华体绘（中国大陆）科技股份有限公司官网

　　本实用新型为一种基于机器视觉的水果自动分选装置，包括水果传送组华体绘科技股份有限公司件、视觉检测组件和水果分选组件；水果传送组件将待分选水果传送至水果分选组件，在传送过程中视觉检测组件采集待分选水果上半部分的外观图像和下半部分的外观图像；水果分选组件包括分选滚筒、滚筒外壳和三号步进电机，滚筒外壳上设有不同等级果出口，分选滚筒上设有不同分选区；分选滚筒转动安装在滚筒外壳内，分选滚筒电机通过链传动驱动分选滚筒转动，根据等级使待分选水果从滚筒外壳相应的出口倒出。该装置从俯视和仰视两个角度分别采集水果上半部分和下半部分的外观

　　1.一种基于机器视觉的水果自动分选装置，包括水果传送组件、视觉检测组件和水果

　　分选组件；其特征在于，水果传送组件将待分选水果传送至水果分选组件，在传送过程中视

　　觉检测组件采集待分选水果上半部分的外观图像和下半部分的外观图像；水果分选组件包

　　括分选滚筒、滚筒外壳和三号步进电机，滚筒外壳上设有不同等级果出口，分选滚筒上设有

　　不同分选区；分选滚筒转动安装在滚筒外壳内，分选滚筒电机通过链传动驱动分选滚筒转

　　2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的水果自动分选装置，其特征在于，所述水果传

　　送组件包括一号支架、二号支架、托盘滑轨、传送带、透明水果托盘和限位撞块；两个托盘滑

　　轨对称设置在一号支架和二号支架的两侧，两个传送带位于托盘滑轨的两端；多个透明水

　　果托盘滑动安装在两个托盘滑轨上，透明水果托盘与传送带接触，通过摩擦力实现透明水

　　果托盘的滑动；两个限位撞块对称安装在一号支架中部，用于透明水果托盘的限位。

　　3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的水果自动分选装置，其特征在于，所述视

　　觉检测组件包括同轴光源和工业相机；两个工业相机对称安装在水果传送组件的一号支架

　　的上、下部，每个工业相机的两侧对称设置有同轴光源，位于一号支架同侧的两个同轴光源

　　4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的水果自动分选装置，其特征在于，所述托盘滑

　　[0001]本实用新型涉及水果无损检测和分拣技术领域，具体是一种基于机器视觉的水果

　　[0002]水果分选是水果销售前的重要环节，其主要内容是根据外观品质对水果进行分

　　级，并根据分级结果进行分装或者分类放置。目前，在水果店、商超、小型果园等场合大多数

　　采用人工挑选的方式进行分级，效率低的同时还存在较大的主观因素影响。随着工业相机

　　的出现以及机器视觉技术的发展，基于机器视觉的水果分拣装置被广泛运用到果园、工厂

　　[0003]申请号为7.9的实用新型提出一种基于机器视觉和PLC控制的水果分

　　拣与大小分级包装系统，包括上位机、视觉检测单元、下位机、视觉筛选处理单元、大小分级

　　单元和若干个包装单元；视觉检测单元的摄像头与上位机电连接，摄像头与视觉检测单元

　　的滚动件相配合，在水果被滚动件带动滚动过程中，摄像头采集不同位置的图像，但该装置

　　无法保证采集的图像包含完整的水果表面，可能出现瑕疵遗漏的情况。此外，现有的大多数

　　水果分拣装置依靠长距离传输、多相机拍摄实现全表面检测，多级分拣也依靠较长的传送

　　区间实现，而面向小型果园、商超等场合的水果分选装置的需求是尺寸小、检测完整。因此，

　　[0004]针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于机器视觉

　　[0006]一种基于机器视觉的水果自动分选装置，包括水果传送组件、视觉检测组件和水

　　果分选组件；其特征在于，水果传送组件将待分选水果传送至水果分选组件，在传送过程中

　　视觉检测组件采集待分选水果上半部分的外观图像和下半部分的外观图像；水果分选组件

　　包括分选滚筒、滚筒外壳和三号步进电机，滚筒外壳上设有不同等级果出口，分选滚筒上设

　　有不同分选区；分选滚筒转动安装在滚筒外壳内，分选滚筒电机通过链传动驱动分选滚筒

　　[0007]进一步的，所述水果传送组件包括一号支架、二号支架、托盘滑轨、传送带、透明水

　　果托盘和限位撞块；两个托盘滑轨对称设置在一号支架和二号支架的两侧，两个传送带位

　　于托盘滑轨的两端；多个透明水果托盘滑动安装在两个托盘滑轨上，透明水果托盘与传送

　　带接触，通过摩擦力实现透明水果托盘的滑动；两个限位撞块对称安装在一号支架中部，用

　　[0008]进一步的，所述视觉检测组件包括同轴光源和工业相机；两个工业相机对称安装

　　在一号支架的上、下部，每个工业相机的两侧对称设置有同轴光源，位于一号支架同侧的两

　　[0009]进一步的，所述托盘滑轨表面设有整周的滑槽，透明水果托盘的两侧设有与滑槽

　　[0011]1.该装置从俯视和仰视两个角度分别采集水果上半部分和下半部分的外观图像，

　　保证采集的图像完全覆盖水果表面，实现无死角的水果外观缺陷检测。将短距离传输、图像

　　采集、水果分级和分选集为一体，精简了装置结构，使得装置的整体体积较小，便于分解与

　　[0012]2.托盘滑轨上设有整周的滑槽，实现水果托盘在竖直面内的环形运动，而非水平

　　面内的环形运动，进一步精简了装置结构。水果托盘依靠其与传送带之间的摩擦力运动，同

　　时通过后一个水果托盘的推力实现前一个水果托盘在两个传送带之间的衔接，缩短了传输

