苹果分拣机相关技术综合

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1、苹果分拣机相关技术综合摘要:本文对苹果分拣机目前的现状进行了调研,归纳了应用于苹果分拣机的基于图像处理的机器视觉技术发展现状，并对苹果分拣机的开发进行了总结和展望。其间查阅、追溯文献40多篇、产品十余款、专利两项，涉及几十种机器视觉的技术并作了记录，力争用最简洁的语言将涉及的技术内容介绍清楚，并使读者遇到问题时易于查询资料。苹果分拣机（APPLESORT）是集合图像识别，统计学和自动控制的高技术设备。1、国内外现状（1）市场情况因受分拣线造价贵、苹果售价不高且产量受季节性影响、劳动力成本低等因素制约，国内鲜有商家投入资金在苹果分拣这一技术

2、领域。目前国内苹果分拣主要采用“半机械化+人工分拣”的模式进行。综观市场和流通环节的表现，国内苹果分拣的应用目前还处于初级阶段。在国外（如日本，美国），苹果分拣机得到一定普及，但因其占地面积大，吞吐量高（需要有足够的苹果供分拣），投资巨大，因此只限于大型批发零售企业或者大型农场使用。（2）开发情况国内很少见到以开发水果分拣机为主业的厂家，取而代之的是大量半机械化传送机构的供应商，这些传输机构大都不包含对水果品质的智能识别，只有少数种类具备简单属性（如重量,大小）的分拣，且分拣水平不高。图1国产XGJ-DN型选果机（配备10等级，20-20

3、00g分拣档位）图2国产YSXD-66-9-86型单面分拣机该分拣机采用杠杆原理，使用一定重量的砝码平衡系统，在脱离电子测重的条件下，由水果自身重量进行分拣，分选速度可达10000个/小时。图3国产的苹果分拣机专用电磁铁GS32目前国内已经出现了以智能化苹果品质分选为课题的基金项目[22]。但此类计划大都倾向于机械机构的设计和规模，很少把精力投入到苹果智能识别这方面来，取而代之的是引进国外的分拣软件，搭配国内的照明实现。目前国外一些以分拣机为主营业务的公司的产品（如美国Merling高速频计算机水果分级系统，OSCARTM型和NERLIN

4、型高速水果分级生产线[1]）很少涉足中国市场，因此造成中文资料收集的困难。但还有少数公司开设了中国区产品宣传，如荷兰的GREEFA分拣机，代表型号有GeoSort和SmartSort。图4GREEFA的两款分拣机进入国内市场（3）专利情况目前国内关于苹果的专利较多,主要集中在生物科学,农业科学角度进行研究,而就苹果进行分拣的专利很少,经过搜索只有以下两个:国内专利1：一种苹果自动分拣机[23]采用红外线测距离方式检测苹果大小，测得距离小可判定苹果大，测得距离大可判定苹果小。国内专利2：一种苹果的分拣装置[24]采用纯物理轮廓制作的轨道,依

5、靠重力作用使苹果按照由细到粗的轨道依次滚下,落入与其果径相匹配的槽中。以上两个专利，专利1涉及到苹果分拣的智能识别，但其采用的技术较为简单，未涉及任何机器视觉原理，且仅能对苹果大小进行识别，因此没有借鉴作用；而专利2属于物理分拣装置，不属于智能识别之列。2、检测项目根据苹果相关的国家标准和行业标准，苹果质检可分为七个项目分别是：果径；腐烂；干伤；病虫害；泥土；杂物；包装袋对于后三者基本不需要通过分拣机分拣，而分拣机主要的分拣项目是前四者。以上分拣标准是在“待分拣苹果属同批次”这个假设之下建立的，而由于苹果来源的复杂性，特别是到了流通环节后

6、期，各种不同来源的苹果混合在一起，仅就这几种属性进行分类已经远不能满足分拣需求了。在日本，大型水果分拣机的检测分为两种：外部品质和内部品质。外部品质指检测果实的形状，颜色，瑕疵，大小等；内部品质指检测果实的糖度，酸度，内部损伤等情况。因此认为，就果实整体的全面分拣需要满足以下七个项目的检测：（1）果径（2）形状（3）颜色（4）外部损伤（含腐烂，干伤，病虫害）（5）糖度（6）酸度（7）内部损伤3、检测技术说明：→本文就苹果分拣机的技术原理重点在以图像处理为核心的机器视觉，而物理传动装置将不作为重点。因此把主要技术内容放在基于图像处理的机器视

7、觉，机械结构仅做辅助性介绍。→由于国内可供借鉴的以苹果分拣机为研究对象的文献不多，因此也引入了其他分拣物所涉及图像分拣的文献，以供参考。对于苹果分拣的自动化，走到一定层次之上以后，基于图像处理的机器视觉是必经之路。（1）总括综合苹果的七种待测项目和下面的技术内容可知：对于果径的评价基本依托于对苹果轮廓线的分割；对于形状的评价主要依托两种方式进行判别，第一种是数学公式和形态学比例，即当苹果轮廓线的长度和所包围面积满足某种关系时，就认为它是完美的，还有另一种方式就是基于数据经验的分类模式；对于苹果的颜色（有时也叫成熟度）的评价主要依靠颜色识别

8、；对于苹果损伤的划分（包括内部和外部），有各种各样的图像处理方法，后来有人综合了几种方法，然后分类加权取总权重的方式来综合评价一个苹果的总体损伤情况；对于糖度、酸度这些内部品质，目前处于研究前