周国欣[1]2004年在《色选机控制系统的设计与实现》文中提出随着社会及人民物质文化生活的发展，对粮食加工工业的技术提出了新的要求。由于光电色选机的独特而有效筛选方式，它在大米等粮食筛选加工工业的技术改造中得到了广泛的应用。本文主要提出色选机控制系统的设计方案并具体实现。本文首先对色选机的工作原理进行说明，然后通过分析色选机控制系统的功能要求将控制系统设计为一个主DSP处理器与多片从DSP处理器协同工作的一个系统。主处理器负责色选机系统的外围控制。从处理器系统负责对光检系统的CCD传感器信号的处理并依据处理的结果控制设备除去不合格颗粒。同时为了提高色选系统的色选性能，本文采用模糊控制技术来实现色选机系统的自动调整。通过仿真证明模糊控制技术的可行性。CCD传感器的驱动，其输出信号的处理及如何控制祛除不合格颗粒这叁个方面为从DSP处理器系统实现的关键，本文在提出设计方案后，结合DSP处理器的特点讨论如何实现这些方案。
黄云朋[2]2016年在《基于DSP的色选机控制系统设计》文中认为色选机是用于对农产品中异色物料进行分选的现代化农产品加工装备。本文针对现有色选机控制系统图像处理能力不强,扩展性不足,调试能力差的特点设计了一种基于DSP的色选机控制系统。论文首先通过对色选机控制系统的分析,进行了总体设计,将控制系统分为图像采集、调试、分选执行以及图像处理四个子系统。其中,图像采集子系统实现图像采集与传输,调试子系统实现预选测试与参数设置,分选执行子系统实现分选执行,图像处理子系统实现图像处理。然后在完成系统分析后,针对图像处理系统与图像采集系统之间的图像传输的需求,设计了XINTF与FIFO的接口;针对图像处理系统与调试系统需要进行大量的图像数据传输以及CAN传输速率快、多节点扩展性强的特点,设计了CAN总线接口;针对图像处理系统与分选执行系统分选指令的传输,设计了RS485硬件接口。采用图像分割、阈值划分、分块识别的方式,简化了图像处理复杂程度,设计了阈值可调、通道可选的灵活多变的色阈值匹配算法,提高图像处理速度,并将图像处理算法在DSP上进行了实现。在CANOpen协议的基础上,通过对仲裁域、数据域功能的重定义,设计了满足调试过程中图像传输、分选参数传输的CAN总线通信协议;在ModBus协议的基础上,设计了可进行分选指令交互的RS485通信协议,并应用DMA的方式实现了图像数据的读取。最后通过DMA图像数据验证仿真试验,验证了图像数据读取的准确性,并对图像传输、图像处理、分选执行过程中时间进行了计算验证了DSP的流水线操作的可行性,利用示例图片对图像处理算法的灵敏度、处理的准确性进行简单验证,并测试系统的处理速度以及处理准确性。本文设计的控制系统采用DSP作为处理芯片,大大提高了系统的图像处理能力,系统增加调试模块,提高了系统的调试能力,设计了灵活可变的算法,提高了系统的扩展性。通过试验验证,系统处理数据读取准确性,数据处理的准确性能够得到保证,且系统稳定可靠,可满足色选机图像识别的基本要求。
程钗[3]2016年在《基于FPGA的CCD色选机数据采集与分选驱动系统设计》文中指出CCD色选机通过CCD传感器采集图像,微处理器分析图像、并通过FPGA驱动高速电磁阀实现物料的自动分选。具有效率高、安全、不损伤物料、自动化程度高等特点。由于这些优点,色选机广泛用于农产品加工、工业检测等领域。本文重点研究色选机的图像采集与分选系统,设计了一种以FPGA为主控芯片的图像采集与电磁阀驱动系统。它的主要功能是FPGA采集Camera Link接口线阵相机图像数据,控制外部FIFO进行乒乓存储,实现与DSP之间的数据传输,分选系统通过电磁阀驱动板接收分选信号,控制电磁阀的开启,实现物料的分选。