專利名稱：采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種對顆粒物料的色選方法，具體涉及一種應用光電檢 測技術(shù)對顆粒物料進行分選、分級的采用彩色電荷藕合器件的多功能色 選方法。
背景技術(shù)：
自20世紀80年代以來，基于顏色的分選加工已經(jīng)成為大米、豆類 和各種果仁等農(nóng)產(chǎn)品深加工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，其原理是利用顆粒 物料的灰度差異來區(qū)分、區(qū)別其中的異色顆粒物料和雜質(zhì)。特別是在異 色顆粒的大小、密度都同正常顆粒十分相似的情況下，傳統(tǒng)的風選等方 法不再有效，色選就成了唯一精選途徑。目前色選流程已成為大米精加 工中一道必不可少的重要工序。
我國作為一個糧食大國，除了大米之外，每年還有數(shù)億噸的豆類、 芝麻、薯片、瓜子仁、葡萄干、枸杞等農(nóng)產(chǎn)品，存在廣闊的雜糧分選市 場。而目前的色選技術(shù)主要是使用光電池技術(shù)，該技術(shù)在色選領(lǐng)域已經(jīng) 應用了近20年時間，其選別能力有限，特別是在雜糧色選市場，由于 雜糧帶有豐富的顏色信息，單純依靠灰度信息不能有效分辨正常顆粒和 異色顆粒的差異，而且其帶出比、色選精度等技術(shù)指標愈來愈不能滿足 市場的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點而提出的，其目的是提供一 種應用光電檢測技術(shù)對顆粒物料進行分選、分級的采用彩色電荷藕合器 件的多功能色選方法。
本發(fā)明的采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法，包括以下步
驟
(i) 開始工作之后，物料進入采集區(qū)，用彩色CCD傳感器22進行 圖像采集(Sl);
(ii) 采集到圖像后送入DSP處理器進行圖像分割，分割按得到的 圖像像素進行，分割后對每個像素進行顏色分析(S2);
(iii) 對分割后的各個區(qū)域進行區(qū)域定位，將圖像定位到檢測的物 料中，對物料的信息進行重點分析(S3);
(iv) 對分割后的各個區(qū)域進行顏色區(qū)域識別(S4);(V)對正常顆粒的圖像信息進行記錄，根據(jù)不同的分選等級建立 分選標準閾值，即記錄不同等級的物料中包含哪個范圍的紅顏色分量， 哪個范圍的綠顏色分量，哪個范圍的藍顏色分量(S5);
(vi) 將標準閾值保存到數(shù)據(jù)庫中(S6);
(vii) 將得到的待選物料圖像顏色信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進
行信息顏色匹配(即顏色對比)，看待選物料的顏色符合哪個等級的標
準(S7);
(viii) 根據(jù)匹配的結(jié)果判斷出質(zhì)量等級，并得出分離與否的控制信 號，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使噴氣閥25動作，將不合格的物料顆粒吹出滑槽進 入不合格料倉26，合格物料將沿著滑槽進入合格料倉27，完成被檢測 物料的分選分級工作，結(jié)束(S8)。
彩色CCD傳感器采用型號為CIPS317CF603芯片。
本發(fā)明包括了進料、檢測、選別等多個控制模塊，各個部分能夠協(xié) 調(diào)工作，保證了整機正常、穩(wěn)定的工作。在顆粒流速高達每秒3500 5000mm的情況下，能夠準確的控制分揀動作，保證了低帶出比。
本發(fā)明基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，不需要電腦連接，自成系統(tǒng)，可以方 便地安裝在各種農(nóng)產(chǎn)品的精加工車間，對各種顆粒物料均能精確地進行 分選分級。


圖1是本發(fā)明的采用彩色電荷藕合器件的多功能色選裝置框圖； 圖2是本發(fā)明的色選裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的色選方法程序圖。 其中
1喂料系統(tǒng)2光學檢測系統(tǒng)
3嵌入式處理器系統(tǒng)4執(zhí)行機構(gòu)
11料倉12喂料器
13滑槽21光源
22彩色CCD傳感器23背景板
24攝像鏡頭25噴嘴
26次品收集倉27成品收集倉
31 FPGA門陣列32DSP處理器
