一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机

技术领域

本发明涉及大米色选机技术领域，具体为一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机。

背景技术

大米色选机是集光、电、气、机及图像处理为一体的智能化分选设备。其中，色选是借助光电理论，通过光学镜头和图像传感器采集物体图像信息，再利用图像处理技术对采集到的信息进行处理，从而对所采集到的物体进行检测与分类，最后通过气枪（气动喷嘴）等机械设备实现对物体的分拣。

如：英国索特克斯公司生产的系列光电色选机，其特点是采用高精度像素的数码相机，能检测出浅淡微黄和针点大的黑点，是世界上首台能送出微黄粒、红粒等各种异色粒，又能除去腹白的光电色选机。

随着人们经济收入的提高，人们越来越重视自身的健康，新鲜胚芽米由于营养价值高、口感好等优点备受消费者青睐。然而，胚芽米不易保存、容易酸败的特点注定不能大批量加工生产，但随着互联网技术的不断发展无人零售业得以迅速推广，这让现碾胚芽米的市场化运行得以实现。

目前市场上的色选机，其背景板直接固定在色选室内，当米粒通过检测区域时，摄像机检测到与背景板颜色相近的米粒的光学信号与背景板相一致，并将其信息反馈给中央控制系统的光电接收器，光电接收器接收信号后，经过放大处理及判断，不产生脉冲信号；当异色的米粒或杂质通过检测区域时，其光学信号与背景板的光学信号有一定的差值，经判断后产生脉冲信号，传送至气动喷嘴，气动喷嘴的电控阀打开，气泵中的气体通过气动喷嘴喷出短促且有力的气流，将该异色的米粒或杂质吹入废料槽予以剔除。

虽然方便了人们通过自助的方式利用色选机分拣出合格的胚芽米粒，但是，背景板的单一颜色，但是不同品种的胚芽米颜色会稍有偏差，即使相同的胚芽，而在自助的零售店中针对每种胚芽米而对应设置相应的色选机的话，成本较高，且占地也会相应增加，如此方式无疑是不现实的。

基于此，本发明设计了一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机，以解决上述背景技术中提出的在自助的零售店中针对每种胚芽米而对应设置相应的色选机的话，成本较高，且占地也会相应增加的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机，包括机壳、米盒、中央控制系统和气泵，所述机壳为方型箱体结构，所述机壳箱体的右上部箱腔设置有料斗，所述料斗的右下部设置有振动给料器，所述振动给料器的下方设置有溜板，所述溜板的左下方设置有卸力棉垫，所述溜板左端部的下方设置有摄像机，所述摄像机的左端部的上下两侧均设置有补光灯，所述摄像机的下方设置有气动喷嘴，所述气动喷嘴的左侧下方设置有集料槽，所述集料槽的左侧设置有废料槽，所述摄像机的左方设置有嵌入式背景板组件；

所述嵌入式背景板组件包括储架和背景板，所述储架包括两组呈左右对称设置的撑板，两组所述撑板所形成的夹腔中均匀安装有滑杆，位于右方的所述撑板的板体中部开设有方形窗口，位于左方的所述撑板的右壁固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆的杆体上套接有第一弹簧，两组所述撑板之间设置有推板；

所述背景板包括基架，所述基架的右侧安装有嵌板，所述嵌板的中部安装有背景板板体，所述基架的上下两方均安装有定位杆；

所述基架为方形框架结构，所述基架的框体右壁开设有嵌槽一，所述基架的框体上下两壁皆均匀固定连接有限位筒，所述限位筒的前后两方均设置有限位柱；

所述定位杆包括定位杆杆体和限位件，所述定位杆杆体为方直杆，所述定位杆杆体的外侧壁均匀开设有滑槽，所述滑槽贯穿所述定位杆杆体的左右两侧壁，相邻两组所述滑槽中部的所述定位杆杆体的杆体开设有限位孔，所述限位孔贯穿所述定位杆杆体的内外两侧壁，所述限位孔的前后两侧开设有侧槽，所述侧槽贯穿所述定位杆杆体的外侧壁，所述限位孔得到前后两方设置有弹簧槽，所述弹簧槽贯穿所述定位杆杆体的内侧壁，所述弹簧槽的内腔安装有第二弹簧；

所述限位件为圆柱体结构，所述限位件的中部开设有插孔，所述限位件外端的前后两侧壁均设置有侧耳。

优选的，所述滑杆的左右两端均安装有轴承，所述滑杆左右两端所安装的轴承分别嵌装在两组所述撑板的板体中，两组所述撑板夹腔中的滑杆共两排，两排所述滑杆呈上下对称且平行状设置，位于上方的所述定位杆的滑槽卡套在位于上排的所述滑杆的杆体上，位于下方的所述定位杆的滑槽卡套在位于下排的所述滑杆的杆体上。

