CN104677993A - 振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法。多个裂纹检测轨道副间隔均布为一条轨道，正上方的两侧设有环形单边弯板链，其之间安装有推进组件；驱动轴上的增量式旋转编码器和裂纹检测轨道组件两侧的对射式光电开关与DSP信号处理模块连接，每个裂纹检测轨道副均经信号调理电路与DSP信号处理模块连接；推进组件推动禽蛋沿轨道滚动，禽蛋滚动并与轨道的凹槽进行碰撞发出声音，麦克风将声音转化成电信号，经滤波、放大、模数转换后处理，通过时/频域分析对裂纹进行综合判别。本发明以禽蛋主动连续多段滚动产生声信号的方式实现裂纹快速在线识别，为禽蛋在线裂纹检测提供了机构简单、控制方便、识别率高的新方式。

Description

振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种针对禽蛋的在线无损检测领域，尤其是涉及一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法。

背景技术

禽蛋的裂纹检测和是禽蛋品质分级的重要工序。禽蛋裂纹的存在将使蛋壳强度下降，容易破损，不利于禽蛋的收集、运输、包装和存储。此外，致病菌能更容易由裂纹进入蛋体，缩短禽蛋保存周期，甚至感染食用者。因此在现代化禽蛋检测分级系统中，裂纹是一项重要指标，需要通过合适的检测手段在裂纹蛋流入市场前将其识别并剔除。

目前在实际应用中，国内外禽蛋裂纹无损检测方法主要有机器视觉技术和声学技术。机器视觉检测禽蛋的形状、颜色、血斑和较大的裂纹等指标时非常有优势，但是不适合检测非常细小的蛋壳裂纹。除了算法的复杂和对硬件的高要求外，机器视觉方法检测禽蛋裂纹面临的问题主要有：（1）禽蛋在出现裂纹后其内部的蛋白会将裂纹部位填补，机器视觉难以分辨；（2）禽蛋表面未清洗干净的杂质和污迹覆盖裂纹，或污迹的外观与裂纹近似等因素会造成机器视觉的误判；（3）机器视觉图像的间隔采集方式不能保证禽蛋图像的全信息采集。

声学冲击响应法检测禽蛋裂纹在国外已得到了实际应用，很多大型禽蛋检测分级设备制造商均采用这种方法。声学冲击响应法的基本原理是用另外一个物体敲击蛋壳，由于裂纹蛋裂纹附近蛋壳的刚度与阻尼与完好蛋的蛋壳是不一样的，导致裂纹附近的蛋壳在受冲击力后产生的振动模式也不一样，因此采集振动发出的声音信号并对其进行时域和频域的分析可用来判别蛋壳是否存在裂纹。

国内对于禽蛋裂纹检测的研究起步较晚，目前还没有商业化的禽蛋裂纹检测设备，但是已有一些利用声学冲击响应法检测禽蛋裂纹的研究报道。如专利CN101413928A公开了一种基于声学特性的禽蛋裂纹快速在线无损检测装置及方法，其原理是通过多个敲击棒在线敲击禽蛋的不同部位，对应的麦克风采集敲击声，经AD转换后将数字化的声音信号输送至DSP最小系统，通过进一步频谱分析后提取多个特征参数，实现对禽蛋裂纹进行综合判别。

