本發(fā)明涉及基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)，具體指涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠智能分揀系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

中國(guó)淡水珍珠產(chǎn)量占世界珍珠產(chǎn)量的95%以上，產(chǎn)值僅占全球珍珠總產(chǎn)值的10%。目前我國(guó)的企業(yè)所采用的分檢方法基本上還是傳統(tǒng)的人工方式，這種方法需要大量的勞動(dòng)力、速度慢、耗費(fèi)大量的人力，同時(shí)這種主觀評(píng)定受到個(gè)人視力、顏色鑒別力、情緒、光線等各方面的影響，不能夠?qū)υu(píng)判依據(jù)進(jìn)行量化統(tǒng)一，而且分級(jí)時(shí)只能進(jìn)行單項(xiàng)指標(biāo)的篩選，不僅效率低而且準(zhǔn)確性很差。因此實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠自動(dòng)分揀對(duì)于提高整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)值來(lái)說(shuō)極為重要。

根據(jù)養(yǎng)殖珍珠國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，明確規(guī)定了珍珠的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于形狀、顏色、大小、光潔度的分級(jí)都有了明確的指標(biāo)。機(jī)器視覺(jué)在珍珠分級(jí)領(lǐng)域已經(jīng)有了一些相應(yīng)的研究以及應(yīng)用，但其僅能針對(duì)某一單項(xiàng)要求進(jìn)行分級(jí)如形狀的分類(lèi)，對(duì)于整體的分揀系統(tǒng)研究較少。同時(shí)其無(wú)法滿(mǎn)足光潔度和瑕疵需要對(duì)珍珠的每個(gè)表面進(jìn)行分析的要求，只能獲得被檢測(cè)珍珠的部分表面的圖像信息，珍珠表面缺陷的漏檢率較高。例如專(zhuān)利200710066683.0公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠實(shí)時(shí)檢測(cè)和分級(jí)系統(tǒng)，運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，對(duì)順序自由下落的珍珠表面進(jìn)行圖像采集，將采集到的圖像傳送到計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備中進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果按照珍珠分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)做即時(shí)判別，最后把判別信息傳送到分選裝置，從而實(shí)現(xiàn)用設(shè)備自動(dòng)將不同特征的珍珠進(jìn)行分類(lèi)。該發(fā)明在圖像獲取技術(shù)方面存在的不足之處：利用多臺(tái)高速攝像機(jī)從不同角度獲取珍珠表面，這樣使得成本升高；另一方面，在對(duì)珍珠顏色分級(jí)時(shí)，保證每臺(tái)攝像機(jī)的顏色系統(tǒng)的統(tǒng)一較為困難，且對(duì)玻璃管的透明度要求很高，光源處理不當(dāng)還會(huì)造成反光折射等現(xiàn)像影響檢測(cè)。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01210411979.2公開(kāi)了一種基于單目多視角機(jī)器視覺(jué)的珍珠顏色光澤度在線自動(dòng)分級(jí)裝置，由一個(gè)廣角攝像機(jī)和8個(gè)平面鏡所構(gòu)成的單目多視角立體視覺(jué)裝置，通過(guò)一個(gè)廣角攝像機(jī)的一次成像來(lái)獲取從一個(gè)視角拍攝的珍珠表面圖像，實(shí)現(xiàn)一種以珍珠為觀察中心的全方位視覺(jué)裝置。該發(fā)明存在的不足：定點(diǎn)拍攝，無(wú)法獲取全表面，且上料動(dòng)作機(jī)構(gòu)復(fù)雜，每顆珍珠的檢測(cè)都需要活動(dòng)頂桿的運(yùn)動(dòng)，易磨損，增加了維修費(fèi)用并且延長(zhǎng)了珍珠分揀時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，使用維護(hù)方便的一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠智能分揀系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠智能分揀系統(tǒng)，包括上料機(jī)構(gòu)，所述上料機(jī)構(gòu)包括料斗、撥針、電機(jī)、彈簧、撞針、毛皮表面，待檢測(cè)珍珠進(jìn)入料斗后掉落到毛皮表面，所述電機(jī)帶動(dòng)撥針旋轉(zhuǎn)，碰到撞針后，所述撞針推動(dòng)料斗最底下的一顆待檢測(cè)珍珠下落到管道中，所述管道的一側(cè)設(shè)置有圖像獲取裝置，所述待檢測(cè)珍珠順著管道掉入圖像獲取裝置的弧形軌道中，所述撥針轉(zhuǎn)過(guò)之后，由于彈簧的作用，撞針回到原位；所述圖像獲取裝置包括穹頂光照上腔和漏斗下腔，所述的穹頂光照上腔包括攝像機(jī)、環(huán)形磨砂l(fā)ed燈、偏振片、漫反射壁、環(huán)形led燈，所述的漏斗形下腔包括弧形軌道、弧形擋板、進(jìn)氣口以及下料口，被檢測(cè)珍珠從上料口沿著弧形軌道下落到進(jìn)氣口處，由于弧形擋板以及向上的氣流作用，珍珠做翻滾運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)進(jìn)行抓拍，所述被檢測(cè)珍珠翻滾后掉入下料口，所述下料口連接著錐形分揀區(qū)，所述錐形分揀區(qū)一側(cè)設(shè)置有分揀機(jī)器人，所述分揀機(jī)器人一側(cè)設(shè)置有下料再分機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的撞針與撥針接觸的一端都為半弓形，弧形面相互接觸，隨著撥針的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)圓弧面接觸，推動(dòng)撞針向前運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述攝像機(jī)一端連接計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)程序抓拍設(shè)定為10張/0.1秒。