论文首先自主设计了FIFO存储电路、MOSFET驱动电路、FPGA最小系统电路、通讯接口电路、电源电路,并根据Camera Link接口协议设计了Camera Link接口电路,并对硬件电路进行了仿真实验、实物测试,满足了数据采集和分选系统的硬件要求。其次比较了常用的叁种电磁阀驱动方式,选取了高压开启,低压PWM维持的驱动策略,以实现电磁阀的快速响应和精确控制。选取了合适的FPGA作为主控芯片,根据分选系统的实际工作需求,制定了基于RS-485接口的自定义通讯协议。软件设计采用Verilog HDL硬件语言编程,自顶向下的设计流程,对程序功能划分,模块化编程。系统图像采集部分设计实现了对相机控制、相机图像数据采集与存储、与DSP的数据传输;系统物料分选部分,对波特率模块、字节接收/发送、帧接收/帧发送、CRC校验模块、电磁阀驱动模块、测试模块进行设计。每个模块通过Modelsim SE 10.0c、SignalTap等工具进行软件调试与仿真。最后对系统整体进行了在线调试,针对数据采集和分选系统是否能满足系统要求做了验证。通过实验得出了如下结论:(1)实现了40M(相机输出时钟频率)图像数据的存储与传输和相机的控制功能。(2)采用RS-485接口的自定义的通讯协议,实现了与上位机的稳定通讯,采用高压开启,低压维持的策略,提高了电磁阀的开启速度和降低了能耗,通过修改电磁阀驱动参数,能够提高喷吹精度。
张海顺[4]2010年在《CCD色选机控制系统研究》文中提出CCD色选机是根据物料光学特性的差异,利用光电传感技术、数字图像处理技术和微机控制技术,将颜色存在差异、表面存在缺陷或内部变质的不良物料从大批物料中分拣出来的一种光电无损检测设备。它通过产品的颜色来区分、选别其中的异色粒和杂质,特别是在不合格粒与合格粒的粒度、密度等都十分相似的情况下,色选变成唯一的分选方法。CCD色选机既可用于对大米、杂粮、玻璃、塑料等复杂颜色物料的分级,也可广泛移植应用于烟草、半导体及电子行业等诸多机器视觉检测领域,市场前景广阔。论文的研究目的是通过Pro-FaceGP触摸屏人机界面、基于AT89C52单片机的主控板以及PLC为CCD色选机提供一套整体控制方案,该控制系统使CCD色选机系统的各个部件协调一致工作。CCD色选机控制系统需要控制的部件一般包括:喂料系统、信号检测系统,信号处理系统、光源系统、喷气阀驱动系统、清扫系统等,色选机控制系统通过触摸屏人机界面实现参数调整和开关控制从而完成对整个CCD色选机系统的控制。由于GP触摸屏内置了memorylink通讯协议,使得AT89C52单片机可以依据memorylink通讯协议编程实现GP触摸屏对非通用设备的通讯,本论文给出详尽的解决方案,提供了相应的程序流程图。论文的最后介绍了应用该控制系统的CCD色选机的现场考核验证情况,通过实验结果验证了本系统的可行性与可靠性。
李灏[5]2012年在《茶叶色选机智能控制系统研究》文中研究说明茶叶色选机是一种集光、机、电一体的，利用被选茶叶图像信息来选别杂质的，完成茶叶拣梗除杂作业的高技术、高精度设备。本文设计的茶叶色选机智能控制系统，能够有效提高茶叶色选机的选别率和产量、降低茶叶分选成本及气源消耗。在对茶叶色选机智能控制系统进行详细需求分析的基础上，本设计将茶叶色选机智能控制系统划分为主控制、人机交互、CCD信号采集处理、喷阀驱动控制和喂料控制等模块。论文主要针对各控制模块的软硬件设计、模块间通信连接及茶叶分选灰度值模糊专家系统控制算法进行设计研究。