总而言之，目前现有的利用声学特性对禽蛋裂纹进行在线检测的设备几乎都是通过被动式的多次敲击的方式来获取声音信号的。虽然理论上这种方式非常有效，但是用于在线检测时存在一些弊端。首先是敲击力度的控制：由于敲击头的硬度通常比蛋壳要大，因此必须控制敲击棒与蛋壳接触时的速度不能过大，以免击碎蛋壳，再考虑到实际生产中禽蛋的大小和形状不等，这就增加了敲击力度控制的难度；第二是触发敲击时间点的确定：为了有效地敲击，敲击点必须位于合适的位置，这就必须通过各种传感器检测禽蛋的当前位置，从而增加了控制的复杂性；第三点是实现全表面敲击：研究表明，判别裂纹的最佳敲击点位于裂纹附近，这不但需要禽蛋在前向输送的同时并自转，还需要敲击头的位置根据输送线速度的不同进行合理布置。现实中由于系统误差和外界干扰的存在，敲击头并不能每次都敲到合适的位置，因此，为了提高裂纹判别的准确率必须通过增加敲击棒的个数以增加敲击次数，这势必会增加系统的复杂性。第四点是判别模型的建立，目前利用声学特性检测裂纹的研究几乎全采用预建知识库的方法，即在正式应用前测试大量的同品种蛋品，提取裂纹蛋和完好蛋的某些特征参数构建判别知识库。这意味着在测试不同品种和不同批次的蛋品前需要构建新的知识库，造成设备频繁地校准造成操作上的不便，降低设备通用性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法，该装置以禽蛋主动滚动的方式均匀检测禽蛋赤道平面两侧蛋壳的振动声信号，该方法通过对该装置产生的多个片段声音信号进行时域和频域分析、特征提取，建立不同速下的基于片段声音信号特征差异性的裂纹判别模型，自适应地检测蛋壳裂纹。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括裂纹检测轨道副、推进组件、两个环形的单边弯板链、信号调理电路和DSP信号处理模块；多个结构相同的裂纹检测轨道副沿禽蛋传送方向的直线间隔均布为一排作为禽蛋滚动的轨道，裂纹检测轨道副的正上方设有两个平行相对安装的环形单边弯板链，两个单边弯板链分别安装在沿禽蛋传送方向的两侧，两个单边弯板链之间安装有沿环形间隔均布的推进组件，禽蛋在推进组件的推动下沿裂纹检测轨道副滚动；两个单边弯板链的驱动轴上连接有用于检测旋转角度的增量式旋转编码器，裂纹检测轨道副的两侧设有用于禽蛋定位、触发信号采集的对射式光电开关；每个裂纹检测轨道副均经信号调理电路与DSP信号处理模块连接，增量式旋转编码器和对射式光电开关分别与DSP信号处理模块连接。

所述的裂纹检测轨道副包括平行布置在轨道左右对称两侧的一个辅助轨道组件和一个裂纹检测轨道组件，裂纹检测轨道组件的上表面和辅助轨道组件的上表面位于同一水平面，相邻裂纹检测轨道副的辅助轨道组件和裂纹检测轨道组件左右两侧布置位置相反，裂纹检测轨道组件朝向辅助轨道组件一侧的顶边间隔均布开有用于禽蛋滚动检测的多个凹槽。

所述的裂纹检测轨道组件包括不锈钢空心方管、麦克风、麦克风安装件和隔音密封套，隔音密封套安装在不锈钢空心方管的两端实现密封，不锈钢空心方管内装有麦克风，麦克风通过麦克风安装件安装在不锈钢空心方管的底部中心，麦克风上表面紧贴在不锈钢空心方管内顶面；不锈钢空心方管朝向辅助轨道组件一侧的顶边间隔均布开有多个凹槽；所述的辅助轨道组件包括长方体支撑轨道和设置在长方体支撑轨道顶面的软垫。

所述的推进组件包括特氟龙胶带、U型软垫、直角安装板、U型安装板和条形横梁，条形横梁一端与一侧的单边弯板链紧固安装，条形横梁另一端与另一侧的单边弯板链沿条形横梁活动连接；条形横梁的中间通过直角安装板连接有朝外且横跨安装的U型安装板，U型安装板的外端经U型软垫与特氟龙胶带连接，特氟龙胶带与禽蛋接触。

