編碼裝置5，用于在必須從傳送器剔除的腐果通過剔除單元4時(shí)準(zhǔn)確地 確定其位置；以及
一控制單元6，較佳的是包括個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)型計(jì)算機(jī)，且裝有根據(jù)此 系統(tǒng)的不同功能設(shè)計(jì)的專門應(yīng)用軟件。
僅以示意方式示出的傳送裝置1可以從現(xiàn)有技術(shù)中已知傳送器中選擇，只 要能使柑橘類果實(shí)充分旋轉(zhuǎn)，以可如上所述地確定那些可能受腐爛問題影響的 果實(shí)。在對(duì)應(yīng)于圖l所示的該第一實(shí)施方案的本發(fā)明系統(tǒng)的較佳實(shí)施方式中， 傳送器包括采用雙錐和桿式剔除器(由馬夫羅達(dá)(MAFRODA)公司制造)類
9型的果實(shí)旋轉(zhuǎn)和傳送元件。傳送器組件主要包括支承在導(dǎo)向件上的傳送鏈條， 在傳送鏈條上聯(lián)接有被稱為"雙錐"的雙錐形圓柱體，這些圓柱體外附橡膠， 可自由旋轉(zhuǎn)。由于雙錐和果實(shí)的形狀，所有的果實(shí)可排列成一直線的形式一個(gè)
挨一個(gè)。在到達(dá)第一單元r的室之前，所述雙錐繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)，使果實(shí)一 個(gè)一個(gè)分開，在每個(gè)雙錐間的間隙只有一個(gè)果實(shí)。
在傳送器實(shí)施方案的變化形式中，只有在對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元的路徑段 才設(shè)有旋轉(zhuǎn)的雙錐，從而觀測(cè)單元在其中形成一個(gè)獨(dú)立于其余傳送器部分的傳 送器部分，所有傳送器段的操作合適地同步以可安全和準(zhǔn)確地識(shí)別任何存在缺 陷的果實(shí)。
以上關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方案所述類型的傳送器僅是說明性的，因?yàn)樗捎?其它等效類型的傳送器予以代替。因此，已知這樣一種傳送系統(tǒng)，其中位于雙 錐之間的果實(shí)利用吹加壓空氣剔除來代替如上所述的機(jī)械桿。這種情況下，系 統(tǒng)可包括電控閥門，該電控閥門由電子部件控制，當(dāng)腐果面對(duì)電控閥門的位置 時(shí)，電子部件確定打開這樣的電控閥門，以施加加壓空氣射流，將腐果從主傳 送器剔除向由另一輔傳送器進(jìn)行的腐果收集。
在另一實(shí)施方案中，傳送器組件可為在技術(shù)上稱為"手"型傳送器的傳送 器，在此種傳送器上設(shè)有果實(shí)在其中旋轉(zhuǎn)的前段，然后果實(shí)被傳遞到上述"手" 型傳送器，在那里一些手形狀部件水平放置且具有向上的凹狀，這些部件用于 將果實(shí)送向(每個(gè)手一個(gè)果實(shí))路徑的結(jié)束處，在那里所述手由龜磁鐵致動(dòng)以 旋轉(zhuǎn)，倒置其位置(水平位置且凹狀向下)讓果實(shí)掉落，然后回到向上的水平 位置以在它們到達(dá)路徑開端時(shí)可再次工作。
此外，作為可替代上述傳送器組件并可專門用于本發(fā)明的的傳送器組件， 可選擇被稱為"杯子"的傳送器，其與上一種傳送器研發(fā)相仿，在該傳送器上 設(shè)有用于果實(shí)的"杯"狀裝支承件。杯子在相應(yīng)位置的旋轉(zhuǎn)通過致動(dòng)一根桿來 執(zhí)行，該桿釋放杯子的后部使其可由于重力的影響會(huì)向后擺動(dòng)。
繼續(xù)對(duì)附圖中示意性地示出的系統(tǒng)的描述，可看到計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元，它由
附圖標(biāo)記3標(biāo)示，借助于該單元設(shè)置一殼體，該殼體的內(nèi)部空間通過發(fā)射UV-A 射線的一組或多組熒光管3a來照亮，，在該殼體內(nèi)還設(shè)有照相機(jī)7，用于攝取由傳送器1驅(qū)動(dòng)而傳過計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元內(nèi)部的果實(shí)上部的圖像。被照相機(jī)攝取 的圖像通過圖像獲取卡(圖中未顯示)被發(fā)送至控制部件6，以用所包含的軟
件程序進(jìn)行處理。傳送器上的雙錐在經(jīng)過計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元3時(shí)會(huì)旋轉(zhuǎn)，從而可