進(jìn)一步的，所述被檢測(cè)珍珠從下料口掉入錐形分揀區(qū)后，被檢測(cè)珍珠會(huì)匯聚到錐形底部，等待分揀機(jī)器人進(jìn)行分揀；實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定點(diǎn)抓取，減少機(jī)器人路徑規(guī)劃以及珍珠位置的獲取，降低了成本，提高了分揀效率。

進(jìn)一步的，用于對(duì)所述被檢測(cè)珍珠進(jìn)行分揀機(jī)器人選用scara機(jī)器人，機(jī)械臂末端執(zhí)行器為吸盤(pán)式；通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理后，將被檢測(cè)珍珠的顏色、形狀等判斷結(jié)果發(fā)送給機(jī)器人，被檢測(cè)珍珠掉入錐形分揀區(qū)后停留在在底部，機(jī)器人機(jī)械臂移動(dòng)到錐形分揀區(qū)后，將被檢測(cè)珍珠吸取放到相應(yīng)的下料再分機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述下料再分選機(jī)構(gòu)包括4層可拆裝的不同直徑的圓形孔篩網(wǎng)以及振動(dòng)電機(jī)組成；

進(jìn)一步的，所述圓形孔篩網(wǎng)第一層為直徑為15mm的圓形孔篩網(wǎng)，第二層為直徑為13mm的圓形孔篩網(wǎng)，第三層為直徑為10mm的圓形孔篩網(wǎng)，第四層為直徑為8mm的圓形孔篩網(wǎng)，由于振動(dòng)電機(jī)的作用，將珍珠在篩網(wǎng)中不停振動(dòng)過(guò)篩，可分出5個(gè)不同大小等級(jí)的珍珠。

進(jìn)一步的，一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠智能分揀的方法，包括以下步驟：

1）所述上料機(jī)構(gòu)控制待檢測(cè)珍珠逐顆進(jìn)入圖像獲取裝置；

2）在密封的所述圖像獲取裝置中，有效地避免其他光源對(duì)被檢測(cè)珍珠的顏色及其他特征獲取的干擾，對(duì)被檢測(cè)珍珠進(jìn)行全表面的圖像采集；