所述的信号调理电路包括信号放大电路和抗混淆滤波电路，所述的DSP信号处理模块包括模数转换电路和基于DSP 信号处理器的信号处理电路；裂纹检测轨道副的麦克风依次经信号放大电路、抗混淆滤波电路、模数转换电路后连接到和信号处理电路，增量式旋转编码器和对射式光电开关连接到信号处理电路。

所述的对射式光电开关安装在每个所述裂纹检测轨道组件沿禽蛋传送方向入口测的上方，用于检测禽蛋是否进入裂纹检测轨道组件。

相邻的所述裂纹检测轨道副之间的间隙不等，为1～2毫米。

所述的一排裂纹检测轨道副与水平面之间具有向上的倾角，倾角为2~10度。

相邻的所述推进组件之间的间距等于所述裂纹检测轨道组件的长度与相邻所述裂纹检测轨道副之间的间隙长度之和。

二、一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测方法，具体方法包括：

A）禽蛋进入由多个裂纹检测轨道副沿传送方向依次排列组成的禽蛋裂纹检测轨道，两侧的单边弯板链在作为动力源的驱动轴驱动下恒速运转，单边弯板链上的推进组件推动禽蛋恒速滚动通过禽蛋裂纹检测轨道，任何时刻单个裂纹检测轨道组件上只有一个禽蛋；

B）禽蛋进入裂纹检测轨道组件，被安装在对射式光电开关检测到，对射式光电开关产生脉冲信号传送到DSP信号处理模块触发不锈钢空心方管内部的麦克风开始进行声音信号数据采集；

C）禽蛋在滚动时与裂纹检测轨道副的不锈钢空心方管的凹槽进行碰撞产生连续的振动并发出声音，安装于不锈钢空心方管内部的麦克风连续采集各个凹槽碰撞的声音信号转化为电信号，并通过信号调理电路进行放大和滤波；

D）增量式旋转编码器输出脉冲信号到DSP信号处理模块，DSP信号处理模块将脉冲个数转化为单边弯板链驱动轴的旋转角度，再根据链轮的分度圆直径将旋转角度转化为推进组件的前进距离，将连续的声音信号分割成与不锈钢空心方管凹槽数量相等的多个片段声音信号；

E）对每一个片段声音信号依次进行时域频域分析和特征提取后，建立基于片段声音信号特征差异性的裂纹判别模型，利用裂纹判别模型对蛋壳进行检测，实现自适应的蛋壳裂纹检测。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明采用在推进机构的作用下，禽蛋以主动的方式在禽蛋裂纹检测轨道上接触滚动的同时又与轨道上等距排布的凹槽进行轻微碰撞产生连续的振动并发出声音，对禽蛋大部分表面进行声激励检测，适应不同形状、大小的禽蛋，大大简化了声音激励装置和控制方式，适用于在线检测。

2、本发明控制方式简单，可实现以下控制功能：

A. 声激励力度大小的控制：声激励的强度大小与禽蛋本身的质量和滚动速度有关，在滚动速度一定的情况下，可通过改变不锈钢空心方管上的凹槽的宽度来控制声激励力度的大小，实际使用中在保证禽蛋蛋壳不受损的情况下凹槽的宽度尽可能取大，而且在恒速滚动下，同个禽蛋其声激励力度近似相同，相当于产生恒定的敲击力，这样可以减少由于声激励强度不同造成的对禽蛋裂纹判别模型有效性的影响。

B. 禽蛋表面均匀声激励位置和声激励次数的控制：由于禽蛋是与轨道接触滚动的，因此能够在与禽蛋赤道面平行的禽蛋表面包络线上产生等间隔声激励。可以通过改变不锈钢空心方管中凹槽之间的距离来控制声激励包络线上声激励点的密度；可以通过改变裂纹检测轨道副两侧轨道组件之间的间距来控制声激励包络线与赤道面的距离；可以通过增加禽蛋裂纹检测轨道中裂纹检测轨道副的数量，以增加与赤道面不同距离的声激励包络线；通过以上方式可以实现禽蛋大部分表面的均匀声激励检测，提高裂纹蛋的检出率。

