CN104502355A - 一种检测单丝颣节的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测单丝颣节的方法，A、将单丝以预定速度通过光电传感器，光电传感器的接收端检测单丝通过时的光电信号；B、将检测的光电信号通过信号调理单元转换成模拟信号发送到单片机，单片机将所述模拟信号转换成数字信号，对信号噪音抑制，并进行突变异点的确认，若是没有突变异点则判断为正常走丝；若是出现突变异点，则对其进行重构；C、将重构数字信号与预设的比较阈值进行比较，若是超过比较阈值，则判断为一个有效信号，否则为无效信号；若连续第一预定值个重构数字信号中，至少有第二预定值个有效信号，则判断为一个颣节。能方便、准确、快速的得到活蛹单根蚕丝上的纇节信号数量，为蚕种优选工作提供一项至关重要的参数依据。

Description

一种检测单丝颣节的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种在蚕种育种领域中蚕种优选的检测方法，尤其涉及一种检测蚕丝颣节的方法及装置。

背景技术

在蚕丝生产过程中，蚕种的质量决定了蚕丝的质量，而蚕种的优劣是比较活体蛹茧丝的质量而比较出来的，目前国内在蚕种育种领域中对蚕种优选工作中的活蛹单根蚕丝纇节检测方法是将活蛹单体茧解丝并绕于一小黑板上,用人眼去数并记录颣节数，试验结果受人为因素影响大，而且数据量很大，需要花费大量的人力和时间。这些都将会很大程度上影响到蚕种的优选优育目的。

因此，现有技术存在效率低、工作量大的不足，有待发明人对此作出创造性改进。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种检测蚕丝颣节的方法及系统，用以解决现有的蚕丝颣节检测效率低、工作量大的问题，提供一种采用小波分析检测活蛹单根蚕丝纇节方法。通过光电转换传感器件将匀速运动在传感器检测区内的活蛹单根蚕丝的物理形态所影响的光线度转换成相对应的电信号。单片机嵌入式系统采集变化的电信号，利用小波分析方法对采集的电信号进行滤波、分解及重构，实现对采集电信号的噪声抑制，突变异点信号检测以及纇节信号的判断，进而达到活蛹单根蚕丝纇节准确、快速的检测目的。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种检测单丝颣节的方法，包括步骤：

A、将单丝以预定速度通过光电传感器，光电传感器的接收端检测单丝通过时的光电信号；

B、将检测的光电信号通过信号调理单元转换成模拟信号发送到单片机，单片机将所述模拟信号转换成数字信号，对信号噪音抑制，并进行突变异点的确认，若是没有突变异点则判断为正常走丝；若是出现突变异点，则对其进行重构；

C、将重构数字信号与预设的比较阈值进行比较，若是超过比较阈值，则判断为一个有效信号，否则为无效信号；若连续第一预定值个重构数字信号中，至少有第二预定值个有效信号，则判断为一个颣节。

所述的检测单丝颣节的方法，所述预定速度为1.5m/s；所述第一预定值为64；所述第二预定值为33。

所述的检测单丝颣节的方法，所述步骤C中：若第一预定值个重构数字信号中，连续出现5个无效信号，则判断为正常走丝。

根据权利要求1所述的检测单丝颣节的方法，其特征在于，还包括步骤：D、将检测数据输入至计算机。

一种利用所述的方法检测单丝颣节的装置，包括：

光电传感器，用于将检测运动在传感器检测区内的单丝的电信号；

信号调理单元，用于将所述电信号转换成模拟信号；

单片机，将所述模拟信号转换成数字信号，判断数字信号中突变异点，进而判断颣节的存在与否；

所述光电传感器、所述信号调理单元和所述单片机依次连接。

所述的检测单丝颣节的装置，所述的光电传感器为红外光电对管，所述红外光电对管是一对光分感度在800nm-900nm之间,具有±100度指向特性的传感器。

所述的检测单丝颣节的装置，所述单片机包括：

ADC模块，与所述信号调理单元连接，用于接收所述信号调理单元发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换成数字信号；

分析模块，用于接收所述ADC模块的数字信号，并进行颣节存在分析；

输出模块，用于将检测结果输送至计算机；

所述ADC模块、所述分析模块和所述输出模块依次连接。

相较于现有技术，本发明采用光电传感器将不规则形态的单根蚕丝信号转化成电信号，再利用信号调理单元将电信号转换成模拟信号，再将模拟信号转换成数字信号后，对检测的信号做小波处理之后，能方便、准确、快速的得到活蛹单根蚕丝上的纇节信号数量，为蚕种优选工作提供一项至关重要的参数依据。

