[发明专利]一种籽棉品质检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种籽棉品质检测装置，其特征在于：包括有机壳，设置于机壳内且朝向机壳内底板的光电检测装置和柔光板，设置于机壳内且与光电检测装置连接的信号处理电路板，以及设置于机壳上的显示屏、控制按键和通信接口；所述的机壳的底板为透光板，所述的光电检测装置位于柔光板的正上方，所述的信号处理电路板包括有集成电路板和设置于集成电路板上的微处理器及控制电路；所述的光电检测装置包括有线路板、以及安装于线路板上的多个LED光源和多个颜色传感器，且所述的多个LED光源和多个颜色传感器间隔均匀分布；所述的多个颜色传感器、显示屏、控制按键、通信接口均与所述的微处理器连接。

2.根据权利1所述的一种籽棉品质检测装置，其特征在于：所述的线路板上安装有十二个条形LED面光源和四个颜色传感器，其中八个条形LED面光源组成正方形结构，另外四个条形LED面光源形成十字结构且位于正方形结构内部，十二个条形LED光源从而组成田字形结构，所述的四个颜色传感器位于田字形结构的四个方形框内，且每个颜色传感器的外围设置有管状的遮光罩。

3.根据权利要求1所述的一种籽棉品质检测装置，其特征在于：所述的微处理器选用型号为MSP430F249的微处理器，所述的颜色传感器选用型号为TCS3200的RGB颜色传感器。

4.根据权利要求1所述的一种籽棉品质检测装置，其特征在于：所述的机壳内壁上固定设置有供电电源装置，所述的供电电源装置选用锂电池装置或电源适配器，所述的供电电源装置分别与多个LED光源、多个颜色传感器、信号处理电路板连接进行供电。

5.根据权利要求1所述的一种籽棉品质检测装置，其特征在于：所述的通信接口包括有型号为CP2102的USB通信模块和无线通信模块，所述的USB转串口芯片和无线通信模块分别与所述的微处理器连接。

6.根据权利要求1所述的一种籽棉品质检测装置，其特征在于：所述的显示屏选用LCD液晶显示屏。

7.根据权利1所述的一种籽棉品质检测装置的检测方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、RGB颜色传感器的白平衡调节：首先RGB颜色传感器对着白板，微处理器控制RGB颜色传感器，依次选通RGB颜色传感器中的三颜色滤光器，在规定时间内测得三颜色滤光器的基准值，分别记为red_bace、green_bace、blue_bace；

(2)、RGB颜色传感器的颜色识别：RGB颜色传感器对着要识别的颜色，在微处理器的控制下，依次选通RGB颜色传感器中的三颜色滤光器，在规定时间内测得三颜色滤光器的检测值，分别记为red、green、blue，在24位RGB颜色值中，实际RGB的颜色值：红色R根据公式(1)得到，绿色G根据公式(2)得到，蓝色B根据公式(3)得到：

红色R＝255×red/red_bace(1)；

绿色G＝255×green/green_bace(2)；

蓝色B＝255×blue/blue_bace(3)；

(3)、微处理器对RGB颜色传感器的颜色坐标进行转换：

根据色度学理论，XYZ系统中的光谱三刺激值X、Y、Z通过公式(4)得到：

$\left\{\begin{array}{c}X=0.490R+0.310G+0.200B\\ Y=0.177R+0.812G+0.011B\\ Z=0.010G+0.990B\end{array}\right.---\left(4\right);$

亨特系统中的反射率Rd、红色深度a、黄色深度+b由公式(5)得到：

$\left\{\begin{array}{c}Rd=Y\\ a=175f_y(1.02X-Y)\\ +b=70f_y(Y-0.847Z)\\ f_y=0.51\[(21+20Y)/(1+20Y)\]\end{array}\right.---\left(5\right);$

其中，f_y为由Y计算得到的中间转换值；在棉花颜色测量时，由于a近似一常数，无须测量，即三刺激值中的X无须测量，所以，只要测量籽棉的Y、Z两刺激值便行了，由此将公式(5)简化为公式(6)的形式，由测得的Y、Z两刺激值得出待测籽棉反射率Rd和黄色深度+b：

$\left\{\begin{array}{c}Rd=Y\\ +b=70f_y(Y-0.847Z)\end{array}\right.$

f_y＝0.51[(21+20Y)/(1+20Y)] (6)；

(4)、棉花颜色测量前，采用五块不同颜色的标准色板对籽棉品质检测装置计算得到的反射率Rd和黄色深度+b进行校准，每块标准色板都有标定的反射率Rd’和黄色深度+b’，根据标定的反射率Rd’和黄色深度+b’对籽棉品质检测装置检测到的反射率Rd和黄色深度+b进行对比，然后根据两者的差值进行数据处理，对籽棉品质检测装置进行校准；

(5)、籽棉品质检测装置的RGB颜色传感器对已知等级的籽棉进行检测，得到对应的R、G、B三值，然后微处理器根据公式(4)和(6)计算得到对应的反射率Rd和黄色深度+b，建立籽棉颜色分级数据库；

(6)、籽棉品质检测装置的多个RGB颜色传感器对待测籽棉进行检测，然后将采集的多个R、G、B颜色值发送给微处理器，微处理器根据公式(4)和(6)计算得到多组反射率Rd和黄色深度+b值，当得到的多组反射率Rd和黄色深度+b值，经数字滤波数据处理后，与籽棉颜色分级数据库内各等级籽棉的数据进行比对，从而得出籽棉的等级；当得到的多组反射率Rd和黄色深度+b值经数字滤波数据处理后，无法与籽棉颜色分级数据库中的数据对应，则等级判定失败，提示重新测量，直至得出籽棉的等级。