C. 采用对射式光电开关检测禽蛋进入裂纹检测轨道组件，触发DSP信号处理模块进行声音信号数据采集，基于位置的信号采集触发方式具有较高的可靠性，避免采用声音阈值触发时由于短时高能干扰产生的误触发。采用增量式旋转编码器输出脉冲信号用于定位禽蛋位置，将连续的声音信号准确地分割成与不锈钢空心方管的槽数相等的片段声音信号，基于位置的片段声音信号截取的方式适应不同的输送速度。

3、本装置产生的声激励信号具有较高的性噪比，干扰噪声小。由于麦克风与不锈钢空心方管的内表面贴合，因此激励声信号可以直接通过固体材料传播到麦克风，无需通过空气传播，此外，由于麦克风安装于方管内，方管的两侧用隔音密封套隔音，从而提高信噪比。

4、采用同个禽蛋测得的所有片段声音信号时域和频域特征参数之间的差异性来建立裂纹检测的判别模型，对于不同批次和不同品种的禽蛋，无需再次通过大量样本构建判别模型，提高了裂纹判别模型的适应性。

附图说明

图1是本发明装置的总体结构示意图。

图2是本发明禽蛋裂纹检测轨道的俯视图。

图3是本发明信号采集触发装置安装位置的示意图。

图4是本发明禽蛋裂纹检测轨道的侧视图。

图5是本发明禽蛋裂纹检测轨道组件的剖视图。

图6是本发明辅助轨道组件的结构示意图。

图7是本发明禽蛋推进组件的结构及其安装示意图。

图8是本发明单个裂纹检测轨道组件声音信号采集及处理示意图。

图9是一个裂纹蛋在滚过一段裂纹检测轨道时产生的声音信号时域波形示意图。

图10是一个完好蛋在滚过一段裂纹检测轨道时产生的声音信号时域波形示意图。

图11是本发明系统的硬件连接图。

图12是本发明信号检测和处理的框架图。

图中：1、辅助轨道组件，2、裂纹检测轨道组件，3、禽蛋，4、推进组件，5、单边弯板链，6、信号调理电路，7、DSP信号处理模块，8、增量式旋转编码器，9、对射式光电开关，10、裂纹检测轨道副，11、支撑轨道，12、软垫，21、不锈钢空心方管，22、麦克风，23、麦克风安装件，24、隔音密封套，41、特氟龙胶带，42、U型软垫，43、直角安装板，44、U型安装板，45、条形横梁，46、松动螺栓副，47、紧固螺栓副。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括裂纹检测轨道副10、推进组件4、两个环形的单边弯板链5、信号调理电路6和DSP信号处理模块7；多个结构相同的裂纹检测轨道副10沿禽蛋3传送方向的直线间隔均布为一排作为禽蛋3滚动的轨道，裂纹检测轨道副10的正上方设有两个平行相对安装的环形单边弯板链5，两个单边弯板链5分别安装在沿禽蛋3传送方向的两侧，两个单边弯板链5之间安装有沿环形间隔均布的推进组件4，禽蛋3在推进组件4的推动下沿裂纹检测轨道副10滚动；两个单边弯板链5的驱动轴上连接有用于检测旋转角度的增量式旋转编码器8，裂纹检测轨道副10的两侧设有用于禽蛋3定位、触发信号采集的对射式光电开关9；每个裂纹检测轨道副10均经信号调理电路6与DSP信号处理模块7连接，增量式旋转编码器8和对射式光电开关9分别与DSP信号处理模块7连接。

如图2所示，裂纹检测轨道副10包括平行布置在轨道左右对称两侧的一个辅助轨道组件1和一个裂纹检测轨道组件2，裂纹检测轨道组件2的上表面和辅助轨道组件1的上表面位于同一水平面，相邻裂纹检测轨道副10的辅助轨道组件1和裂纹检测轨道组件2左右两侧布置位置相反，裂纹检测轨道组件2朝向辅助轨道组件1一侧的顶边间隔均布开有用于禽蛋滚动检测的多个凹槽。