经系统分析，选用ARM7开发板作为主控制器，采用了串口触摸终端作为人机交互模块，选择FPGA、 CPLD、 MCU等逻辑控制芯片结合相关芯片设计其他控制模块。同时还自行开发了主控制器与各模块间的通信协议。针对茶叶色选机灰度阈值调整非线性、时变性强的特点，采用模糊控制结合专家系统控制算法对茶叶色选机灰度阈值的自适应调整进行了相关研究。系统研发过程中采用ARM Develop Suit1.2进行主控制器程序的开发与调试，采用Altera公司的Quartus Ⅱ进行PFGA与CPLD芯片的开发，采用迪文终端演示开发助理和SysDef进行触摸屏界面与触控文件的开发。经过大量实验，反复修改参数，最终完成茶叶色选机智能控制系统的整体设计与整机系统调试。
李敏慧[6]2016年在《基于模糊聚类的色选机上位软件系统研究与设计》文中研究说明上位软件系统的主要功能是当色选机启动之后,用于采集色选机当前状态信息,并根据用户要求通过参数设置的方式控制色选机的实际工作。论文根据实际需求,在完成系统分析的基础上,研究并设计了关键算法与主要系统模块,并进行了软件调试。首先,本文利用工业彩色线阵CCD相机和上位机完成图像采集,得到图像颜色RGB颜色分量及其两两差值组合,建立了六维颜色特征矩阵,为了提高算法的效率,对待分选物料图像进行预处理,应用均值滤波法结合动态区域划分对采集到的颗粒物料图像进行均值滤波,实现特征矩阵数据量化简,为后面实时色选算法的研究与设计提供必要的前提条件。采用聚类分析的方法根据图像内部特征将数据分类,得到了最优分类矩阵、不合格物料类及其相应位置,引入包裹模型和一致性度量对颜色特征进行选择,有效消除无关和冗余特征,结合模式识别理论建立了颗粒物料的预选理论模型,使系统具备基于模糊聚类的分选阈值参数的动态调整的能力。根据采集的样图,计算出最优特征子集及其分选阈值参数,设计并编写了对应的实时色选算法代码,验证所建立的色选算法是可靠有效的,可以用来控制分选。其次,结合上下位机通讯实际传输的数据类型和数据量的需求对色选机系统设计进行了讨论,对CAN总线结构组成及基本概念做出阐述,分析大数据量图像传输对顺序性和准确性的需求,基于扩展帧格式对仲裁域标识符和数据域定义了协议的主要参数与功能,即优先级、X坐标、源地址、目标地址、功能号和数据格式,研究并设计了基于CAN总线的图像传输的算法和上下位机通讯方案,实现了大数据量的图像的可靠传输。试验研究了算法的时间传输性能,取得了良好的效果,满足预期使用要求,为后续的软件系统设计提供了有效的通讯方案支持。然后,围绕上位系统的实际需求进行了系统分析、界面设计与操作流程设计,设计并实现了六个主要系统模块,系统采用可视化界面,即喷吹设置与测试、清洁设置、相机设置、背景设置、预选与色选设置、模式存储和用户管理,具备人机交互功能,使色选的效率提升、准确度提高,达到上位软件对色选机的统一控制的目的,其中预选功能降低了下位系统的工作量,实现软件系统在提高工作效率和分选准确性方面的应用。最后,采用调试的方法对上位软件的图像传输算法进行分析,上位软件发送请求数据命令,将下位机的SDRAM中写入的数据经由CAN总线传输至上位机,并以图像的方式在上位软件上显示,接着上位软件向下发送该图像,下位机接收并写入SDRAM,试验结果验证了图像传输算法及本文设计的上位软件读写的准确性。目前系统的各项功能及有关参数已在实验室环境下测试完毕,上位软件系统性能已基本达到设计目标与应用要求。
