一种多功能食材快速检测系统的制作方法

1.本技术涉及食材安全技术领域，尤其是涉及一种多功能食材快速检测系统。

背景技术：

2.食堂的规模越大，对于食材安全的重视程度也就越高，因为一旦出现问题，极容易发生体性事件，对于制作完成的食材，目前采取的方式多是留存样品，在发现问题时进行追溯，这种方式具有一定的滞后性。
3.当然，也有使用及时性检测的方式，但是从实际效果看，存在检测点位众多导致检测不及时、检测人员会干扰食堂内正常的制作过程和检测过程透明性差等问题。

技术实现要素：

4.本技术提供一种多功能食材快速检测系统，通过自动化的检测方式来保证食材的安全性，检测过程中的检测点位会根据摆放位置自动生成并记录，在不干扰制作的前提下可以实现对食材的及时和全面检测。
5.本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：本技术提供了一种多功能食材快速检测系统，包括：环形轨道；检测车，设在环形轨道上且能够在环形轨道上任意位置停留；检测臂，设在检测车上；第一驱动器，设在检测臂上；生物传感器，设在第一驱动器的伸缩端上；清洗模组，设在检测臂上，配置为清洗生物传感器的检测端；控制器，设在检测车上，用于与检测车、检测臂、第一驱动器、生物传感器和清洗模组进行数据交互；以及图像处理模组，覆盖检测车的移动范围，配置为通过控制器向检测车提供检测位置；其中，检测车的数量为多个，每个检测车上生物传感器的类型均不相同。
6.在本技术的一种可能的实现方式中，检测臂包括：第一摆臂，设在检测车上；以及摆渡车，设在第一摆臂上，配置为在第一摆臂上往复移动；其中，第一驱动器设在摆渡车上。
7.在本技术的一种可能的实现方式中，还包括第二驱动器，第二驱动器与第一摆臂和检测车连接，用于驱动第一摆臂摆动。
8.在本技术的一种可能的实现方式中，清洗模组包括：清洗仓，设在第一摆臂上，清洗仓的顶端为开放端；环形冲洗管，设在清洗仓内；
水泵，设在第一摆臂上并与环形冲洗管连接；以及排水管，第一端与清洗仓连接。
9.在本技术的一种可能的实现方式中，还包括供水槽及回水槽，水泵的输入端伸入到供水槽内，排水管的第二端伸入到回水槽内。
10.在本技术的一种可能的实现方式中，还包括：计数器，设在第一驱动器上，用于计算第一驱动器的工作次数；以及报警器，与计数器连接，用于在第一驱动器的工作次数达到设定次数后发出警报。
11.在本技术的一种可能的实现方式中，图像处理模组包括：相机，位于环形轨道的上方；处理器，配置为接收相机采集的图像并根据图像给出检测位置；以及通讯器，配置为将处理器给出的检测位置发送给控制器。
12.在本技术的一种可能的实现方式中，相机的数量为一个及以上。
13.在本技术的一种可能的实现方式中，根据图像给出检测位置包括：响应于获取到的图像，根据颜对图像中的对象进行分割，得到至少一个第一对象；对第一对象的边界进行光滑处理，得到第二对象；根据第二对象的形状与标准模型进行对比，当对比结果为一致或者对比误差在允许范围内时，将第二对象标记为检测对象；根据检测对象的所在位置给出检测坐标；以及根据检测对象的面积给出检测点坐标。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，响应于获取到的图像，在时间序列上获取单位时间间隔前的历史图像；以及将图像与历史图像进行对比，将区别内容根据颜对图像中的对象进行分割，得到至少一个第一对象。
附图说明
15.图1是本技术提供的一种多功能食材快速检测系统的结构示意图，图中箭头表示水流方向。
16.图2是本技术提供的一种环形轨道的形状示意图。
17.图3是本技术提供的一种控制器的控制连接示意框图。
18.图4是本技术提供的一种检测臂的结构示意图。
19.图5是本技术提供的一种清洗仓的内部结构示意图。
20.图6是本技术提供的一种计数器和报警器的安装位置示意图。
21.图7是本技术提供的一种计数器的工作原理示意图。
22.图8是本技术提供的另一种计数器的工作原理示意图。
23.图9是本技术提供的一种图像处理模组的结构示意框图。
24.图10是本技术提供的一种检测对象的得到过程示意图。
25.图11是本技术提供的一种检测坐标和检测点坐标生成示意图，图中的实心点表示检测坐标，虚线圆表示检测点坐标。
26.图12是本技术提供的一种图像与历史图像的对比示意图，图中的实现多边形表示新的第一对象。