一个裂纹检测轨道副10的辅助轨道组件1和裂纹检测轨道组件2之间距离小于禽蛋的长轴长度。

如图5所示，裂纹检测轨道组件2包括不锈钢空心方管21、麦克风22、麦克风安装件23和隔音密封套24，隔音密封套24安装在不锈钢空心方管21的两端实现密封，不锈钢空心方管21内装有麦克风22，麦克风22通过麦克风安装件23安装在不锈钢空心方管21的底部中心，麦克风22上表面紧贴在不锈钢空心方管21内顶面；不锈钢空心方管21朝向辅助轨道组件1一侧的顶边间隔均布开有多个凹槽；麦克风22通过螺纹插入麦克风安装件23的内孔中，麦克风安装件23固定在不锈钢空心方管21底部中心的圆孔中，麦克风22通过螺纹上下移动，使得麦克风22上表面紧贴在不锈钢空心方管21内顶面，有利于最大限度采集禽蛋滚动过程中产生的声音信号。

如图6所示，辅助轨道组件1包括长方体支撑轨道11和设置在长方体支撑轨道11顶面的软垫12，软垫可以是硅胶板或者橡胶板，禽蛋3在软垫上滚动不会发出很大的声音，从而减少干扰噪声。

如图7所示，推进组件4包括特氟龙胶带41、U型软垫42、直角安装板43、U型安装板44和条形横梁45，条形横梁45一端用紧固螺栓副47与一侧的单边弯板链5紧固安装，条形横梁45另一端用松动螺栓副46与另一侧的单边弯板链5沿条形横梁45活动连接；条形横梁45的中间通过直角安装板43连接有朝外且横跨安装的U型安装板44，即U型安装板44安装于单边弯板链5环形的外侧，U型安装板44沿垂直于禽蛋传送方向，U型安装板44的外端经U型软垫42与特氟龙胶带41连接，特氟龙胶带41与禽蛋3接触；U型软垫42可以是硅胶板，特氟龙胶带41用来减少禽蛋3与U型软垫42之间的摩擦，使得禽蛋3平稳滚动。

条形横梁45另一端设有腰形槽，松动螺栓穿过另一侧的单边弯板链5侧面的连接板套在腰形槽内；U型软垫42通过螺栓副连接U型安装板44，U型安装板44通过螺栓副连接于直角安装板43，直角安装板43通过螺栓副连接于条形横梁45。

如图11所示，信号调理电路6包括信号放大电路和抗混淆滤波电路，所述的DSP信号处理模块7包括模数转换电路和基于DSP信号处理器的信号处理电路；裂纹检测轨道副10的麦克风22依次经信号放大电路、抗混淆滤波电路、模数转换电路后连接到DSP信号处理电路，增量式旋转编码器8和对射式光电开关9连接到DSP信号处理电路。

如图3所示，对射式光电开关9安装在每个所述裂纹检测轨道组件2沿禽蛋传送方向入口测的上方，用于检测禽蛋3是否进入裂纹检测轨道组件2，对射式光电开关9与裂纹检测轨道组件2的数量相等。

相邻的所述裂纹检测轨道副10之间的间隙不等，为1～2毫米。

一排裂纹检测轨道副10与水平面之间具有向上的倾角，如图4所示的                                               角度的倾角为2~10度。

相邻的所述推进组件4之间的间距等于所述裂纹检测轨道组件2的长度与相邻所述裂纹检测轨道副10之间的间隙长度之和，保证同时只有一个禽蛋3在一个裂纹检测轨道组件2上滚动，避免干扰。

