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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 小型智能化紅棗分級(jí)分選機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 小型智能化紅棗分級(jí)分選機(jī)以顏色、大小、形狀、表面缺陷等外部品質(zhì)綜合指標(biāo)判斷作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紅棗進(jìn)行快速無(wú)接觸檢測(cè)分級(jí)。 小型智能化紅棗分級(jí)機(jī)體積小，占地面積少，機(jī)體可靠穩(wěn)定、能承受外在沖擊；結(jié)構(gòu)緊湊、拆卸簡(jiǎn)易方便，且便于運(yùn)輸，分級(jí)生產(chǎn)線短，可以方便的運(yùn)輸?shù)教镩g進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)?，F(xiàn)有的其他果品分級(jí)設(shè)備不僅體積大而且操作復(fù)雜，只適合在大中型企業(yè)中以生產(chǎn)線的方式使用，而我們的設(shè)備既適合于中小型紅棗加工企業(yè)又可以滿足小農(nóng)戶生產(chǎn)方式。我們的設(shè)備采用鋼框架結(jié)構(gòu)及塑料板等材料，最大限度的降低設(shè)備成本，與現(xiàn)階段的其他果品分級(jí)機(jī)相比更有利于提高棗農(nóng)的收益。 基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)紅棗進(jìn)行外部品質(zhì)綜合指標(biāo)的檢測(cè)分級(jí)，具有實(shí)時(shí)、客觀、安全無(wú)損、智能、單次多指標(biāo)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)。紅棗皮薄質(zhì)脆，保質(zhì)期短，易損傷，要盡量減少采摘后的接觸損傷與處理時(shí)間，因此，更適合于進(jìn)行快速無(wú)接觸檢測(cè)分級(jí)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目研制了一臺(tái)基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的小型智能化紅棗分級(jí)分選機(jī)，是結(jié)合我國(guó)紅棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及采后處理遇到的技術(shù)問(wèn)題提出的。該項(xiàng)目目前主要是為棗農(nóng)和中小型企業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)樾⌒椭悄芑姆旨?jí)機(jī)縮短了生產(chǎn)線，便于搬運(yùn)和拆卸。項(xiàng)目主要研究的內(nèi)容有：①實(shí)現(xiàn)輸送系統(tǒng)中紅棗全表面圖像采集；②完成紅棗振動(dòng)整理定位裝置的設(shè)計(jì)及研制；③對(duì)圖像采集的光源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；④分級(jí)軟件算法的編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)；⑤對(duì)分級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)備的各部分進(jìn)行組裝優(yōu)化和整體效果實(shí)驗(yàn)，整機(jī)分級(jí)效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，對(duì)紅棗外部品質(zhì)綜合判別分級(jí)正確率達(dá)90%以上，每小時(shí)可分級(jí)紅棗400公斤。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 與其它果品分級(jí)設(shè)備相比本項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)低成本、小型化、智能化分級(jí)分選設(shè)備為目標(biāo)，針對(duì)紅棗以顏色、大小、形狀、表面缺陷等外部品質(zhì)綜合指標(biāo)判斷作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紅棗進(jìn)行快速無(wú)接觸檢測(cè)分級(jí)。同時(shí)將以該設(shè)備為技術(shù)載體，對(duì)適合于我國(guó)國(guó)情的紅棗分級(jí)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行探索研究。 