　　[0020]图中：1、水果传送组件；2、视觉检测组件；3、水果分选组件；

　　[0021]101、一号支架；102、二号支架；103、托盘滑轨；104、一号传送带；105、二号传送带；

　　106、一号步进电机；107、二号步进电机；108、一号透明水果托盘；109、二号透明水果托盘；

　　110、限位撞块；201、一号同轴光源；202、二号同轴光源；203、三号同轴光源；204、四号同轴

　　光源；205、一号工业相机；206、二号工业相机；301、步进电机支架；302、分选滚筒；303、滚筒

　　外壳；304、分选滚筒转轴；305、三号步进电机；306、主动链轮；307、从动链轮；308、链条；

　　[0022]302‑1、第一分选区；302‑2、第二分选区；303‑1、一级果出口；303‑2、二级果出口；

　　[0023]下面结合附图给出具体实施例，具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型的

　　[0024]本实用新型提供一种基于机器视觉的水果自动分选装置(简称装置，参见图1～

　　[0025]所述水果传送组件1包括一号支架101、二号支架102、托盘滑轨103、一号传送带

　　104、二号传送带105、一号步进电机106、二号步进电机107、透明水果托盘和限位撞块110；

　　其中，一号支架101和二号支架102间隔布置在地面上，两个托盘滑轨103对称设置在一号支

　　架101和二号支架102的两侧且位于一号支架101的中部，一号传送带104和二号传送带105

　　间隔设置在托盘滑轨103的两端，两个传送带分别与两个托盘滑轨103的内侧转动连接，一

　　号步进电机106驱动一号传送带104运动，二号步进电机107驱动二号传送带105运动；多个

　　透明水果托盘滑动安装在两个托盘滑轨103上，同时透明水果托盘与一号传送带104或二号

　　传送带105接触，通过传送带与透明水果托盘之间的摩擦力实现透明水果托盘的滑动，将水

　　果传送至水果分选组件3；两个限位撞块110对称安装在一号支架101中部，透明水果托盘在

　　前进过程中能够短时停留在限位撞块110处，或者通过限位撞块110继续前进，当透明水果

　　托盘对限位撞块110的推力达到一定大小时才能顺利通过限位撞块110，否则被限位撞块

　　110卡住，使透明水果托盘停止在限位撞块110处，方便视觉检测组件2采集待分选水果的外

　　[0026]所述视觉检测组件2包括一号同轴光源201、二号同轴光源202、三号同轴光源203、

　　四号同轴光源204、一号工业相机205和二号工业相机206；其中，一号工业相机205和二号工

　　业相机206分别固定在一号支架101上、下部的中心位置，一号同轴光源201与二号同轴光源

　　202固定在一号支架101的上部且关于一号工业相机205对称，三号同轴光源203与四号同轴

　　光源204固定在一号支架101的下部且关于二号工业相机206对称，一号同轴光源201与三号

　　同轴光源203对射，同理，二号同轴光源202与四号同轴光源204对射，四个同轴光源发射的

　　光垂直照射到透明水果托盘上的水果上，一号工业相机205用于采集待分选水果上半部分

　　[0027]所述水果分选组件3包括步进电机支架301、分选滚筒302、滚筒外壳303、分选滚筒

　　转轴304、三号步进电机305、主动链轮306、从动链轮307、链条308和编码器(图中未画出)；

　　其中，滚筒外壳303固定在地面上且位于托盘滑轨103安装二号传送带105的端部，分选滚筒

　　转轴304的两端与滚筒外壳303转动连接，分选滚筒302嵌在滚筒外壳303内且固定在分选滚

　　筒转轴304上，分选滚筒302上安装有编码器，用于实时检测分选滚筒302的位置；三号步进

　　电机305固定在步进电机支架301上，主动链轮306固定在三号步进电机305的输出轴上，从

　　动链轮307固定在分选滚筒转轴304的一端，链条308套装在主动链轮306和从动链轮307上，

　　三号步进电机305通过链传动驱动分选滚筒302转动，实现不同等级水果的分拣。滚筒外壳

　　303上设有对称的一级果出口303‑1和二级果出口303‑2以及对称的三级果出口303‑3和四

　　级果出口303‑4；分选滚筒302上对称设有第一分选区302‑1和第二分选区302‑2，第一分选

　　区302‑1的出口分别与滚筒外壳303的一级果出口303‑1和二级果出口303‑2对应，第二分选

　　区302‑2的出口分别与滚筒外壳303的三级果出口303‑3和四级果出口303‑4对应。

　　[0028]所述托盘滑轨103表面设有整周的滑槽，使透明水果托盘运动到二号传送带105邻

　　近水果分选组件3的端部后能够绕回至初始位置，达到循环传送水果的目的。透明水果托盘

　　采用柔性透光材料制成，防止光散射，保证相机采集图像的质量；透明水果托盘的两侧分别

　　设有滚轮，滚轮与托盘滑轨103的滑槽配合，实现透明水果托盘在托盘滑轨103上的滑动；透

　　明水果托盘的底部设有采用高摩擦系数材料制成的摩擦块，摩擦块与一号传送带104或二

　　[0029]该装置还包括上位机和控制柜(图中未标出)，控制柜内封装有电源、电机驱动器

　　以及控制板卡；一号工业相机205、二号工业相机206采集的水果外观图像传输至上位机，上

　　位机内存储有水果分级计算机程序，读取该程序根据水果外观图像对水果进行分级；上位

　　机向控制板卡发送信号，控制板卡向电机驱动器发送控制信号，使电机驱动器驱动一号步

