[发明专利]双工位式机采棉加工过程图像信息在线采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种双工位式机采棉加工过程图像信息在线采集装置。

背景技术

棉花的拾花期较短，采摘季节劳动力奇缺，尤其是近年来中国人工采摘成本的大幅度上升，进一步加剧了棉花成本的快速增长。棉花采摘机械化是解决劳力紧缺，提高棉花生产效率和经济效益的必然选择。机采棉相对于手摘棉的效益优势有利于提高我国棉花产业的现代化水平和国际竞争力，推动我国棉花产业的可持续发展。

机采棉采收过程中会掺杂棉枝、叶屑、杂草、铃壳等杂质，含杂率一般在20％左右，远高于手摘棉，同时由于机采棉加工工艺不完善，使得机采棉皮棉的等级明显低于手摘棉。

近年来，虽然我国的棉花采摘机械化得到快速发展，但机采棉等级仍然由技术人员通过手感、目测或是HVI系统离线测量获得，对于整垛棉模甚至整个加工季节都使用相同的设备参数及工艺参数，加工过程中很少进行适应性调节。由于机采棉加工过程中在线检测、智能控制技术不足，不能实时地根据棉花性状特征确定合适的加工工艺，加工过程中对不同含杂量的棉花往往采用单一的轧花模式，混级加工问题普遍，棉纤维损伤严重，整体加工质量不高，导致棉花加工仍属于粗放型产业。

棉花图像反映了其颜色特征和杂质含量信息，在线检测系统能够实时检测棉花性状参数，其主要原理是利用相机采集棉花图像，然后通过图像处理技术提取棉花的含杂信息，以便于实时调节棉花加工工艺参数。研究一种能够快速、准确、实时在线获取机采棉图像信息的装置成为提高机采棉加工质量的关键。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种双工位式机采棉加工过程图像信息在线采集装置，本发明实现了棉样图像的在线采集，提高了棉样图像的获取效率，增大了对输棉管道中棉花信息的了解，减少了单台设备的加工制造成本，具有快速、准确、实时、结构紧凑、采样准确的特点，有利于实时掌握机采棉加工工艺参数。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双工位式机采棉加工过程图像信息在线采集装置，包括棉样在线获取部件、双工位式光学玻璃板和双工位式图像采集部件，其中，所述棉样在线获取部件设置于采棉加工的输棉管道中，将棉样压置于双工位式光学玻璃板上，使设置于双工位式光学玻璃板另一侧的双工位式图像采集部件采集棉样信息；

所述棉样在线获取部件，包括伺服电机、棉样压板和采样槽，所述棉样压板设置于采样槽内，所述伺服电机的输出轴连接棉样压板一端，电机带动棉样压板沿其连接端旋转，压取输棉管道的棉样。

所述棉样在线获取部件，包括采样基座、采样槽、伺服电机、棉样压板和压板驱动轴，所述采样基座设置于输棉管道内，与输棉管道方向相平行，所述伺服电机设置于采样基座外侧，棉样压板设置于采样基座内侧，与伺服电机通过压板驱动轴连接，所述采样槽设置于采样基座内侧两端。

所述双工位式光学玻璃板设置于采样基座内部两侧，所述双工位光学玻璃板上端设置有保护挡板，保护挡板嵌入采样基座内侧设置有的滑道内，保护挡板由电动推杆推动，以遮挡或露出双工位光学玻璃板。电动推杆连接实现往复运动，实现在非图像采集状态下覆盖光学玻璃板，减少高速气流下棉枝、铃壳等较硬杂质对玻璃板的划伤。

所述双工位式光学玻璃板极限位置设置塞柱限位开关，以防止棉样压板越位运动损伤双工位光学玻璃板。

优选的，所述保护挡板上设置有清洁刷。在保护挡板运动的同时，实现对光学玻璃板的清扫。所述采样槽内设置有高压气管，管口对准双工位光学玻璃板，用于采样完毕后玻璃板上遗留的细小杂质的吹洗清理。

所述双工位式图像采集部件，对应设置于双工位式光学玻璃板内侧，均包括一密封暗室，所述密封暗室内设置有LED光源系统和CCD工业相机，采集棉样图像。

所述棉样在线获取部件、双工位式光学玻璃板和双工位式图像采集部件均设置于壳体内，所述壳体内还设置有两个显示器，采集的两个棉样图像分别显示在两个显示器上。

所述双工位式图像采集部件通过无线传输模块连接远程控制中心。

基于上述装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)保护挡板电动推杆带动保护挡板运动，露出双工位式光学玻璃板；

(2)棉样在线获取部件中的伺服电机通过压板驱动轴带动棉样压板旋转到与输棉管道成垂直状态，阻挡输棉管道中高速流动的棉花，并收集棉样到采样槽中；

(3)伺服电机轴端的力矩达到设定的扭矩阈值时，伺服电机继续进行旋转，将棉样压在采样基座上的双工位光学玻璃板上；

(4)压力达到设定值时，伺服电机停止运动，启动双工位照明光源和CCD相机同时闪光拍照，采集棉样图像；