27.图中，1、支架，2、环形轨道，3、检测车，4、检测臂，5、第一驱动器，6、生物传感器，7、清洗模组，8、控制器，9、图像处理模组，41、第一摆臂，42、第二驱动器，43、摆渡车，51、计数器，52、报警器，71、清洗仓，72、环形冲洗管，73、水泵，74、排水管，75、供水槽，76、回水槽，91、相机，92、处理器，93、通讯器。
具体实施方式
28.以下结合附图，对本技术中的技术方案作进一步详细说明。
29.请参阅图1，为本技术公开的一种多功能食材快速检测系统，系统由环形轨道2、检测车3、检测臂4、第一驱动器5、生物传感器6、清洗模组7、控制器8和图像处理模组9等组成，首先结合部署方式进行介绍。
30.请参阅图2，环形轨道2安装在一个工作台上，工作台位于制作区的中间位置处，制作区的四周是制作工位，制作工位上制作的成品首先放置在容器中，然后将容器摆放在工作台上，经由统一检测后，再将成品从工作台上转移到前面的销售区。
31.环形轨道2可以使用一个支架1配合安装，支架1垂直固定在工作台上的中间位置处，环形轨道2安装在支架1上，这样就能够使安装在环形轨道2上的检测车3的移动轨迹可以覆盖环形轨道2两侧的工作台。
32.另外，因为检测车3的数量是多个且均为独立控制，使用环形轨道2还能够使检测车3仅沿着一个方向移动。使用多个检测车3的原因是每一个检测车3上均安装有一个不同的生物传感器6，如果检测车3能够同时向两个方向移动，那么位于前方的检测车3向后移动时就会干扰后方检测车3的移动。
33.因此在本技术中，环形轨道2上的检测车3仅能够向一个方向移动，例如检测车3的数量为五个，这五个检测车3上的生物传感器6会按照顺序对一个容器中的食材进行检测，然后再对下一个容器中的食材进行检测。
34.每一个检测车3上均安装有一个检测臂4，检测臂4上安装有第一驱动器5，第一驱动器5的作用是带动安装在其伸缩端上的生物传感器6向靠近和远离工作台的方向移动。生物传感器6向靠近工作台的方向移动时，会插入到位于其下方的食材内部，生物传感器6向远离工作台的方向移动时，会与食材脱离接触。
35.此处的菜品指的是在制作工位上制作完成的炒菜、汤菜和炖菜等。
36.清洗模组7安装在检测臂4上，作用是清洗生物传感器6的检测端。应理解，生物传感器6的检测端每完成一次检测，表面上就会附着一定量的食材，这些附着的食材会影响下一次检测的准确性。例如第一次的检测结果为正常，第二个检测位置处的食材有问题，但是此时由于生物传感器6的检测端上附着有一定量的检测结果为正常的食材，第二次的检测结果有很大的概率是正常。
37.清洗模组7的作用就是清洗掉附着在生物传感器6检测端上的食材，用以保证每一次检测的准确性。在实际的检测过程中，生物传感器6的检测端每插入一次食材，就会返回到清洗模组7处进行清洗。
38.请参阅图1和图3，控制器8同样安装在检测车3上，与检测车3、检测臂4、第一驱动
器5、生物传感器6和清洗模组7进行数据交互，使得上述内容中描述的内容能够实现。
39.在一些可能的实现方式中，控制器8使用可编程逻辑控制器。
40.在一些可能的实现方式中，控制器8与图像处理模组9的数据通讯通过无线网络、蓝牙和zigbee等方式进行，并配备相应的硬件与控制器8连接。
41.对于检测车3、检测臂4、第一驱动器5、生物传感器6、清洗模组7和控制器8的供电，由安装在检测车3上的电池提供。
42.检测车3的移动位置由图像处理模组9提供，图像处理模组9位于检测车3的上方，用于拍摄工作台的图像。当工作台上出现盛放食物的容器时，图像处理模组9就会向检测车3下发检测位置，此处的检测位置指的是检测车3需要移动到的位置。检测车3移动到检测位置后，就会按照上述内容中的描述进行检测。
43.整体而言，本技术公开的多功能食材快速检测系统，不会对现有的食材制作方式产生干扰，工作人员仅需要将盛放有食材的容器放置到工作台上，检测车3就会自动移动到容器处，对容器中的食材进行检测，整个过程实现了自动化，不会影响工作人员的正常工作。检测车3的自动化检测过程能够覆盖工作台上放置的全部盛放有食材的容器，不会出现遗漏情况。
44.生物传感器6的使用能够实现快速检测，应理解，生物传感器6主要由感受器和换能器两部分组成，感受器与被检测物质接触后，换能器就会输出测量信号，该测量信号给到检测车3，检测车3再将结果反馈到云端。
