一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置及方法，该装置包括第一线阵CCD相机、第二线阵CCD相机、棉花下落腔体、气体喷阀、喷阀驱动器以及嵌入式FPGA图像处理器；所述的第一线阵CCD相机和第二线阵CCD相机位于棉花下落腔体的两侧，且存在垂直高度差h，用于采集从棉花下落腔体内下落籽棉棉团的图像；第一线阵CCD相机与第二线阵CCD相机均通过CameraLink线缆与嵌入式FPGA图像处理器相连；喷阀驱动器通过差分信号线缆与嵌入式FPGA图像处理器相连，气体喷阀与喷阀驱动器相连。本发明专利技术通过嵌入式FPGA图像处理器进行图像处理和特征匹配，实现对籽棉棉流的下落速度进行精确测算，动态的调整籽棉异纤分选系统异纤打击的延时时间，使籽棉异纤分选系统更加精确。

Time delay dynamic adjustment device and method of a cotton foreign fiber sorting system

The invention discloses a device and method for dynamic adjustment of time delay of a cotton foreign fiber sorting system, which comprises a first line array CCD camera, the second line array CCD camera, Cotton falling cavity, gas jet valve, spray valve actuator and the embedded FPGA image processor; both sides of the first and second line array CCD camera the CCD camera is located in the cavity and the whereabouts of cotton, vertical height difference of h for image acquisition from cotton seed cotton Cotton falling cavity falling; the first line and second line array CCD camera array CCD camera through the CameraLink cable and the embedded FPGA image processor is connected; spray valve drive through the differential signal cable is connected with the embedded FPGA image processor, gas injection valve is connected with the spray valve drive. The invention of image processing and feature matching by embedded FPGA image processor, realize the accurate measurement of seed cotton flow falling speed, dynamic adjustment of cotton foreign fiber sorting system against different fiber delay time, the seed cotton foreign fiber sorting system is more accurate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器视觉的工业检测领域，具体涉及一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置及方法。
技术介绍
目前，棉花的异纤分选普遍都是风机提供气流带着棉花下落，通过风机的风速进而估计棉花的下落速度，再根据识别模块与喷阀的距离设定喷阀的打击延时时间。但是棉流的速度一般小于风速，并且由于棉团的大小、质量、空气阻力的不同，导致棉流的速度也不一致。因此，棉流速度的动态测量是保证棉花异纤分选质量与精度的至关重要的因素与保证。目前，已经存在利用PC机为基础的棉花异性纤维分拣系统中用视频测速的棉流速度在线估计方法。此方法是利用两个存在固定高度差的、安装在同一面的彩色线阵CCD相机进行棉流的实时图像信息采集，对两个相机所采集的两幅棉流图像沿垂直于棉流横截线的方向进行分割，分割成若干棉流子图。通过在两个相机的子图里面通过相似度找出同一棉花，进而根据时间和固定高度差去计算此时棉流的速度。