以攝取到果實(shí)的不同表面部分的圖像。根據(jù)發(fā)明每個(gè)果實(shí)需要攝取幾個(gè)圖像， 然后由軟件合成每個(gè)果實(shí)完整表面。
裝有照明組3a的艙室完全封閉，以防止環(huán)境光不利地影響腐果探測(cè)操作。 這是因?yàn)?，由柑橘類果?shí)的皮膚中的腐爛效應(yīng)產(chǎn)生的熒光以光譜的可見光波段 發(fā)射，由此可推斷任何外部干擾會(huì)是測(cè)量熒光時(shí)的干擾源。
如上所述，能激發(fā)腐爛部分的熒光的合適紫外線光源是在紫外線寬波段， 特別是在320nm與400nm之間的范圍內(nèi)發(fā)光的光源。
關(guān)于照相機(jī)7，使用基于CMOS技術(shù)類型的照相機(jī)是較佳的，雖然這不是 攝取圖像的必要條件。理論上照相機(jī)7攝取可見光波段的圖像，在照相機(jī)上聯(lián) 接有濾光片，該濾光片主要讓黃光波段的光線通過，因?yàn)檫@是觀察到腐爛效應(yīng) 所產(chǎn)生的熒光的輻射波段。
照相機(jī)和控制部件由纜線和數(shù)字卡(圖中無(wú)顯示)連接，所述數(shù)字卡專門 為控制照相機(jī)7所攝取圖像的攝取和獲取而設(shè)計(jì)和研發(fā)。
沿著傳送器1的行進(jìn)方向繼續(xù)前進(jìn)，果實(shí)到達(dá)剔除單元4。這個(gè)單元4任 務(wù)是從傳送器上實(shí)際地取出被探測(cè)為腐爛果實(shí)。該組件設(shè)有用于與控制計(jì)算機(jī) 6相互左右的電子裝置4a以及連接至上述電子裝置4a的電磁鐵，當(dāng)電磁鐵啟 動(dòng)時(shí)會(huì)使剔除桿(圖中無(wú)顯示)旋轉(zhuǎn)。在相鄰雙錐之間的每個(gè)果實(shí)直接支承在 剔除元件上，當(dāng)經(jīng)過電磁鐵時(shí)，如電磁鐵啟動(dòng)，則該剔除元^^剔除上述腐果。 因此，為了剔除一個(gè)腐果，剔除過程由以下步驟組成-
一由計(jì)算機(jī)6識(shí)別腐果；
由所述計(jì)算機(jī)6計(jì)算腐果到達(dá)剔除單元4內(nèi)設(shè)置的電磁鐵的位置的時(shí)
刻；
一由控制計(jì)算機(jī)6向電子裝置4a發(fā)送合適的信號(hào)，以就在腐果到達(dá)上述 剔除位置前一刻啟動(dòng)剔除單元4中的電磁鐵。
如同常規(guī)那樣，第二個(gè)傳送器(圖中無(wú)顯示)用于收集被剔除的腐果并將其引導(dǎo)到接納處/儲(chǔ)存處。
如上所述，該系統(tǒng)設(shè)有與傳送器關(guān)聯(lián)的編碼器裝置5。這可以安全且高效地
確認(rèn)在計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元3的艙室內(nèi)已被檢驗(yàn)為腐爛的腐果。該控制由計(jì)算機(jī)6 來執(zhí)行，所述編碼器5較佳的是由串行端口連接至計(jì)算機(jī)6。由編碼器發(fā)送給 控制計(jì)算機(jī)6的脈沖具有與傳送器1的速度成比例的頻率，這樣由于己知與等 于雙錐的距離的行程相對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)量，在控制單元6內(nèi)安裝的軟件可隨時(shí)精確 地知道每個(gè)果實(shí)的位置。
最后，如上已述，由系統(tǒng)提供的控制單元6包括與所述系統(tǒng)的不同部件相 連接的計(jì)算機(jī)。所述計(jì)算機(jī)6集成有合適的軟件，以基于照相機(jī)7所攝取并通 過相應(yīng)圖像獲取卡接受到的圖像來處理不同的信息及發(fā)送相關(guān)信號(hào)至所想要 的部件，直到在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候啟動(dòng)剔除一個(gè)或多個(gè)腐果所必須的裝置，并將系統(tǒng) 重新定位成其正常工作狀態(tài)?？梢岳斫獾氖?，基于所述原理，熟悉本領(lǐng)域的人 通過對(duì)軟件作相應(yīng)改變而改變?cè)撓到y(tǒng)以用單臺(tái)計(jì)算機(jī)6控制多臺(tái)照相機(jī)7，達(dá) 到同時(shí)用多條生產(chǎn)線工作的目的。
