一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正方法及裝置，實(shí)現(xiàn)了以微控制器為核心融合智能控制技術(shù)、基于FPGA的圖像處理技術(shù)、PWM控制技術(shù)的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正，該裝置能夠自動(dòng)監(jiān)控由光源老化等原因造成的光場(chǎng)變化情況，根據(jù)光場(chǎng)變化自動(dòng)計(jì)算并設(shè)置各種檢測(cè)參數(shù)，在環(huán)境變化時(shí)保證設(shè)備提供一致的檢測(cè)靈敏度，從而使光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整至相機(jī)的最佳工作環(huán)境，為后續(xù)圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)提供有利條件。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及智能色選機(jī)系統(tǒng)
，具體涉及一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正方法及裝置。
技術(shù)介紹
光學(xué)系統(tǒng)是色選機(jī)系統(tǒng)圖像信息采集、物料甄別篩選的關(guān)鍵，穩(wěn)定可靠的光學(xué)系統(tǒng)為后續(xù)圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)提供有利條件。由于色選機(jī)惡劣的工作環(huán)境和工作時(shí)間的持續(xù)，光源燈珠的性能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致色選機(jī)光源裝置照度不夠均勻且一致性較差；由于相機(jī)CCD的每個(gè)圖元中的每個(gè)晶格無(wú)法保證有完全相同的穩(wěn)定性，且在其工作過(guò)程中，CCD的信噪比隨溫度的升高而急劇降低，嚴(yán)重影響色選機(jī)的工作效率和色選效果，制約著色選行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)的目的是提供涉及一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，具有簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能滿足色選機(jī)工作要求。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正方法。技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，包括微控制器、數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊；所述數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊均與微控制器連接；所述的微控制器與散熱裝置相連；所述的FPGA信號(hào)處理模塊與線陣CCD相機(jī)相連；所述的微控制器與色選機(jī)主控板模塊相連。在所述微控制器上設(shè)有RS232串口、USB 接口、CAN 接口、RS485 接口、I2C標(biāo)準(zhǔn)總線接口、PWM寄存器和存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)該裝置采集到的LED光源照度數(shù)據(jù)。所述數(shù)字恒流源模塊，通過(guò)微控制器分析采樣電路采集到的數(shù)據(jù)，利用PWM控制方法對(duì)輸出電流進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整。所述光照度傳感器模塊，用于采集LED光源照度數(shù)據(jù)，流過(guò)光敏二極管的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送到微控制器，將采集到的光源照度與設(shè)定值進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果告知數(shù)字恒流源模塊，數(shù)字恒流源模塊通過(guò)PWM控制策略對(duì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。所述LED光源溫度檢測(cè)模塊，通過(guò)線性熱敏電阻溫度傳感器將LED光源溫度轉(zhuǎn)化為電壓量，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器后實(shí)時(shí)傳送到微控制器。所述背景板調(diào)整模塊，用于對(duì)線陣CCD相機(jī)進(jìn)行暗場(chǎng)校正和白平衡校正，使得相機(jī)每次采集到的圖像信息的灰度值、信噪比滿足設(shè)定范圍后方可正常工作。所述FPGA信號(hào)處理模塊，通過(guò)CameraLink線與線陣CCD相機(jī)連接，用CameraLink標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接收線陣CCD相機(jī)采集到的圖像信息，對(duì)相機(jī)進(jìn)行暗場(chǎng)校正和白平衡校正后的灰度值、信噪比與設(shè)定范圍進(jìn)行比較，并告知微控制器調(diào)整光源亮度，進(jìn)而調(diào)整相機(jī)采集到的圖像的灰度值和信噪比。