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基于机器视觉的荔枝果核大小识别及自动分拣装置

花匠小妙招
2024-12-25 16:54

作品展示

作品展示 > A类：智能农业装备科技发明制作类 > A6智能产地初加工农业装备发明

基于机器视觉的荔枝果核大小识别及自动分拣装置

作品编号：2021A0132 所属领域：A6智能产地初加工农业装备发明作品层次：研究生所在高校：华南农业大学所在院/系：工程学院作品所处阶段：B、中试阶段作品展示形式：样机制作成本估算：0.5万元

作品简介：

本团队基于机器视觉识别荔枝大小核的原理，结合Arduino、树莓派、工业相机、舵机等硬件以及相关软件与程序，设计并制造出能够实现自动进样、荔枝果核大小识别以及自动分拣等功能的装置。该装置运行时，首先将荔枝倒入漏斗中，特殊的漏斗结构能让荔枝一颗一颗有序地进入传送带，传送带上的工业相机对经过的每一颗荔枝进行拍照识别并反馈一个数值至计算机。本机器采用视频流的方法来识别荔枝的外表面轮廓（平面）周长与面积，通过关联方程计算出该荔枝对应的核直径理论值，整个过程对荔枝没有损伤。若计算机识别发现该数值大于10mm，则被视为大核，就会在传送带末端被由舵机控制的拨片分拣到大核收集箱；若小于10mm，则被视为小核，就会被分拣到小核收集箱。

主要创新点：

该装置使用工业相机结合软件以视频流的方法对荔枝进行检测，全程对荔枝无损害，同时能够做到低能耗，无需使用高精度、高价值的光学仪器进行检测，保证成功率的同时也节约成本。在对荔枝进行去核去皮前，先使用荔枝分拣机对其进行分类，获取外表面轮廓（平面）周长与面积后，计算出该荔枝对应的核直径。当检测到大核荔枝时，将不直接用于去核去皮的加工，避免了由于荔枝核过大而造成的去核去皮加工失败，大大地提高了能源的利用率。

技术关键和主要技术指标：

本装置是基于现有的一台“一种取‘灯笼肉’的新型荔枝去核去皮机”所制作的，该去核去皮机首先将荔枝果蒂部分预切，然后用去核刀去核，最后利用挤压法去皮，可在4s内加工3个荔枝，并能同时多级加工，去核成功率高达95%，去皮成功率高达94%，且能获得较为完整的荔枝“灯笼肉”，同时果肉果汁损失率低。经过大量的试验验证，我们发现当荔枝核横径大于10mm时候，其去核、去皮成功率有所降低。因此本团队设计并制作了基于机器视觉的荔枝果核大小识别及自动分拣装置，使用工业相机结合软件并通过视频流的方法对荔枝进行动态识别，将拍摄的荔枝图像进行预处理和目标分割，对提取到的荔枝目标进行二值化和形态学处理，利用 OpenCV 库函数寻找荔枝边缘轮廓，进行轮廓长度像素和面积像素的计算。由arduino对数据和所设参数进行对比判断荔枝为大核还是小核，当系统计算出核横径＞10mm时则为大核，则发送信号给舵机使其拨片执行顺时针旋转45°指令，反之则逆时针旋转45°，从而完成荔枝的分拣。

推广应用价值：

1）该装置可以实现荔枝的全自动进料，特殊的漏斗结构能让荔枝一个接一个顺利地进入传送带上，无需人工对荔枝进行投放，从而可以大大节省人工成本； 2）该装置采用工业相机结合视频流的方法对荔枝的外轮廓实现动态识别，全过程对荔枝外表面及内部没有任何损伤，符合当下对食品进行无损检测的观念； 3）该装置可以用于分拣不同品种的荔枝，也可以用于分拣同一品种的荔枝，根据核的大小进行分级，可以据此将荔枝细分成不同价位进行售卖。