[發明專利]核桃脫青皮機板刷參數微調智能控制系統

有效

• 申請號: 201310231421.0
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103383561A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 李忠新;楊莉玲;楊忠強;馬文強;劉奎;劉佳;沈曉賀;阿布里孜;崔寬波;朱占江;買合木江;閆圣坤
• 申請（專利權）人: 新疆農業科學院農業機械化研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.核桃脫青皮機智能微調控制系統，該系統包括：

上位機，在連續式青核桃脫皮機參數智能調節系統的上位機應用時，因滿足以下條件：硬件條件因滿足系統軟件模塊運行需求；預裝Windows?XP系統，系統運行穩定；工作穩定、可靠、低功耗；可與本發明其他部件進行實時有效通信，靈活性好。其主要功能為，設定連續式青核桃脫皮機的工作參數，對輸入喂料口的青核桃信息進行預處理，決策發送到下位機的參數，以及通信管理功能。機器視覺裝置，采集喂料口出的青核桃圖像信息，并將其發送到上位機進行處理。

下位機，由STC90C51單片機及相關外設部件組成，根據上位機決策信號和角度傳感器反饋信息，完成對間隙調節伺服電機和角度調節伺服電機的控制。下位機根據上位機發送的控制微調量與當前角度傳感器反饋信息之差，通過PID控制算法計算出兩臺伺服電機所需的控制量，并將其發送至兩臺伺服電機，對其進行控制。

間隙調節伺服電機8，與間隙調節桿10相連接，根據下位機控制信號調節間隙調節桿的旋轉角度。

角度調節伺服電機11，與角度調節桿13相連接，根據下位機控制信號調節角度調節桿的旋轉角度。

角度傳感器①9、角度傳感器②12，分別安裝在間隙調節桿10和角度調節桿13處，將角度信息反饋至下位機。

壓力傳感器，安裝在板刷處，將板刷所受壓力信息反饋至上位機，以參與決策。

2.如權利要求1所述的核桃脫青皮機智能微調控制系統，其特征在于所述的上位機進一步包括以下功能模塊：

板刷參數自動設置模塊，根據用戶設定的核桃品種和等級，通過內部知識庫決策出板刷工作時所需的適宜參數，并將其發送至下位機。并通過狀態顯示面板實時顯示當前板刷工作狀態。

圖像處理模塊，對機器視覺傳感器采集到的圖像信息進行處理，機器視覺傳感器CCD攝像機輸出圖像為bmp格式彩色圖像，通過USD2.0接口將圖像存入上位機內存緩沖區。在圖像處理時間內，利用回調函數對圖像進行采集和信息處理，包括圖像灰度變換、分割、去噪、工作行信息獲取，得到同一時刻參與處理的核桃數量序列，并將其發送至板刷參數智能微調決策模塊。其中灰度變換采用2G-R-B(R、G、B為同一像素點出紅、綠、藍色彩的亮度)的方式進行處理；分割處理采用灰度直方圖法完成，以降低圖像的誤識別率；去噪處理采用先膨脹后腐蝕的方式，以降低圖像中陰影、污漬等噪聲的影響。

板刷參數智能微調決策模塊，將圖像處理模塊發送的同一時刻參與處理的核桃數量，與預先通過力學實驗獲得并設定的青核桃受力模型以及當前板刷參數信息，計算出板刷壓力與壓力變化率閾值，并根據閾值與壓力傳感器反饋信息之差，進一步通過模糊控制算法，決策出所需的板刷參數微調量，將其發送至下位機。

通信模塊，管理上位機與下位機的實時通信，并負責采集壓力傳感器和角度傳感器的反饋信息，采用異步串行方式進行數據傳輸。

3.一種基于權利要求1-2所述核桃脫青皮機智能微調控制系統，該方法包括：

S1：根據圖像處理模塊發送的同一時刻參與處理的核桃數量序列，與鏈板傳輸帶的速度，計算出當前時刻參與處理的青核桃數量。

S2：根據青核桃力學實驗得到的受力模型，及當前時刻壓力傳感器數據，并按以下計算方式處理數據。

F‾=Fn;]]>F·‾=F·n]]>

DF=f‾max2;]]>D‾F·=f·max2]]>

u1=F‾-DF;]]>u2=F·‾-DF·]]>

其中，F為壓力傳感器反饋信息，為F的變化率，f_max為青核桃受力模型中核桃硬殼所能承受的最大壓力，為核桃硬殼壓力隨形變的變化率最大值，u₁，u₂為模糊控制輸入量。

S3：根據S2步驟得到的輸入量，采用模糊控制算法決策出所需的微調量，兩組輸入量和兩組輸出量都分別細分為五個等級。

S4：將決策出的微調量發送到下位機。