一种测定鸡蛋暗斑程度的仪器及方法

技术领域

本发明涉及一种测定鸡蛋暗斑程度的仪器及方法。

背景技术

鸡蛋是优质且廉价的蛋白质来源，我国蛋鸡存栏量常年为11亿羽，而鸡蛋的消费中95％都是鲜蛋。随着广大民众的消费水平的提高，也对鸡蛋的品质提出了更高的要求。鸡蛋外壳表面如果出现较多肉眼可见，色泽深浅的暗斑点，会严重影响消费者的购买欲望。而实际上，从动物营养的角度出发，暗斑蛋的产生往往意味着蛋壳膜蛋白质分泌不足导致蛋壳在产生暗斑处的空隙变大，空隙的变大无疑增加了环境中的霉菌毒素、沙门氏菌等有害物质进入鸡蛋内部的几率，对人体造成潜在的健康风险。故判定暗斑蛋的发生程度对保证人体健康和促进蛋鸡行业的经济效益均具有重要意义。

目前检测暗斑蛋的方法往往是通过人工透光，肉眼观察暗斑发生情况，对鸡蛋进行暗斑程度进行评估，并没有比较准确的、能够计算的量化指标存在。这种方法费时费力，效率低下，主观意识较强。不利于研究人员做出准确判断，对于细微的暗斑差别也无法进行准确判定，存在较大的误差。故发明一种能够依托动物营养专业背景的、高通量的、准确快速检测暗斑的设备具有较大的研究价值和商业价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定鸡蛋暗斑程度的仪器及方法，以解决现有技术中存在的缺陷。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种测定鸡蛋暗斑程度的仪器，包括：外部箱体1、射灯模块17、视觉镜头24、旋转移动模块和控制模块；射灯模块17用于从底部照射鸡蛋，视觉镜头24用于采集鸡蛋表面的图像数据，旋转移动模块用于带动鸡蛋旋转，控制模块用于控制旋转移动模块的开关和旋转，以及控制射灯模块17的光源强弱；

射灯模块17、视觉镜头24和旋转模块均位于外部箱体1的腔体内；视觉镜头24安装于外部箱体1的侧壁上；旋转模块安装于外部箱体1的底面上，并与视觉镜头24相隔一定的距离；

旋转移动模块包括滑轨14、滑块底座15、托盘旋转步进电机16、托盘18、若干轴承套筒19、套筒齿轮20、轴承套筒旋转步进电机21 和套筒传动齿轮22；滑轨14安装在外部箱体1的底面上，滑块底座 15安装在滑轨14上，能够沿着滑轨14滑动；托盘旋转步进电机16安装在滑块底座15的一端，用于带动托盘18旋转；托盘18上沿圆周均匀设有若干圆孔，每个圆孔上方均设有一个轴承套筒19，每个轴承套筒19的外部设有一个套筒齿轮20；轴承套筒旋转步进电机21 安装于托盘18的顶面中心，用于带动套筒传动齿轮22旋转；套筒传动齿轮22与所有套筒齿轮20啮合，用于带动套筒齿轮20旋转。

轴承套筒19包括防滑蛋托28、隔光套筒29和轴承31，隔光套筒29中空处为光源通道30；防滑蛋托28用于放置鸡蛋，防滑蛋托 28底部开有通孔，位于光源通道30的上方；轴承31安装于托盘18 的圆孔上方，隔光套筒29安装在轴承31上；光源通道30与圆孔相对应。

射灯模块17包括射灯底座25、避光灯罩26和射灯27，射灯模块17安装于滑块底座15的另一端，与托盘18上的圆孔相对应；射灯27的光通过圆孔和光源通道30照射到鸡蛋底部。

控制模块包括托盘旋转步进电机控制模块、轴承套筒旋转步进电机控制模块、存储模块、USB接口、外接设备接口；托盘旋转步进电机控制模块用于控制托盘旋转步进电机16的旋转，轴承套筒旋转步进电机控制模用于控制轴承套筒旋转步进电机21的旋转，存储模块用于存储图像数据，USB接口用于将存储模块中的图像数据传输到外接设备中，外接设备接口用于与外接设备连接。

外部箱体1的侧面盖板5上设有补光孔6、视觉镜头数据传输接口7、射灯开关9、电源开关10、电源插口11和视觉镜头底座固定孔12；补光孔6用于为外部箱体1内部补光，视觉镜头数据传输接口7用于将视觉镜头24中的图像数据传输到外接设备中；射灯开关 9用于控制射灯模块17的开关，电源开关10用于控制电源的通断，视觉镜头底座固定孔12用于固定视觉镜头固定底座23，视觉镜头24 安装于视觉镜头固定底座23上。

