一種多功能食材快速檢測系統的制作方法
1.本技術涉及食材安全技術領域，尤其是涉及一種多功能食材快速檢測系統。
背景技術：
2.食堂的規模越大，對于食材安全的重視程度也就越高，因為一旦出現問題，極容易發生體性事件，對于制作完成的食材，目前采取的方式多是留存樣品，在發現問題時進行追溯，這種方式具有一定的滯后性。
3.當然，也有使用及時性檢測的方式，但是從實際效果看，存在檢測點位眾多導致檢測不及時、檢測人員會干擾食堂內正常的制作過程和檢測過程透明性差等問題。
技術實現要素：
4.本技術提供一種多功能食材快速檢測系統，通過自動化的檢測方式來保證食材的安全性，檢測過程中的檢測點位會根據擺放位置自動生成并記錄，在不干擾制作的前提下可以實現對食材的及時和全面檢測。
5.本技術的上述目的是通過以下技術方案得以實現的：本技術提供了一種多功能食材快速檢測系統，包括：環形軌道；檢測車，設在環形軌道上且能夠在環形軌道上任意位置停留；檢測臂，設在檢測車上；第一驅動器，設在檢測臂上；生物傳感器，設在第一驅動器的伸縮端上；清洗模組，設在檢測臂上，配置為清洗生物傳感器的檢測端；控制器，設在檢測車上，用于與檢測車、檢測臂、第一驅動器、生物傳感器和清洗模組進行數據交互；以及圖像處理模組，覆蓋檢測車的移動范圍，配置為通過控制器向檢測車提供檢測位置；其中，檢測車的數量為多個，每個檢測車上生物傳感器的類型均不相同。
6.在本技術的一種可能的實現方式中，檢測臂包括：第一擺臂，設在檢測車上；以及擺渡車，設在第一擺臂上，配置為在第一擺臂上往復移動；其中，第一驅動器設在擺渡車上。
7.在本技術的一種可能的實現方式中，還包括第二驅動器，第二驅動器與第一擺臂和檢測車連接，用于驅動第一擺臂擺動。
8.在本技術的一種可能的實現方式中，清洗模組包括：清洗倉，設在第一擺臂上，清洗倉的頂端為開放端；環形沖洗管，設在清洗倉內；
水泵，設在第一擺臂上并與環形沖洗管連接；以及排水管，第一端與清洗倉連接。
9.在本技術的一種可能的實現方式中，還包括供水槽及回水槽，水泵的輸入端伸入到供水槽內，排水管的第二端伸入到回水槽內。
10.在本技術的一種可能的實現方式中，還包括：計數器，設在第一驅動器上，用于計算第一驅動器的工作次數；以及報警器，與計數器連接，用于在第一驅動器的工作次數達到設定次數后發出警報。
11.在本技術的一種可能的實現方式中，圖像處理模組包括：相機，位于環形軌道的上方；處理器，配置為接收相機采集的圖像并根據圖像給出檢測位置；以及通訊器，配置為將處理器給出的檢測位置發送給控制器。
12.在本技術的一種可能的實現方式中，相機的數量為一個及以上。
13.在本技術的一種可能的實現方式中，根據圖像給出檢測位置包括：響應于獲取到的圖像，根據顏對圖像中的對象進行分割，得到至少一個第一對象；對第一對象的邊界進行光滑處理，得到第二對象；根據第二對象的形狀與標準模型進行對比，當對比結果為一致或者對比誤差在允許范圍內時，將第二對象標記為檢測對象；根據檢測對象的所在位置給出檢測坐標；以及根據檢測對象的面積給出檢測點坐標。
14.在本技術的一種可能的實現方式中，響應于獲取到的圖像，在時間序列上獲取單位時間間隔前的歷史圖像；以及將圖像與歷史圖像進行對比，將區別內容根據顏對圖像中的對象進行分割，得到至少一個第一對象。
附圖說明
15.圖1是本技術提供的一種多功能食材快速檢測系統的結構示意圖，圖中箭頭表示水流方向。
16.圖2是本技術提供的一種環形軌道的形狀示意圖。
17.圖3是本技術提供的一種控制器的控制連接示意框圖。
18.圖4是本技術提供的一種檢測臂的結構示意圖。
19.圖5是本技術提供的一種清洗倉的內部結構示意圖。