优选的，所述伸缩杆共两组，两组所述伸缩杆呈前后对称状设置，所述伸缩杆为活塞式伸缩杆，所述伸缩杆包括套筒和活塞杆，所述伸缩杆的套筒左端固定安装在位于左方的所述撑板的右壁上，所述伸缩杆的活塞杆活动插接在所述伸缩杆的套筒筒腔中，所述伸缩杆的活塞杆右端固定安装在所述推板的左壁上。

优选的，所述推板为方形板，所述推板的板面与所述撑板的板面相平行，所述推板四角处的右壁均嵌有推板滚珠。

优选的，所述背景板位于两组所述撑板之间，且背景板位于所述推板的右方。

优选的，所述限位筒为内螺纹孔腔结构，位于上方的所述限位柱的底端固定连接在所述基架的框体顶壁，位于下方的所述限位柱的顶端固定连接在所述基架的框体底壁。

优选的，所述嵌板为方形框架结构，所述嵌板四角处的右壁嵌有嵌板滚珠，所述嵌板中部框腔的前后两侧设置有侧板条，所述嵌板的框体左壁开设有嵌槽二，所述嵌槽二位于所述嵌槽一的槽腔中。

优选的，所述背景板板体为方形板，所述背景板板体四周边部的左侧设置有呈方框状的侧边条，所述侧边条的前后两壁和所述侧板条的板体皆均匀开设有安装孔，且侧边条的安装孔与侧板条的安装孔相对齐并通过螺栓紧固连接。

优选的，所述限位件位于所述限位孔的孔腔中，所述限位孔与所述限位筒相对齐，所述限位筒的筒腔、限位孔的空腔和限位件的插孔呈同轴线设置，所述限位件的内端壁与所述限位筒的外端壁相抵接且通过螺丝紧固连接，所述限位筒筒体活动插接在所述限位件的孔腔中，所述侧耳位于所述侧槽的槽腔中。

优选的，位于所述基架上方的第二弹簧与所述基架的框体顶壁相抵接，位于所述基架下方的第二弹簧与所述基架的框体底壁相抵接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过背景板组件中预先设定的不同颜色的背景板板体，让使用者能够按照需求更换背景板板体，即能够对不同品种的胚芽米进行色选；

二、本发明中通过背景板组件对不同品种的胚芽米进行色选，即使得同一台色选机能够完成对不同品种的胚芽米进行色选，相比于传统色选机而言，减少了购置色选机的数量，降低了购置成本，同时减少了在零售店中的占地面积。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明外部结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明图2的A处放大图；

图4为本发明嵌入式背景板组件结构示意图；

图5为本发明储架结构示意图；

图6为本发明图5的B处放大图；

图7为本发明背景板结构示意图一；

图8为本发明图7的C处放大图；

图9为本发明背景板结构示意图二；

图10为本发明图9的D处放大图；

图11为本发明基架结构示意图；

图12为本发明图11的E处放大图；

图13为本发明嵌板结构示意图一；

图14为本发明图13的F处放大图；

图15为本发明嵌板结构示意图二；

图16为本发明图15的G处放大图；

图17为本发明背景板板体结构示意图一；

图18为本发明背景板板体结构示意图二；

图19为本发明定位杆结构示意图；

图20为本发明图19的H处放大图；

图21为本发明限位件结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

01-机壳，011-料斗，012-振动给料器，013-溜板，014-卸力棉垫，015-摄像机，016-补光灯，017-气动喷嘴，018-废料槽，019-集料槽，02-米盒，03-中央控制系统，04-气泵，100-嵌入式背景板组件，110-储架，200-撑板，300-滑杆，400-伸缩杆，500-推板，501-推板滚珠，120-背景板，600-基架，601-嵌槽一，602-限位筒，603-限位柱，700-嵌板，701-嵌板滚珠，702-侧板条，703-嵌槽二，800-背景板板体，801-侧边条，900-定位杆，910-定位杆杆体，911-滑槽，912-限位孔，913-侧槽，914-弹簧槽，920-限位件，921-侧耳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-21，本发明提供一种技术方案：一种基于人工智能机器视觉的嵌入式微型大米色选机，包括一个呈方型箱体结构的机壳01、两个呈方盒状的米盒02、一组中央控制系统03和一台气泵04。其中，中央控制系统03包括基于CCD的图像采集电路中的CCD驱动电路、相位调整、ADC时钟产生电路、数据缓冲功能并用一片FPGA所设计的色选视觉系统，该色选视觉系统还包括光电接收器、集成电路和电源，电源通过电源线与外界的电插座连接。