具体实施中，信号调理电路6包括信号放大电路（由MAX9812H及外围电路组成）和抗混淆滤波电路（3阶巴特沃斯模拟带通滤波器60Hz-10KHz），所述的DSP信号处理模块7包括模数转换电路（24位ADC）和基于DSP 信号处理器（TMS320C5535）的信号处理电路，麦克风22可采用全指向型的驻极体麦克风。

如图8和图12所示，本发明装置的具体检测方法包括：

A）禽蛋3进入由多个裂纹检测轨道副10沿传送方向依次排列组成的禽蛋裂纹检测轨道，两侧的单边弯板链5在作为动力源的驱动轴驱动下恒速运转，单边弯板链5上的推进组件4推动禽蛋3恒速滚动通过禽蛋裂纹检测轨道，任何时刻单个裂纹检测轨道组件2上只有单个禽蛋；

B）禽蛋3进入裂纹检测轨道组件2，被安装在对射式光电开关9检测到，对射式光电开关9产生脉冲信号传送到DSP信号处理模块7触发不锈钢空心方管21内部的麦克风开始进行声音信号数据采集；

C）禽蛋3在轨道上接触滚动的同时又与不锈钢空心方管21的等距排布的凹槽进行轻微碰撞产生连续的振动并发出声音，实现均匀检测禽蛋3赤道平面两侧蛋壳的振动声信号，安装于不锈钢空心方管21内部的麦克风连续采集各个凹槽碰撞的声音信号转化为电信号，并通过信号调理电路6进行放大和滤波；

D）增量式旋转编码器8输出脉冲信号到DSP信号处理模块7，DSP信号处理模块7将脉冲个数转化为单边弯板链5驱动轴的旋转角度，再根据链轮的分度圆直径将旋转角度转化为推进组件4的前进距离，实现将连续的声音信号分割成与不锈钢空心方管21凹槽数量相等的多个片段声音信号；

E）DSP信号处理模块7对每一个片段声音信号依次进行时域和频域分析（FFT）以及特征提取（时域：过零率，衰减时间，均方根值，方差等；FFT频域：总能量，频谱方差，共振峰位置和峰值，频谱重心，频带能量，频带能量比等），建立基于片段声音信号特征差异性的裂纹判别模型，利用裂纹判别模型对蛋壳进行检测，实现自适应的蛋壳裂纹检测。

本发明的实施例如下：

本发明以鸡蛋为检测对象，用于实施例，其他种类的禽蛋可以参考该实施例的方法，在测试前需要预先进行一批训练样本测试，建立不同速下的基于片段声音信号特征差异性的大小的裂纹判别模型，用于裂纹的判别。

如图1所示，用于实施例的装置参数如下：两组间距分别为20mm、26mm的裂纹检测轨道副10并列排布组成禽蛋裂纹检测轨道，辅助轨道组件和裂纹检测轨道组件长度均为98mm，裂纹检测轨道副的上表面与水平面呈角度为2°。单边弯板链采用链节距为12.7mm的08B型链条，每隔8个链节（101.6mm）安装一个推进组件，这样任何时刻单个裂纹检测轨道组件上只有一个禽蛋。不锈钢空心方管的管壁厚度为2mm，宽度为20mm，每个不锈钢空心方管等距有6个凹槽，凹槽宽度为4mm，间距为16mm。

选购一批鸡蛋200作为训练样本，通过人工的方法选出100个完好蛋，另一半的100个蛋鸡人为制造裂纹。按照基于振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测方法操作。按照实施例中的硬件配置，如图12所示，一个蛋滚动通过一个裂纹检测轨道副可以获得12个片段信号，经过时域和频域的特征提取，可以获取十二组特征参数向量集。实施例中禽蛋裂纹检测轨道包含2个裂纹检测轨道副，这样就能产生24个片段信号，通过时域和频域的特征提取可以得到24组特征参数向量集，每个特征参数向量集包含以下特征参数（时域：过零率，衰减时间，均方根值，方差等；频域：能量，频谱方差，共振峰位置和峰值，频谱重心，频带能量，频带能量比等）。为了建立不同速下的基于片段声音信号特征差异性的大小的裂纹判别模型，每个鸡蛋需要在不同的速度（根据生产线的需求，如3个/秒，3.5个/秒，4个/秒，5个/秒）下，进行信号分析、特征提取和判别模型的建立。

