一种表面高覆盖视觉检测与称重结合的球状水果分级机

本技术涉及水果分拣处理设备，特别涉及一种表面高覆盖视觉检测与称重结合的球状水果分级机。

背景技术：

1、球状水果（如苹果、柑橘、梨等）采后分级是提升其商品价值的重要环节。传统的人工分拣方式劳动强度大、效率低且分拣标准不一，难以满足现代化农业生产的需求。随着自动化技术的发展，市场上出现了多种水果自动分拣设备，但在视觉检测方面仍存在明显不足。

2、目前，基于机器视觉的水果分拣设备大多采用固定位置的相机对水果进行拍摄。例如，公开号为cn117244816a的中国专利发明申请，公开了一种圆形水果分拣机，通过设置在分拣转盘上的视觉传感器检测水果颜色。然而，该方案中水果与相机的相对位置基本固定，导致相机只能捕捉到水果的局部表面图像，对于被遮挡区域的缺陷（如压伤、病斑、虫蛀等）极易漏检，视觉覆盖率低，严重影响分拣准确性。

3、为了提升检测覆盖率，一些技术方案尝试通过机械结构带动水果运动以实现多角度拍摄。如公告号为cn221620108u的中国实用新型专利，采用夹持旋转装置使水果在输送过程中自转，配合周向布置的相机实现360°表面检测。但该方案需要复杂的夹持和旋转机构，不仅增加了设备成本和维护难度，而且在夹持和旋转过程中可能对水果表面造成机械损伤，特别是对于表皮娇嫩的水果品种。

4、此外，公开号为cn117680384a的中国专利发明申请，虽然采用了两个工业相机从左右两侧对水果进行拍摄，但缺乏有效的封闭式拍摄环境，环境光线的变化容易干扰图像采集质量，且仍未解决果梗/花萼等凹陷区域的视觉盲区问题。

5、综上所述，现有水果分拣设备在视觉检测方面普遍存在以下问题：

6、(1)视觉覆盖率有限，难以实现球状水果近360°无死角检测；

7、(2)为实现多角度检测而采用的复杂机构易损伤水果；

8、(3)开放式拍摄环境受外界光线干扰大，影响检测稳定性。

9、因此，本领域迫切需要一种能够在低损伤前提下实现球状水果表面全面、稳定视觉检测的技术方案。

10、另外，在视觉检测效果不佳的基础上，目前市场上的水果分级设备大多存在以下问题：检测指标单一，往往只依据重量或尺寸进行分选，无法综合评估水果品质；设备体积庞大，结构紧凑集成度差，不适合小型果农或合作社使用；在分选过程中易对水果造成机械损伤，影响商品价值。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提到的现有技术的不足，本技术提供一种检测覆盖率高、分选精准、对水果损伤小、结构紧凑的球状水果分级机。其技术方案如下：

2、该球状水果分级机，其包括：

3、机架；

4、设置于机架上的视觉组件，所述视觉组件包括两组在左右两侧镜像倒置且平行设置的箱体，两组箱体中间留有间隔，每组箱体内设有相机和补光灯；

5、以及可上下移动地设置于所述间隔中的移动组件，所述移动组件包括用于承载水果的移动平台；

6、其中，所述移动平台与所述两组箱体中间留有的间隔适配，以使所述移动平台上下移动过程中，能依次与两组所述箱体分别配合形成两个独立的封闭暗室；当移动平台与左侧的箱体下沿齐平形成第一暗室时，左侧的箱体的相机可对水果的左边半球面进行拍摄；当移动平台与右侧的箱体上沿齐平形成第二暗室时，右侧的箱体的相机可对水果的右边半球面进行拍摄。

7、在一些实施例中，还包括控制系统以及所述机架上装载的组件；所述组件包括：上料箱；其连接于机架左部，用于承接待分级水果并引导其滚落至梳理组件；梳理组件，其设置于所述上料箱下游，用于将水果整理为单列并间歇输送放行；移动组件，其包括移动平台和驱动移动平台上下移动的驱动机构，所述移动平台用于承载翻转组件并带动其上下移动；翻转组件，其安装于移动组件的移动平台上，用于承载所述梳理组件输送而出的水果和检测水果重量，并将水果翻转卸料至分级组件；所述视觉组件，其安装在所述梳理组件右部上方；所述分级组件设置于机架右部，用于接收翻转组件倾倒的分级水果；其中，所述控制系统与所述移动组件、视觉组件、翻转组件电连接。

