[发明专利]一种基于机器视觉的马铃薯切制机智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的马铃薯切制机智能控制系统，其特征在于：包括机器视觉模块(1)、MATLAB图像处理模块(2)、PLC控制模块(3)、运输动力模块(4)、切制机动力模块(5)以及进料口传感模块(6)；其中，机器视觉模块(1)与MATLAB图像处理模块(2)连接；MATLAB图像处理模块(2)和PLC控制模块(3)之间通过WinccOPC服务器(7)连接；PLC控制模块(3)分别与运输动力模块(4)和进料口传感模块(6)连接，且通过变频模块(8)与切制机动力模块(5)连接；

所述机器视觉模块(1)，用于采集马铃薯和已知面积的正方形的图像；

所述MATLAB图像处理模块(2)，对采集到的图像进行处理，计算图像中马铃薯的总面积，进而得到马铃薯的总质量；

所述PLC控制模块(3)，根据马铃薯的总质量控制运输动力模块(4)和通过变频模块(8)控制切制机动力模块(5)，达到智能控制切制机切制马铃薯速度的目的；

所述运输动力模块(4)，运输马铃薯至切制机；

所述切制机动力模块(5)，为切制机提供切制动力，实现刀具切制快慢调节；

所述进料口传感模块(6)，探测切制机进料口处马铃薯的高度并将信息反馈给PLC控制模块(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的马铃薯切制机智能控制系统，其特征在于：所述机器视觉模块(1)包括图像采集单元(9)和照明单元(10)；图像采集单元(9)与MATLAB图像处理模块(2)连接。

3.一种用于权利要求1所述基于机器视觉的马铃薯切制机智能控制系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)机器视觉模块采集马铃薯和已知面积的正方形的图像；

2)MATLAB图像处理模块对采集到的图像进行处理，计算图像中马铃薯的总面积，进而得到马铃薯的总质量；

3)PLC控制模块通过WinccOPC服务器接收MATLAB图像处理模块传输过来的马铃薯总质量数据，并根据马铃薯的总质量控制运输动力模块和通过变频模块控制切制机动力模块，达到智能控制切制机切制马铃薯速度的目的；

所述步骤2)对采集到的图像进行如下处理：

(1灰度变换；

(2运用差分法进行图像分割；

(3对比度调整；

(4边缘检测；

(5图像形态学处理；

(6中值滤波处理；

(7标记；

(8计算面积、质量；

所述步骤(8的具体步骤为：

1))MATLAB图像处理模块对图片处理得到图像中已知面积的正方形的像素点数，用正方形面积除以图像中像素点数得到每个像素点所占的面积；

2))由已知每个像素点面积，通过图像中马铃薯区域总的像素点乘以每个像素点的面积就等到图片中马铃薯的总面积；

3))把面积转化为质量：

预先通过在图像采集区域内放满马铃薯并称其总质量，算出马铃薯单位面积的质量，最后通过单位面积的质量乘以图片中马铃薯的总面积得到图片中马铃薯总质量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤3)的具体控制步骤如下：PLC控制模块接收到马铃薯的总质量数据后，利用已设定好的对比值与马铃薯的总质量比较；若马铃薯的总质量大于对比值，PLC控制模块对变频模块发出频率提高指令；若马铃薯的总质量小于对比值，PLC控制模块对变频模块发出频率降低指令；从而实现切制机动力模块转速变化，最后实现调节切制快慢。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述步骤3)控制调节过程中，进料口传感模块探测进料口处马铃薯的高度，并将信息反馈给PLC控制模块，若马铃薯高度大于标定高度，PLC控制模块控制运输动力模块减速和提高变频模块的频率。