模型建立完成后，转化为DSP可执行的程序并写入。每个鸡蛋一次通过禽蛋裂纹检测轨道获得24组特征参数向量集，通过建立好的模型综合判别禽蛋是有裂纹。

图9是一个裂纹蛋在滚过一段裂纹检测轨道时产生的声音信号时域波形示意图，可以看到裂纹产生的声音片段信号明显与完好蛋壳产生的声音片段信号不同，由于裂纹的存在，裂纹产生的声音在时域上的幅值明显小于完好蛋产生的声音信号的幅值。图10是一个完好蛋在滚过一段裂纹检测轨道时产生的声音信号时域波形示意图，图中有7个幅值较高的片段信号，其中第一个是由于禽蛋进入裂纹检测轨道组件时产生的声音，在实际应用中将这个片段信号剔除，其余的6个幅值较高的片段信号是鸡蛋滚动过程中蛋壳与不锈钢空心方管上的凹槽碰撞产生的信号；此外，由于麦克风安装于不锈钢空心方管内部的正中间，因此图9，图10中的片段信号的幅值是中间大，两侧小，通过线性校正可以消除由于麦克风安装位置与声音激励位置的距离不同产生的幅值不均匀的影响。

由此，本发明以禽蛋主动连续多段滚动产生声信号的方式实现裂纹快速在线识别，结构简单、控制方便、识别率高，具有突出的技术效果。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：

包括裂纹检测轨道副（10）、推进组件（4）、两个环形的单边弯板链（5）、信号调理电路（6）和DSP信号处理模块（7）；多个结构相同的裂纹检测轨道副（10）沿禽蛋（3）传送方向的直线间隔均布为一排作为禽蛋（3）滚动的轨道，裂纹检测轨道副（10）的正上方设有两个平行相对安装的环形单边弯板链（5），两个单边弯板链（5）分别安装在沿禽蛋（3）传送方向的两侧，两个单边弯板链（5）之间安装有沿环形间隔均布的推进组件（4），禽蛋（3）在推进组件（4）的推动下沿裂纹检测轨道副（10）滚动；两个单边弯板链（5）的驱动轴上连接有用于检测旋转角度的增量式旋转编码器（8），裂纹检测轨道副（10）的两侧设有用于禽蛋（3）定位、触发信号采集的对射式光电开关（9）；每个裂纹检测轨道副（10）均经信号调理电路（6）与DSP信号处理模块（7）连接，增量式旋转编码器（8）和对射式光电开关（9）分别与DSP信号处理模块（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的裂纹检测轨道副（10）包括平行布置在轨道左右对称两侧的一个辅助轨道组件（1）和一个裂纹检测轨道组件（2），裂纹检测轨道组件（2）的上表面和辅助轨道组件（1）的上表面位于同一水平面，相邻裂纹检测轨道副（10）的辅助轨道组件（1）和裂纹检测轨道组件（2）左右两侧布置位置相反，裂纹检测轨道组件（2）朝向辅助轨道组件（1）一侧的顶边间隔均布开有用于禽蛋滚动检测的多个凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的裂纹检测轨道组件（2）包括不锈钢空心方管（21）、麦克风（22）、麦克风安装件（23）和隔音密封套（24），隔音密封套（24）安装在不锈钢空心方管（21）的两端实现密封，不锈钢空心方管（21）内装有麦克风（22），麦克风（22）通过麦克风安装件（23）安装在不锈钢空心方管（21）的底部中心，麦克风（22）上表面紧贴在不锈钢空心方管（21）内顶面；不锈钢空心方管（21）朝向辅助轨道组件（1）一侧的顶边间隔均布开有多个凹槽；所述的辅助轨道组件（1）包括长方体支撑轨道（11）和设置在长方体支撑轨道（11）顶面的软垫（12）。

