新疆是我国核桃主产区之一,由于气候条件优越,新疆出产的核桃具有营养丰富、风味醇香的特点,是享誉国内的坚果产品。新疆本地核桃采后分级以人工分级与机械分级为主,这两种分级方式分级精度低、分级指标单一,不利于实现核桃商品化过程中优质优价的目的。本文采用机器视觉技术对核桃进行分级,以新疆主产新新2号核桃为研究对象,设计了一套基于机器视觉的核桃大小分级系统。主要研究内容如下:(1)图像采集系统设计。根据核桃的外形尺寸与图像采集要求,结合机器视觉关键部件的对比,完成了对相机、镜头、光源、光源箱等图像采集系统关键部件的选型和设计。(2)核桃自动分级软件设计。利用VS2010编程开发工具对相机进行二次开发,对相机图像采集、图像显示、数据传输等功能进行设置。由OpenCV2.4.9完成对核桃RGB图像处理程序的编写,通过最小外接矩形法,提取核桃的轮廓面积、短轴长度作为分级的指标。利用PLC作为下位机分级程序控制器,通过GXDeveloper8.31梯形图编程工具,完成下位机分级控制程序的编写,并利用Windows的API函数完成了串口通讯设计,实现PC机与下位机之间信号的传输。(3)核桃自动分级机硬件设计与制造。基于摩擦滚动原理对核桃在输送状态下进行力学与运动学分析,完成了仿形托辊的设计。采用双空心链条搭载仿形托辊的方式,作为核桃单列化与旋转输送的主要结构。选用电动机、减速机、变频器作为分级机的动力与速度调节装置。以铝型材作为机架搭建材料,通过购买相关设备、零件加工与装配,完成了分级样机的制造与调试。(4)核桃分级初步试验。选用200个人工分选的新新2号核桃,通过已建立的分级算法进行在线大小分级试验,测试结果显示,图像采集与处理效果良好,核桃能在对应的分级口成功分级,综合分级准确率90%。