45.生物传感器6的检测速度快，并且本技术同时使用了多个不同类型的生物传感器6进行检测，可以对同一食材的不同指标进行检测。另外，由于每一个检测车3都是独立的，在实际的使用过程中，还可以对其进行增减，用以满足不同时期的检测要求，此时生物传感器6的数量和类型也会随之发生变化。
46.请参阅图1和图4，作为申请提供的多功能食材快速检测系统的一种具体实施方式，检测臂4由第一摆臂41和设在第一摆臂41上的摆渡车43两部分组成，摆渡车43可以在第一摆臂41上往复移动，作用是配合检测车3的移动，来扩大生物传感器6的覆盖范围。
47.应理解，当生物传感器6与检测车3间的距离相对固定时，生物传感器6的检测位置仅能够在一条线段上分布（该线段的形状与检测车3的移动轨迹吻合），增加了第一摆臂41和摆渡车43后，生物传感器6就可以在一个平面（由检测车3的移动和摆渡车43的移动提供）上的任意位置出现。
48.应理解，盛放食物的容器的形状多为圆形和矩形，当检测车3和摆渡车43共同驱动生物传感器6移动时，就可以对一个容器的任意位置处进行检测，检测点位置的增多，可以使检测结果更加准确。
49.进一步地，增加了一个第二驱动器42，第二驱动器42与第一摆臂41和检测车3连接，用于驱动第一摆臂41摆动。
50.在一些可能的实现方式中，第二驱动器42使用电缸。
51.第二驱动器42驱动第一摆臂41摆动时，第一摆臂41的末端（也就是不与检测车3连接的一端）与工作台间的距离会增加，这样方便移动工作台上的容器和将容器放置在工作台上。第一摆臂41还可以在检测车3移动到环形轨道2的拐角处时抬起，避免与周围的人员或者物品发生磕碰。
52.请参阅图1、图4和图5，作为申请提供的多功能食材快速检测系统的一种具体实施方式，清洗模组7由清洗仓71、环形冲洗管72、水泵73和排水管74等组成，清洗仓71设在第一摆臂41上，其顶端为开放端，生物传感器6的检测端能够伸入到清洗仓71内。
53.环形冲洗管72安装在清洗仓71的内壁上，作用是喷出水流，对生物传感器6的检测端进行冲洗。环形冲洗管72冲洗过程中使用的清水由水泵73提供，水泵73同样安装在第一摆臂41上，清水经过水泵73加压后注入到环形冲洗管72内，然后从环形冲洗管72表面上的喷射孔中喷出。
54.冲洗过程中，生物传感器6的检测端反复的伸入到清洗仓71内，使水流可以对生物传感器6检测端的表面进行多次冲洗，直至冲洗干净。排水管74的第一端与清洗仓71连接，作用是将清洗仓71内的污水排出。
55.水泵73吸取的清水由供水槽75提供，供水槽75固定或者放置在工作台上，里面存放有清水，水泵73的输入端（或者借助延长的管道）伸入到供水槽75内，这样在水泵73工作时，就能够持续的从供水槽75中抽水。
56.供水槽75的水位由水泵和液面传感器保证，液面传感器安装在供水槽75的内壁上，当检测到水位下降时，向水泵发出工作信号，此时水泵开始向供水槽75补水，补水完成后，水泵停止工作。
57.供水槽75的形状与环形轨道2的形状相似，或者说与水泵73的移动轨迹相似，用以保证水泵73在环形轨道2上的任意位置时，均能够从供水槽75内吸取清水。
58.排水管74中流出的污水会流入到回水槽76内，回水槽76固定或者放置在工作台上，其形状与供水槽75的形状保持一致使得排水管74的第二端可以始终位于回水槽76内。
59.请参阅图6，作为申请提供的多功能食材快速检测系统的一种具体实施方式，还增加了计数器51和报警器52，计数器51固定在第一驱动器5上，用于计算第一驱动器5的工作次数。报警器52与计数器51连接，用于在第一驱动器5的工作次数达到设定次数后发出警报。
60.报警器52可以安装在第一驱动器5、检测车3、第一摆臂41或者摆渡车43上。
61.应理解，生物传感器6的检测端具有使用寿命或者说使用次数，因此需要定期进行更换，用来保证检测精度。在本技术中，使用次数来计算生物传感器6检测端的使用寿命。
62.第一驱动器5每驱动生物传感器6的检测端插入到容器中一次，视为一次使用次数，当使用次数达到设定次数后，报警器52发出警报。计数器51可以与第一驱动器5的电路部分连接，通过信号来计算第一驱动器5的工作次数。
63.因为第一驱动器5每动作一次，其电路的电压或者电流就会发生变化，从第一驱动器5的电路部分上接出一个检测端口并与计数器51连接，计数器51就能够统计第一驱动器5的工作次数，图7所示。