20.圖6是本技術提供的一種計數器和報警器的安裝位置示意圖。
21.圖7是本技術提供的一種計數器的工作原理示意圖。
22.圖8是本技術提供的另一種計數器的工作原理示意圖。
23.圖9是本技術提供的一種圖像處理模組的結構示意框圖。
24.圖10是本技術提供的一種檢測對象的得到過程示意圖。
25.圖11是本技術提供的一種檢測坐標和檢測點坐標生成示意圖，圖中的實心點表示檢測坐標，虛線圓表示檢測點坐標。
26.圖12是本技術提供的一種圖像與歷史圖像的對比示意圖，圖中的實現多邊形表示新的第一對象。
27.圖中，1、支架，2、環形軌道，3、檢測車，4、檢測臂，5、第一驅動器，6、生物傳感器，7、清洗模組，8、控制器，9、圖像處理模組，41、第一擺臂，42、第二驅動器，43、擺渡車，51、計數器，52、報警器，71、清洗倉，72、環形沖洗管，73、水泵，74、排水管，75、供水槽，76、回水槽，91、相機，92、處理器，93、通訊器。
具體實施方式
28.以下結合附圖，對本技術中的技術方案作進一步詳細說明。
29.請參閱圖1，為本技術公開的一種多功能食材快速檢測系統，系統由環形軌道2、檢測車3、檢測臂4、第一驅動器5、生物傳感器6、清洗模組7、控制器8和圖像處理模組9等組成，首先結合部署方式進行介紹。
30.請參閱圖2，環形軌道2安裝在一個工作臺上，工作臺位于制作區的中間位置處，制作區的四周是制作工位，制作工位上制作的成品首先放置在容器中，然后將容器擺放在工作臺上，經由統一檢測后，再將成品從工作臺上轉移到前面的銷售區。
31.環形軌道2可以使用一個支架1配合安裝，支架1垂直固定在工作臺上的中間位置處，環形軌道2安裝在支架1上，這樣就能夠使安裝在環形軌道2上的檢測車3的移動軌跡可以覆蓋環形軌道2兩側的工作臺。
32.另外，因為檢測車3的數量是多個且均為獨立控制，使用環形軌道2還能夠使檢測車3僅沿著一個方向移動。使用多個檢測車3的原因是每一個檢測車3上均安裝有一個不同的生物傳感器6，如果檢測車3能夠同時向兩個方向移動，那么位于前方的檢測車3向后移動時就會干擾后方檢測車3的移動。
33.因此在本技術中，環形軌道2上的檢測車3僅能夠向一個方向移動，例如檢測車3的數量為五個，這五個檢測車3上的生物傳感器6會按照順序對一個容器中的食材進行檢測，然后再對下一個容器中的食材進行檢測。
34.每一個檢測車3上均安裝有一個檢測臂4，檢測臂4上安裝有第一驅動器5，第一驅動器5的作用是帶動安裝在其伸縮端上的生物傳感器6向靠近和遠離工作臺的方向移動。生物傳感器6向靠近工作臺的方向移動時，會插入到位于其下方的食材內部，生物傳感器6向遠離工作臺的方向移動時，會與食材脫離接觸。
35.此處的菜品指的是在制作工位上制作完成的炒菜、湯菜和燉菜等。
36.清洗模組7安裝在檢測臂4上，作用是清洗生物傳感器6的檢測端。應理解，生物傳感器6的檢測端每完成一次檢測，表面上就會附著一定量的食材，這些附著的食材會影響下一次檢測的準確性。例如第一次的檢測結果為正常，第二個檢測位置處的食材有問題，但是此時由于生物傳感器6的檢測端上附著有一定量的檢測結果為正常的食材，第二次的檢測結果有很大的概率是正常。
37.清洗模組7的作用就是清洗掉附著在生物傳感器6檢測端上的食材，用以保證每一次檢測的準確性。在實際的檢測過程中，生物傳感器6的檢測端每插入一次食材，就會返回到清洗模組7處進行清洗。
38.請參閱圖1和圖3，控制器8同樣安裝在檢測車3上，與檢測車3、檢測臂4、第一驅動
器5、生物傳感器6和清洗模組7進行數據交互，使得上述內容中描述的內容能夠實現。