4.根据权利要求1所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的推进组件（4）包括特氟龙胶带（41）、U型软垫（42）、直角安装板（43）、U型安装板（44）和条形横梁（45），条形横梁（45）一端与一侧的单边弯板链（5）紧固安装，条形横梁（45）另一端与另一侧的单边弯板链（5）沿条形横梁（45）活动连接；条形横梁（45）的中间通过直角安装板（43）连接有朝外且横跨安装的U型安装板（44），U型安装板（44）的外端经U型软垫（42）与特氟龙胶带（41）连接，特氟龙胶带（41）与禽蛋（3）接触。

5.根据权利要求3所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的信号调理电路（6）包括信号放大电路和抗混淆滤波电路，所述的DSP信号处理模块（7）包括模数转换电路和基于DSP 信号处理器的信号处理电路；裂纹检测轨道副（10）的麦克风（22）依次经信号放大电路、抗混淆滤波电路、模数转换电路后连接到和信号处理电路，增量式旋转编码器（8）和对射式光电开关（9）连接到信号处理电路。

6.根据权利要求2所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的对射式光电开关（9）安装在每个所述裂纹检测轨道组件（2）沿禽蛋传送方向入口测的上方，用于检测禽蛋（3）是否进入裂纹检测轨道组件（2）。

7.根据权利要求2所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：相邻的所述裂纹检测轨道副（10）之间的间隙不等，为1～2毫米。

8.根据权利要求2所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：所述的一排裂纹检测轨道副（10）与水平面之间具有向上的倾角，倾角为2~10度。

9.根据权利要求2所述的一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置，其特征在于：相邻的所述推进组件（4）之间的间距等于所述裂纹检测轨道组件（2）的长度与相邻所述裂纹检测轨道副（10）之间的间隙长度之和。

10.一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测方法，其特征在于采用权利要求2～9所述装置，具体方法包括：

A）禽蛋（3）进入由多个裂纹检测轨道副（10）沿传送方向依次排列组成的禽蛋裂纹检测轨道，两侧的单边弯板链（5）在作为动力源的驱动轴驱动下恒速运转，单边弯板链（5）上的推进组件（4）推动禽蛋（3）恒速滚动通过禽蛋裂纹检测轨道，任何时刻单个裂纹检测轨道组件（2）上只有一个禽蛋（3）；

B）禽蛋（3）进入裂纹检测轨道组件（2），被安装在对射式光电开关（9）检测到，对射式光电开关（9）产生脉冲信号传送到DSP信号处理模块（7）触发不锈钢空心方管（21）内部的麦克风开始进行声音信号数据采集；

C）禽蛋（3）在滚动时与裂纹检测轨道副（10）的不锈钢空心方管（21）的凹槽进行碰撞产生连续的振动并发出声音，安装于不锈钢空心方管（21）内部的麦克风连续采集各个凹槽碰撞的声音信号转化为电信号，并通过信号调理电路（6）进行放大和滤波；

D）增量式旋转编码器（8）输出脉冲信号到DSP信号处理模块（7），DSP信号处理模块（7）将脉冲个数转化为单边弯板链（5）驱动轴的旋转角度，再根据链轮的分度圆直径将旋转角度转化为推进组件（4）的前进距离，将连续的声音信号分割成与不锈钢空心方管（21）凹槽数量相等的多个片段声音信号；

E）对每一个片段声音信号依次进行时域频域分析和特征提取后，建立基于片段声音信号特征差异性的裂纹判别模型，利用裂纹判别模型对蛋壳进行检测，实现自适应的蛋壳裂纹检测。