附图说明

图1为本申请提供的检测蚕丝颣节的装置的结构框图。

图2为本申请提供的检测蚕丝颣节的方法流程图。

图3为本申请提供的小波分析流程图。

图4为本申请提供的颣节判断流程图。

图5为本申请提供的采样模拟信号示意图。

图6为本申请提供的小波分析4尺度分解效果示意图。

图7为本申请提供的对数字信号重构效果示意图。

图8为本申请提供的颣节信号示意图。

具体实施方式

本发明提供一种检测蚕丝颣节的方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请提供一种检测单丝颣节的方法，请一并参阅图1-图4包括步骤：

S100、将单丝以预定速度通过光电传感器，光电传感器的接收端检测单丝通过时的光电信号。

具体的，本申请提供一种检测单丝颣节的装置，包括光电传感器10，所述光电传感器10用于用于将检测运动在传感器检测区内的单丝的电信号，红外光电对管，所述红外光电对管是一对光分感度在800nm-900nm之间,具有±100度指向特性的传感器；每隔预定时间检测一次通过其中的单根蚕丝。

使用所述的光电传感器10检测匀速运动在光电转换传感器检测区的活蛹单根蚕丝转化为电信号输出。所述的匀速运动本申请中以v=1.5m/s，此速度既保证活蛹单根蚕丝不被拉断，又适合系统的模数模块采样转换。所述的v=1.5m/s的依据为：该系统取模数转换值的间隔为T=0.03ms，设所需判断的纇节信号长度为S=1.5mm，则要实现该纇节信号的检测至少需要数据N=1/0.03=33，其中v=1.5m/s=1.5mm/ms,而在33个数据采样完成后蚕丝被检测的长度为L=1.5*T*N=1.5*0.03*33≈1.5mm，此时即可判断是否此处具有颣节。

S200、将检测的光电信号通过信号调理单元转换成模拟信号发送到单片机，单片机将所述模拟信号转换成数字信号，对信号噪音抑制，并进行突变异点的确认，若是没有突变异点则判断为正常走丝；若是出现突变异点，则对其进行重构。

请一并参阅图5，其为本申请中具有颣节的采样信号的示意图之一，使用matlab仿真效果图。具体的，所述装置还包括信号调理单元20和单片机30，所述信号调理单元20与所述光电传感器10连接，用于将所述电信号转换成模拟信号，所述信号调理单元20是由4路运放芯片设计的放大电路及信号反馈电路,能将采集的信号转换为0V到3.3V之间的模拟信号，并将所述模拟信号传输给所述单片机30进行数据的分析。

进一步的，所述单片机30包括ADC模块31，与所述信号调理单元20连接，用于接收所述信号调理单元20发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换成数字信号，方便单片机30进行数据的分析；分析模块32，用于接收所述ADC模块的数字信号，并进行突变异点以及颣节存在分析；

进一步的，在步骤S200中，所述小波分析包括：

S201、对数字信号进行噪声抑制；对在光电传感器10对单根蚕丝光电信号转换的过程中，由于红外光电对管的发光光线波长有一部分是和可见光重叠的，容易在信号转换时引入光线噪声干扰（白噪声），或者由于机械振动引入的谐波干扰，噪声抑制是指进行小波分析均方差，软件阀值滤波抑制，得到对单根蚕丝的。

S202、对数字信号进行突变异点信号的确认；突变异点信号是指在系统所检测的信号中出现一组信号幅度突然变大的数据信号。这种信号的产生是由于活蛹单根蚕丝上存在的纇节所引起的变化。具体的，是利用小波分析对检测的数字信号进行4尺度分解，取得第4层的逼近系数。对逼近系数为4的信号组数据相邻值作比较分析如果出现大幅度变化的数据说明突变异点信号的存在。具体请参阅图6，其为本申请使用matlab仿真模拟小波分解效果图。

S203、对已经确认有突变异点的数字信号进行重构。重构是指利用小波分析方法将已知包含有突变异点的数字信号组重新还原为一组逼真的原始信号，此信号中的噪声信号已被抑制。利用4尺度分解得到的第4层低频系数及各层的调频系数对检测的数字信号做信号还原处理，此过程也称为小波逆分解。如此，则有效的将干扰噪音去掉，有利于对于颣节的判断。具体请参阅7，其为本申请采样数据的数字信号的重构示意图。

S300、将重构数字信号与预设的比较阈值进行比较，若是超过比较阈值，则判断为一个有效信号，否则为无效信号；若连续第一预定值个重构数字信号中，至少有第二预定值个有效信号，则判断为一个颣节。

