CN208459289U - 一种适用于生物质检测的融合机器视觉和can总线的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物质机器视觉检测技术领域，具体涉及一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，包括传送装置、进料装置、红外传感器、图像采集单元、剔除装置、第一集料箱、第二集料箱、计算机；进料装置、图像采集单元、剔除装置依次布置在传送装置上方；第一集料箱位于传动装置末端一侧；第二集料箱位于剔除装置对应的传送装置一侧。本实用新型对于生物质种子品种识别与检测以及产品包装起到了促进作用，大大降低了人工工作的强度，提高了作业效率，在生物质机器视觉检测方面很有应用前景。

Description

一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置

技术领域

本实用新型涉及一种生物质机器视觉检测领域的装置，具体涉及一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，属于生物质机器视觉检测领域。

背景技术

随着计算机技术的迅速发展，机器视觉已成为计算机领域的研究热点。然而，如何将成熟的技术应用于实际是一个亟需考虑的问题。由于基因不同、病虫害影响、外力等多种因素的影响，面向实际应用（如生物质等级区分、生物质育种等）时，生物质形态有时会发生非完备的现象，如玉米育种时的破损、发霉等将会影响对优良品种的筛选。而在对生物质形态检测时，并不希望对现有的生物质施加外力作用来检测，这样对造成对生物质新的损伤，因此有必要通过非接触无损伤的方法对生物质的形态进行有效检测，从而有利于对生物质的后续使用。本实用新型的研究对象为生物质颗粒（玉米）。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对生物质（玉米粒）优良品种筛选时因施加外力会对其造成损伤的问题，提供一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，对于生物质种子品种识别与检测以及产品包装起到了促进作用，大大降低了人工工作的强度，提高了作业效率，在生物质机器视觉检测方面很有应用前景。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征是，所述装置包括传送装置、进料装置、红外传感器、图像采集单元、剔除装置、第一集料箱、第二集料箱、计算机；

进料装置、图像采集单元、剔除装置依次布置在传送装置上方；第一集料箱位于传动装置末端一侧；第二集料箱位于剔除装置对应的传送装置一侧；

进料装置宝包括自上而下依次设置的漏斗、数粒仪、进料导槽；漏斗通过数粒仪连接进料导槽，进料导槽下端位于传送装置进料端上方；

红外传感器与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线；

图像采集单元与计算机相连接，通过USB-CAN接口卡将PC作为一个上位机节点接入CAN总线中来实现图像采集单元对传送装置的传送带上玉米粒的实时拍摄；

剔除装置包括CAN总线电机驱动器、86闭环步进电机、刮板；86闭环电机驱动装置与CAN总线电机驱动器相连接后作为一个节点接入CAN总线；86闭环步进电机与刮板相连接，利用86闭环步进电机转动带动刮板的转动实现将不合格生物质剔除至第二集料箱。

优选的，所述单片机为STC89C52单片机，STC89C52单片机的显示模块型号为LCD1602，CAN控制器型号为MCP2515，CAN收发器型号为TJA1050。

优选的，图像采集单元为采用型号为TXG12C的德国Baumer相机。

优选的，所述图像采集单元前方设有环状光源。

优选的，数粒仪选用SLY-B系列光电电子数粒仪。

优选的，所述传送装置的传送带为黑色传送带。

优选的，所述生物质包括玉米、花生、大豆。

优选的，所述CAN总线电机驱动器型号为PMC007C3SE。

优选的，所述USB-CAN接口卡型号为CANalyst-II接口卡。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，利用CANalyst-II接口卡、CAN总线电机驱动器PMC007C3SE、86闭环电机驱动装置，构成了CAN总线电机剔除装置，可以实现电脑对步进电动机的直接控制，步进电动机带动刮板转动，剔除玉米粒。通过漏斗、光电电子数粒仪、进料导槽来实现玉米种子的进料。红外传感器与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线。PC上接有图像采集单元，使用USB-CAN接口卡将PC作为一个上位机节点接入CAN总线中来实现相机对传送带上玉米粒的实时拍摄。

第二，CAN总线技术与机器视觉检测相融合是未来智能化、网络化机器视觉检测的发展趋势。研究基于CAN总线的非完备生物质检测，开发具有自主知识产权的高速视觉检测,对于打破国外相关设备的垄断,突破国外技术封锁,减少对国外技术依赖,促进本土视觉检测技术成长,有着重要意义。