视觉镜头24的分辨率为3072×2048。

一种测定鸡蛋暗斑程度的方法，包括以下步骤：

获取鸡蛋前后表面(前后表面分别覆盖鸡蛋表面180°的范围) 的图像的像素数据；

根据像素数据计算出图像中鸡蛋的截面面积，暗斑数量，单个暗斑的面积，根据以下指标综合判断暗斑分布情况：

暗斑总面积：每个鸡蛋上所有暗斑的面积之和。暗斑总面积越大，蛋壳质量越差；

暗斑面积占比＝暗斑总面积/截面面积。暗斑面积占比越高，蛋壳质量越差；

暗斑指数：根据香浓指数公式H＝-∑(ni/N)lg(ni/N)计算，H表示暗斑指数，表示暗斑分布多样性，其中ni表示单个暗斑的面积，N 表示暗斑总面积，暗斑指数越大说明暗斑分布越广泛，蛋壳质量越差。

本发明的有益效果：

1、本发明的暗斑蛋检测仪器可支持大样本同时测定，效率更高。

2、本发明的暗斑蛋检测分析软件(该软件在外置计算机上与检测仪器分开)是基于畜牧学动物营养专业背景下进行独立开发的，具有更专业的暗斑蛋判定分析方法。

3、本发明的暗斑蛋检测仪内部空间结构更合理，可以对鸡蛋表面进行360°的评估。

可以针对鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋等常见蛋类产品进行暗斑检测，更为全面。

附图说明

本发明有如下附图：

图1：本发明仪器的外部主视图；

图2：本发明仪器的外部右视图；

图3：本发明仪器的内部结构示意图一；

图4：本发明仪器的内部结构示意图二；

图5：本发明仪器的内部结构示意图三；

图6：射灯模块的结构示意图；

图7：轴承套筒的剖视图；

图8：轴承套筒的结构示意图。

其中：1.外部箱体 2.舱门 3.锁孔 4.把手 5.侧面盖板 6.补光孔 7. 视觉镜头数据传输接口 9.射灯开关 10.电源开关 11.电源插口 12.视觉镜头底座固定孔 14.滑轨15.滑块底座 16.托盘旋转步进电机 17. 射灯模块 18.托盘 19.轴承套筒 20.套筒齿轮21.轴承套筒旋转步进电机 22.套筒传动齿轮 23.视觉镜头固定底座 24.视觉镜头 25.射灯底座 26.避光灯罩 27.射灯 28.防滑蛋托 29.隔光套筒 30.光源通道 31.轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-8所示，本发明所述的测定鸡蛋暗斑程度的仪器，包括：外部箱体1、射灯模块17、视觉镜头24、旋转移动模块和控制模块；射灯模块17用于从底部照射鸡蛋，视觉镜头24用于采集鸡蛋表面的图像数据，旋转移动模块用于带动鸡蛋旋转，控制模块用于控制旋转移动模块的开关和旋转，以及控制射灯模块17的光源强弱；

射灯模块17、视觉镜头24和旋转模块均位于外部箱体1的腔体内；视觉镜头24安装于外部箱体1的侧壁上；旋转模块安装于外部箱体1的底面上，并与视觉镜头24相隔一定的距离；

旋转移动模块包括滑轨14、滑块底座15、托盘旋转步进电机16、托盘18、若干轴承套筒19、套筒齿轮20、轴承套筒旋转步进电机21 和套筒传动齿轮22；滑轨14安装在外部箱体1的底面上，滑块底座 15安装在滑轨14上，能够沿着滑轨14滑动；托盘旋转步进电机16安装在滑块底座15的一端，用于带动托盘18旋转；托盘18上沿圆周均匀设有若干圆孔，每个圆孔上方均设有一个轴承套筒19，每个轴承套筒19的外部设有一个套筒齿轮20；轴承套筒旋转步进电机21 安装于托盘18的顶面中心，用于带动套筒传动齿轮22旋转；套筒传动齿轮22与所有套筒齿轮20啮合，用于带动套筒齿轮20旋转。

轴承套筒19包括防滑蛋托28、隔光套筒29和轴承31，隔光套筒29中空处为光源通道30；防滑蛋托28用于放置鸡蛋，防滑蛋托 28底部开有通孔，位于光源通道30的上方；轴承31安装于托盘18 的圆孔上方，隔光套筒29安装在轴承31上；光源通道30与圆孔相对应。

