葉圣杰

摘要：隨著珍珠產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大，市場(chǎng)對(duì)珍珠的需求量也越來(lái)越大，但是目前對(duì)珍珠的分揀大部分還是為人工分揀，這樣大大降低了珍珠出產(chǎn)的效率。為了提高對(duì)淡水珍珠的分揀效率，需要研發(fā)一種全自動(dòng)的淡水珍珠清洗分揀裝置。本實(shí)用新型公開(kāi)了一種淡水珍珠分揀裝置，包括機(jī)架，所述的機(jī)架上安裝有清洗裝置、烘干裝置、視覺(jué)分揀裝置和收納裝置;所述的機(jī)架上方安裝有清洗裝置，所述的清洗裝置的下方機(jī)架上安裝有烘干裝置;所述的烘干裝置的下方安裝有視覺(jué)分揀裝置;所述的視覺(jué)分揀裝置下方安裝有收納裝置。本實(shí)用新型將機(jī)器的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)引入到傳統(tǒng)的珍珠分級(jí)里來(lái)。通過(guò)對(duì)目標(biāo)的攝取、圖片的處理、特征的提取等視覺(jué)檢測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的探索和研究。其次對(duì)珍珠的清洗和烘干操作可以使得珍珠的分揀更加的簡(jiǎn)潔和自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：珍珠圓度分揀;珍珠清洗烘干;珍珠大中分揀;視覺(jué)分揀

一、引言

諸暨山下湖已經(jīng)成為全球最大的淡水珍珠養(yǎng)殖、加工和交易中心。然而目前珍珠分揀的方式仍然很落后，相對(duì)于我國(guó)如此大的珍珠產(chǎn)量，目前整個(gè)行業(yè)所采用的分級(jí)方法基本上仍停留在人工檢測(cè)的階段，企業(yè)需要安排大量的人員以肉眼觀察的方式對(duì)珍珠的等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。以這樣的方式對(duì)珍珠進(jìn)行分級(jí)，強(qiáng)度大，速度慢，易疲勞，加上對(duì)于經(jīng)驗(yàn)有較高的要求，檢測(cè)結(jié)果易受人為因素影響，不但大大增加了珍珠生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，也不利于實(shí)施準(zhǔn)確有效和穩(wěn)定的質(zhì)量控制。

為解決當(dāng)前珍珠分揀自動(dòng)化、智能化水平低等問(wèn)題，針對(duì)珍珠形狀的視覺(jué)識(shí)別，論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了--套基于單目動(dòng)態(tài)視覺(jué)的珍珠形狀分揀系統(tǒng)。論文主要研究了利用單目攝像機(jī)快速獲取珍珠多表面的方法以及幾何形狀檢測(cè)方法。根據(jù)研究?jī)?nèi)容，實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)的珍珠檢測(cè)平臺(tái)，其主要功能為圖像采集、數(shù)據(jù)/信息處理、網(wǎng)絡(luò)通信等，為機(jī)械臂的分揀控制提供了依據(jù)，并對(duì)基于視覺(jué)定位的機(jī)械臂控制進(jìn)行了相應(yīng)研究，實(shí)現(xiàn)了分揀自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。基于這樣的背景，本次設(shè)計(jì)打算將機(jī)器的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)引入到傳統(tǒng)的珍珠分級(jí)里來(lái)。通過(guò)對(duì)目標(biāo)的攝取丶圖片的處理丶特征的提取等視覺(jué)檢測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的探索和研究。另外再加入對(duì)珍珠的清洗和烘干，可以使得珍珠的分揀更加的簡(jiǎn)潔和自動(dòng)化。

二、機(jī)器的構(gòu)成機(jī)構(gòu)

地理分布以及傳統(tǒng)文化等對(duì)珍珠的產(chǎn)生有很大影響，因此國(guó)外針對(duì)珍珠機(jī)械式自動(dòng)分級(jí)設(shè)備寥寥無(wú)幾。關(guān)于其他水果果品機(jī)械式自動(dòng)分級(jí)技術(shù)的研究則相對(duì)較早，有關(guān)于外形尺寸和重量分級(jí)的相關(guān)專(zhuān)利。主要有壓桿柵式、孔帶式、輥式、膜片式、滾子式、擋板式、帶（鏈）式等分級(jí)技術(shù)區(qū)分外形尺寸。利用目標(biāo)重量的自由果斗式、變傾斜力矩式、彈簧調(diào)節(jié)傾斜力矩式等技術(shù)。類(lèi)似的還有對(duì)紅棗、大豆和鋼球的分級(jí)技術(shù)研究。

目前，機(jī)械式自動(dòng)分級(jí)設(shè)備大致有以下幾種形式：帶式、滾筒式和滾杠式。滾筒式按照滾筒形式及布置又有滾筒孔式、水平柵條滾筒式、多級(jí)柵條滾筒式、傾斜柵條滾筒式等。

本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)分為四大部分，分別為：清洗烘干裝置，圖像采集裝置，機(jī)械手分揀裝置，齒輪搖晃裝置。