附图说明

图1是本实用新型一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置的结构示意图。

图2是本实用新型红外传感器、图像采集单元、计算机的连接示意图。

图3是本实用新型剔除装置、CAN总线、计算机的连接示意图。

图1中：1漏斗、2数粒仪、3进料导槽、4玉米粒、5传送带、6红外传感器、7第二集料箱、8第一集料箱、9USB-CAN接口卡、10CAN总线步进电机剔除装置、11CCD相机、12环形光源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1、2、3所示，一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，包括传送装置、进料装置、红外传感器6、图像采集单元、剔除装置、第一集料箱8、第二集料箱7、计算机。

进料装置、图像采集单元、剔除装置依次布置在传送装置上方；第一集料箱8位于传动装置末端一侧；第二集料箱7位于剔除装置对应的传送装置一侧。

进料装置宝包括自上而下依次设置的漏斗1、数粒仪2、进料导槽3；漏斗1通过数粒仪2连接进料导槽3，进料导槽3下端位于传送装置进料端上方。

红外传感器6与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线。

图像采集单元与计算机相连接，使用USB-CAN接口卡将PC作为一个上位机节点接入CAN总线中来实现相机对传送带上玉米粒的实时拍摄。

剔除装置包括USB-CAN接口卡、CAN总线电机驱动器、86闭环步进电机、刮板；86闭环步进电机与刮板相连接，利用86闭环步进电机转动带动刮板的转动实现不合格生物质的剔除； 86闭环电机驱动装置与CAN总线电机驱动器相连接并作为一个节点接入CAN总线；86闭环步进电机与刮板相连接，利用86闭环步进电机转动带动刮板的转动实现将不合格生物质剔除至第二集料箱7。

单片机为STC89C52单片机，STC89C52单片机的显示模块型号为LCD1602，CAN控制器型号为MCP2515，CAN收发器型号为TJA1050。

图像采集单元采用型号为TXG12C的德国Baumer相机。

图像采集单元前方设有环状光源12。

数粒仪2选用SLY-B系列光电电子数粒仪。

传送装置的传送带5为黑色传送带，便于实现图像的采集。长度1米，皮带宽10cm，高15cm，发动机功率50到100瓦，可调速，速度100mm/s。

本实用新型适用的生物质包括玉米、花生、大豆、葵花子。

本实用新型通过漏斗、光电电子数粒仪、进料导槽来实现玉米种子的进料；利用CANalyst-II接口卡、CAN总线电机驱动器PMC007C3SE、86闭环电机驱动装置，构成了CAN总线电机剔除装置10，可以实现电脑对步进电动机的直接控制，步进电动机带动刮板转动，剔除玉米粒；红外传感器1装置与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线。PC上接有图像采集单元，使用CAN适配器将PC作为一个上位机节点接入CAN总线中来实现相机对传送带上玉米粒的实时拍摄。

CAN总线电机剔除装置采用重庆谱思机器人控制系统有限公司制造的步进一体机。利用CAN电机的转动带动刮板的转动实现坏玉米粒的剔除。通过CANalyst-II接口卡将电脑与CAN总线（即CANH、CANL）进行连接。86闭环智能电机驱动装置不能直接挂接在CAN总线上面，通过CAN总线电机驱动器PMC007C3SE将86闭环智能电机驱动装置与CAN总线相连接。这样，便可实现由电脑直接控制电机驱动装置的运动。

红外传感器6以STC89C52单片机为控制核心来处理红外传感器采集的实时信号，通过Visual Studio软件在上位机上建立良好人机界面实现监测与控制。

红外传感器装置的CAN控制器型号为MCP2515，CAN收发器型号为TJA1050。

红外传感器、图像采集单元装置与 CAN总线电机剔除装置都运用到了CAN总线，都有自己各自的USB-CAN接口卡，但作用都是一样的，即把电脑与CAN总线相连接。两个装置有着各自的CAN总线。

红外传感器装置，当单颗小型农作物籽粒通过传送带进行输送，经过红外传感器装置时，会将信号通过单片机传递给CAN模块，单片机上的显示模块LCD1602能实时显示经过红外传感器的玉米粒数目。信号经由CAN总线传递给上位机，上位机进行信号识别之后，将拍摄指令输送给图像设备，最后由图像设备将获取的图像传输给上位机并完成储存。

环形光源选用上海嘉肯光电技术有限公司JK-VR114W散射型环形光源，该环形光源采用特殊散射材料将光散射到不同方向，能够过滤局部反光干扰，不产生阴影区域，使整个视场实现高均匀性、高自由度的照明。