赵龙[7]2010年在《基于TCS230颜色传感器的花生色选机设计》文中进行了进一步梳理花生色选机是应用于农产品加工中用以提纯乳白花生仁,剔除异色杂质的一种智能分拣设备。它是集机械、光电子、光学、微计算机于一体的自动化检测系统。它的应用代替了人工分拣花生仁,降低了劳动强度,而且保证了分拣的精确性,大大提高了生产的自动化程度,具有广阔的市场前景。该设备对其它农产品分拣设备的研制、发展起到了推动的作用。基于TCS230颜色传感器的花生色选机是通过光照射到被检测物表面,然后反射光进入到TCS230颜色传感器,并经过TCS230颜色传感器系统分析得出该被检测物是否为杂质物。然后根据分析判断的结果,通过单片机控制气动电磁阀,利用高压气流对杂质物进行喷除,以达到分拣异物的目的。由于与目前市场上普遍使用的基于CCD/CMOS传感器的花生色选机不同,本文对基于TCS230颜色传感器的花生色选机结构本体进行了详细介绍和设计。论文首先阐述了研制该色选机的科学意义和应用前景,给出了色选机总体的设计方案;接着分别介绍了该色选机中两套机构的设计方案和两套装置的分析与应用。根据花生仁的体积形态特点,我们在现有电磁振动喂料器机构的基础上改进了适合于本课题的花生仁电磁振动喂料器,使其能够使花生仁在振动喂料的过程中定量、均匀、连续的流出,并且为了配合传送分拣运动机构,我们在电磁振动喂料器的底座上增加了循环往复移动功能;结合TCS230颜色传感器的特点,设计了传送分拣运动机构,以利于TCS230颜色传感器能够对每一粒花生仁进行表面颜色的全面检测,提高检测精度,同时还对TCS230颜色传感器系统装置的检测原理和方式进行了分析介绍,并通过实验得出了一定的数据结论;最后对分拣执行装置—气动电磁阀进行了功能介绍以及在使用过程中其常出现的问题进行了探讨。本文在对基于TCS230颜色传感器的花生色选机机械部分进行详细设计的同时,并对其中的控制、检测等相关技术进行了分析和设计。把传感与测量等测控学科综合运用到本课题的机械产品中,使课题设计的产品达到了光机电一体化的的现代化市场要求,具有一定的理论和实践价值。
黎小花[8]2012年在《新型光电色选机基础硬件系统设计》文中研究说明由于社会的发展，人民生活水平不断提高，因此，要求粮食加工业技术要有突破和创新。光电色选机因为其有独特有效的选米方式，在大米精加工等粮食工业生产技术中得以大量使用。提高效益的途径主要有依靠科技、降低成本等方式，现在市场竞争激烈，从节约成本角度考虑提高经济效益已成为很重要的一种途径；并且现代市场流行的CCD传感器的技术价格较高，而且使用在大米色选上，效果不一定好过光电传感器。综上，成本较低的光电传感器在大米色选领域还是很有发展空间的。故进一步深入研究其技术创新很有实际意义。本文基于国外设计思路，又进一步借鉴其先进技术水平，在满足当前市场生产色选机性能前提下，注重光电传感器的光电色选技术成本的降低研究，提出了新型光电色选机基础硬件系统的设计思路，并如期研究出了前置信号处理驱动系统、LED灯板程控系统、喷阀板驱动系统及外设控制系统。前置信号处理系统采用OP07和NE5532两款高性能运放，很好地完成了对光电传感器接收的信号的滤波放大等预处理，为后续选米工作提供准确可靠输出；采用LM3404HV为驱动芯、C8051F310为下位机控制芯、SP3481为串口驱动芯及LabWindows/CVI设计上位机调试界面，设计了LED灯板的程控系统，实现了对LED灯的亮度的程控；选用芯片74121作为喷阀板的驱动芯片，设计喷阀板驱动电路，实现对喷气及脉宽延时的控制，实时地将检测出来的坏米剔除；最后设计外设控制电路板，它完成了几乎所有的外设控制与故障自动报警功能，各个模块有机配合，很好地完成大米色选工作。经调试，各独立系统的设计工作已完成，并与其它部分建立了连接，整个系统的软硬件均可正常运行，实现了预期的设计目标。
