CN101439335A - 采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法 - Google Patents

采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法 Download PDF

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赵永福
张海顺
王峻松
王志为
徐晓明
刘恩树
朱体高
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Abstract

本发明公开了一种采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，包括图像采集、图像分割、区域定位、区域识别、建立分选标准阈值、将标准阈值保存到数据库中、将得到的待选物料图像颜色信息与数据库中存储的信息进行信息颜色匹配和驱动执行机构使物料分选分级。本发明基于嵌入式系统设计，采用彩色电荷藕合器件，不需要电脑连接，自成系统，可以方便地安装在各种农产品的精加工车间，对各种颗粒物料均能精确地进行分选分级。

Description

采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法
技术领域
本发明属于一种对颗粒物料的色选方法，具体涉及一种应用光电检测技术对颗粒物料进行分选、分级的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法。
背景技术
自20世纪80年代以来，基于颜色的分选加工已经成为大米、豆类和各种果仁等农产品深加工过程中的一个重要环节，其原理是利用颗粒物料的灰度差异来区分、区别其中的异色颗粒物料和杂质。特别是在异色颗粒的大小、密度都同正常颗粒十分相似的情况下，传统的风选等方法不再有效，色选就成了唯一精选途径。目前色选流程已成为大米精加工中一道必不可少的重要工序。
我国作为一个粮食大国，除了大米之外，每年还有数亿吨的豆类、芝麻、薯片、瓜子仁、葡萄干、枸杞等农产品，存在广阔的杂粮分选市场。而目前的色选技术主要是使用光电池技术，该技术在色选领域已经应用了近20年时间，其选别能力有限，特别是在杂粮色选市场，由于杂粮带有丰富的颜色信息，单纯依靠灰度信息不能有效分辨正常颗粒和异色颗粒的差异，而且其带出比、色选精度等技术指标愈来愈不能满足市场的需求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提供一种应用光电检测技术对颗粒物料进行分选、分级的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法。
本发明的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，包括以下步骤：
(i)开始工作之后，物料进入采集区，用彩色CCD传感器22进行图像采集(S1)；.
(ii)采集到图像后送入DSP处理器进行图像分割，分割按得到的图像像素进行，分割后对每个像素进行颜色分析(S2)；
(iii)对分割后的各个区域进行区域定位，将图像定位到检测的物料中，对物料的信息进行重点分析(S3)；
(iv)对分割后的各个区域进行颜色区域识别(S4)；
(v)对正常颗粒的图像信息进行记录，根据不同的分选等级建立分选标准阈值，即记录不同等级的物料中包含哪个范围的红颜色分量，哪个范围的绿颜色分量，哪个范围的蓝颜色分量(S5)；
(vi)将标准阈值保存到数据库中(S6)；
(vii)将得到的待选物料图像颜色信息与数据库中存储的信息进行信息颜色匹配(即颜色对比)，看待选物料的颜色符合哪个等级的标准(S7)；
(viii)根据匹配的结果判断出质量等级，并得出分离与否的控制信号，驱动执行机构使喷气阀25动作，将不合格的物料颗粒吹出滑槽进入不合格料仓26，合格物料将沿着滑槽进入合格料仓27，完成被检测物料的分选分级工作，结束(S8)。
彩色CCD传感器采用型号为CIPS317CF603芯片。
本发明包括了进料、检测、选别等多个控制模块，各个部分能够协调工作，保证了整机正常、稳定的工作。在颗粒流速高达每秒3500～5000mm的情况下，能够准确的控制分拣动作，保证了低带出比。
本发明基于嵌入式系统设计，不需要电脑连接，自成系统，可以方便地安装在各种农产品的精加工车间，对各种颗粒物料均能精确地进行分选分级。
附图说明
图1是本发明的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选装置框图；
图2是本发明的色选装置结构示意图；
图3是本发明的色选方法程序图。
其中：
1  喂料系统                       2  光学检测系统
3  嵌入式处理器系统               4  执行机构
11 料仓                           12 喂料器
13 滑槽                           21 光源
22 彩色CCD传感器                  23 背景板
24 摄像镜头                       25 喷嘴
26 次品收集仓                     27 成品收集仓
31 FPGA门阵列                     32 DSP处理器
33 动态存储器
具体实施方式
下面，参照附图和实施例对本发明的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法进行详细说明：
如图1～3所示，一种采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，本色选方法所采用的装置包括喂料系统1、光学检测系统2、嵌入式处理器系统3和执行机构4。
其中喂料系统1包括料仓11、在料仓11的下方设置喂料器12、在喂料器12的下方设置滑槽13。
料仓11用于储存待加工物料，提升机构则将物料提升至主机顶端的振动喂料器12。物料经过振动喂料器12后被注入滑槽13，被滑槽13整形成规则的颗粒流。通过更换不同宽度的滑槽13可适用于各种形状及不同大小的颗粒流。
光学检测系统2包括高频光源21、彩色CCD传感器22(CCD：ChargeCoupled Device电荷藕合器件)、背景板23和光学摄像镜头24。以滑槽13为对称轴，前后各有两个光源21、前后各一个彩色CCD传感器22，一块背景板23和一个彩色CCD光学摄像镜头24。
光源21采用高频光谱白光作为光源，使用彩色CCD22传感器高速实时采集下落颗粒的图像。彩色CCD传感器22可直接采集到复杂的彩色图像信息，不仅保证了物料颗粒的高速检测，又实现了个体颗粒上异色斑的快速精准测量。彩色CCD传感器22不仅能够采集到颗粒与杂质的形状、大小及颜色等的差异，同时能够将颗粒表面的缺陷、坏斑、霉变等信息采集到图像信息中，保证了更高精度的色选效果，实现了以往任何色选设备所不能达到的色选精度。
彩色CCD传感器22采用型号为CIPS317CF603芯片。
嵌入式处理器系统3包括现场可编程门阵列31(FPGA：FieldProgrammable Gate Array)、数字信号处理器32(DSP：Digital SignalProcessor)和同步动态存储器33(SDRA：Synchronous Dynamic RandomAccess Memory)。彩色CCD22传感器完成采集后得到的图像数据在FPGA31的控制下经过A/D模数转换存放到SDRA 33中。利用DSP 32与FPGA31技术相结合，把处理过程中的预处理运算放到FPGA门阵列31中实现，DSP处理器32则主要用来进行逻辑判决，从而显著提高了系统的处理效率。
执行机构4包括喷嘴25。
本发明的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，包括以下步骤：
(i)开始工作之后，物料进入采集区，用彩色CCD传感器22进行图像采集(S1)，得到的彩色图像数据包含采集到的红绿蓝三个颜色分量的数据，因此信息齐全，颜色判定理由充分(S1)；
(ii)采集到图像后送入DSP处理器进行图像分割，分割按得到的图像像素进行，分割后对每个像素进行颜色分析(S2)；
(iii)对分割后的各个区域进行区域定位，将图像定位到检测的物料中，对物料的信息进行重点分析(S3)；
(iv)对分割后的各个区域进行颜色区域识别(S4)；
(v)对正常颗粒的图像信息进行记录，根据不同的分选等级建立分选标准阈值(S5)，即记录不同等级的物料中包含哪个范围的红颜色分量，哪个范围的绿颜色分量，哪个范围的蓝颜色分量(S5)。
(vi)将标准阈值保存到数据库中(S6)；
(vii)将得到的待选物料图像颜色信息与数据库中存储的信息进行信息颜色匹配，看待选物料的颜色符合哪个等级的标准(即颜色对比)(S7)；
(viii)根据匹配的结果判断出质量等级，并得出分离与否的控制信号，驱动执行机构使喷气阀25动作，将不合格的物料颗粒吹出滑槽进入不合格料仓26，合格物料将沿着滑槽进入合格料仓27，完成被检测物料的分选分级工作，结束(S8)。
本发明的工作过程：
色选机开始工作的之后，物料进入采集区，由彩色CCD传感器22完成高速实时采集，得到多帧颗粒流图像(S1)；采集到图像后送入处理器进行图像处理，进行图像分割(S2)；将图像分成几个区域进行分析，然后对分割后的各个区域进行区域定位(S3)和区域识别(S4)，判断出区域内的图像信息(S4)；然后将得到的待选物料信息与数据库信息进行信息匹配(S7)，根据匹配的结果判断出质量等级，并得出分离与否的控制信号，如果需要分离，驱动执行机构使喷气阀25动作，将不合格的颗粒剔除，完成被检测物料的分选分级工作(S8)。
本发明包括了进料、检测、选别等多个控制模块，各个部分能够协调工作，保证了整机正常、稳定的工作。在颗粒流速高达每秒3500～5000mm的情况下，能够准确的控制分拣动作，保证了低带出比。
本发明基于嵌入式系统设计，不需要电脑连接，自成系统，可以方便地安装在各种农产品的精加工车间，对各种颗粒物料均能精确地进行分选分级。

