Abstract： In view of the actual demand of the food industry in China，the high-speed parallel robot autosorting system is constructed． The machine vision positioning algorithm of the moving food on the conveyor belt is studied． The machine vision hardware system for food sorting and positioning is designed． Based on secondary development for Sherlock in VC programming environment，the machine vision software system is developed． By applied the machine vision system，it can improve the production efficiency and reduce the labor’s intensity in our food and packaging industry．
1 高速并联机器人分拣系统
目前食品加工自动生产线上，多数采用人工 完成食品的检测、分级与分拣，既增大企业的人工
收稿日期： 2013 － 12 － 23; 修稿日期： 2013 － 12 － 31 基金项目： 国家科技计划课题( 2011BAD24B01) ; 黑龙江省研究生创新科研项目( YJSCX2011 － 159HLJ) 作者简介： 晏祖根( 1973 － ) ，男，博士，副教授，研究方向为包装技术与包装机械自动化，通信地址: 150028 黑龙江哈尔滨市松北区学海
图 1 高速并联机器人自动分装系统
机器人分装系统采用上、下位机的控制体系。 上位的工控机利用工业相机，采集输入皮带上的 运动食品图像，采用机器视觉算法，对运动食品进 行自动分级、定位与跟踪； 再通过下位的运动控制 器，驱动并联机器人和夹持器动作，将食品按要求 送入包装箱，实现食品的自动分拣与分装［3 － 4］。 2 机器视觉定位算法
关键词： 机器视觉; 图像处理; 分拣; 并联机器人; 食品生产 中图分类号： TS206． 5; TP391． 41 文献标志码： A 文章编号： 1005 － 1295( 2014) 01 － 0028 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2014． 01． 007
机器视觉软件的开发可采用全自主开发、利用 专用机器视觉软件二次开发等方式。采用全自主 开发的方式，开发工作量大、周期长、可靠性较低。 工业自动化生产场合多采用专用机器视觉软件二 次开发的方式。项目选用 DALSA 公司的专用机器 视觉软件 Sherlock 开发项目机器视觉软件系统。
Sherlock 是 DALSA 公 司 基 于 Windows 环 境 开发的一款专门用于检测、包装、搜索和质量控制
图 5 IpeDspCtrl 控件
（ 3） 为保证机器视觉软件的实时运行，建立 后台运行的与 Sherlock 相链接的类 m_Engine：
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图 6 巧克力食品的特征提取算法
一种青核桃去皮机的设计与试验研究———王亚妮，卢军党，王维，田智辉，贺功民，曹京兰
4 结束语
引入机器视觉、机器人等先进技术，提高行业 工艺和技术水平，已成为现代食品加工与包装行 业的一种发展趋势。文中针对我国食品生产行业 的实际需求，设计了运动食品自动分级与定位的 机器视觉硬件系统，基于 Sherlock 的二次开发，研 发了机器视觉软件系统，可为高速并联机器人自 动分拣系统的研发提供研究基础。
机器视觉技术具有非接触测量、可靠性高、柔 性好等特点，在工业自动化、视觉导航、虚拟现实 等方面已获得广泛应用。机器视觉系统分为基于 PC 的视觉系统和基于视觉传感器的视觉系统两 大类。基于 PC 的机器视觉系统的视觉检测全部
由 PC 完成，检测速度受限。基于视觉传感器的 机器视觉系统，由于视觉传感器将图像处理器、数 字摄像机、I / O 接口等高度集成，并提供专用视觉 开发软件，因此可大大简化软件开发难度、缩短开 发周期、提高识别速度和可靠性，具有更为广阔的 应用前景［1 － 2］。
度为 W 、输送速度为 v 。
食品由位置 A 传送至位置 A' ，传送距离 S 为：
S = vΔt
（ 1）
由于采用面阵工业相机为视觉传感器，运动
食品的偏移距离 Δx 、Δy 可通过 图 像 标 定 来 获
取，则位置 A' 在坐标系 O-XYZ 的坐标值为：
{y = － L － Δy + S = － L － Δy + vΔt
人及末端夹持器至位置 A' 处抓取食品，并按工艺
要求放置到相应位置。图 2 中，坐标系 O-XYZ 原
点 O 位于并联机器人静平台中心，在输送带上的
投影为 O' ， OO' = H ； 坐标系 P-XYZ 原点 P 位
于工 业 相 机 的 镜 头 平 面，在 输 送 带 上 的 投 影 为