胡焦[9]2014年在《茶叶色选机智能图像采集处理系统的研究》文中研究说明茶叶色选机是集光、电、机器视觉等技术为一体、用来对各种茶叶物料中茶叶和茶梗以及异色杂物进行选别的高科技光电机械设备,在提高茶叶色选效率、色选精度和茶叶品质等方面发挥着重要作用。由于巨大市场的需求、智能控制技术的发展等综合因素的影响,茶叶色选机工艺水平、智能化程度越来越高。本文针对智能茶叶色选机的现状,研究了一种新型智能色选机的图像采集处理系统,用于茶叶色选机的智能控制,能够大幅提高现有控制系统的精度和可靠性。本文研究的茶叶色选机图像采集处理系统包括图像采集系统、图像处理系统以及上位机处理系统。首先通过对CCD和ADC的工作原理和工作时序进行分析,设计了一种叁线阵彩色图像的采集系统；图像处理系统采用FPGA+DDR3+USB方案,FPGA是整个系统的控制与处理核心,DDR3是大容量存储器,USB是与上位机通信的接口；在选择算法方面,如果只考虑颜色一种特征往往达不到满意的分选效果,本文提出了一种综合考虑茶叶物料颜色特征与形状特征的分类算法,该算法包含茶叶物料图像的分割、茶叶物料的颜色特征和形状特征的提取、贝叶斯分类器的设计等关键技术；最后分析了上位机软件的用户需求,利用模块化的软件开发方法开发出上位机人机交互软件。本文设计的智能图像采集系统已经成功应用到新型茶叶色选机样机中,图像采集处理系统稳定可靠,满足茶叶色机智能化、高精度色选的需求。
蓝健[10]2012年在《大米色选机的应用研究》文中认为本课题来源于科技部“科技人员服务企业行动”项目,针对变质大米与正常大米在光特性上存在的差异,基于国内外色选机的特点,运用黑白线性矩阵CCD传感技术、PLC技术,研制了一种用于分选粮食中的异色颗粒和杂质的小型光电色选机。本课题研制的光电色选机,其中包括供料系统、色选系统、分选系统、电路控制系统及机架,利用黑白线阵CCD传感器对大米进行光学信号采集,DSP进行数据处理,PLC可控编程系统协调机器各部件的运动。本文阐述了国内外典型光电色选机的工作原理、工作流程。对供料机构、色选机构、分选机构等进行了整体设计,设计了振动给料器和滑槽使大米在信号采集过程中保持稳定的状态。本文对光电色选机的光电控制系统进行了相关的介绍,针对变质大米与正常大米在高亮度LED蓝光下灰度值差异较大的光特性,采用LED蓝光作为色选机照明光源,同时对光学成像系统进行了设计应用。本文最后对样机进行了调试,并对其进行了性能测试与分析。通过抽样数据验证了本样机的试制研究取得成功。
参考文献：
[1]. 色选机控制系统的设计与实现[D]. 周国欣. 江南大学. 2004
[2]. 基于DSP的色选机控制系统设计[D]. 黄云朋. 湖北工业大学. 2016
[3]. 基于FPGA的CCD色选机数据采集与分选驱动系统设计[D]. 程钗. 湖北工业大学. 2016
[4]. CCD色选机控制系统研究[D]. 张海顺. 天津大学. 2010
[5]. 茶叶色选机智能控制系统研究[D]. 李灏. 南京林业大学. 2012
[6]. 基于模糊聚类的色选机上位软件系统研究与设计[D]. 李敏慧. 湖北工业大学. 2016
[7]. 基于TCS230颜色传感器的花生色选机设计[D]. 赵龙. 青岛科技大学. 2010
[8]. 新型光电色选机基础硬件系统设计[D]. 黎小花. 华侨大学. 2012
[9]. 茶叶色选机智能图像采集处理系统的研究[D]. 胡焦. 安徽理工大学. 2014
[10]. 大米色选机的应用研究[D]. 蓝健. 江西农业大学. 2012