基本思路：①輸送過(guò)程的全表面圖像采集裝置的設(shè)計(jì)；②紅棗的整理定位排布裝置設(shè)計(jì)；③圖像采集環(huán)境系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；④軟件算法的實(shí)現(xiàn)；⑤分級(jí)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 創(chuàng)新點(diǎn)：①設(shè)備小型化，既適合于中小型棗企業(yè)生產(chǎn)加工又可以滿足小農(nóng)戶的生產(chǎn)需求；②完成了基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以對(duì)紅棗進(jìn)行以大小、形狀、顏色、表面缺陷等多指標(biāo)判斷標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行快速檢測(cè)分級(jí)分選機(jī)的研制；③利用振動(dòng)裝置和獨(dú)特的輥輪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了紅棗的定位整理及全表面的圖像采集；④完成了對(duì)紅棗包括蟲(chóng)眼缺陷在內(nèi)的外在品質(zhì)綜合判別分析軟件算法的設(shè)計(jì)編寫(xiě)。 技術(shù)關(guān)鍵：①紅棗的缺陷檢測(cè)；②對(duì)紅棗異型果的檢測(cè)；③紅棗的快速定向整理排布，及全表面圖像采集方法的實(shí)現(xiàn)。 主要技術(shù)指標(biāo)：①分級(jí)機(jī)的輸送帶速度為150mm/s；②紅棗的相互竄級(jí)率不超過(guò)3%；③振動(dòng)定位整理裝置的排布整理度為97.5%；④對(duì)紅棗機(jī)械損傷，蟲(chóng)眼等指標(biāo)的綜合判別分級(jí)正確率達(dá)90%以上；⑤每小時(shí)可分級(jí)紅棗400公斤。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 我國(guó)對(duì)智能化程度較高的果品分選機(jī)的研制尚處于起步階段，對(duì)水果品質(zhì)檢測(cè)及自動(dòng)分級(jí)研究時(shí)間不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的水果分級(jí)設(shè)備基本還限于機(jī)械分級(jí)階段，主要進(jìn)行大小、重量的分級(jí)，自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室階段。 本項(xiàng)目目標(biāo)是研制出一臺(tái)新的基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的可以對(duì)紅棗表面進(jìn)行完整信息檢測(cè)分析的小型智能化分級(jí)分選設(shè)備，該設(shè)備將以顏色、大小、形狀、表面缺陷等外部品質(zhì)綜合指標(biāo)判斷作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 本設(shè)備采用的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有實(shí)時(shí)、客觀、安全無(wú)損、智能、單次多指標(biāo)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，已成為世界果品分級(jí)的主流技術(shù)。紅棗皮薄質(zhì)脆，保質(zhì)期短，易損傷，要盡量減少采摘后的接觸損傷與處理時(shí)間，因此，更適合于進(jìn)行快速無(wú)接觸檢測(cè)分級(jí)。通過(guò)設(shè)備分級(jí)檢驗(yàn)，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)紅棗進(jìn)行分級(jí)是較優(yōu)的方案。 設(shè)備小型化，既適合于中小型棗企業(yè)的生產(chǎn)加工又可以滿足小農(nóng)戶生產(chǎn)需求。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開(kāi)發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物及研究報(bào)告
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)果品進(jìn)行外部品質(zhì)綜合指標(biāo)的檢測(cè)分級(jí)，具有實(shí)時(shí)、客觀、安全無(wú)損、智能、單次多指標(biāo)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)，已成為世界果品分級(jí)的主流技術(shù)。紅棗皮薄質(zhì)脆，保質(zhì)期短，易損傷，要盡量減少采摘后的接觸損傷與處理時(shí)間，因此，更適合于進(jìn)行快速無(wú)接觸檢測(cè)分級(jí)。通過(guò)設(shè)備分級(jí)檢驗(yàn)，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)紅棗進(jìn)行分級(jí)是較優(yōu)的方案。 設(shè)備小型化，既適合于中小型棗企業(yè)生產(chǎn)加工又可以滿足小農(nóng)戶生產(chǎn)需求。每小時(shí)可分級(jí)紅棗400公斤，相當(dāng)于5名熟練工的工作效率，降低用工成本70%以上，每個(gè)班次（8小時(shí)）可節(jié)約工資240元，一個(gè)生產(chǎn)季節(jié)可節(jié)約用工600人/次，相當(dāng)于降低成本36000元。 