CN115326650A - 激光和ccd相机组合的面粉颗粒检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，包括取样螺旋输送机、空压机、文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗；取样螺旋输送机的出料口与文丘里管的进料口连通，空压机为文丘里管供气，文丘里管的出料口自上而下悬空设置并使面粉颗粒流垂直向下，回料管料斗承接于文丘里管的出料口；平行光光源与CCD工业相机相对且水平的设置于检测区域的两侧；激光器和激光信号采集器相对设置于检测区域的两侧，激光器水平设置并位于CCD工业相机的下方。该具有提高设备检测精度、弥补激光无法导出图像的缺陷、弥补CCD相机检测精度不足的缺陷的优点。
Description
技术领域
本发明涉及面粉颗粒检测装置，具体的说，涉及了一种激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪。
背景技术
面粉生产过程中，需要对磨粉工艺过程中磨出的面粉进行颗粒度检测，进而判断磨粉工艺的参数设置是否正确，检测的主要参数是面粉的颗粒度大小以及不同大小的面粉颗粒所占的比例，该在线检测的过程可以快速的反馈出数据，使得对磨粉工艺的参数调整更加迅速，是面粉生产自动化进阶的一项重要参数。
目前常用的方法高精度方法包括CCD相机法和激光法。
CCD相机法是通过不间断的拍摄照片，通过计算机软件算法读取照片内相同大小颗粒的数量进行归类统计，它的缺陷在于：相机法对照相机的性能和计算机软件的能力要求极高，在成本因素的制约下，识别能力有限，检测精度不如激光法高。
激光法是通过激光投射到面粉流中，激光碰到大颗粒时发生的衍射角度小，激光碰到小颗粒时发生的衍射角度大，通过在衍射光路上布置激光信号采集器，通过不同角度的光信号来判断颗粒的大小，属于采集统计的范畴，它的缺陷在于：激光无法导出图像来进行光看，不够直观。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种提高设备检测精度、弥补激光无法导出图像的缺陷、弥补CCD相机检测精度不足的缺陷的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，包括取样螺旋输送机、空压机、文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗；
所述取样螺旋输送机的出料口与文丘里管的进料口密封连通，所述空压机为所述文丘里管提供带压力空气，所述文丘里管的出料口自上而下悬空设置并使面粉颗粒流垂直向下，所述回料管料斗承接于所述文丘里管的出料口的下方，所述文丘里管的出料口与所述回料管料斗之间形成检测区域；
所述平行光光源与所述CCD工业相机相对且水平的设置于所述检测区域的两侧；
所述激光器和激光信号采集器相对设置于所述检测区域的两侧，所述激光器水平设置并位于所述CCD工业相机的下方；
所述CCD工业相机和所述激光信号采集器均连接处理器，以根据所述文丘里管出口处的面粉流速以及所述CCD工业相机和激光器以及激光信号采集器的安装位置，使所述CCD工业相机所拍的面粉颗粒与所述激光信号采集器所采集的面粉颗粒相匹配。
基上所述，所述文丘里管的出口处设置有用于测速的高速相机。
基上所述，还包括检测箱体，所述检测箱体为密闭箱体，所述文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗均设置于所述检测箱体中。
基上所述，所述文丘里管水平设置，所述文丘里管的出口端通过一段弯管连接，所述完全的出料口作为所述文丘里管的出料口。
基上所述，针对所述CCD工业相机的镜头和所述平行光光源的镜头设置有吹扫机构。
基上所述，所述CCD工业相机配置有远心镜头。
基上所述，所述激光信号采集器包括若干种颜色接收器。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：
1.使用激光和CCD相机相结合的方式，弥补激光无法导出图像进行直观观察，以及CCD工业相机检测精度有限无法检测到细微颗粒的缺陷，并使两者的优势通过计算机算法进行互补，既能够观察到面粉中颗粒的图像信息，又能够结合激光获取相应时刻下的面粉颗粒分布，取长补短，为面粉工艺设备的自动加进阶提供基础传感数据。
2.为避免计算误差，在文丘里管的出料口处安装用于测速的高速相机，以便后续计算机的计算过程提供初始的速度值。
3.将检测箱体封闭起来，避免环境光、风干扰、环境灰尘等物质对检测过程造成影响。
4.文丘里管水平设计，在出口端增加一段弯管，以充分发挥文丘里管的特性。
5.为避免粉尘对CCD工业相机和光源造成检测干扰，设置吹扫机构，对镜头进行清洁。
6.配置远心镜头，提升CCD工业相机的拍摄性能。
附图说明
图1是本发明中激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪的结构示意图。
图中：1.取样螺旋输送机；2.磨粉机的下料管；3.文丘里管；4.空压机；5.弯管；6.面粉颗粒流；7.回料管料斗；8.平行光光源；9.CCD工业相机；10.激光器；11.激光信号采集器；12.检测箱体；13.远心镜头；14.阀组。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，以磨粉装置出料后的面粉为例进行说明，取样螺旋输送机1连接磨粉机的下料管2，所述取样螺旋输送机1的出料口与文丘里管3的进料口密封连通，所述空压机4通过阀组14为所述文丘里管3提供带压力空气，所述文丘里管水平设置，其出料端连接一段弯管5，使得出料口自上而下悬空设置并使面粉颗粒流6垂直向下，所述回料管料斗7承接于所述文丘里管3的出料口的下方，所述文丘里管3的出料口与所述回料管料斗7之间形成检测区域。