64.或者，计数器51可以使用距离传感器，距离传感器朝向第一驱动器5的活塞上的检测点或者朝向生物传感器6，当活塞上的检测点移动或者生物传感器6移动时，距离传感器检测到的距离就会发生变化，此时视为生物传感器6的工作次数增加一次，图8所示。
65.请参阅图9，作为申请提供的多功能食材快速检测系统的一种具体实施方式，图像处理模组9由相机91、处理器92和通讯器93等组成，相机91位于环形轨道2的上方，作用是拍摄下方工作台台面上的图像。
66.处理器92接收相机91采集的图像并根据图像给出检测位置，通讯器93将处理器92给出的检测位置发送给控制器8。具体而言，当相机91拍摄到下方工作台台面上的图像时，就会将图像发送给处理器92进行分析，分析的目的有两个：1.判断工作台上是否存在盛放有食材的容器；2.当工作台上存在盛放有食材的容器时，给出检测位置。
67.检测位置会通过通讯器93发送给控制器8。应理解，相机91的安装位置和覆盖范围都是确定的，工作台的长度和宽度也是确定的，环形轨道2在检测车3上的初始位置也是确定的，因此可以根据工作台生成坐标系，然后将盛放有食材的容器的坐标在这个坐标系中进行表示。
68.检测车3的实际位置也能够根据这个坐标系生成，当检测车3的坐标与盛放有食材的容器的坐标已知时，检测车3就可以移动到盛放有食材的容器的上方，然后生物传感器6开始伸入到盛放有食材的容器内，对容器内的食材进行检测。
69.在一些可能的实现方式中，相机91的数量为多个，这些相机91在工作台的长度方向上间隔设置，每一个相机91的视野范围覆盖工作台的一部分，多个相机91实现对工作台的全覆盖。
70.处理器92根据图像给出检测位置的步骤如下：s101，响应于获取到的图像，根据颜对图像中的对象进行分割，得到至少一个第一对象；s102，对第一对象的边界进行光滑处理，得到第二对象；s103，根据第二对象的形状与标准模型进行对比，当对比结果为一致或者对比误差在允许范围内时，将第二对象标记为检测对象；s104，根据检测对象的所在位置给出检测坐标；以及s105，根据检测对象的面积给出检测点坐标。
71.具体地说，请参阅图10，在步骤s101中，会根据颜对图像中的对象进行分割，分割的目的就是得到盛放有食物的容器。应理解，前文中提到的工作台和容器等，材质多为不锈钢，颜为银白，容器内放置的食材的颜与容器的颜具有较大的区别，可以使用颜来对图像中的对象进行分割，将对象从图像中分离出来。
72.这些分离出来的对象统一称为第一对象，如果没有得到第一对象，就等待下一次的获取到的图像，如果得到了第一对象，执行步骤s102。
73.在步骤s102中，会对第一对象的边界进行光滑处理，得到第二对象，第二对象的作用是与标准模型进行对比。应理解，第一对象的边缘一般由多条线段组成，这些线段按照顺序首尾相连，但是连接处不光滑。
74.直接使用第一对象与标准模型进行对比，会导致结果不可控，因为标准模型（圆形、矩形、正方形、椭圆形）的边缘是连续且光滑的，当第一对象的边界不光滑时，在进行相似度判定时，就需要增加多个判定条件，判定条件越多，处理速度也就越慢，判定误差也会增加。
75.对第一对象的边界进行光滑处理后，就可以得到一个与标准模型类似的模型，此时再进行判定时，仅需要形状相似和面积误差这两个判定条件，也就是步骤s103中的内容。步骤s103中会根据第二对象的形状与标准模型进行对比，当对比结果为一致或者对比误差
在允许范围内时，将第二对象标记为检测对象。
76.此处的误差以圆形举例，当两个圆形的边缘的重合长度达到要求（例如98%）时，将第二对象标记为检测对象，如果边缘的重合长度达不到要求，说明该容器不是盛放食材的容器，或者个第二对象不是食材。
77.请参阅图11，上文中提到，根据工作台可以得到一个坐标系，以这个坐标系为参考，在步骤s104中，会根据检测对象的所在位置给出检测坐标，然后在步骤s105中，根据检测对象的面积给出检测点坐标，如图11所示。
78.例如，检测对象的形状为矩形，以矩形的四个角中的任意一个角的坐标作为检测坐标，检测点坐标根据步距在矩形区域内布置。
79.再例如，检测对象的形状为圆形，以为圆形的圆心的坐标作为检测坐标，检测点坐标根据步距在圆形区域内布置。
80.进一步地，请参阅图12，增加了以下步骤：s201，响应于获取到的图像，在时间序列上获取单位时间间隔前的历史图像；以及s202，将图像与历史图像进行对比，将区别内容根据颜对图像中的对象进行分割，得到至少一个第一对象。