預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)紅棗的產(chǎn)量將突破300萬(wàn)噸，其中鮮食紅棗占總產(chǎn)量的20%左右，據(jù)有關(guān)商業(yè)人士介紹，紅棗按等級(jí)銷(xiāo)售總價(jià)值可升值15%，如果紅棗分級(jí)前按每噸4000元的價(jià)格計(jì)算，經(jīng)分級(jí)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益每年可增加3.6億元。同時(shí)，該項(xiàng)目的完成，可以為建立其它農(nóng)產(chǎn)品的智能檢測(cè)分級(jí)平臺(tái)提供技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 國(guó)外公司較早開(kāi)始對(duì)水果自動(dòng)分級(jí)技術(shù)進(jìn)行研究并將研究成果產(chǎn)品化，意大利、日本和美國(guó)是果品分級(jí)分選設(shè)備研究的倡導(dǎo)者，目前來(lái)看，歐洲果品分級(jí)分選設(shè)備的研究集中在果品分級(jí)生產(chǎn)線的研制；美國(guó)和亞洲的日本、韓國(guó)則是著重研究尖端的分級(jí)分選技術(shù)，比如核磁共振成像分級(jí)、內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)分級(jí)，如成熟度分級(jí)等。 我國(guó)對(duì)智能化程度較高的果品分選機(jī)的研制尚處于起步階段，對(duì)水果品質(zhì)檢測(cè)及自動(dòng)分級(jí)研究時(shí)間不長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)目前能生產(chǎn)的水果分級(jí)設(shè)備基本還限于機(jī)械分級(jí)階段，主要進(jìn)行大小、重量的分級(jí)，自動(dòng)分級(jí)設(shè)備基本還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。我國(guó)水果質(zhì)量檢測(cè)中使用的水果品質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)生產(chǎn)線多為進(jìn)口設(shè)備，由于引進(jìn)設(shè)備操作較為復(fù)雜，設(shè)備成本較高，且這種進(jìn)口設(shè)備是針對(duì)大農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)所設(shè)計(jì)的，在我國(guó)小農(nóng)戶生產(chǎn)方式的農(nóng)產(chǎn)品的檢測(cè)中并不實(shí)用。 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的水果大小分選機(jī)雖已用于實(shí)際生產(chǎn)，但是由于價(jià)格昂貴，還未能推廣使用。外部品質(zhì)分選機(jī)和內(nèi)部品質(zhì)分選機(jī)還在進(jìn)一步研究中，研究過(guò)程還存在著一些難題：水果外部品質(zhì)檢測(cè)方面，水果的尺寸和顏色檢測(cè)技術(shù)已比較成熟，但是果面的缺陷檢測(cè)確是水果實(shí)時(shí)分級(jí)的難點(diǎn)，要快速準(zhǔn)確地測(cè)定水果表面的各種缺陷并與梗、萼凹陷區(qū)正確區(qū)分比較困難。 利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)紅棗進(jìn)行分級(jí)設(shè)備的研制使用還未見(jiàn)報(bào)道。但基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)果品進(jìn)行外部品質(zhì)綜合指標(biāo)的檢測(cè)分級(jí)已成為世界果品分級(jí)的主流技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。而對(duì)于我國(guó)來(lái)講分級(jí)研究尚處于起步階段，需要跟蹤國(guó)際最新動(dòng)態(tài)，在充分利用國(guó)外已取得的研究成果的基礎(chǔ)上，探索新的理論和方法，大力發(fā)展新型自動(dòng)分級(jí)設(shè)備，研制出適合于我國(guó)國(guó)情的小型智能化果品分級(jí)機(jī)，并且加大力度將新技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。 計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代及未來(lái)的分級(jí)檢測(cè)技術(shù)提供了廣闊的空間。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用已成為實(shí)現(xiàn)果蔬產(chǎn)品品質(zhì)自動(dòng)識(shí)別和分級(jí)的最有效的方法。