P' ； 平面 O'-XZ 与 P'-XZ 的间距为 L ，输送带宽
图 4 机器视觉软件件开发 步骤如下：
（ 1） 首先，建立基于 MFC 的工程项目，在工 程中添加 DLL 文件，完成 VC 工程与 Sherlock 的连 接： #import " C： \\Sherlock \Bin \IpeEngCtrl． dll" 。
（ 2） 在工程对话框中添加 IpeDspCtrl 控件，如 图 5 所示，并添加相应变量 m_Display。IpeDspCtrl 控件为 Sherlock 开发的 VB、VC 二次开发工具，界 面友好，主要用于 VB、VC 编程环境接收 Sherlock 所采集图像。
设计计算
包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 1 期
高速机器人分拣系统机器视觉技术的研究
晏祖根，李 明，徐克非，孙小华，闫志鹏，孙智慧
( 哈尔滨商业大学轻工学院，哈尔滨 150028)
摘要： 针对我国食品生产行业的实际需求，基于并联机器人、机器视觉等先进技术，构建了面向食品 生产包装的高速机器人分拣系统，研究了输送带上运动食品的机器视觉定位算法，设计了运动食品分级 与定位的机器视觉硬件系统，基于专业图像处理软件 Sherlock，研发了自动分拣机器视觉软件系统，以 提高我国食品生产效率、保证食品卫生、降低劳动强度。
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包装与食品机械 2014 年第 32 卷第 1 期
等的 先 进 视 觉 软 件，具 有 图 像 处 理 运 算、几 何 运 算、测量和分析等大量高性能机器视觉算法，拥有 功能齐全的图形化用户界面，易于二次开发。 3． 2 机器视觉软件开发
项目基于 VC 开发环境，对 Sherlock 软件进行 二次开发，形成并联机器人分拣系统的机器视觉软 件，软件框图如图 4 所示。基于 VC 自主开发的程序 主要完成人机界面、数据转换与存储、输入输出、视 觉算法等功能，嵌入的 Sherlock 软件主要完成图像 选择、边缘提取、图像增强、测量分析等功能［5 －7］。
Key words： machine vision； image processing； auto-sort； parallel robot； food produce
随着经济发展和人民生活水平的提高，传统 产业的结构调整和升级已成为行业发展的共识。 将机器视觉、机器人等先进技术引入传统的食品 生产行业，改善自动化生产、保障食品加工过程安 全卫生、提高生产效率、降低劳动强度，已成为现 代食品加工与包装行业的一种新型趋势。
High-speed Ｒobot Auto-sorting System Based on Machine Vision
YAN Zu-gen，LI Ming，XU Ke-fei，SUN Xiao-hua，YAN Zhi-peng，SUN Zi-hui （ Light Industry College of Harbin University of Commerce，Harbin 150028，China）
m_Engine． CreateInstance（ CLSID_Engine） ； m_ Engine － ＞ EngInitialize （ ） ； ∥ 后 台 运 行 Sherlock； m_pEvents = new CEngEventSink（ this） ； m_pEvents － ＞ AddＲef（ ） 。 （ 4） 在工程对话框中链接 Sherlock 所采集的 图像： I_ENG _ EＲＲOＲ nＲet = m _ Engine － ＞ InvLoad（ " Simple0． ivs" ） ； m _ Display． ConnectEngine （ m _ Engine － ＞ GetEngineObj（ ） ） ； m_Display． ConnectImgWindow （ " imgA" ） ； ∥ 载入 Sherlock 采集图像 Simple0． ivs。 （ 5） 在工程对话框中对 Sherlock 所采集图像 进行分析处理，如特征提取、视觉算法、数据转换、 数据 传 输、数 据 储 存 等，实 现 运 动 食 品 的 自 动 分 级、定位与追踪。 （ 6） 完成机器视觉处理后，退出后台运行的 Sherlock： m_ Engine － ＞ InvModeSet （ I _ EXE _ MODE _ HALT） ； ∥退出线程； m_Engine － ＞ EngTerminate（ ） ； ∥退出 Sherlock。 3． 3 典型食品的图像处理算法 并联机器人自动分装的食品大多具有比较规 则的外形，可通过图像采集、边缘提取、图像增强 及特征分析等，提取待分拣食品的特征。对圆形 食品，提取食品的中心点即可； 对于非圆形食品， 可提取其特征点及相应转角。 例如，对图 5 所示的巧克力食品，可先利用 Sherlock 的图像选择、边缘提取、图像增强等功能， 确定巧克力的边缘曲线； 再通过所开发的机器视觉 软件，确定边缘曲线的中心点 A 、拐点 B 和旋转角 θ ，如图 6 所示，从而确定巧克力的位置与姿态，以 驱动并联机器人及夹持器对食品进行分拣。