39.在一些可能的實現方式中，控制器8使用可編程邏輯控制器。
40.在一些可能的實現方式中，控制器8與圖像處理模組9的數據通訊通過無線網絡、藍牙和zigbee等方式進行，并配備相應的硬件與控制器8連接。
41.對于檢測車3、檢測臂4、第一驅動器5、生物傳感器6、清洗模組7和控制器8的供電，由安裝在檢測車3上的電池提供。
42.檢測車3的移動位置由圖像處理模組9提供，圖像處理模組9位于檢測車3的上方，用于拍攝工作臺的圖像。當工作臺上出現盛放食物的容器時，圖像處理模組9就會向檢測車3下發檢測位置，此處的檢測位置指的是檢測車3需要移動到的位置。檢測車3移動到檢測位置后，就會按照上述內容中的描述進行檢測。
43.整體而言，本技術公開的多功能食材快速檢測系統，不會對現有的食材制作方式產生干擾，工作人員僅需要將盛放有食材的容器放置到工作臺上，檢測車3就會自動移動到容器處，對容器中的食材進行檢測，整個過程實現了自動化，不會影響工作人員的正常工作。檢測車3的自動化檢測過程能夠覆蓋工作臺上放置的全部盛放有食材的容器，不會出現遺漏情況。
44.生物傳感器6的使用能夠實現快速檢測，應理解，生物傳感器6主要由感受器和換能器兩部分組成，感受器與被檢測物質接觸后，換能器就會輸出測量信號，該測量信號給到檢測車3，檢測車3再將結果反饋到云端。
45.生物傳感器6的檢測速度快，并且本技術同時使用了多個不同類型的生物傳感器6進行檢測，可以對同一食材的不同指標進行檢測。另外，由于每一個檢測車3都是獨立的，在實際的使用過程中，還可以對其進行增減，用以滿足不同時期的檢測要求，此時生物傳感器6的數量和類型也會隨之發生變化。
46.請參閱圖1和圖4，作為申請提供的多功能食材快速檢測系統的一種具體實施方式，檢測臂4由第一擺臂41和設在第一擺臂41上的擺渡車43兩部分組成，擺渡車43可以在第一擺臂41上往復移動，作用是配合檢測車3的移動，來擴大生物傳感器6的覆蓋范圍。
47.應理解，當生物傳感器6與檢測車3間的距離相對固定時，生物傳感器6的檢測位置僅能夠在一條線段上分布（該線段的形狀與檢測車3的移動軌跡吻合），增加了第一擺臂41和擺渡車43后，生物傳感器6就可以在一個平面（由檢測車3的移動和擺渡車43的移動提供）上的任意位置出現。
48.應理解，盛放食物的容器的形狀多為圓形和矩形，當檢測車3和擺渡車43共同驅動生物傳感器6移動時，就可以對一個容器的任意位置處進行檢測，檢測點位置的增多，可以使檢測結果更加準確。
49.進一步地，增加了一個第二驅動器42，第二驅動器42與第一擺臂41和檢測車3連接，用于驅動第一擺臂41擺動。
50.在一些可能的實現方式中，第二驅動器42使用電缸。
51.第二驅動器42驅動第一擺臂41擺動時，第一擺臂41的末端（也就是不與檢測車3連接的一端）與工作臺間的距離會增加，這樣方便移動工作臺上的容器和將容器放置在工作臺上。第一擺臂41還可以在檢測車3移動到環形軌道2的拐角處時抬起，避免與周圍的人員或者物品發生磕碰。
52.請參閱圖1、圖4和圖5，作為申請提供的多功能食材快速檢測系統的一種具體實施方式，清洗模組7由清洗倉71、環形沖洗管72、水泵73和排水管74等組成，清洗倉71設在第一擺臂41上，其頂端為開放端，生物傳感器6的檢測端能夠伸入到清洗倉71內。
53.環形沖洗管72安裝在清洗倉71的內壁上，作用是噴出水流，對生物傳感器6的檢測端進行沖洗。環形沖洗管72沖洗過程中使用的清水由水泵73提供，水泵73同樣安裝在第一擺臂41上，清水經過水泵73加壓后注入到環形沖洗管72內，然后從環形沖洗管72表面上的噴射孔中噴出。