33動態(tài)存儲器
具體實施方式
下面，參照附圖和實施例對本發(fā)明的采用彩色電荷藕合器件的多功 能色選方法進行詳細說明
如圖1 3所示， 一種采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法， 本色選方法所采用的裝置包括喂料系統(tǒng)1、光學檢測系統(tǒng)2、嵌入式處
理器系統(tǒng)3和執(zhí)行機構(gòu)4。
其中喂料系統(tǒng)1包括料倉11、在料倉11的下方設(shè)置喂料器12、在 喂料器12的下方設(shè)置滑槽13。
料倉11用于儲存待加工物料，提升機構(gòu)則將物料提升至主機頂端 的振動喂料器12。物料經(jīng)過振動喂料器12后被注入滑槽13，被滑槽 13整形成規(guī)則的顆粒流。通過更換不同寬度的滑槽13可適用于各種形 狀及不同大小的顆粒流。
光學檢測系統(tǒng)2包括高頻光源21、彩色CCD傳感器22(CCD:Charge Coupled Device電荷藕合器件)、背景板23和光學攝像鏡頭24。以 滑槽13為對稱軸，前后各有兩個光源21、前后各一個彩色CCD傳感器 22， 一塊背景板23和一個彩色CCD光學攝像鏡頭24。
光源21采用高頻光譜白光作為光源，使用彩色CCD22傳感器高速 實時采集下落顆粒的圖像。彩色CCD傳感器22可直接采集到復雜的彩 色圖像信息，不僅保證了物料顆粒的高速檢測，又實現(xiàn)了個體顆粒上異 色斑的快速精準測量。彩色CCD傳感器22不僅能夠采集到顆粒與雜質(zhì) 的形狀、大小及顏色等的差異，同時能夠?qū)㈩w粒表面的缺陷、壞斑、霉 變等信息采集到圖像信息中，保證了更高精度的色選效果，實現(xiàn)了以往 任何色選設(shè)備所不能達到的色選精度。
彩色CCD傳感器22采用型號為CIPS317CF603芯片。
嵌入式處理器系統(tǒng)3包括現(xiàn)場可編程門陣列31 (FPGA: Field Programmable Gate Array)、數(shù)字信號處理器32 (DSP:Digital Signal Processor)禾口同步動態(tài)存儲器33 (SDRA: Synchronous Dynamic Random Access Memory)。彩色CCD22傳感器完成采集后得到的圖像數(shù)據(jù)在FPGA 31的控制下經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換存放到SDRA 33中。利用DSP 32與FPGA31 技術(shù)相結(jié)合，把處理過程中的預處理運算放到FPGA門陣列31中實現(xiàn)， DSP處理器32則主要用來進行邏輯判決，從而顯著提高了系統(tǒng)的處理 效率。
執(zhí)行機構(gòu)4包括噴嘴25。
本發(fā)明的采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法，包括以下步(i) 開始工作之后，物料進入采集區(qū)，用彩色CCD傳感器22進行 圖像采集(Sl)，得到的彩色圖像數(shù)據(jù)包含采集到的紅綠藍三個顏色分 量的數(shù)據(jù)，因此信息齊全，顏色判定理由充分(Sl);
(ii) 采集到圖像后送入DSP處理器進行圖像分割，分割按得到 的圖像像素進行，分割后對每個像素進行顏色分析(S2);
(iii) 對分割后的各個區(qū)域進行區(qū)域定位，將圖像定位到檢測的 物料中，對物料的信息進行重點分析(S3);
(iv) 對分割后的各個區(qū)域進行顏色區(qū)域識別(S4);
(v) 對正常顆粒的圖像信息進行記錄，根據(jù)不同的分選等級建 立分選標準閾值(S5)，即記錄不同等級的物料中包含哪個范圍的紅顏 色分量，哪個范圍的綠顏色分量，哪個范圍的藍顏色分量(S5)。
(vi) 將標準閾值保存到數(shù)據(jù)庫中(S6);
(vii) 將得到的待選物料圖像顏色信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進
行信息顏色匹配，看待選物料的顏色符合哪個等級的標準(即顏色對比) (S7);
(viii) 根據(jù)匹配的結(jié)果判斷出質(zhì)量等級，并得出分離與否的控制 信號，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使噴氣閥25動作，將不合格的物料顆粒吹出滑槽 進入不合格料倉26，合格物料將沿著滑槽進入合格料倉27,完成被檢 測物料的分選分級工作，結(jié)束(S8)。