8、在一些实施例中，所述上料箱由三面竖直挡条和倾斜底板组成，所述倾斜底板沿水果的传输方向向下倾斜，且其倾斜角度 α 为 1°～30°；所述梳理组件包括传送带和梳理架；所述传送带的左端位于所述倾斜底板的右端，用于承接所述倾斜底板传输而来的水果，且所述传送带的右端上设有梳理架；所述梳理架内部设有多个竖立挡板，且所述挡板上端设有顶板；所述挡板之间的间距形成 n 个水果通道（n=2～20），所述水果通道用于供传送带传输而来的水果通过；其中，所述挡板之间的间距为水果直径的 1.1～1.5 倍。

9、在一些实施例中，所述梳理组件还包括间歇式出料机构、过渡托板；所述过渡托板包括相互连接的横板和竖板，其截面呈 “7” 字形；所述横板左侧面为倾斜表面，其与所述传送带右侧圆弧部分保持一定间隙衔接；所述间歇式出料机构包括滑动挡片和弹性元件；所述滑动挡片通过滑动连接结构与所述过渡托板竖板滑动连接；所述弹性元件一端连接机架，其另一端连接滑动挡片，且所述移动平台底部设有压板，以使所述滑动挡片的构造配置为：所述滑动挡片通过弹性元件悬停阻挡于所述水果通道出口，所述移动平台下行时，所述压板带动滑动挡片下滑并打开所述水果通道出口。

10、在一些实施例中，所述视觉组件包括两组镜像倒置且平行设置的箱体；每组箱体截面呈s形，其下部竖板设有圆孔，所述圆孔处安装相机，箱体内对应相机镜头位置设有补光灯；两组箱体之间留有可供移动平台通过的间隔，所述移动平台为左右两侧开口的盒体结构，以使当移动平台承载水果上下移动至两组箱体之间时，移动组件依次与两组箱体形成封闭暗室。

11、在一些实施例中，所述箱体通过竖立隔板分割为 n 个长方体子箱体，且所述子箱体数量与梳理组件的水果通道数量一致；所述移动平台通过阻隔板分割为 n 个子盒体，所述子盒体为左右两侧开口的盒体结构，且子盒体数量与梳理组件的水果通道数量一致；每一所述子盒体上均设有所述翻转组件。

12、在一些实施例中，所述翻转组件包括用于承托水果的盛果架、用于检测盛果架上水果的重量的称重传感器、驱动所述盛果架翻转的翻转机构。

13、在一些实施例中，所述盛果架包括两个呈 v 型夹角的内侧面、水平底面，以使所述盛果架具有 v 型槽结构；所述两个内侧面上设置有多个横向贯穿的薄片状的限位片。

14、在一些实施例中，所述翻转组件包括：支架，固定安装于所述移动平台上；摆动架，通过转轴可转动地连接于所述支架；称重传感器，固定安装于所述摆动架上；盛果架，安装于所述称重传感器的感应端，用于承接并承载水果；滑槽架，固定安装于所述盛果架的底部；推动器，其缸体铰接于所述支架上，其伸缩杆的端部与所述滑槽架形成滑动连接；其中，当所述推动器的伸缩杆伸长或收缩时，驱动所述滑槽架连同所述盛果架、称重传感器及摆动架整体绕所述转轴转动，实现所述盛果架的翻转与复位。

15、在一些实施例中，所述分级组件包括分级箱、导引板、周转箱；所述分级箱内部设有多块倾斜的倾斜平板，所述倾斜平板与水平面的夹角γ为10° 至45°，以使所述分级箱分隔形成多个子槽，且每一子槽的出口处对应设置一个所述周转箱；其中，每一子槽的出口处对应设有将水果引导至周转箱的导引板。

16、与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：

17、本技术方案实现了球状水果表面近乎无死区的全面检测：通过移动平台与两组固定箱体动态配合，依次形成两个独立封闭暗室，分别对水果的左右半球面进行图像采集。该设计突破了传统固定拍摄位或单一角度旋转拍摄的局限，首次在紧凑结构下实现了对球状水果表面近360°的视觉覆盖，从根本上解决了水果中相对遮挡区域等视觉盲区的检测难题，降低表面缺陷的漏检率。

18、本技术的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。