[发明专利]用于光学测量谷物和类似农作物的粒子的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于光学测量谷物和类似农作物的单个粒子的设备 和方法，以分析农作物的质量。

当前，世界各地都是通过检查不同种类的谷物和其他农作物来确定商 业交易和买卖中的谷物的质量的。检查的目的是检测从大宗货物中选择的 代表性试样，并确定不期望的粒子和颗粒的存在。将未通过验收的粒子和 颗粒进行分类并确定每一类的数量。由于不同粒子的分布，试样且由此货 物将会被给出等级，等级是与货物的支付和买卖相关的决定性因素。

今天，大多数的谷物检查按照自动过程来进行。目前，经常使用某些 光学测量法，通过监测粒子的外部的、表面的特性来确定粒子的质量。这 种测量法通常基于被照射的粒子，由此获得用于分析的单个粒子的二维 (2D)图像，以便确定粒子货物的质量。此分析可以包括，如确定粒子的 颜色和/或粒子的尺寸和形状。随后，每一个粒子可以被分类且可以被分成 不同的质量。一种用于分级和分类粒子的方法描述在US2005/0074146中。

一种用于牡蛎和诸如玉米等的农作物的三维(3D)光学体积测量的设 备公开在US 6,369,401中。此设备包括激光器和探测器，它们被相互设置 成产生由射到受到检查的物体的表面的激光发射而产生的位移数据。分析 仪处理此数据以生成高度信息，此高度信息连同源于二元的2D图像的边 界信息一起来计算受到检查的物体的体积。这为仅根据体积来对粒子进行 分级和分类提供了条件。

因而，利用已知的方法和设备可以拣选出未通过验收的粒子和其他颗 粒。而且，未通过验收的粒子和不期望的颗粒的相对出现的测量结果可以 用于设定货物的价格。通常来说，重量一直是在已通过验收的和未通过验 收的粒子和颗粒之间进行比较的因素，也就是说，不同的质量被拣选出来 并称重。可替代地，已通过验收的和未通过验收的粒子和颗粒的相对总体 积可以用于设定货物的价格。

期望能够改善对不同等级粒子的识别，而且还提供对不同等级的相对 体积的准确测量。

本发明的一个特别的目的是提供根据不同的视觉质量因素，尤其是基 于表面的质量因素来恒定地、迅速地且准确地分析粒子。而且，本发明的 一个目的是减少常规的视觉粒子质量评估所固有的主观性，且因此有助于 在进行粒子分析时做出更好的决定。

本发明的另一个目的是对粒子试样中的可从视觉上辨别的缺陷的识 别，尤其是对粒子中涉及诸如表面结构(或形貌)等几何特性的缺陷的识 别提供一种改善的准确性。

根据通过由权利要求1界定和以权利要求1为特征的用于光学测量谷 物的粒子、用于分析谷物质量的设备的本发明的第一方面以及根据由权利 要求7界定和以权利要求7为特征的方法的本发明的第二方面获得了上述 目的、优势和特征以及许多其他目的、优势和特征，从下面的详细描述， 这些目的、优势和特征将变得明显。

通过本发明的有优势的实施方案，提供了一种设备，其使单个粒子的 2D图像和3D表面信息(形貌信息)能够对于同一个粒子或多个单个粒子 而获得。而且，此设备使用结合2D图像的3D信息，以便评估农作物的质 量，而农作物的粒子构成被分析的试样。3D信息特别适合于，如探测粒子 中诸如不规则形状、裂纹等的缺陷并确定粒子的体积，粒子的体积可以用 于分类单个粒子或确定粒子试样中不同等级的粒子的体积百分数。

通过分析同一个粒子的空间配置的3D和2D信息，随后此所述设备可 以迅速且直接的方式来确定农作物和/或单个粒子的质量。

凭借此实施方案，所述设备使准确地确定至少一个粒子的3D表面信 息成为可能。3D表面信息可以映射到同一个粒子的2D图像上，且一起用 于确定在评估粒子和/或农作物(粒子试样源自此农作物)的质量时所采用 的特征。这些这样确定的单个粒子的特征可以单独使用，或与从其他测量 方法得到的特征一起使用，以便确定所期望的质量。

换句话说，通过使用结合光源的探测器来测量试样中单个粒子的高度 如何变化，获得了详细的表面结构信息。此信息结合2D图像信息还可以 用于更准确地分类和/或检测粒子的缺陷。因此，此设备公开了一种更有效 且更准确地评估农产品的质量的工具。