但是此种方法存在诸多缺点与不足：1、PC机的定时时间精度不高，正常PC机的定时精度只能达到毫秒级别，而在棉花异纤分选行业，两个相机之间的高度差很小，棉花通过两个相机之间的时间也只有十毫秒左右，误差太大；2、此方式没有保证两个相机同时触发，如果两个相机不能同时触发，两个相机就不能处在同一个时间基准，不能保证下落时间的计算准确度；3、将棉流图像分成若干个小的子图，不可避免的使图像边缘的棉花数据信息丢失，可能会找不到相同棉花，导致速度测量无法完成或误差很大。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，能满足籽棉异纤识别工作精度要求。本专利技术的另一目的是提供一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置的调整方法。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，包括第一线阵CCD相机、第二线阵CCD相机、棉花下落腔体、气体喷阀、喷阀驱动器以及嵌入式FPGA图像处理器；所述的第一线阵CCD相机和第二线阵CCD相机位于棉花下落腔体的两侧，且存在垂直高度差h，用于采集从棉花下落腔体内下落籽棉棉团的图像；第一线阵CCD相机与第二线阵CCD相机均通过CameraLink线缆与嵌入式FPGA图像处理器相连；喷阀驱动器通过差分信号线缆与嵌入式FPGA图像处理器相连，气体喷阀与喷阀驱动器相连。所述的第一线阵CCD相机和第二线阵CCD相机均为彩色线阵CCD相机。在所述的第一线阵CCD相机的外侧设白色背景板，在第一线阵CCD相机与白色背景板之间设白色LED线性光源和白色背景板光源。在所述的第二线阵CCD相机的外侧设白色背景板，在第一线阵CCD相机与白色背景板之间设白色LED线性光源和白色背景板光源。所述的第一线阵CCD相机的扫描方向为从左往右。所述的第二线阵CCD相机的扫描方向为从右往左。所述的第一线阵CCD相机和第二线阵CCD相机均为外触发模式。所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置的调整方法，嵌入式FPGA图像处理器通过CameraLink标准协议接收线阵CCD相机采集到的图像信息，并对图像进行实时处理；当正反两面有一面识别到异纤时，对另一相机的籽棉棉流图像数据进行特征匹配、速度计算，从而实现对籽棉异纤速度动态的测量，再通过测量出来的实际速度对系统延迟时间进行修正和补偿，从而动态的调整籽棉异纤分选系统打击异纤的延时时间。所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置的调整方法，在嵌入式FPGA图像处理器的内存中开辟两个一定大小的存储空间队列用来存储两个相机采集的实时图像数据；两个线阵相机以行频为周期往此两个FIFO写一行数据，此两个FIFO以相机的行频为周期下移一行，移出最先一行数据；当正反两面有一面识别到异纤时，嵌入式FPGA图像处理器记住此棉团图像，在另一个存储数据空间进行特征匹配，识别出同一团棉团，根据图像数据的行数得到棉花通过两个相机之间的时间t，再由两个相机之间的固定高度差就可以精确算出此时籽棉棉流的速度。所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置的调整方法，当嵌入式FPGA图像处理器测算出籽棉棉流速度后，动态的修正喷阀驱动器的延迟时间的公式为:式中，T0为系统设置的初始延迟时间基准；为跟相机与喷阀间距离相关的经验测试值常数，范围为0～100；V0为正常状态下，籽棉棉流的稳定速度；V为算法测算出来的籽棉棉流的实际运动速度。嵌入式FPGA图像处理器思想区别于目前存在的以PC机为基础的棉流测速装置。PC机的实现方式是抓取一张张图片，对两个相机的不同图片间进行棉花相似度的检测，当相似度最高时就认为是同一团棉花，然后算出棉流的速度，然后再抓取图片，继续进行测算。本专利的基于嵌入式FPGA图像处理器对线阵CCD相机采集到的图像进行连续不断的处理，即在内存中开辟两个一定大小的存储空间队列用来存储两个相机采集的实时图像数据。两个线阵相机以行频为周期往此两个FIFO写一行数据，此两个FIFO以相机的行频为周期下移一行，移出最先一行数据，此方法的优点是不会使棉流图像丢失。当正反两面有一面识别到异纤时，嵌入式FPGA图像处理器记住此棉团图像，在另一个存储数据空间进行特征匹配，识别出同一团棉团，这样就可以根据图像数据的行数得到棉花通过两个相机之间的时间t,再由两个相机之间的固定高度差就可以精确算出此时籽棉棉流的速度。本专利解决了以PC机为基础的测速系统相机触发不同时、棉流图片边缘棉团数据缺失、处理速度慢、控制时间不精确的问题，实现了籽棉异纤速度的动态精确测量。