54.沖洗過程中，生物傳感器6的檢測端反復的伸入到清洗倉71內，使水流可以對生物傳感器6檢測端的表面進行多次沖洗，直至沖洗干凈。排水管74的第一端與清洗倉71連接，作用是將清洗倉71內的污水排出。
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臺上，里面存放有清水，水泵73的輸入端（或者借助延長的管道）伸入到供水槽75內，這樣在水泵73工作時，就能夠持續的從供水槽75中抽水。
56.供水槽75的水位由水泵和液面傳感器保證，液面傳感器安裝在供水槽75的內壁上，當檢測到水位下降時，向水泵發出工作信號，此時水泵開始向供水槽75補水，補水完成后，水泵停止工作。
57.供水槽75的形狀與環形軌道2的形狀相似，或者說與水泵73的移動軌跡相似，用以保證水泵73在環形軌道2上的任意位置時，均能夠從供水槽75內吸取清水。
58.排水管74中流出的污水會流入到回水槽76內，回水槽76固定或者放置在工作臺上，其形狀與供水槽75的形狀保持一致使得排水管74的第二端可以始終位于回水槽76內。
59.請參閱圖6，作為申請提供的多功能食材快速檢測系統的一種具體實施方式，還增加了計數器51和報警器52，計數器51固定在第一驅動器5上，用于計算第一驅動器5的工作次數。報警器52與計數器51連接，用于在第一驅動器5的工作次數達到設定次數后發出警報。
60.報警器52可以安裝在第一驅動器5、檢測車3、第一擺臂41或者擺渡車43上。
61.應理解，生物傳感器6的檢測端具有使用壽命或者說使用次數，因此需要定期進行更換，用來保證檢測精度。在本技術中，使用次數來計算生物傳感器6檢測端的使用壽命。
62.第一驅動器5每驅動生物傳感器6的檢測端插入到容器中一次，視為一次使用次數，當使用次數達到設定次數后，報警器52發出警報。計數器51可以與第一驅動器5的電路部分連接，通過信號來計算第一驅動器5的工作次數。
63.因為第一驅動器5每動作一次，其電路的電壓或者電流就會發生變化，從第一驅動器5的電路部分上接出一個檢測端口并與計數器51連接，計數器51就能夠統計第一驅動器5的工作次數，圖7所示。
64.或者，計數器51可以使用距離傳感器，距離傳感器朝向第一驅動器5的活塞上的檢測點或者朝向生物傳感器6，當活塞上的檢測點移動或者生物傳感器6移動時，距離傳感器檢測到的距離就會發生變化，此時視為生物傳感器6的工作次數增加一次，圖8所示。
65.請參閱圖9，作為申請提供的多功能食材快速檢測系統的一種具體實施方式，圖像處理模組9由相機91、處理器92和通訊器93等組成，相機91位于環形軌道2的上方，作用是拍攝下方工作臺臺面上的圖像。
66.處理器92接收相機91采集的圖像并根據圖像給出檢測位置，通訊器93將處理器92給出的檢測位置發送給控制器8。具體而言，當相機91拍攝到下方工作臺臺面上的圖像時，就會將圖像發送給處理器92進行分析，分析的目的有兩個：1.判斷工作臺上是否存在盛放有食材的容器；2.當工作臺上存在盛放有食材的容器時，給出檢測位置。
67.檢測位置會通過通訊器93發送給控制器8。應理解，相機91的安裝位置和覆蓋范圍都是確定的，工作臺的長度和寬度也是確定的，環形軌道2在檢測車3上的初始位置也是確定的，因此可以根據工作臺生成坐標系，然后將盛放有食材的容器的坐標在這個坐標系中進行表示。
68.檢測車3的實際位置也能夠根據這個坐標系生成，當檢測車3的坐標與盛放有食材的容器的坐標已知時，檢測車3就可以移動到盛放有食材的容器的上方，然后生物傳感器6開始伸入到盛放有食材的容器內，對容器內的食材進行檢測。
