[發(fā)明專利]雙工位式機(jī)采棉加工過程圖像信息在線采集裝置

在審

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• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106596552A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成梁;李蕾;董全成;曹樹坤
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙工位式機(jī)采棉加工過程圖像信息在線采集裝置。

背景技術(shù)

棉花的拾花期較短，采摘季節(jié)勞動(dòng)力奇缺，尤其是近年來中國人工采摘成本的大幅度上升，進(jìn)一步加劇了棉花成本的快速增長。棉花采摘機(jī)械化是解決勞力緊缺，提高棉花生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的必然選擇。機(jī)采棉相對于手摘棉的效益優(yōu)勢有利于提高我國棉花產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平和國際競爭力，推動(dòng)我國棉花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

機(jī)采棉采收過程中會摻雜棉枝、葉屑、雜草、鈴殼等雜質(zhì)，含雜率一般在20％左右，遠(yuǎn)高于手摘棉，同時(shí)由于機(jī)采棉加工工藝不完善，使得機(jī)采棉皮棉的等級明顯低于手摘棉。

近年來，雖然我國的棉花采摘機(jī)械化得到快速發(fā)展，但機(jī)采棉等級仍然由技術(shù)人員通過手感、目測或是HVI系統(tǒng)離線測量獲得，對于整垛棉模甚至整個(gè)加工季節(jié)都使用相同的設(shè)備參數(shù)及工藝參數(shù)，加工過程中很少進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。由于機(jī)采棉加工過程中在線檢測、智能控制技術(shù)不足，不能實(shí)時(shí)地根據(jù)棉花性狀特征確定合適的加工工藝，加工過程中對不同含雜量的棉花往往采用單一的軋花模式，混級加工問題普遍，棉纖維損傷嚴(yán)重，整體加工質(zhì)量不高，導(dǎo)致棉花加工仍屬于粗放型產(chǎn)業(yè)。

棉花圖像反映了其顏色特征和雜質(zhì)含量信息，在線檢測系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測棉花性狀參數(shù)，其主要原理是利用相機(jī)采集棉花圖像，然后通過圖像處理技術(shù)提取棉花的含雜信息，以便于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)棉花加工工藝參數(shù)。研究一種能夠快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)在線獲取機(jī)采棉圖像信息的裝置成為提高機(jī)采棉加工質(zhì)量的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種雙工位式機(jī)采棉加工過程圖像信息在線采集裝置，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了棉樣圖像的在線采集，提高了棉樣圖像的獲取效率，增大了對輸棉管道中棉花信息的了解，減少了單臺設(shè)備的加工制造成本，具有快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、結(jié)構(gòu)緊湊、采樣準(zhǔn)確的特點(diǎn)，有利于實(shí)時(shí)掌握機(jī)采棉加工工藝參數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雙工位式機(jī)采棉加工過程圖像信息在線采集裝置，包括棉樣在線獲取部件、雙工位式光學(xué)玻璃板和雙工位式圖像采集部件，其中，所述棉樣在線獲取部件設(shè)置于采棉加工的輸棉管道中，將棉樣壓置于雙工位式光學(xué)玻璃板上，使設(shè)置于雙工位式光學(xué)玻璃板另一側(cè)的雙工位式圖像采集部件采集棉樣信息；

所述棉樣在線獲取部件，包括伺服電機(jī)、棉樣壓板和采樣槽，所述棉樣壓板設(shè)置于采樣槽內(nèi)，所述伺服電機(jī)的輸出軸連接棉樣壓板一端，電機(jī)帶動(dòng)棉樣壓板沿其連接端旋轉(zhuǎn)，壓取輸棉管道的棉樣。

所述棉樣在線獲取部件，包括采樣基座、采樣槽、伺服電機(jī)、棉樣壓板和壓板驅(qū)動(dòng)軸，所述采樣基座設(shè)置于輸棉管道內(nèi)，與輸棉管道方向相平行，所述伺服電機(jī)設(shè)置于采樣基座外側(cè)，棉樣壓板設(shè)置于采樣基座內(nèi)側(cè)，與伺服電機(jī)通過壓板驅(qū)動(dòng)軸連接，所述采樣槽設(shè)置于采樣基座內(nèi)側(cè)兩端。

所述雙工位式光學(xué)玻璃板設(shè)置于采樣基座內(nèi)部兩側(cè)，所述雙工位光學(xué)玻璃板上端設(shè)置有保護(hù)擋板，保護(hù)擋板嵌入采樣基座內(nèi)側(cè)設(shè)置有的滑道內(nèi)，保護(hù)擋板由電動(dòng)推桿推動(dòng)，以遮擋或露出雙工位光學(xué)玻璃板。電動(dòng)推桿連接實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在非圖像采集狀態(tài)下覆蓋光學(xué)玻璃板，減少高速氣流下棉枝、鈴殼等較硬雜質(zhì)對玻璃板的劃傷。

所述雙工位式光學(xué)玻璃板極限位置設(shè)置塞柱限位開關(guān)，以防止棉樣壓板越位運(yùn)動(dòng)損傷雙工位光學(xué)玻璃板。

優(yōu)選的，所述保護(hù)擋板上設(shè)置有清潔刷。在保護(hù)擋板運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對光學(xué)玻璃板的清掃。所述采樣槽內(nèi)設(shè)置有高壓氣管，管口對準(zhǔn)雙工位光學(xué)玻璃板，用于采樣完畢后玻璃板上遺留的細(xì)小雜質(zhì)的吹洗清理。

所述雙工位式圖像采集部件，對應(yīng)設(shè)置于雙工位式光學(xué)玻璃板內(nèi)側(cè)，均包括一密封暗室，所述密封暗室內(nèi)設(shè)置有LED光源系統(tǒng)和CCD工業(yè)相機(jī)，采集棉樣圖像。

所述棉樣在線獲取部件、雙工位式光學(xué)玻璃板和雙工位式圖像采集部件均設(shè)置于殼體內(nèi)，所述殼體內(nèi)還設(shè)置有兩個(gè)顯示器，采集的兩個(gè)棉樣圖像分別顯示在兩個(gè)顯示器上。

所述雙工位式圖像采集部件通過無線傳輸模塊連接遠(yuǎn)程控制中心。

基于上述裝置的工作方法，包括以下步驟：

(1)保護(hù)擋板電動(dòng)推桿帶動(dòng)保護(hù)擋板運(yùn)動(dòng)，露出雙工位式光學(xué)玻璃板；

(2)棉樣在線獲取部件中的伺服電機(jī)通過壓板驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)棉樣壓板旋轉(zhuǎn)到與輸棉管道成垂直狀態(tài)，阻擋輸棉管道中高速流動(dòng)的棉花，并收集棉樣到采樣槽中；

(3)伺服電機(jī)軸端的力矩達(dá)到設(shè)定的扭矩閾值時(shí)，伺服電機(jī)繼續(xù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，將棉樣壓在采樣基座上的雙工位光學(xué)玻璃板上；

(4)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，伺服電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)雙工位照明光源和CCD相機(jī)同時(shí)閃光拍照，采集棉樣圖像；