　　进电机106、二号步进电机107和三号步进电机305转动，实现水果传送和分选。上位机同时

　　接收限位撞块110发送的透明水果托盘的位置信号和编码器发送的分选滚筒302的位置信

　　号。控制柜为94*149*133mm的单层机柜，电机驱动器型号为TB6600；控制板卡型号为stm32。

　　[0030]所述一号支架101、二号支架102和步进电机支架301均材料铝型材制成。一号传送

　　HF3528M‑6MP；镜头为定焦镜头，焦距为35mm，工作距离为18cm。同轴光源的型号为COL40，步

　　[0032]本实施例设置两个托盘，分别为一号透明水果托盘108和二号透明水果托盘109，

　　两个透明水果托盘的初始位置均位于一号传送带104上，透明水果托盘上放置有待分选水

　　果；启动一号步进电机106和二号步进电机106，驱动一号传送带104和二号传送带105运动，

　　使一号透明水果托盘108和二号透明水果托盘109前进；当二号透明水果托盘109运动到限

　　位撞块110处，被限位撞块110卡住并停止，上位机接收限位撞块110的信号，启动一号工业

　　相机205和二号工业相机206，采集水果外观图像并传输至上位机；上位机读取水果分级计

　　算机程序进行图像处理分析，对待分选水果进行分级；与此同时，一号透明水果托盘108在

　　一号传送带104的作用下继续前进，待二号透明水果托盘109上的水果完成图像采集后，一

　　号透明水果托盘108运动至与二号透明水果托盘109接触并推动二号透明水果托盘109顺利

　　通过限位撞块110，使二号透明水果托盘109运动至二号传送带105上，同时一号透明水果托

　　盘108停留在限位撞块110处进行图像采集；二号透明水果托盘109在二号传送带105的作用

　　[0033]上位机根据当前分级结果和上一次分选任务完成时分选滚筒302的位置，控制三

　　[0034]若待分选水果为一级果，当分选滚筒302位于初始位置(分选滚筒302的第一分选

　　区302‑1位于正上方)，待分选水果进入分选滚筒302的第一分选区302‑1后，三号步进电机

　　305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，使分选滚筒302的第一分选区302‑1出口

　　对应滚筒外壳303的一级果出口303‑1，待分选水果从滚筒外壳303的一级果出口303‑1倒

　　出；当分选滚筒302位于一级果出口位置，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一

　　定角度(120°)，将第一分选区302‑1旋转至正上方，待分选水果进入分选滚筒302的第一分

　　选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，使待分选水

　　果从滚筒外壳303的一级果出口303‑1倒出；当分选滚筒302位于二级果出口位置，三号步进

　　电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果进入分选滚筒302的第

　　一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，使待分

　　选水果从滚筒外壳303的一级果出口303‑1倒出；当分选滚筒302位于三级果出口位置，三号

　　步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(60°)，待分选水果进入分选滚筒302的

　　第一分选华体绘科技股份有限公司区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，使待

　　分选水果从滚筒外壳303的一级果出口303‑1倒出；当分选滚筒302位于四级果出口位置，三

　　号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(60°)，待分选水果进入分选滚筒302

　　的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，使

　　[0035]若待分选水果为二级果，当分选滚筒302位于初始位置，待分选水果进入分选滚筒

　　302的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度

　　(120°)，使分选滚筒302的第一分选区302‑1出口对应滚筒外壳303的二级果出口303‑2，待

　　分选水果从滚筒外壳303的二级果出口303‑2倒出；当分选滚筒302位于一级果出口位置，三

　　号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果进入分选滚筒

　　302的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度

　　(120°)，使待分选水果从滚筒外壳303的二级果出口303‑2倒出；当分选滚筒302位于二级果

　　出口位置，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果进

　　入分选滚筒302的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定

　　角度(120°)，待分选水果从滚筒外壳303的二级果出口303‑2倒出；当分选滚筒302位于三级