69.在一些可能的實現方式中，相機91的數量為多個，這些相機91在工作臺的長度方向上間隔設置，每一個相機91的視野范圍覆蓋工作臺的一部分，多個相機91實現對工作臺的全覆蓋。
70.處理器92根據圖像給出檢測位置的步驟如下：s101，響應于獲取到的圖像，根據顏對圖像中的對象進行分割，得到至少一個第一對象；s102，對第一對象的邊界進行光滑處理，得到第二對象；s103，根據第二對象的形狀與標準模型進行對比，當對比結果為一致或者對比誤差在允許范圍內時，將第二對象標記為檢測對象；s104，根據檢測對象的所在位置給出檢測坐標；以及s105，根據檢測對象的面積給出檢測點坐標。
71.具體地說，請參閱圖10，在步驟s101中，會根據顏對圖像中的對象進行分割，分割的目的就是得到盛放有食物的容器。應理解，前文中提到的工作臺和容器等，材質多為不銹鋼，顏為銀白，容器內放置的食材的顏與容器的顏具有較大的區別，可以使用顏來對圖像中的對象進行分割，將對象從圖像中分離出來。
72.這些分離出來的對象統一稱為第一對象，如果沒有得到第一對象，就等待下一次的獲取到的圖像，如果得到了第一對象，執行步驟s102。
73.在步驟s102中，會對第一對象的邊界進行光滑處理，得到第二對象，第二對象的作用是與標準模型進行對比。應理解，第一對象的邊緣一般由多條線段組成，這些線段按照順序首尾相連，但是連接處不光滑。
74.直接使用第一對象與標準模型進行對比，會導致結果不可控，因為標準模型（圓形、矩形、正方形、橢圓形）的邊緣是連續且光滑的，當第一對象的邊界不光滑時，在進行相似度判定時，就需要增加多個判定條件，判定條件越多，處理速度也就越慢，判定誤差也會增加。
75.對第一對象的邊界進行光滑處理后，就可以得到一個與標準模型類似的模型，此時再進行判定時，僅需要形狀相似和面積誤差這兩個判定條件，也就是步驟s103中的內容。步驟s103中會根據第二對象的形狀與標準模型進行對比，當對比結果為一致或者對比誤差
在允許范圍內時，將第二對象標記為檢測對象。
76.此處的誤差以圓形舉例，當兩個圓形的邊緣的重合長度達到要求（例如98%）時，將第二對象標記為檢測對象，如果邊緣的重合長度達不到要求，說明該容器不是盛放食材的容器，或者個第二對象不是食材。
77.請參閱圖11，上文中提到，根據工作臺可以得到一個坐標系，以這個坐標系為參考，在步驟s104中，會根據檢測對象的所在位置給出檢測坐標，然后在步驟s105中，根據檢測對象的面積給出檢測點坐標，如圖11所示。
78.例如，檢測對象的形狀為矩形，以矩形的四個角中的任意一個角的坐標作為檢測坐標，檢測點坐標根據步距在矩形區域內布置。
79.再例如，檢測對象的形狀為圓形，以為圓形的圓心的坐標作為檢測坐標，檢測點坐標根據步距在圓形區域內布置。
80.進一步地，請參閱圖12，增加了以下步驟：s201，響應于獲取到的圖像，在時間序列上獲取單位時間間隔前的歷史圖像；以及s202，將圖像與歷史圖像進行對比，將區別內容根據顏對圖像中的對象進行分割，得到至少一個第一對象。
81.步驟s201和步驟s202的目的是篩選出沒有被檢測過的容器，也就是步驟s201中提到的單位時間間隔前的歷史圖像，將這個歷史圖像與新拍攝的圖像進行對比，就能夠得到工作臺上是否出現了新的容器，新的容器為圖中的實線不規則多邊形。
82.如果出現了新的容器，就會繼續根據顏對圖像中的對象進行分割，得到一個第一對象，然后再進行步驟s102至步驟s105中的內容。
83.本具體實施方式的實施例均為本技術的較佳實施例，并非依此限制本技術的保護范圍，故：凡依本技術的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本技術的保護范圍之內。