光电电子数粒仪选用SLY-B系列光电电子数粒仪，采用1档较慢速度250-300粒/3分钟来数玉米，大豆，葵花子等大粒种子。

如附图1、2所示，利用CANalyst-II接口卡、CAN总线电机驱动器PMC007C3SE、86闭环电机驱动装置，构成了CAN总线电机剔除装置，可以实现电脑对步进电动机的直接控制，步进电动机带动刮板转动，剔除玉米粒。将玉米粒均匀撒到漏斗中，通过漏斗1、光电电子数粒仪2、进料导槽3来实现玉米种子的进料。红外传感器6与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线。PC上接有CCD相机11，使用CAN适配器将PC作为一个上位机节点接入CAN总线中来实现相机对传送带上玉米粒的实时拍摄。

工作原理为：如图1所示，多颗玉米粒4从漏斗1放入数粒仪2，玉米粒经由数粒仪2后，每隔0.6s出来一颗玉米粒。单颗玉米粒经由进料导槽3进入传送带5，传送带速度100mm/s，每颗玉米颗粒之间的距离为60mm。每颗玉米粒相距60mm依次在传送带上运行，经过红外传感器1时触发CCD相机11拍照。C++读取实时拍到的单颗玉米粒照片并且利用OPENCV进行图像处理，得出信号0或1，并实时发给CAN总线电机剔除装置进行剔除，其中0代表好玉米仔粒，1代表坏玉米仔粒。对于完整玉米图像，玉米仔粒的外形轮廓一般比较平滑，而对于破损玉米，由于边界收到破坏，轮廓形状一般比较复杂，所以选用复杂度来区分标准玉米和破损玉米。

CAN总线电机剔除装置由CANalyst-II接口卡、CAN总线电机驱动器PMC007C3SE、86闭环电机驱动装置构成。单颗玉米粒经过特定时间达到剔除位置时，将信号经过5ms发给CAN总线电机剔除装置，CAN总线电机剔除装置接收到信号1时，电机带动刮板由图示方向逆时针旋转90度后立马顺时针旋转90度，回到原位，剔除坏玉米。CAN总线电机剔除装置10接收到信号0时，剔除装置不运动，玉米仔粒掉入好玉米集料箱。刮板与传送带之间不接触。同理，第一颗玉米仔粒处理好后第二颗玉米仔粒进入红外传感器6触发CCD相机11进行拍照，利用C++进行图像处理，得出信号，依次循环。

Claims (9)

1.一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征是，所述装置包括传送装置、进料装置、红外传感器（6）、图像采集单元、剔除装置、第一集料箱（8）、第二集料箱（7）、计算机；

进料装置、图像采集单元、剔除装置依次布置在传送装置上方；第一集料箱（8）位于传动装置末端一侧；第二集料箱（7）位于剔除装置对应的传送装置一侧；

进料装置宝包括自上而下依次设置的漏斗（1）、数粒仪（2）、进料导槽（3）；漏斗（1）通过数粒仪（2）连接进料导槽（3），进料导槽（3）下端位于传送装置进料端上方；

红外传感器（6）与单片机相连接，单片机上接有显示模块，单片机通过CAN控制器、CAN收发器接入CAN总线；

图像采集单元与计算机相连接，通过USB-CAN接口卡将计算机作为一个上位机节点接入CAN总线；

剔除装置包括CAN总线电机驱动器、86闭环步进电机、刮板；86闭环电机驱动装置与CAN总线电机驱动器相连接并作为一个节点接入CAN总线；86闭环步进电机与刮板相连接，利用86闭环步进电机转动带动刮板的转动实现将不合格生物质剔除至第二集料箱（7）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述单片机为STC89C52单片机，STC89C52单片机的显示模块型号为LCD1602，CAN控制器型号为MCP2515，CAN收发器型号为TJA1050。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：图像采集单元为采用型号为TXG12C的德国Baumer相机。

4.根据权利要求3所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述图像采集单元前方设有环状光源（12）。

5.根据权利要求1所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：数粒仪（2）选用SLY-B系列光电电子数粒仪。

6.根据权利要求3所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述传送装置的传送带（5）为黑色传送带。

7.根据权利要求1所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述生物质包括玉米、花生、大豆、葵花子。

8.根据权利要求1所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述CAN总线电机驱动器型号为PMC007C3SE。

9.根据权利要求1所述的一种适用于生物质检测的融合机器视觉和CAN总线的装置，其特征在于：所述USB-CAN接口卡型号为CANalyst-II接口卡。