所述平行光光源8与所述CCD工业相机9相对且水平的设置于所述检测区域的两侧，提供高速下面粉料流的瞬时图像，在对面粉颗粒分类统计的同时，提供面粉的分布情况。
所述激光器10和激光信号采集器11相对设置于所述检测区域的两侧，所述激光器10水平设置并位于所述CCD工业相机9的下方，激光信号采集器11在本实施例中包括自上而下设置的：用于接收500-1000微米光信号的红色光接收器、用于接收300-500微米光信号的黄色光接收器、用于接收100-300微米光信号的绿色光接收器、用于接收50-100微米光信号的青色光接收器、用于接收20-50微米光信号的粉红色光接收器，基本上覆盖了面粉颗粒所处的范围。
所述CCD工业相机9和所述激光信号采集器11均连接处理器，处理器中分别集成有结合CCD工业相机所拍摄图像统计颗粒物大小的计算机算法、以及结合激光信号采集器对颗粒物的大小进行归类统计的计算机算法，以及根据所述文丘里管出口处的面粉流速以及所述CCD工业相机和激光器以及激光信号采集器的安装位置，使所述CCD工业相机所拍的面粉颗粒与所述激光信号采集器所采集的面粉颗粒相匹配的算法。
其中，关于CCD工业相机和激光信号采集器自身对于颗粒物大小进行统计的算法是行业内传统使用的算法。
而文丘里管出口处的面粉流速，可以根据文丘里管的参数和气流参数计算出来，CCD工业相机和激光器的安装位置为特定数值，再结合他们自身携带的时间标签，可以方便的计算出相同阶段的面粉，CCD工业相机拍照的颗粒与激光信号采集器所采集到的颗粒属于同一组颗粒，进而得到同一组颗粒的颗粒统计情况，以及图像信息，既可以精确地获得颗粒分布，又能够直观的看到颗粒的图像分布。
为了进一步的对面粉工艺设备的优化提供更具参考的依据，还可以将上述数据进行持续的统计和放大，结合计算机大数据算法和最终产品的等级确认，获取最佳的面粉颗粒大小比例的数值，为以后的面粉设备自动化升级提供重要的参考依据。
工作流程：
磨粉机中产出的面粉通过取样螺旋输送机1送入文丘里管3，在文丘里管3的加速特性下，面粉颗粒流从出料口处高速排出，自上而下的经过检测区域。
首先由CCD工业相机9对面粉颗粒流进行图像捕集，并结合计算机算法，统计经过的面粉颗粒流中颗粒的大小及数量。
然后再由激光器10和激光信号采集器11对面粉颗粒流进行检测，并结合计算机算法，直接的对不同粒径的面粉颗粒进行采集和统计。
最后再结合面粉颗粒流的流速，即出料口的初始速度，可行走距离，通过算法进行匹配，使两套检测方式所检测的颗粒消除时间误差，归为同一批颗粒，最终获得同一批颗粒的图像分布情况和颗粒大小的统计情况。
其它实施例中，为了使检测的面粉流速更准确，所述文丘里管的出口处设置有用于测速的高速相机。
优选的实施例中，还包括检测箱体12，所述检测箱体为密闭箱体，所述文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗均设置于所述检测箱体中。
优选的实施例中，针对所述CCD工业相机的镜头和所述平行光光源的镜头设置有吹扫机构，以防止灰尘污染，影响检测精度。
优选的实施例中，所述CCD工业相机配置有远心镜头13，可以提高检测精度。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：包括取样螺旋输送机、空压机、文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗；
所述取样螺旋输送机的出料口与文丘里管的进料口密封连通，所述空压机为所述文丘里管提供带压力空气，所述文丘里管的出料口自上而下悬空设置并使面粉颗粒流垂直向下，所述回料管料斗承接于所述文丘里管的出料口的下方，所述文丘里管的出料口与所述回料管料斗之间形成检测区域；
所述平行光光源与所述CCD工业相机相对且水平的设置于所述检测区域的两侧；
所述激光器和激光信号采集器相对设置于所述检测区域的两侧，所述激光器水平设置并位于所述CCD工业相机的下方；
所述CCD工业相机和所述激光信号采集器均连接处理器，以根据所述文丘里管出口处的面粉流速以及所述CCD工业相机和激光器以及激光信号采集器的安装位置，使所述CCD工业相机所拍的面粉颗粒与所述激光信号采集器所采集的面粉颗粒相匹配。
2.根据权利要求1所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：所述文丘里管的出口处设置有用于测速的高速相机。
3.根据权利要求1或2所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：还包括检测箱体，所述检测箱体为密闭箱体，所述文丘里管、CCD工业相机、激光器、激光信号采集器、平行光光源和回料管料斗均设置于所述检测箱体中。
4.根据权利要求3所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：所述文丘里管水平设置，所述文丘里管的出口端通过一段弯管连接，所述完全的出料口作为所述文丘里管的出料口。
5.根据权利要求4所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：针对所述CCD工业相机的镜头和所述平行光光源的镜头设置有吹扫机构。
6.根据权利要求5所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：所述CCD工业相机配置有远心镜头。
7.根据权利要求6所述的激光和CCD相机组合的面粉颗粒检测仪，其特征在于：所述激光信号采集器包括若干种颜色接收器。
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