3）將被檢測(cè)珍珠圖像采集的資料傳送到計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行形狀、顏色等特征檢測(cè)分級(jí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理后，將被檢測(cè)珍珠的顏色、形狀等判斷結(jié)果發(fā)送給分揀機(jī)器人；

4）所述被檢測(cè)珍珠掉入錐形分揀區(qū)后停留在在底部，所述分揀機(jī)器人機(jī)械臂移動(dòng)到錐形分揀區(qū)后，將珍珠吸取放到下料再分機(jī)構(gòu)；

5）所述下料再分機(jī)構(gòu)通過(guò)直徑不同的篩網(wǎng)及振動(dòng)電機(jī)的作用分類(lèi)出不同直徑的珍珠的。

進(jìn)一步的，所述的一種基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠智能分揀的方法中，所述被檢測(cè)珍珠圖像采集時(shí)，采集的珍珠圖像包括左、主、右、后、俯視圖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：1）可以通過(guò)一個(gè)攝像機(jī)獲得珍珠全表面圖像，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且操作方便；2）密封性裝置獲取的圖像質(zhì)量高，不受其他光源或者其他因素的干擾；3）本系統(tǒng)適用于珍珠形狀、顏色、大小、光潔度等各種品質(zhì)的指標(biāo)檢測(cè)；4）利用立體的下料再分選裝置，減少了分類(lèi)容器以及提高了空間利用率。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和特征作進(jìn)一步描述。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的上料機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的上料機(jī)構(gòu)局部放大示意圖；

圖4是本發(fā)明的圖像獲取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的下料再分裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的流程示意圖；

圖中：1為攝像機(jī)，2為偏振片，3為漫反射壁，4為環(huán)形led燈，5為分揀機(jī)器人，6為錐形分揀區(qū)，7為弧形擋板，8為進(jìn)氣口，9為被檢測(cè)珍珠，10為弧形軌道，11為彈簧，12為撞針，13為電機(jī)，14為撥針，15為上料機(jī)構(gòu)，16為待檢測(cè)珍珠，17為穹頂上腔，18為led燈擋板，19為環(huán)形磨砂l(fā)ed燈，20為下料再分機(jī)構(gòu)，21為直徑為15mm的圓形孔篩網(wǎng)，22為直徑為13mm的圓形孔篩網(wǎng)，23為10mm的圓形孔篩網(wǎng)，24為8mm的圓形孔篩網(wǎng)，25為圖像獲取裝置，26毛皮表面，27為下料口，28為振動(dòng)電機(jī)。

具體實(shí)施方式

參看附圖1和圖2所示

本發(fā)明由控制逐顆待檢測(cè)珍珠（16）進(jìn)料的上料機(jī)構(gòu)（15），用于拍攝被檢測(cè)珍珠（9）的單目全表面珍珠圖像獲取裝置（25），用于對(duì)被檢測(cè)珍珠（9）暫存的錐形分揀區(qū)（6）和進(jìn)行分揀的分揀機(jī)器人（5），以及可用于大小分選的下料再分機(jī)構(gòu)（20）組成。

如圖2和圖3所示，所述上料機(jī)構(gòu)（15）包括：料斗、撥針（14）、電機(jī)（13）、彈簧（11）、撞針（12）、毛皮表面（26）；待檢測(cè)珍珠（16）進(jìn)入料斗后掉落到毛皮表面（26），由于摩擦力待檢測(cè)珍珠（16）靜止在毛皮表面（26）上，再由電機(jī)（13）轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)撥針（14）旋轉(zhuǎn)，撥針（14）半弓形弧面碰到撞針（12）半弓形弧面后，撞針（12）在導(dǎo)向槽口的作用下，水平進(jìn)入槽口推動(dòng)最底下的一顆待檢測(cè)珍珠（16）下落到管道中進(jìn)而順勢(shì)掉入圖像獲取裝置（25）的弧形軌道（10）中；撥針（14）轉(zhuǎn)過(guò)之后，由于彈簧（11）的作用，撞針（12）回到原位，如此反復(fù)動(dòng)作使得待檢測(cè)珍珠（16）逐顆進(jìn)入圖像獲取裝置（25）。