　　果出口位置，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(60°)，待分选水果进

　　入分选滚筒302的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定

　　角度(120°)，使待分选水果从滚筒外壳303的二级果出口303‑2倒出；当分选滚筒302位于四

　　级果出口位置，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(60°)，待分选水果

　　进入分选滚筒302的第一分选区302‑1后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一

　　定角度(120°)，使待分选水果从滚筒外壳303的二级果出口303‑2倒出。

　　[0036]若待分选水果为三级果，当分选滚筒302位于初始位置，三号步进电机305驱动分

　　选滚筒302顺时针转动一定角度(180°)，将分选滚筒302的第二分选区302‑1旋转至正上方，

　　待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒

　　302顺时针转动一定角度(120°)，使分选滚筒302的第二分选区302‑2对应滚筒外壳303的三

　　级果出口303‑3，待分选水果从三级果出口303‑3倒出；当分选滚筒302位于一级果出口位

　　置，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(60°)，待分选水果顺利进入分

　　选滚筒302的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度

　　(120°)，待分选水果从三级果出口303‑3倒出；当分选滚筒302位于二级果出口位置，三号步

　　进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(60°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302

　　的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，待

　　分选水果从三级果出口303‑3倒出；当分选滚筒302位于三级果出口位置，三号步进电机305

　　驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分

　　选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，待分选水果

　　从三级果出口303‑3倒出；当分选滚筒302位于四级果出口位置，三号步进电机305驱动分选

　　滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分选区302‑

　　2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，待分选水果从三级果

　　[0037]若待分选水果为四级果，当分选滚筒302位于初始位置，三号步进电机305驱动分

　　选滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，将分选滚筒302的第二分选区302‑1旋转至正上方，

　　待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒

　　302逆时针转动一定角度(120°)，使分选滚筒302的第二分选区302‑2对应滚筒外壳303的四

　　级果出口303‑4，待分选水果从四级果出口303‑4倒出；当分选滚筒302位于一级果出口位

　　置，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(60°)，待分选水果顺利进入分

　　选滚筒302的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度

　　(120°)，待分选水果从四级果出口303‑4倒出；当分选滚筒302位于二级果出口位置，三号步

　　进电机305驱动分选滚筒302顺时针转动一定角度(60°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302

　　的第二分选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待

　　分选水果从四级果出口303‑4倒出；当分选滚筒302位于三级果出口位置，三号步进电机305

　　驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分

　　选区302‑2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果

　　从四级果出口303‑4倒出；当分选滚筒302位于四级果出口位置，三号步进电机305驱动分选

　　滚筒302顺时针转动一定角度(120°)，待分选水果顺利进入分选滚筒302的第二分选区302‑

　　2后，三号步进电机305驱动分选滚筒302逆时针转动一定角度(120°)，待分选水果从四级果

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