本發(fā)明的工作過程
色選機開始工作的之后，物料進入采集區(qū)，由彩色CCD傳感器22 完成高速實時采集，得到多幀顆粒流圖像(Sl);采集到圖像后送入處 理器進行圖像處理，進行圖像分割(S2);將圖像分成幾個區(qū)域進行分 析，然后對分割后的各個區(qū)域進行區(qū)域定位(S3)和區(qū)域識別(S4)， 判斷出區(qū)域內(nèi)的圖像信息(S4);然后將得到的待選物料信息與數(shù)據(jù)庫 信息進行信息匹配(S7)，根據(jù)匹配的結(jié)果判斷出質(zhì)量等級，并得出分 離與否的控制信號，如果需要分離，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使噴氣閥25動作， 將不合格的顆粒剔除，完成被檢測物料的分選分級工作(S8)。
本發(fā)明包括了進料、檢測、選別等多個控制模塊，各個部分能夠協(xié) 調(diào)工作，保證了整機正常、穩(wěn)定的工作。在顆粒流速高達每秒3500 5000ram的情況下，能夠準確的控制分揀動作，保證了低帶出比。
本發(fā)明基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，不需要電腦連接，自成系統(tǒng)，可以方便地安裝在各種農(nóng)產(chǎn)品的精加工車間，對各種顆粒物料均能精確地進行 分選分級。
權(quán)利要求
1、一種采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法，其特征在于包括以下步驟(i)開始工作之后，物料進入采集區(qū)，用彩色CCD傳感器22進行圖像采集(S1)；(ii)采集到圖像后送入DSP處理器進行圖像分割，分割按得到的圖像像素進行，分割后對每個像素進行顏色分析(S2)；(iii)對分割后的各個區(qū)域進行區(qū)域定位，將圖像定位到檢測的物料中，對物料的信息進行重點分析(S3)；(iv)對分割后的各個區(qū)域進行顏色區(qū)域識別(S4)；(v)對正常顆粒的圖像信息進行記錄，根據(jù)不同的分選等級建立分選標準閾值，即記錄不同等級的物料中包含哪個范圍的紅顏色分量，哪個范圍的綠顏色分量，哪個范圍的藍顏色分量(S5)；(vi)將標準閾值保存到數(shù)據(jù)庫中(標準閾值)(S6)；(vii)將得到的待選物料圖像顏色信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進行信息顏色匹配，看待選物料的顏色符合哪個等級的標準(S7)；(viii)根據(jù)匹配的結(jié)果判斷出質(zhì)量等級，并得出分離與否的控制信號，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使噴氣閥(25)動作，將不合格的物料顆粒吹出滑槽進入不合格料倉(26)，合格物料將沿著滑槽進入合格料倉(27)，完成被檢測物料的分選分級工作，結(jié)束(S8)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法， 其特征在于彩色CCD傳感器(22)采用型號為CIPS317CF603芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用彩色電荷藕合器件的多功能色選方法，包括圖像采集、圖像分割、區(qū)域定位、區(qū)域識別、建立分選標準閾值、將標準閾值保存到數(shù)據(jù)庫中、將得到的待選物料圖像顏色信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進行信息顏色匹配和驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使物料分選分級。本發(fā)明基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，采用彩色電荷藕合器件，不需要電腦連接，自成系統(tǒng)，可以方便地安裝在各種農(nóng)產(chǎn)品的精加工車間，對各種顆粒物料均能精確地進行分選分級。
文檔編號B07C5/342GK101439335SQ20081015457
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者劉恩樹, 張海順, 徐曉明, 朱體高, 王峻松, 王志為, 趙永福 申請人:天津市華核科技有限公司