Claims (2)

1、一种采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，其特征在于：包括以下步骤：
(i)开始工作之后，物料进入采集区，用彩色CCD传感器22进行图像采集(S1)；
(ii)采集到图像后送入DSP处理器进行图像分割，分割按得到的图像像素进行，分割后对每个像素进行颜色分析(S2)；
(iii)对分割后的各个区域进行区域定位，将图像定位到检测的物料中，对物料的信息进行重点分析(S3)；
(iv)对分割后的各个区域进行颜色区域识别(S4)；
(v)对正常颗粒的图像信息进行记录，根据不同的分选等级建立分选标准阈值，即记录不同等级的物料中包含哪个范围的红颜色分量，哪个范围的绿颜色分量，哪个范围的蓝颜色分量(S5)；
(vi)将标准阈值保存到数据库中(标准阈值)(S6)；
(vii)将得到的待选物料图像颜色信息与数据库中存储的信息进行信息颜色匹配，看待选物料的颜色符合哪个等级的标准(S7)；
(viii)根据匹配的结果判断出质量等级，并得出分离与否的控制信号，驱动执行机构使喷气阀(25)动作，将不合格的物料颗粒吹出滑槽进入不合格料仓(26)，合格物料将沿着滑槽进入合格料仓(27)，完成被检测物料的分选分级工作，结束(S8)。
2、根据权利要求1所述的采用彩色电荷藕合器件的多功能色选方法，其特征在于：彩色CCD传感器(22)采用型号为CIPS317CF603芯片。
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