机壳01箱体的右上部箱腔设置有一个料斗011，料斗011用来装入脱壳后的胚芽米，以便本发明对该胚芽米进行色选。

料斗011的右下部设置有一个振动给料器012，振动给料器012的下方设置有倾斜设置的溜板013，溜板013由右上向左下倾斜，振动给料器012通过机械振动的方式将料斗011中的胚芽米给入到溜板013上，然后被给入到溜板013上的胚芽米沿着溜板013的上表面滚落。

溜板013的左下方设置有卸力棉垫014，从溜板013的上表面滚落的胚芽米以呈抛物线状的运动轨迹撞击在卸力棉垫014的右壁上，然后胚芽米被卸力棉垫014卸力反弹并做自由落体运动向下坠落。

溜板013左端部的下方设置有镜头朝向左方的摄像机015，摄像机015的左端部的上下两侧均设置有补光灯016，摄像机015的下方设置有气动喷嘴017，气动喷嘴017的左侧下方设置有集料槽019，集料槽019的左侧设置有废料槽018，摄像机015的左方设置有嵌入式背景板组件100。

其中，胚芽米脱离卸力棉垫014进行自由落体运动时经过摄像机015的左方，此时，补光灯016对该处的胚芽米进行补光，此外，补光灯016还会对背景板组件100中背景板板体800的右壁进行补光，以保障摄像机015的正常采摄。

其中，摄像机015、补光灯016、气动喷嘴017的电磁阀和气泵04均通过数据线连接中央控制系统03，气动喷嘴017的电磁阀和气泵04的输气口通过管道连通，两个米盒02均位于机壳01箱体的底部箱腔中，并且机壳01箱体的底部箱腔为前部敞口的箱腔，以便米盒02的拿放，其中一个米盒02位于集料槽019的下方，另一个米盒02位于废料槽018的下方。

其中，当胚芽米被摄像机015所捕捉后，当胚芽米通过摄像机015检测区域时，胚芽米的光学信号与背景板板体800的光学信号相一致，光电接收器接收信号后，经过放大处理及判断，不产生脉冲信号，胚芽米继续下坠，并落入集料槽019中，再落入集料槽019下方的米盒02中；当胚芽米的异色粒坏米或杂质通过检测区域时，其光学信号与背景板有一定的差值，经判断后产生脉冲信号，所产生脉冲信号经过中央控制系统03分析处理后，由中央控制系统03中负责控制气泵04以及相应位置的气动喷嘴017的电磁阀打开，该处的气动喷嘴017喷出短促且强力的气流，通过喷出的气流将异色粒坏米或杂质吹入废料槽018中，再落入废料槽018下方的米盒02中。

嵌入式背景板组件100包括一个储架110和若干个背景板120。

储架110包括两组呈左右对称设置的撑板200，撑板200固定安装在机壳01的箱体内部。

两组撑板200所形成的夹腔中均匀安装有滑杆300，滑杆300的左右两端均安装有轴承，滑杆300左右两端所安装的轴承分别嵌装在两组撑板200的板体中，两组撑板200夹腔中的滑杆300共两排，两排滑杆300呈上下对称且平行状设置。

位于右方的撑板200的板体中部开设有方形窗口，避免遮挡背景板板体800。位于左方的撑板200的右壁固定安装有伸缩杆400，伸缩杆400的杆体上套接有第一弹簧，两组撑板200之间设置有推板500。

伸缩杆400共两组，两组伸缩杆400呈前后对称状设置，伸缩杆400为活塞式伸缩杆，伸缩杆400包括套筒和活塞杆，伸缩杆400的套筒左端固定安装在位于左方的撑板200的右壁上，伸缩杆400的活塞杆活动插接在伸缩杆400的套筒筒腔中，伸缩杆400的活塞杆右端固定安装在推板500的左壁上，推板500为方形板，推板500的板面与撑板200的板面相平行，推板500四角处的右壁均嵌有推板滚珠501。

背景板120包括呈方形框架结构的基架600，基架600的框体右壁开设有嵌槽一601，基架600的框体上下两壁皆均匀固定连接有限位筒602，限位筒602的前后两方均设置有限位柱603，限位筒602为内螺纹孔腔结构，位于上方的限位柱603的底端固定连接在基架600的框体顶壁，位于下方的限位柱603的顶端固定连接在基架600的框体底壁。

基架600的右侧安装有呈方形框架结构的嵌板700，嵌板700四角处的右壁嵌有嵌板滚珠701，嵌板700中部框腔的前后两侧设置有侧板条702，嵌板700的框体左壁开设有嵌槽二703，嵌槽二703位于嵌槽一601的槽腔中。