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置及其方法，能有效解决以PC机为基础的测速系统相机触发不同时、棉流图片边缘棉团数据缺失、处理速度慢、控制时间不精确等问题，通过嵌入式FPGA图像处理器对两个相机采集的籽棉图像数据进行图像处理和特征匹配，从而对籽棉棉流的下落速度进行精确的测算，实现动态的调整籽棉异纤分选系统异纤打击的延时时间，使籽棉异纤分选系统更加精确，实现了籽棉异纤速度的动态精确测量，具有很好的实用性。附图说明图1是籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置简易机械结构图；图2是籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整方法的软件框架图；图3第一线阵CCD相机5异纤速度动态测量的软件设计流程图。具体实施方式下面结合具体附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，包括白色LED线性光源1、白色背景板光源3、白色背景板4、第一线阵CCD相机5、第二线阵CCD相机6、棉花下落腔体7、气体喷阀8、喷阀驱动器9以及嵌入式FPGA图像处理器10。第一线阵CCD相机5和第二线阵CCD相机6均为彩色线阵CCD相机，位于棉花下落腔体7的两侧，且存在垂直高度差h，用于采集从棉花下落腔体7内下落籽棉棉团2的图像。第一线阵CCD相机5与第二线阵CCD相机6均配备白色LED线性光源1、白色背景板光源3以及白色背景板4。第一线阵CCD相机5与第二线阵CCD相机6均通过CameraLink线缆与嵌入式FPGA图像处理器10相连；喷阀驱动器9通过差分信号线缆与嵌入式FPGA图像处理器10相连，气体喷阀8与喷阀驱动器9相连。为了使相机采集图像的方向保持一致，设置两个线阵CCD相机的扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：包括第一线阵CCD相机(5)、第二线阵CCD相机(6)、棉花下落腔体(7)、气体喷阀(8)、喷阀驱动器(9)以及嵌入式FPGA图像处理器(10)；所述的第一线阵CCD相机(5)和第二线阵CCD相机(6)位于棉花下落腔体(7)的两侧，且存在垂直高度差h，用于采集从棉花下落腔体(7)内下落籽棉棉团(2)的图像；第一线阵CCD相机(5)与第二线阵CCD相机(6)均通过CameraLink线缆与嵌入式FPGA图像处理器(10)相连；喷阀驱动器(9)通过差分信号线缆与嵌入式FPGA图像处理器(10)相连，气体喷阀(8)与喷阀驱动器(9)相连。

【技术特征摘要】
1.一种籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：包括第一线阵CCD相机(5)、第二线阵CCD相机(6)、棉花下落腔体(7)、气体喷阀(8)、喷阀驱动器(9)以及嵌入式FPGA图像处理器(10)；所述的第一线阵CCD相机(5)和第二线阵CCD相机(6)位于棉花下落腔体(7)的两侧，且存在垂直高度差h，用于采集从棉花下落腔体(7)内下落籽棉棉团(2)的图像；第一线阵CCD相机(5)与第二线阵CCD相机(6)均通过CameraLink线缆与嵌入式FPGA图像处理器(10)相连；喷阀驱动器(9)通过差分信号线缆与嵌入式FPGA图像处理器(10)相连，气体喷阀(8)与喷阀驱动器(9)相连。2.根据权利要求1所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：所述的第一线阵CCD相机(5)和第二线阵CCD相机(6)均为彩色线阵CCD相机。3.根据权利要求1所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：在所述的第一线阵CCD相机(5)的外侧设白色背景板(3)，在第一线阵CCD相机(5)与白色背景板(3)之间设白色LED线性光源(1)和白色背景板光源(2)。4.根据权利要求1所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：在所述的第二线阵CCD相机(6)的外侧设白色背景板(3)，在第一线阵CCD相机(5)与白色背景板(3)之间设白色LED线性光源(1)和白色背景板光源(2)。5.根据权利要求1所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：所述的第一线阵CCD相机(5)的扫描方向为从左往右。6.根据权利要求1所述的籽棉异纤分选系统延迟时间动态调整装置，其特征在于：所述的第二线阵CCD相机(6)的扫描方向为从右往左。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪超，汪学良，张云，张冬，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32