基本信息
- 项目名称：
- 小型智能化红枣分级分选机
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 小型智能化红枣分级分选机以颜色、大小、形状、表面缺陷等外部品质综合指标判断作为分级标准对红枣进行快速无接触检测分级。 小型智能化红枣分级机体积小，占地面积少，机体可靠稳定、能承受外在冲击；结构紧凑、拆卸简易方便，且便于运输，分级生产线短，可以方便的运输到田间进行机械化作业。现有的其他果品分级设备不仅体积大而且操作复杂，只适合在大中型企业中以生产线的方式使用，而我们的设备既适合于中小型红枣加工企业又可以满足小农户生产方式。我们的设备采用钢框架结构及塑料板等材料，最大限度的降低设备成本，与现阶段的其他果品分级机相比更有利于提高枣农的收益。 基于机器视觉技术对红枣进行外部品质综合指标的检测分级，具有实时、客观、安全无损、智能、单次多指标检测等优势。红枣皮薄质脆，保质期短，易损伤，要尽量减少采摘后的接触损伤与处理时间，因此，更适合于进行快速无接触检测分级。
- 详细介绍：
- 本项目研制了一台基于机器视觉技术的小型智能化红枣分级分选机，是结合我国红枣产业发展需求及采后处理遇到的技术问题提出的。该项目目前主要是为枣农和中小型企业设计，因为小型智能化的分级机缩短了生产线，便于搬运和拆卸。项目主要研究的内容有：①实现输送系统中红枣全表面图像采集；②完成红枣振动整理定位装置的设计及研制；③对图像采集的光源系统进行设计；④分级软件算法的编写实现；⑤对分级执行机构进行设计。经过对设备的各部分进行组装优化和整体效果实验，整机分级效果达到了设计要求，对红枣外部品质综合判别分级正确率达90%以上，每小时可分级红枣400公斤。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 与其它果品分级设备相比本项目以实现低成本、小型化、智能化分级分选设备为目标，针对红枣以颜色、大小、形状、表面缺陷等外部品质综合指标判断作为分级标准对红枣进行快速无接触检测分级。同时将以该设备为技术载体，对适合于我国国情的红枣分级技术设备进行探索研究。 基本思路：①输送过程的全表面图像采集装置的设计；②红枣的整理定位排布装置设计；③图像采集环境系统的设计；④软件算法的实现；⑤分级执行系统的设计。 创新点：①设备小型化，既适合于中小型枣企业生产加工又可以满足小农户的生产需求；②完成了基于机器视觉技术可以对红枣进行以大小、形状、颜色、表面缺陷等多指标判断标准，进行快速检测分级分选机的研制；③利用振动装置和独特的辊轮旋转机构实现了红枣的定位整理及全表面的图像采集；④完成了对红枣包括虫眼缺陷在内的外在品质综合判别分析软件算法的设计编写。 技术关键：①红枣的缺陷检测；②对红枣异型果的检测；③红枣的快速定向整理排布，及全表面图像采集方法的实现。 主要技术指标：①分级机的输送带速度为150mm/s；②红枣的相互窜级率不超过3%；③振动定位整理装置的排布整理度为97.5%；④对红枣机械损伤，虫眼等指标的综合判别分级正确率达90%以上；⑤每小时可分级红枣400公斤。
科学性、先进性
- 我国对智能化程度较高的果品分选机的研制尚处于起步阶段，对水果品质检测及自动分级研究时间不长，国内目前生产的水果分级设备基本还限于机械分级阶段，主要进行大小、重量的分级，自动分级设备基本还处于实验室阶段。 本项目目标是研制出一台新的基于机器视觉技术的可以对红枣表面进行完整信息检测分析的小型智能化分级分选设备，该设备将以颜色、大小、形状、表面缺陷等外部品质综合指标判断作为分级标准。 本设备采用的机器视觉技术具有实时、客观、安全无损、智能、单次多指标检测等优势，已成为世界果品分级的主流技术。红枣皮薄质脆，保质期短，易损伤，要尽量减少采摘后的接触损伤与处理时间，因此，更适合于进行快速无接触检测分级。通过设备分级检验，利用机器视觉技术对红枣进行分级是较优的方案。 设备小型化，既适合于中小型枣企业的生产加工又可以满足小农户生产需求。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物及研究报告
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 基于机器视觉技术对果品进行外部品质综合指标的检测分级，具有实时、客观、安全无损、智能、单次多指标检测等优势，已成为世界果品分级的主流技术。红枣皮薄质脆，保质期短，易损伤，要尽量减少采摘后的接触损伤与处理时间，因此，更适合于进行快速无接触检测分级。通过设备分级检验，利用机器视觉技术对红枣进行分级是较优的方案。 设备小型化，既适合于中小型枣企业生产加工又可以满足小农户生产需求。每小时可分级红枣400公斤，相当于5名熟练工的工作效率，降低用工成本70%以上，每个班次（8小时）可节约工资240元，一个生产季节可节约用工600人/次，相当于降低成本36000元。 预计到2010年，我国红枣的产量将突破300万吨，其中鲜食红枣占总产量的20%左右，据有关商业人士介绍，红枣按等级销售总价值可升值15%，如果红枣分级前按每吨4000元的价格计算，经分级产生的经济效益每年可增加3.6亿元。同时，该项目的完成，可以为建立其它农产品的智能检测分级平台提供技术支撑，具有广阔的应用前景。
同类课题研究水平概述
- 国外公司较早开始对水果自动分级技术进行研究并将研究成果产品化，意大利、日本和美国是果品分级分选设备研究的倡导者，目前来看，欧洲果品分级分选设备的研究集中在果品分级生产线的研制；美国和亚洲的日本、韩国则是着重研究尖端的分级分选技术，比如核磁共振成像分级、内部品质检测分级，如成熟度分级等。 我国对智能化程度较高的果品分选机的研制尚处于起步阶段，对水果品质检测及自动分级研究时间不长，国内目前能生产的水果分级设备基本还限于机械分级阶段，主要进行大小、重量的分级，自动分级设备基本还处于实验室研发阶段。我国水果质量检测中使用的水果品质自动检测生产线多为进口设备，由于引进设备操作较为复杂，设备成本较高，且这种进口设备是针对大农场生产所设计的，在我国小农户生产方式的农产品的检测中并不实用。 基于计算机视觉的水果大小分选机虽已用于实际生产，但是由于价格昂贵，还未能推广使用。外部品质分选机和内部品质分选机还在进一步研究中，研究过程还存在着一些难题：水果外部品质检测方面，水果的尺寸和颜色检测技术已比较成熟，但是果面的缺陷检测确是水果实时分级的难点，要快速准确地测定水果表面的各种缺陷并与梗、萼凹陷区正确区分比较困难。 利用机器视觉技术对红枣进行分级设备的研制使用还未见报道。但基于机器视觉技术对果品进行外部品质综合指标的检测分级已成为世界果品分级的主流技术，并广泛应用于实际生产中。而对于我国来讲分级研究尚处于起步阶段，需要跟踪国际最新动态，在充分利用国外已取得的研究成果的基础上，探索新的理论和方法，大力发展新型自动分级设备，研制出适合于我国国情的小型智能化果品分级机，并且加大力度将新技术应用于实际生产中。 计算机技术、数据处理技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术的发展为现代及未来的分级检测技术提供了广阔的空间。机器视觉技术的应用已成为实现果蔬产品品质自动识别和分级的最有效的方法。