进一步的，请一并参阅图7-图8，所述步骤S300包括：

S301、设定比较阈值；以预定的的信号幅度作为比较阀值标准，设定比较阈值的作用是对突变异点的优化判断。

S302、将重构后的数字信号，进行与比较阈值对比。

S303、当出现高于比较阈值的数字信号之后，连续对比第一计值次的数字信号，若其中至少有第二计值次的数字信号高于比较阈值，则判断颣节存在。

具体的，当第一次出现高于阀值标准的信号时开始记录，每64个数据比较完之后有33个数据及以上高于比较阀值则判断该组信号为一个颣节信号。

进一步的，所述的检测单丝颣节的方法，所述预定速度为1.5m/s；所述第一预定值为64；所述第二预定值为33。

进一步的，所述的检测单丝颣节的方法，所述步骤S300中：若第一预定值个重构数字信号中，连续出现5个无效信号，则判断为正常走丝。

具体的，在对比数据中间没有连续5个及以上的数据低于比较阀值，则可以判该组信号存在一个纇节信号；对应的，若是在连续出现5个数字信号低于比较阈值，则停止对比组，直到新的突变异点出现，进行下一轮对比组。

进一步的，所述装置与计算机连接，用于将检测数据发送进计算机进行数据的整合分析，所述装置还包括输出模块32，用于与计算机连接，所述方法还包括步骤：将检测数据输入至计算机。

具体的，通过RS485协议总线进行活蛹单根蚕丝纇节检测结果的输出。计算机将得到的多组检测结果，从中自动选出纇节数少的项以提供一项重要的蚕种优选依据。

本申请提供一种检测单丝颣节的装置，包括：

光电传感器10，用于将检测运动在传感器检测区内的单丝的电信号；

信号调理单元20，用于将所述电信号转换成模拟信号；

单片机30，将所述模拟信号转换成数字信号，判断数字信号中突变异点，进而判断颣节的存在与否；

所述光电传感器10、所述信号调理单元和所述单片机依次连接。

进一步的，所述的光电传感器10为红外光电对管，所述红外光电对管是一对光分感度在800nm-900nm之间,具有±100度指向特性的传感器。

进一步的，所述单片机30包括：

ADC模块31，与所述信号调理单元连接，用于接收所述信号调理单元发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换成数字信号；

分析模块32，用于接收所述ADC模块的数字信号，并进行颣节存在分析；

输出模块33，用于将检测结果输送至计算机；

所述ADC模块31、所述分析模块32和所述输出模块33依次连接。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种检测单丝颣节的方法，其特征在于，包括步骤：

A、将单丝以预定速度通过光电传感器，光电传感器的接收端检测单丝通过时的光电信号；

B、将检测的光电信号通过信号调理单元转换成模拟信号发送到单片机，单片机将所述模拟信号转换成数字信号，对信号噪音抑制，并进行突变异点的确认，若是没有突变异点则判断为正常走丝；若是出现突变异点，则对其进行重构；

C、将重构数字信号与预设的比较阈值进行比较，若是超过比较阈值，则判断为一个有效信号，否则为无效信号；若连续第一预定值个重构数字信号中，至少有第二预定值个有效信号，则判断为一个颣节。

2.根据权利要求1所述的检测单丝颣节的方法，其特征在于，所述预定速度为1.5m/s；所述第一预定值为64；所述第二预定值为33。

3.根据权利要求1所述的检测单丝颣节的方法，其特征在于，所述步骤C中：若第一预定值个重构数字信号中，连续出现5个无效信号，则判断为正常走丝。

4.根据权利要求1所述的检测单丝颣节的方法，其特征在于，还包括步骤：D、将检测数据输入至计算机。

5.一种利用权利要求1所述的方法检测单丝颣节的装置，其特征在于，包括：

光电传感器，用于将检测运动在传感器检测区内的单丝的电信号；

信号调理单元，用于将所述电信号转换成模拟信号；

单片机，将所述模拟信号转换成数字信号，判断数字信号中突变异点，进而判断颣节的存在与否；

所述光电传感器、所述信号调理单元和所述单片机依次连接。

6.根据权利要求5所述的检测单丝颣节的装置，其特征在于，所述的光电传感器为红外光电对管，所述红外光电对管是一对光分感度在800nm-900nm之间,具有±100度指向特性的传感器。

7.根据权利要求5所述的检测单丝颣节的装置，其特征在于，所述单片机包括：

ADC模块，与所述信号调理单元连接，用于接收所述信号调理单元发送的模拟信号，并将所述模拟信号转换成数字信号；

分析模块，用于接收所述ADC模块的数字信号，并进行颣节存在分析；

输出模块，用于将检测结果输送至计算机；

所述ADC模块、所述分析模块和所述输出模块依次连接。