所述數(shù)字恒流源模塊，包括：D/A轉(zhuǎn)換器；壓控恒流源電路，微控制器將相應(yīng)的數(shù)字量送交D/A轉(zhuǎn)換器，由轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的模擬電壓量，并將該模擬電壓量輸入至壓控恒流源電路；A/D轉(zhuǎn)換器；采樣電路，通過(guò)A/D采樣電路不斷讀取采樣電阻的壓降，并由微控制器對(duì)采樣的數(shù)字量數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，最終根據(jù)分析結(jié)果并結(jié)合PWM控制策略對(duì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而構(gòu)成輸出電流的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)輸出電流的恒定。所述LED光源溫度檢測(cè)模塊，微控制器將溫度檢測(cè)模塊傳送上來(lái)的溫度數(shù)據(jù)與溫度設(shè)定值對(duì)比；若高于設(shè)定值，啟動(dòng)散熱裝置對(duì)LED光源降溫。所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置的校正方法：FPGA信號(hào)處理模塊與背景板調(diào)整模塊、線陣CCD相機(jī)配合使用對(duì)一個(gè)色選通道的光源及相機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使得相機(jī)經(jīng)暗場(chǎng)校正和白平衡校正后所采集到的圖像的灰度值、信噪比在設(shè)定范圍內(nèi)；若不在設(shè)定范圍內(nèi)，不斷調(diào)整光源照度，使得光源照度在設(shè)定范圍內(nèi)且相機(jī)圖像的灰度值、信噪比也在設(shè)定范圍內(nèi)；反復(fù)循環(huán)調(diào)整光源亮度，若相機(jī)圖像的灰度值始終不在設(shè)定范圍內(nèi)，則FPGA信號(hào)處理板將光源燈已損壞的信息經(jīng)微控制器傳至色選機(jī)主控板上。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正方法及裝置，實(shí)現(xiàn)了以微控制器為核心融合智能控制技術(shù)、基于FPGA的圖像處理技術(shù)、PWM控制技術(shù)的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正，該裝置能夠自動(dòng)監(jiān)控由光源老化等原因造成的光場(chǎng)變化情況，根據(jù)光場(chǎng)變化自動(dòng)計(jì)算并設(shè)置各種檢測(cè)參數(shù)，在環(huán)境變化時(shí)保證設(shè)備提供一致的檢測(cè)靈敏度，從而使光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整至相機(jī)的最佳工作環(huán)境，為后續(xù)圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)提供有利條件。附圖說(shuō)明圖1是智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是照度控制方法流程圖；圖3是相機(jī)圖像灰度調(diào)整及光源故障檢測(cè)流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，包括微控制器、數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊。數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊均與微控制器連接；微控制器與散熱裝置相連；FPGA信號(hào)處理模塊與線陣CCD相機(jī)相連；微控制器與色選機(jī)主控板模塊相連。其中，數(shù)字恒流源模塊，通過(guò)微控制器分析采樣電路采集到的數(shù)據(jù)，利用PWM控制策略對(duì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整，從而構(gòu)成輸出電流的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)輸出電流的恒定。光照度傳感器模塊，用于采集LED光源照度數(shù)據(jù)，將流過(guò)光敏二極管的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送到微控制器。微控制器將檢測(cè)到的光照度值與光照度設(shè)定值比較，采用智能控制方法輸出控制信號(hào)至數(shù)字恒流源模塊，不斷調(diào)整數(shù)字恒流源的輸出電源，進(jìn)而調(diào)整LED光源的亮度至穩(wěn)定狀態(tài)。LED光源溫度檢測(cè)模塊，通過(guò)線性熱敏電阻溫度傳感器將LED光源溫度轉(zhuǎn)化為電壓量，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器后實(shí)時(shí)傳送到微控制器。微控制器芯片將接收到的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定值對(duì)比。若高于設(shè)定值，啟動(dòng)散熱裝置（風(fēng)機(jī)）對(duì)LED光源降溫。背景板調(diào)整模塊，用于對(duì)線陣CCD相機(jī)進(jìn)行暗場(chǎng)校正和白平衡校正，使得相機(jī)每次采集到的圖像信息的灰度值和信噪比滿足設(shè)定范圍后方可正常工作；FPGA信號(hào)處理模塊，通過(guò)CameraLink線與線陣CCD相機(jī)連接，可用CameraLink標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接收線陣CCD相機(jī)采集到的圖像信息，對(duì)相機(jī)進(jìn)行暗場(chǎng)校正和白平衡校正后的灰度值、信噪比與設(shè)定范圍進(jìn)行比較，并告知微控制器調(diào)整光源亮度，進(jìn)而調(diào)整相機(jī)采集到的圖像的灰度值和信噪比。