射灯模块17包括射灯底座25、避光灯罩26和射灯27，射灯模块17安装于滑块底座15的另一端，与托盘18上的圆孔相对应；射灯27的光通过圆孔和光源通道30照射到鸡蛋底部。

控制模块包括托盘旋转步进电机控制模块、轴承套筒旋转步进电机控制模块、存储模块、USB接口、外接设备接口；托盘旋转步进电机控制模块用于控制托盘旋转步进电机的旋转，轴承套筒旋转步进电机控制模块用于控制轴承套筒旋转步进电机的旋转，存储模块用于存储图像数据，USB接口用于将存储模块中的图像数据传输到外接设备中，外接设备接口用于与外接设备连接。

外部箱体1的侧面盖板5上设有补光孔6、视觉镜头数据传输接口7、射灯开关9、电源开关10、电源插口11和视觉镜头底座固定孔12；补光孔6用于为外部箱体1内部补光，视觉镜头数据传输接口7用于将视觉镜头24中的图像数据传输到外接设备中；射灯开关 9用于控制射灯模块17的开关，电源开关10用于控制电源的通断，视觉镜头底座固定孔12用于固定视觉镜头固定底座23，视觉镜头24 安装于视觉镜头固定底座23上。

视觉镜头24的分辨率为3072×2048。

外部箱体1为中空的六面体结构，包括舱门2，舱门2上安装有把手4，用于打开或关闭舱门2；还安装有锁孔3，用于锁定舱门2。

外部箱体1的底部设有防滑脚垫，用于提高设备的稳定性。

视觉镜头24通过导线与存储模块相连，可以使视觉镜头拍摄的照片同时存储到存储模块中，这些照片可以通过USB接口传输到外置设备上。

外接设备与外置计算机相连，托盘旋转步进电机控制模块和轴承套筒旋转步进电机控制模块分别与托盘旋转步进电机16和轴承套筒旋转步进电机21通过导线相连，以此来控制步进电机的开关，旋转顺序和速度等参数。

本发明一个实施例中，一次可以检测12个鸡蛋的暗斑分布情况，托盘18每次旋转30°，轴承套筒19每次旋转180°。

检测暗斑蛋的工作流程简述：打开舱门2，将鸡蛋放在托盘18 对应的轴承套筒19上，手动改变滑块底座15的位置来调整视觉镜头 24和蛋之间的距离，不同种类的蛋需要的距离不同。关闭舱门2，打开电源开关10和射灯开关9，托盘旋转步进电机控制模块控制托盘旋转步进电机16旋转，将鸡蛋对准视觉镜头24后停止旋转，视觉镜头24采集鸡蛋表面的图像数据，通过视觉镜头数据传输接口7将数据传输到电脑上，之后轴承套筒旋转步进电机21带动套筒传动齿轮 22旋转，套筒传动齿轮22带动套筒齿轮20旋转，套筒齿轮20带动鸡蛋原地旋转180°，视觉镜头继续采集鸡蛋另一面的像素数据并将数据传回。然后托盘旋转步进电机16旋转，将下一个鸡蛋对准视觉镜头24后停止旋转，视觉镜头24采集鸡蛋前后表面的像素数据并将数据传回。重复以上过程直到整个托盘上所有鸡蛋的360°像素数据全部采集完毕，即完成一次检测。检测完毕后把鸡蛋拿出更换下一批鸡蛋重复以上所有过程即可。所有检测完成后拿出鸡蛋，关闭舱门2 和所有电源开关。此时所有鸡蛋的数据全部上传至计算机，通过计算机针对暗斑蛋的各种指标进行计算，最终得到鸡蛋的暗斑蛋分布情况。

一种测定鸡蛋暗斑程度的方法，包括以下步骤：

获取鸡蛋前后表面(前后表面分别覆盖鸡蛋表面180°的范围) 的图像的像素数据；

根据像素数据计算出图像中鸡蛋的截面面积，暗斑数量，单个暗斑的面积，根据以下指标综合判断暗斑分布情况：

暗斑总面积：每个鸡蛋上所有暗斑的面积之和。暗斑总面积越大，蛋壳质量越差；

暗斑面积占比＝暗斑总面积/截面面积。暗斑面积占比越高，蛋壳质量越差；

暗斑指数：根据香浓指数公式H＝-∑(ni/N)lg(ni/N)计算，H表示暗斑指数，表示暗斑分布多样性，其中ni表示单个暗斑的面积，N 表示暗斑总面积，暗斑指数越大说明暗斑分布越广泛，蛋壳质量越差。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。