[发明专利]一种彩色双CCD脱绒棉种色选系统及实现方法

权利要求书

1.一种彩色双CCD脱绒棉种色选系统，结构上包括振动喂料系统（1）、光学检测系统（2）、次品分离系统（3）、人机交互系统（4）、清扫系统（5），系统电路控制系统控制运行；

其特征在于：电路控制系统包括：彩色CCD相机模块、图像信号处理模块、人机界面交互模块、气阀控制模块、照明系统模块、清扫控制模块、上料控制模块、收料控制模块和电源管理模块；

人机界面交互模块分别与8个彩色CCD相机模块、4个图像信号处理模块、照明系统模块、清扫控制模块、上料控制模块、收料控制模块和电源管理模块连接；

每个图像信号处理模块的输入端分别与通道物料流前后侧的两个彩色CCD相机模块、一个气阀控制模块连接，构成一个独立的色选通道；

第一色选通道的两个彩色CCD相机模块分别为第一通道物料流前侧的第1彩色CCD相机模块及第一通道物料流后侧的第2彩色CCD相机模块；

第二色选通道的两个彩色CCD相机模块分别为第二通道物料流前侧的第3彩色CCD相机模块元及第二通道物料流后侧的第4彩色CCD相机模块；

第三色选通道的两个彩色CCD相机模块分别为第三通道物料流前侧的第5彩色CCD相机模块，第三通道物料流后侧的第6彩色CCD相机模块；

第四色选通道的两个彩色CCD相机模块分别为第四通道物料流前侧的第7彩色CCD相机模块及第四通道物料流后侧的第8彩色CCD相机模块；

每个彩色CCD相机模块负责物料信号的采集及将图像信号差分传输到图像信号处理模块；

图像信号处理模块根据人机界面交互模块设置的次品特征指令对各个色选通道前、后侧彩色CCD相机模块采集的信息进行特征分析并发送对应通道的物料清除信号到气阀控制模块；气阀控制模块接收控制信号后，驱动高速压缩空气流将次品物料吹出；

照明系统模块提供足以区分物料特征信息的反射亮度；

清扫控制模块通过定时及手动清扫保证检测视窗的清洁；

上料控制模块保证稳定的物料流进入检测视场；

收料控制模块将分选后的良品、次品物料输送到下一生产加工线；

电源管理模块负责管理整个系统电能的分配及应用控制；

所述光学检测系统（2）包括LED-RGB光源系统、参考背景单元和彩色CCD相机单元；彩色CCD相机单元包括分选接口处理单元，分选接口处理单元具有2个灵敏度门槛同步设置及缺陷尺寸自定义控制功能；

所述的彩色CCD相机单元及其配合的线扫描专用镜头，实现动态棉种的颜色特征信息的提取、形状特征信息的提取和表面特征信息的提取；

所述颜色特征信息提取过程：通过建立棉种的HSV颜色圆锥体模型实现异色差异信息的提取；对物料异色度及完整性分析处理；

所述形状特征信息过程：通过彩色双CCD脱绒棉种色选系统，设定棉种落速约为3m/s，合格棉种长度6-9mm；

要实现颜色、形状多特征信息提取，单粒棉种最小行扫描频率需大于10，加之棉种下落姿态的不确定性，相机设计响应速度为100us；

相机采集板硬件架构包括电源管理电路、CCD驱动控制电路、噪声处理电路、AD转换电路、差分传输电路；

当物料通过滑槽进入光学检测区域后，物料表面反射的光源能量由镜头进入彩色CCD成像面，彩色CCD将感知到的光学信号转化为模拟电学信号，并通过去噪、放大、AD转换后将物料的RGB数字信息传递给FPGA处理单元，FPGA通过内置处理算法结合上位机控制指令完成图像信息特征值的提取，并将控制信号以LVDS差分形式发送给执行机构。