如圖2所示，智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校裝置的照度控制方法：光照度傳感器模塊將流過(guò)光敏二極管的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送到微控制器。微控制器將檢測(cè)到的光照度值與設(shè)定值比較，根據(jù)LED燈光強(qiáng)與電流的非線性關(guān)系，采用智能控制策略輸出控制信號(hào)至恒流源模塊，恒流源模塊接收到控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓控恒流源電路輸出電流至LED光源，調(diào)整LED光源的照度。同時(shí)微控制器分析恒流源模塊的采樣電路采集到的數(shù)據(jù)，利用PWM控制策略對(duì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整，從而構(gòu)成輸出電流的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)輸出電流的恒定，進(jìn)而保證LED光強(qiáng)的穩(wěn)定。如圖3所示，智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置的相機(jī)圖像灰度調(diào)整及光源故障檢測(cè)方法，系統(tǒng)上電一段時(shí)間后，背景板調(diào)整模塊將背景調(diào)至黑色背景，對(duì)相機(jī)進(jìn)行黑場(chǎng)校正；然后背景板調(diào)整模塊將背景調(diào)至灰色背景，對(duì)相機(jī)進(jìn)行白平衡校正；黑場(chǎng)校正和白平衡校正完成后，相機(jī)對(duì)灰色背景采集圖像，將本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：包括微控制器、數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊；所述數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊均與微控制器連接；所述的微控制器與散熱裝置相連；所述的FPGA信號(hào)處理模塊與線陣CCD相機(jī)相連；所述的微控制器與色選機(jī)主控板模塊相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：包括微控制器、數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊；所述數(shù)字恒流源模塊、光照度傳感器模塊、LED光源溫度檢測(cè)模塊、背景板調(diào)整模塊和FPGA信號(hào)處理模塊均與微控制器連接；所述的微控制器與散熱裝置相連；所述的FPGA信號(hào)處理模塊與線陣CCD相機(jī)相連；所述的微控制器與色選機(jī)主控板模塊相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：在所述微控制器上設(shè)有RS232串口、USB 接口、CAN 接口、RS485 接口、I2C標(biāo)準(zhǔn)總線接口、PWM寄存器和存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)該裝置采集到的LED光源照度數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：所述數(shù)字恒流源模塊，通過(guò)微控制器分析采樣電路采集到的數(shù)據(jù)，利用PWM控制方法對(duì)輸出電流進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán)動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：所述光照度傳感器模塊，用于采集LED光源照度數(shù)據(jù)，流過(guò)光敏二極管的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送到微控制器，將采集到的光源照度與設(shè)定值進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果告知數(shù)字恒流源模塊，數(shù)字恒流源模塊通過(guò)PWM控制策略對(duì)輸出電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：所述LED光源溫度檢測(cè)模塊，通過(guò)線性熱敏電阻溫度傳感器將LED光源溫度轉(zhuǎn)化為電壓量，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器后實(shí)時(shí)傳送到微控制器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)自適應(yīng)校正裝置，其特征在于：所述背景板調(diào)整模塊，用于對(duì)線陣CCD相機(jī)進(jìn)行暗場(chǎng)校正和白平衡校正，使得相機(jī)每次采集到的圖像信息的灰度值、信噪比...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：倪超，李華賽，汪學(xué)良，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京林業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32