現(xiàn)在參見圖2和圖3，可以看到相應(yīng)于本發(fā)明第二實(shí)施方案的觀測(cè)區(qū)域的 側(cè)視圖和剖視圖。為了使更好地辨認(rèn)構(gòu)成該系統(tǒng)第二實(shí)施方案的各個(gè)單元，采 用了與第一實(shí)施方案相同的附圖標(biāo)記編號(hào)，以更好地理解說明和更易于辨認(rèn)不 同元件。因此，首先考慮圖2的圖示，可以看到對(duì)應(yīng)于計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元的設(shè)備 剖面的大體示意性側(cè)視圖，此單元安裝在傳送器1上方，傳送器l可以是上述 任何一種類型的，用于按箭頭F所示的其縱向方向驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品P。按照本實(shí)施方 案，由來自光源3a的紫外線光照射產(chǎn)品，此時(shí)光源3a的位置設(shè)置成使其將最 高的照射功率指向供產(chǎn)品P穿過單元內(nèi)部的中心強(qiáng)制通過區(qū)域。
此外，如上所述，觀測(cè)部件由兩個(gè)照相機(jī)組成，而不是如所述第一實(shí)施方 式中你走以后用單個(gè)照相機(jī)來形成。決定使用用于這樣的目的在預(yù)先選定位置 的兩個(gè)照相機(jī)是為了確?？稍诒葐蝹€(gè)照相機(jī)可見大得多的面積中觀察產(chǎn)品，為 此，為兩個(gè)照相機(jī)選擇的位置為圖3所示，圖中兩個(gè)照相機(jī)用附圖標(biāo)記7'來 標(biāo)示，位于產(chǎn)品傳送區(qū)域的兩側(cè)，也就是說一個(gè)照相機(jī)7，位于左上角，而另一 個(gè)照相機(jī)7'位于右上角，沿著橫向線面對(duì)彼此，這樣兩個(gè)照相機(jī)的視場(chǎng)交匯于公共的觀測(cè)區(qū)域C。采用如圖所示的實(shí)施方案，可在果實(shí)兩邊設(shè)計(jì)較廣區(qū)域的 表面部分上拍攝圖像，藉此，可同步于成比例于果實(shí)傳送器速度的同一脈沖信 號(hào)提供果實(shí)兩側(cè)圖像，這些圖像被發(fā)送至控制部件(圖1中所顯示的計(jì)算機(jī))， 以進(jìn)行合成每個(gè)果實(shí)的完整圖像的處理和翻譯。因此，如可理解的，在傳送線 的兩側(cè)使用兩個(gè)照相機(jī)7'來代替第一實(shí)施方案中的單個(gè)照相機(jī)，可避免"死 角"，這樣的死角在另一情況下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)信息損失，并因而產(chǎn)生所不希望的 失誤。
另外還有一種情況可有利于更好地識(shí)別現(xiàn)實(shí)腐爛跡象的表面區(qū)域，在研究
過程中，通過合適地選用了 MAF照相機(jī)來形成本發(fā)明的該實(shí)施方案中所采用 的每個(gè)觀測(cè)部件7'，它能有利地進(jìn)行觀察。實(shí)際上，如上所述，通常的照相機(jī) 包括兩個(gè)不同的傳感器， 一個(gè)是單色傳感器，另一個(gè)是三色RGB傳感器。至 今為止，照相機(jī)只用了單色傳感器，并設(shè)有兩個(gè)濾光片， 一個(gè)讓可見光波段 (400nm-700nm)的光通過，另一個(gè)是高通的并允許綠光以上的光譜區(qū)域中的 光通過。在如本發(fā)明所示的一個(gè)實(shí)施方案中采用這兩種傳感器開始被認(rèn)為可以 提高本發(fā)明的觀測(cè)性能，因?yàn)橐粋€(gè)傳感器可用于檢測(cè)在受紫外線照射下來自損 壞區(qū)域的熒光，另一個(gè)用于獲得藍(lán)光區(qū)域的參照?qǐng)D像，這樣，通過比較兩個(gè)圖 像就可以僅使腐爛區(qū)域明顯突出。但是這種觀察方式存在缺點(diǎn)，即來自紫外線 管的光直接照射在果實(shí)上會(huì)呈現(xiàn)明亮和陰影部分，對(duì)圖像有不利的影響。
盡管存在前述問題，但通過合適地對(duì)其進(jìn)行選擇，可以利用與每個(gè)照相機(jī) 7'關(guān)聯(lián)的兩個(gè)傳感器來實(shí)現(xiàn)最初想要提高成像的假設(shè)。為此選用了MAF照相 機(jī)，這種照相機(jī)配有都是單色類型的兩個(gè)傳感器，已發(fā)現(xiàn)，通過指派一個(gè)用來 如常規(guī)方式那樣觀察熒光，而給另外一個(gè)配上合適的近紅外(NIR)濾光片， 讓其觀察由那些紫外線管光發(fā)出的微弱的紅外線，則在照亮腐爛區(qū)域時(shí)可以看 見紅外圖像的輕微缺失。那么，兩個(gè)特征(熒光發(fā)射和紅外圖像的輕微缺失) 的同時(shí)一致可以無(wú)疑的確定在這個(gè)位置有腐爛區(qū)域，從而消除任何發(fā)生與所獲 得的書記的翻譯相關(guān)的不確定性或失誤的可能性。