三、視覺(jué)分揀系統(tǒng)

機(jī)器視覺(jué)是圖像處理技術(shù)的重要組成部分，早在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始在水果自動(dòng)分級(jí)中應(yīng)用。由于機(jī)器視覺(jué)能有效消除主觀影響因素，且能夠?qū)λ姆旨?jí)指標(biāo)進(jìn)行定量描述，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，判斷精度較高，所以該技術(shù)發(fā)展快速，國(guó)外在這方面成果較為豐碩。但這些成果主要是針對(duì)流通性較好、普及性較高的農(nóng)產(chǎn)品如蘋(píng)果、柑橘和紅棗等，對(duì)于珍珠的研究則幾乎為零。

國(guó)外利用機(jī)器視覺(jué)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)分級(jí)的研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)珍珠的自動(dòng)分級(jí)具有指導(dǎo)意義。國(guó)內(nèi)將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于珍珠始于21世紀(jì)初期，經(jīng)過(guò)十多年的探索發(fā)展目前已取得較好成果。較成功的主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是多相機(jī)多角度拍攝檢測(cè)，另一類(lèi)是單目多視角拍攝檢測(cè)。國(guó)內(nèi)的研究已取得一定的成就，主要集中在珍珠的圖像處理識(shí)別研究上，已基本實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)分級(jí)，但整體現(xiàn)狀還處于初級(jí)階段;對(duì)于珍珠從喂料到完成檢測(cè)并分類(lèi)的全過(guò)程研究尚且不足，且單體檢測(cè)效率不高，批量快速檢測(cè)的研究涉及較少。

本裝置采用了彈幕多視角拍攝檢測(cè)，通過(guò)OPENMV軟件對(duì)采取到的圖像進(jìn)行處理，控制裝置中的機(jī)械臂對(duì)珍珠的圓度進(jìn)行分揀。

四、分揀的流程

系統(tǒng)工作時(shí)，首先有進(jìn)料口放入珍珠，珍珠在蓄水池進(jìn)行清洗，然后通過(guò)齒輪傳動(dòng)鏈進(jìn)入第二層的烘干裝置，在機(jī)器的側(cè)面安裝有一個(gè)大功率吹風(fēng)烘干機(jī)，在珍珠下落的地方安裝有一個(gè)海綿擦拭器。經(jīng)過(guò)烘干擦拭后的珍珠會(huì)來(lái)到第二層的傳送帶，這是安裝在側(cè)面的單目攝像頭會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)的珍珠進(jìn)行圖片的采集，然后通過(guò)數(shù)據(jù)的反饋，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行控制，這時(shí)機(jī)械手會(huì)對(duì)符合要求的珍珠進(jìn)行抓取，抓取到的珍珠會(huì)被放入倆側(cè)的收納盒，此時(shí)可以收納盒底下的齒輪搖晃裝置就會(huì)運(yùn)行，對(duì)珍珠的大小進(jìn)行分揀，最后取出收納盒就完成了對(duì)珍珠的分揀。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著對(duì)珍珠需求量的增加，員工數(shù)量的增加同時(shí)使企業(yè)管理的難度大大增加，生產(chǎn)企業(yè)需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)木θゾS持一支穩(wěn)定而高效的檢測(cè)隊(duì)伍，難以有效的集中力量在關(guān)鍵的研發(fā)新技術(shù)上，無(wú)形中減慢了整個(gè)行業(yè)向高層次發(fā)展的步伐，也不利于重點(diǎn)核心企業(yè)的脫穎而出。因此需要通過(guò)利用先進(jìn)的無(wú)損自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)替代或者部分替代人工檢測(cè)，提高全行業(yè)的生產(chǎn)加工效率，成為許多珍珠生產(chǎn)和加工企業(yè)的迫切要求。為了進(jìn)一步的提高珍珠的生產(chǎn)力，加快企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王毓綜.基于機(jī)器視覺(jué)的珍珠形狀自動(dòng)分揀系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].浙江農(nóng)林大學(xué)，2018.

[2] 李炳林，王慧，許豐靈，潘展鯤，陳春雷，鄭明月，李承駿.基于機(jī)器視覺(jué)的嵌入式珍珠分揀器研究與制作[J].電腦與信息技術(shù)，2017.

[3] 鄭春煌，黃柳，唐瑋，等圖像處理的珍珠形狀大小檢測(cè)系統(tǒng)研究[J]中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)，2014.

[4] 王子文，王春秀，慕松.靈賦長(zhǎng)棗機(jī)械式分級(jí)裝置的設(shè)計(jì)[J]湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015.

[5] 全國(guó)首飾標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB/T 18781-2008中國(guó)人民共和國(guó)養(yǎng)殖珍珠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[6] 應(yīng)義斌，饒秀勤，趙勻，等.機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)自動(dòng)識(shí)別中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000.

[7] 李江.圖像處理技術(shù)在珍珠分檢中的應(yīng)用研究[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2003.

[8] 廖義奎，衛(wèi)星，陳積光珍珠自動(dòng)分離機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].廣民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004.

（作者單位：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）