如圖4所示，用于拍攝被檢測(cè)珍珠（9）的單目全表面珍珠圖像獲取裝置（25）包括;穹頂光照上腔（17）和漏斗下腔。所述的穹頂光照上腔（17）包括用于拍攝被檢測(cè)珍珠（9）圖像的攝像機(jī)（1）、提高亮度且可減少高光的環(huán)形磨砂l(fā)ed燈（19）、減少反射光進(jìn)入相機(jī)的偏振片（2）、向漫反射壁（3）照射的環(huán)形led燈（4），led燈擋板（18）；所述的漏斗形下腔包括弧形軌道（10）、弧形擋板（7）、進(jìn)氣口（8）以及下料口（27）。被檢測(cè)珍珠（9）沿著弧形軌道（10）下落到進(jìn)氣口（8）處，由于弧形擋板（7）以及向上的氣流作用，被檢測(cè)珍珠（9）做翻滾運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)（1）進(jìn)行抓拍，計(jì)算機(jī)程序抓拍設(shè)定為10張/0.1秒，被檢測(cè)珍珠（9）翻滾后掉入下料口（27）進(jìn)入錐形分揀區(qū)（6）。

所述錐形分揀區(qū)（6）底部的珍珠會(huì)匯聚到錐形底部，等待分揀機(jī)器人（5）來(lái)進(jìn)行分揀，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)抓取減少路徑規(guī)劃以及珍珠位置的獲取，降低了成本，提高了分揀效率。所述用于對(duì)珍珠進(jìn)行分揀機(jī)器人（5）選用scara機(jī)器人，機(jī)械臂末端執(zhí)行器為吸盤(pán)式。

如圖5所示，用于大小分選的下料再分機(jī)構(gòu)（20）包括4層可拆裝的不同直徑的圓形孔篩網(wǎng)以及振動(dòng)電機(jī)（28）組成。所述圓形孔篩網(wǎng)第一層為為直徑為15mm的圓形孔篩網(wǎng)（21），第二層為直徑為13mm的圓形孔篩網(wǎng)（22），第三層為直徑為10mm的圓形孔篩網(wǎng)（23），第四層為直徑為8mm的圓形孔篩網(wǎng)（24），由于振動(dòng)電機(jī)（28）的作用，將珍珠在篩網(wǎng)中不停振動(dòng)過(guò)篩，可分出5個(gè)不同大小等級(jí)的珍珠。

如圖6所示，本發(fā)明工作流程為：上料機(jī)構(gòu)（15）控制待檢測(cè)珍珠（16）逐顆進(jìn)入圖像獲取裝置（25），在密封的圖像獲取裝置（25）中有效地避免其他光源對(duì)被檢測(cè)珍珠（9）的顏色及其他特征獲取的干擾，對(duì)被檢測(cè)珍珠（9）進(jìn)行全表面的圖像采集，傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行形狀、顏色等特征檢測(cè)分級(jí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理后，將被檢測(cè)珍珠（9）的顏色、形狀等判斷結(jié)果發(fā)送給分揀機(jī)器人（5），被檢測(cè)珍珠（9）掉入錐形分揀區(qū)（6）后停留在在底部，分揀機(jī)器人（5）機(jī)械臂移動(dòng)到錐形分揀區(qū)（6）后，將珍珠吸取放到下料再分機(jī)構(gòu)（20），下料再分機(jī)構(gòu)（20）通過(guò)直徑不同的篩網(wǎng)及振動(dòng)電機(jī)（28）的作用分出珍珠的大小。

以上所描述的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述具體實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明的限制，凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)以上描述所做的潤(rùn)飾、修改或等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。