如可理解的，以上描述的系統(tǒng)的各實(shí)施方案可以絕對(duì)確定地識(shí)別具有腐爛 表面部分的柑橘類果實(shí)，因此可將其從包裝鏈中剔除。對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，己沒有必要再進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，他們已 了解了本發(fā)明的保護(hù)范圍和其優(yōu)勢(shì)，也能研制其對(duì)象并將其投入實(shí)踐。在任何
情況下，由于本系統(tǒng)是按最佳實(shí)施方案進(jìn)行描述的，在實(shí)際運(yùn)用中易于對(duì)細(xì)節(jié) 進(jìn)行變化，這些變化形式可能會(huì)影響組成它的部件的特征和類型，但并不超出 所附權(quán)利要求內(nèi)容所限定的本發(fā)明保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1.一種柑橘類腐果自動(dòng)篩分系統(tǒng)，特別是一種設(shè)計(jì)為識(shí)別位于傳統(tǒng)傳送器(1)上的腐爛果實(shí)的系統(tǒng)，所述位于傳統(tǒng)傳送器(1)上的果實(shí)移動(dòng)通過加工線，并且果實(shí)至少在對(duì)應(yīng)于觀察和觀測(cè)部件的路徑部分上同時(shí)旋轉(zhuǎn)，利用發(fā)出光譜UV-A波段的光的照射組來確定果實(shí)中可能的腐爛效應(yīng)，該系統(tǒng)的特征在于，該系統(tǒng)沿果實(shí)傳送路徑相繼地包括計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元(3)，用于觀測(cè)被傳送的果實(shí)；自動(dòng)剔除單元(4)，用于剔除被識(shí)別為腐果的果實(shí)；位置控制裝置(5)，用于控制每個(gè)被識(shí)別為腐果的果實(shí)的位置；總體系統(tǒng)控制部件(6)，與所述工作部件中的各個(gè)和每一個(gè)連接并將它們集成起來。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元(3)包 括對(duì)外封閉的艙室和照相機(jī)(7)，所述傳送器(1)在所述艙室中運(yùn)行，所述 艙室包括UV-A光線的發(fā)射器組(3a)，所述發(fā)射器組照射在果實(shí)上，所述照 相機(jī)(7)用于攝取果實(shí)由于UV-A光線照射在其上而發(fā)出的熒光，所述照相 機(jī)(7)配有圖像獲取卡，用于將所述照相機(jī)(7)所攝取的圖像發(fā)送到總體控 制部件(6)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于剔除其中已探測(cè)到腐爛的 果實(shí)的所述自動(dòng)剔除單元(4)包括由所述總體控制單元(6)控制的電子線路(4a)，所述電子線路(4a)用于啟動(dòng)與所述傳送器(1)關(guān)聯(lián)的剔除元件。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于控制每個(gè)果實(shí)的位置的位 置控制部件(5)是與所述總體控制部件(6)連接的編碼器。
5. 如前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述總體控制部件(6)是 計(jì)算機(jī)，較佳的是個(gè)人計(jì)算機(jī)型的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)裝有適合所述系統(tǒng)要求 的專門應(yīng)用軟件。
6. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元(3) 內(nèi)通過UV-A光線照明組(3a)的照射而由果實(shí)發(fā)出的熒光為黃色，用于攝取圖像的所述照相機(jī)(7)為此配有主要允許對(duì)應(yīng)于該光譜波段的光通過的濾光片。
7. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，由所述總體控制部件(6)控 制的用于剔除腐爛的果實(shí)的所述組件在一個(gè)實(shí)施方案中包括電磁鐵，所述電磁 鐵致動(dòng)位于所述傳送器裝置上的雙錐之間且果實(shí)支承于其上的桿，當(dāng)存在缺陷 的果實(shí)到達(dá)剔除位置時(shí)，所述電磁鐵致動(dòng)所述桿以實(shí)際地自動(dòng)將所述存在缺陷 的果實(shí)剔除向用于收集被剔除的果實(shí)的第二傳送器。
8. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于， 一個(gè)可替代的實(shí)施方案中，與 所述系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的傳送器(1)是設(shè)有雙錐和圓柱的類型，其中包括在傳送器(1) 上的所述剔除裝置包括電動(dòng)閥門，當(dāng)存在缺陷的果實(shí)到達(dá)剔除位置時(shí)，所述電 動(dòng)閥門對(duì)所述存在缺陷的果實(shí)噴出加壓空氣射流一預(yù)定的時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送器(1)是"手"型 傳送器，其中手形支承件水平向上放置，在到達(dá)必須卸載果實(shí)的位置的路徑中 傳送相應(yīng)的果實(shí)，在所述必須卸載果實(shí)的位置，通過倒置"手"以向下定位它 們并因而讓果實(shí)落下以便卸載果實(shí)。
10. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送器(1)是稱為"杯 子"型的傳送器，其中由構(gòu)造成"杯子"的傳送器元件來支承和傳送果實(shí)，當(dāng) 所述支承元件到達(dá)預(yù)定位置并且釋放讓杯子后部可由于重力的作用而沿向后 方向擺動(dòng)的桿時(shí)，所述杯子能向后擺動(dòng)，讓相應(yīng)的果實(shí)落下。
11. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于觀察由所述傳送器(1) 沿其縱向方向傳送的經(jīng)過的果實(shí)(P)的所述觀測(cè)單元(3)包括紫外線照射燈(3a)，所述照射燈位于居中位置，并向果實(shí)的強(qiáng)制通過區(qū) 域(C)照射以集中的方式引導(dǎo)的相當(dāng)大的光照功率；以及兩個(gè)觀測(cè)部件(7')， 一個(gè)位于所述通過區(qū)域的左側(cè)，另一個(gè)位于所述通 過區(qū)域的右側(cè)，所述兩個(gè)觀測(cè)部件向公共的通過區(qū)域(C)交疊，排列在橫向 通過線的相對(duì)位置上，從而所述兩個(gè)觀測(cè)單元可以觀察到傳送通過所述觀測(cè)單 元(3)的果實(shí)更大的表面部分。
12. 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)觀測(cè)部件都為設(shè)有兩個(gè)單色傳感器的MAF型照相機(jī)， 一個(gè)所述傳感器探測(cè)腐爛區(qū)域響應(yīng)所述紫外線燈(3a)的照射而發(fā)出的熒光，另一個(gè)傳感器配有近紅外濾光片用于探測(cè)與紫外線發(fā)射相關(guān)的紅外線分量，并當(dāng)其面對(duì)腐爛區(qū)域時(shí)允許觀察到所產(chǎn)生的圖像中的輕微缺失。
13.如權(quán)利要求11和12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)照相機(jī)(7')，與所述果實(shí)傳送器(1)的速度成比例的同一脈沖信號(hào)同步地產(chǎn)生圖像，從而易于由合適的控制裝置內(nèi)裝的應(yīng)用軟件進(jìn)行翻譯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種構(gòu)思和設(shè)計(jì)用于識(shí)別受到任何程度的腐爛影響的果實(shí)，特別是柑橘類果實(shí)并絕對(duì)將其自動(dòng)從將其移動(dòng)過設(shè)備的傳送器上剔除的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括在計(jì)算機(jī)觀測(cè)單元中用UV-A波段的光來照射果實(shí)，并借助于照相機(jī)攝取被照射的果實(shí)的圖像，將其發(fā)送到總體控制單元，以探測(cè)是否有與腐爛效應(yīng)相關(guān)的熒光。被識(shí)別出的腐果在剔除單元中自動(dòng)從傳送器上剔除，有缺陷的果實(shí)的位置由與傳送器關(guān)聯(lián)的編碼器來確定。總體控制單元是個(gè)人計(jì)算機(jī)型的計(jì)算機(jī)，裝有專門的應(yīng)用軟件。
文檔編號(hào)B07C5/342GK101678405SQ200880001094
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者E·摩爾托加西亞, J·布拉斯科伊瓦爾斯, J·戈麥斯桑切斯, P·G·R·布蘭科, S·丘博羅加西亞 申請(qǐng)人:羅達(dá)伊比利亞有限公司