新型淡水珍珠清洗分揀裝置

葉圣杰

摘要：隨著珍珠產業的擴大，市場對珍珠的需求量也越來越大，但是目前對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的效率。為了提高對淡水珍珠的分揀效率，需要研發一種全自動的淡水珍珠清洗分揀裝置。本實用新型公開了一種淡水珍珠分揀裝置，包括機架，所述的機架上安裝有清洗裝置、烘干裝置、視覺分揀裝置和收納裝置;所述的機架上方安裝有清洗裝置，所述的清洗裝置的下方機架上安裝有烘干裝置;所述的烘干裝置的下方安裝有視覺分揀裝置;所述的視覺分揀裝置下方安裝有收納裝置。本實用新型將機器的視覺檢測技術引入到傳統的珍珠分級里來。通過對目標的攝取、圖片的處理、特征的提取等視覺檢測環節進行深入的探索和研究。其次對珍珠的清洗和烘干操作可以使得珍珠的分揀更加的簡潔和自動化。

關鍵詞：珍珠圓度分揀;珍珠清洗烘干;珍珠大中分揀;視覺分揀

一、引言

諸暨山下湖已經成為全球最大的淡水珍珠養殖、加工和交易中心。然而目前珍珠分揀的方式仍然很落后，相對于我國如此大的珍珠產量，目前整個行業所采用的分級方法基本上仍停留在人工檢測的階段，企業需要安排大量的人員以肉眼觀察的方式對珍珠的等級進行分類。以這樣的方式對珍珠進行分級，強度大，速度慢，易疲勞，加上對于經驗有較高的要求，檢測結果易受人為因素影響，不但大大增加了珍珠生產企業的生產成本，也不利于實施準確有效和穩定的質量控制。

為解決當前珍珠分揀自動化、智能化水平低等問題，針對珍珠形狀的視覺識別，論文設計實現了--套基于單目動態視覺的珍珠形狀分揀系統。論文主要研究了利用單目攝像機快速獲取珍珠多表面的方法以及幾何形狀檢測方法。根據研究內容，實現了本系統的珍珠檢測平臺，其主要功能為圖像采集、數據/信息處理、網絡通信等，為機械臂的分揀控制提供了依據，并對基于視覺定位的機械臂控制進行了相應研究，實現了分揀自動化的關鍵技術。基于這樣的背景，本次設計打算將機器的視覺檢測技術引入到傳統的珍珠分級里來。通過對目標的攝取丶圖片的處理丶特征的提取等視覺檢測環節進行深入的探索和研究。另外再加入對珍珠的清洗和烘干，可以使得珍珠的分揀更加的簡潔和自動化。

二、機器的構成機構

地理分布以及傳統文化等對珍珠的產生有很大影響，因此國外針對珍珠機械式自動分級設備寥寥無幾。關于其他水果果品機械式自動分級技術的研究則相對較早，有關于外形尺寸和重量分級的相關專利。主要有壓桿柵式、孔帶式、輥式、膜片式、滾子式、擋板式、帶（鏈）式等分級技術區分外形尺寸。利用目標重量的自由果斗式、變傾斜力矩式、彈簧調節傾斜力矩式等技術。類似的還有對紅棗、大豆和鋼球的分級技術研究。

目前，機械式自動分級設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、多級柵條滾筒式、傾斜柵條滾筒式等。

本文所設計的機械結構分為四大部分，分別為：清洗烘干裝置，圖像采集裝置，機械手分揀裝置，齒輪搖晃裝置。

三、視覺分揀系統

機器視覺是圖像處理技術的重要組成部分，早在20世紀80年代中期開始在水果自動分級中應用。由于機器視覺能有效消除主觀影響因素，且能夠對水果的分級指標進行定量描述，實現無損檢測，判斷精度較高，所以該技術發展快速，國外在這方面成果較為豐碩。但這些成果主要是針對流通性較好、普及性較高的農產品如蘋果、柑橘和紅棗等，對于珍珠的研究則幾乎為零。

國外利用機器視覺對農產品檢測分級的研究，對實現珍珠的自動分級具有指導意義。國內將機器視覺技術應用于珍珠始于21世紀初期，經過十多年的探索發展目前已取得較好成果。較成功的主要有兩類，一類是多相機多角度拍攝檢測，另一類是單目多視角拍攝檢測。國內的研究已取得一定的成就，主要集中在珍珠的圖像處理識別研究上，已基本實現在線實時檢測分級，但整體現狀還處于初級階段;對于珍珠從喂料到完成檢測并分類的全過程研究尚且不足，且單體檢測效率不高，批量快速檢測的研究涉及較少。

本裝置采用了彈幕多視角拍攝檢測，通過OPENMV軟件對采取到的圖像進行處理，控制裝置中的機械臂對珍珠的圓度進行分揀。

四、分揀的流程

系統工作時，首先有進料口放入珍珠，珍珠在蓄水池進行清洗，然后通過齒輪傳動鏈進入第二層的烘干裝置，在機器的側面安裝有一個大功率吹風烘干機，在珍珠下落的地方安裝有一個海綿擦拭器。經過烘干擦拭后的珍珠會來到第二層的傳送帶，這是安裝在側面的單目攝像頭會對經過的珍珠進行圖片的采集，然后通過數據的反饋，對機械臂進行控制，這時機械手會對符合要求的珍珠進行抓取，抓取到的珍珠會被放入倆側的收納盒，此時可以收納盒底下的齒輪搖晃裝置就會運行，對珍珠的大小進行分揀，最后取出收納盒就完成了對珍珠的分揀。

五、結束語

隨著對珍珠需求量的增加，員工數量的增加同時使企業管理的難度大大增加，生產企業需要花費相當的精力去維持一支穩定而高效的檢測隊伍，難以有效的集中力量在關鍵的研發新技術上，無形中減慢了整個行業向高層次發展的步伐，也不利于重點核心企業的脫穎而出。因此需要通過利用先進的無損自動檢測技術替代或者部分替代人工檢測，提高全行業的生產加工效率，成為許多珍珠生產和加工企業的迫切要求。為了進一步的提高珍珠的生產力，加快企業的發展。

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（作者單位：浙江工業職業技術學院）