嵌板700的中部安装有背景板板体800，背景板板体800为方形板，背景板板体800四周边部的左侧设置有呈方框状的侧边条801，侧边条801的前后两壁和侧板条702的板体皆均匀开设有安装孔，且侧边条801的安装孔与侧板条702的安装孔相对齐并通过螺栓紧固连接。

基架600的上下两方均安装有定位杆900，定位杆900包括两根呈上下对称且平行设置的定位杆杆体910和若干个限位件920。

定位杆杆体910为方直杆，定位杆杆体910的外侧壁均匀开设有滑槽911，滑槽911贯穿定位杆杆体910的左右两侧壁，相邻两组滑槽911中部的定位杆杆体910的杆体开设有限位孔912，限位孔912贯穿定位杆杆体910的内外两侧壁，限位孔912的前后两侧开设有侧槽913，侧槽913贯穿定位杆杆体910的外侧壁，限位孔912得到前后两方设置有弹簧槽914，弹簧槽914贯穿定位杆杆体910的内侧壁，弹簧槽914的内腔安装有第二弹簧。

其中，位于上方的定位杆900的滑槽911卡套在位于上排的滑杆300的杆体上，位于下方的定位杆900的滑槽911卡套在位于下排的滑杆300的杆体上。位于基架600上方的第二弹簧与基架600的框体顶壁相抵接，位于基架600下方的第二弹簧与基架600的框体底壁相抵接。

限位件920为圆柱体结构，限位件920的中部开设有插孔，限位件920外端的前后两侧壁均设置有侧耳921，限位件920位于限位孔912的孔腔中，限位孔912与限位筒602相对齐，限位筒602的筒腔、限位孔912的空腔和限位件920的插孔呈同轴线设置，限位件920的内端壁与限位筒602的外端壁相抵接且通过螺丝紧固连接，限位筒602筒体活动插接在限位件920的孔腔中，侧耳921位于侧槽913的槽腔中。

推板滚珠501和嵌板滚珠701的设置，方便背景板120的抽拉安放，背景板120位于两组撑板200之间，且背景板120位于推板500的右方。

在本发明中，一块背景板板体800的颜色预先定制为一个相应品种的胚芽米颜色，每块背景板板体800的颜色各不相同，如此，通过嵌入式背景板组件100中预先设定的不同颜色的背景板板体800，让使用者能够按照需求更换背景板板体800，即能够对不同品种的胚芽米进行色选。

在本发明中，每块背景板板体800的颜色与其所安装的基架600的颜色一致，以便使用者根据基架600的颜色判断自己所需要选择的背景板板体800的颜色。由于每块背景板板体800的颜色各不相同，当使用者需要色选某一品种的胚芽米时，直接将与该品种胚芽米颜色一致的背景板板体800所在的背景板120抽出，并重新插入储架110中，使该背景板120位于该储架110中所有背景板120的最右侧，如此，补光灯016便能够通过位于右方的撑板200所开设的方形窗口对该背景板120中的背景板板体800进行补光，同时，还能够让摄像机015对该背景板120中的背景板板体800进行采摄。

在本发明中，当需要对背景板120的位置进行更换时，使用者同时按压该背景板120的两根定位杆杆体910，使该两根定位杆杆体910向基架600处靠拢，从而使滑槽911脱离滑杆300，此时，使用者能够将背景板120从储架110中抽出；同样的原理，当使用者同时按压该背景板120的两根定位杆杆体910，使该两根定位杆杆体910向基架600处靠拢，便能够将背景板120安装到储架110中，之后松开定位杆杆体910，定位杆杆体910在第二弹簧的回弹作用力下进行复位，使得滑槽911重新卡套在滑杆300的杆体上，进而完成背景板120的位置更换。

在本发明中，基架600的前后两壁和定位杆杆体910的前后两端壁均为向凸起的圆弧壁面，方便背景板120相互之间的安插。伸缩杆400、第一弹簧和推板500的设置，方便将并排安装在储架110中的若干个背景板120紧密抵接起来，避免储架110中的背景板120松散。推板500向右推动背景板120时，滑槽911沿滑杆300的杆体向右滑动。

在本发明中，面朝基架600的定位杆杆体910的壁面为该定位杆杆体910的内侧壁，该定位杆杆体910的中与其内侧壁相背的壁面为该定位杆杆体910的外侧壁。

在本发明中，相比于传统色选机而言，嵌入式背景板组件100的设置，减少了购置色选机的数量，降低了购置成本，同时减少了在零售店中的占地面积。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。