81.步骤s201和步骤s202的目的是筛选出没有被检测过的容器，也就是步骤s201中提到的单位时间间隔前的历史图像，将这个历史图像与新拍摄的图像进行对比，就能够得到工作台上是否出现了新的容器，新的容器为图中的实线不规则多边形。
82.如果出现了新的容器，就会继续根据颜对图像中的对象进行分割，得到一个第一对象，然后再进行步骤s102至步骤s105中的内容。
83.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种多功能食材快速检测系统，其特征在于，包括：环形轨道（2）；检测车（3），设在环形轨道（2）上且能够在环形轨道（2）上任意位置停留；检测臂（4），设在检测车（3）上；第一驱动器（5），设在检测臂（4）上；生物传感器（6），设在第一驱动器（5）的伸缩端上；清洗模组（7），设在检测臂（4）上，配置为清洗生物传感器（6）的检测端；控制器（8），设在检测车（3）上，用于与检测车（3）、检测臂（4）、第一驱动器（5）、生物传感器（6）和清洗模组（7）进行数据交互；以及图像处理模组（9），覆盖检测车（3）的移动范围，配置为通过控制器（8）向检测车（3）提供检测位置；其中，检测车（3）的数量为多个，每个检测车（3）上生物传感器（6）的类型均不相同。2.根据权利要求1所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，检测臂（4）包括：第一摆臂（41），设在检测车（3）上；以及摆渡车（43），设在第一摆臂（41）上，配置为在第一摆臂（41）上往复移动；其中，第一驱动器（5）设在摆渡车（43）上。3.根据权利要求2所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，还包括第二驱动器（42），第二驱动器（42）与第一摆臂（41）和检测车（3）连接，用于驱动第一摆臂（41）摆动。4.根据权利要求2或3所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，清洗模组（7）包括：清洗仓（71），设在第一摆臂（41）上，清洗仓（71）的顶端为开放端；环形冲洗管（72），设在清洗仓（71）内；水泵（73），设在第一摆臂（41）上并与环形冲洗管（72）连接；以及排水管（74），第一端与清洗仓（71）连接。5.根据权利要求4所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，还包括供水槽（75）及回水槽（76），水泵（73）的输入端伸入到供水槽（75）内，排水管（74）的第二端伸入到回水槽（76）内。6.根据权利要求1所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，还包括：计数器（51），设在第一驱动器（5）上，用于计算第一驱动器（5）的工作次数；以及报警器（52），与计数器（51）连接，用于在第一驱动器（5）的工作次数达到设定次数后发出警报。7.根据权利要求1所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，图像处理模组（9）包括：相机（91），位于环形轨道（2）的上方；处理器（92），配置为接收相机（91）采集的图像并根据图像给出检测位置；以及通讯器（93），配置为将处理器（92）给出的检测位置发送给控制器（8）。8.根据权利要求7所述的多功能食材快速检测系统，其特征在于，相机（91）的数量为一个及以上。

技术总结

本申请涉及一种多功能食材快速检测系统，包括环形轨道、设在环形轨道上且能够在环形轨道上任意位置停留的检测车、设在检测车上的检测臂、设在检测臂上的第一驱动器、设在第一驱动器伸缩端上的生物传感器、设在检测臂上配置为清洗生物传感器的检测端的清洗模组、设在检测车上用于与检测车、检测臂、第一驱动器、生物传感器和清洗模组进行数据交互的控制器以及覆盖检测车移动范围的图像处理模组，图像处理模组通过控制器向检测车提供检测位置。本申请公开的多功能食材快速检测系统，通过自动化的检测方式来保证食材的安全性，检测过程中的检测点位会根据摆放位置自动生成并记录，在不干扰制作的前提下可以实现对食材的及时和全面检测。检测。检测。