油菜蜂花粉自动化筛选装置的研究及设计

摘要

蜂花粉作为一种具有较高营养价值的天然保健食品，正被越来越多人所接受。由于不同品种蜂花粉具有不同的保健功能，为了充分发挥单一品种蜂花粉的营养价值，需要将多品种混合的蜂花粉进行分拣和提纯。而蜂花粉质软、易松散，传统的色选装置无法对其进行自动分拣。目前主要依靠人工实现分拣和纯化，但是人工分拣存在效率低、一致性差等问题。因此，本文以油菜蜂花粉为对象，设计了一种适合蜂花粉物性特点的自动分拣装置。本文提出了一种集分散上料、机器视觉分拣及自动控制于一体的分选方法及装置，以期实现油菜蜂花粉颗粒快速分拣。论文的具体研究内容如下：
　　(1)在含水量为6％~8%条件下，测定了油菜蜂花粉颗粒的三轴尺寸、千粒重、密度、休止角、滑动摩擦角以及硬度和最大破碎力等物理特性。根据油菜蜂花粉的三轴尺寸、休止角和滑动摩擦角等参数，设计了上料筒，确定了上料筒内倾斜挡板的角度为30°、25°、20°和15°，相邻挡板的间隙为20mm、15 mm、10 mm、10 mm，以增加油菜蜂花粉在上料筒中的行程，便于物料的分散处理，并由偏心电机提供柔和振动，作为蜂花粉在上料筒中下滑的动力，初步实现定时、分散供料。
　　(2)设计了基于倾斜V型槽的油菜蜂花粉直线振动分散和整形装置。通过对直线振动分散机构的分析，确定了油菜蜂花粉颗粒在直线振动倾斜V型槽板中做逆向滑行分散的倾斜角度，分散方式和控制器电压。根据油菜蜂花粉颗粒的分散形式，经过分析计算，确定了油菜蜂花粉颗粒在V型槽中做逆向分散运动的理论模型参数。针对油菜蜂花粉在输送带上的分散情况，经过实验和计算分析，确定了整形装置的几何尺寸，以及电磁阀、除尘装置和回收装置的摆放位置。
　　(3)针对油菜蜂花粉颗粒在输送带上的颜色特征，设计了合适的光照系统，选择了合适的光源、相机和镜头，并确定了拱形光照系统的几何尺寸。经过对采集到的蜂花粉颗粒图像的处理和分析，得出427颗油菜蜂花粉颗粒（包括杂质颗粒）的正确识别率：94.85%，并针对图像处理程序在系统中的运行时间对分拣精度的影响，统计了单幅图像运行的平均时间：40.5ms。最后利用VS2012+Qt5.2编写了图像采集程序的操作界面程序，统计和分析了9通道分拣装置的实验结果，得出了分拣后的油菜蜂花粉颗粒的平均纯净率为86.98%，分拣效率为16.56g/min。

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第一章 绪 论

1.1研究的目的与意义

1.2色选装备在农产品加工和分拣领域的研究现状

1. 3 机器视觉在蜂花粉分选领域的研究现状

1.4 研究的主要内容

1.5本章小结

第二章 蜂花粉颗粒色选装备的上料系统设计

2.1 引言

2.2 蜂花粉的物性学特征研究及结果分析

2.3 蜂花粉上料及分散整形系统的设计

2.4 上料及分散整形装置的结果

2.5 分拣装置、除尘装置及回收装置

2.6 本章小结

第三章 图像采集装置的搭建及图像的预处理

3.1 引言

3.2 图像采集装置的选择及搭建

3.3 蜂花粉图像采集与处理

3.4 检测结果分析

3.5 本章小结

第四章 蜂花粉分拣软件系统的设计及在线分拣实验分析

4.1软件系统的设计

4.2分选结果分析

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间科研论文及专利申请