【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及油菜收獲過程中對清選損失的籽粒進行檢測的，特別是涉及一種基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統與方法。
技術介紹
1、油菜是我國第一大油料作物，在我國食用油供給安全中具有重要地位，但當前油菜機收損失高等問題突出。收獲損失既是衡量收獲作業裝備性能的重要指標，也是收獲機各相關工作參數調整的重要依據。當前導致生產上油菜機收損失高的一個主要原因是缺乏相對準確的收獲損失檢測方法，導致生產上機手調整工作參數缺乏依據。
2、現有技術中，專利cn?108370712?a中公開了一種帶逐稿梳齒的一體多塊式雙層清選損失監測裝置，該專利中，在振動篩末端設置逐稿梳齒和下方的雙層監控傳感器。工作時，梳齒排出莖稈，清選氣流吹出輕雜余，籽粒與少量短莖稈通過縫隙掉落至導引板，最終滑落到雙層傳感器上。壓電元件上下層產生的信號經放大、通過加法器抵消機器震動信號，保留物料信號；再經濾波去除雜質干擾，獲取籽粒信號，并轉換為標準方波電壓信號。二次儀表中的高速計數器統計這些方波信號，結合預設的清選損失模型，實時計算并顯示清選損失情況。此設計確保僅捕捉和分析籽粒信號，實現清選損失的監控。該專利方法中，一方面通過梳齒排出的短莖稈與角果殼會對籽粒的統計產生影響，導致籽粒計數不準確，且該專利需要借助預先構建的清選損失軟件模型進行籽粒的統計，對軟件模型的準確性要求較高。另一方面，在實際操作中，油菜籽粒的頻域范圍與雜余的頻域范圍存在一定的重疊區域，閾值范圍難以確定，并且濾波電路的截止頻率計算和電路設計較為復雜。當需要處理的信號截止頻率有變化時，電路往往需
3、另外，專利cn115130512a公開了一種基于主成分分析和神經網絡的籽粒損失率檢測方法及系統，該方法包括對籽粒和雜質沖擊感應板時的電壓信號數字量進行特征提取，利用主成分分析對所述特征進行主成分分析，得到p個主成分，將p個主成分所在的評價樣本劃分為訓練數據集和測試數據集，訓練數據集訓練bp神經網絡，并計算輸出層輸出與期望輸出的誤差，當誤差大于設定誤差，則調整權值和閾值，直至誤差小于等于設定誤差；所述測試數據集測試訓練后的bp神經網絡，輸出籽粒和雜質的標簽，利用籽粒的標簽數計算得到谷物的籽粒損失率。該方法依賴于神經網絡等軟件算法，對計算機的算力要求高，對軟件模型的準確度要求也較高，實施難度大，后期維護成本高。
技術實現思路
1、專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統與方法，該識別系統與方法具有處理速度快、環境適應性強、效率高，成本低等優勢。本專利技術旨在能夠實現對清選物料中的籽粒與雜余進行精準區分與檢測，為油菜聯合收獲機實際生產中調整清選系統的工作參數提供參考。
2、技術方案：為實現上述目的，本專利技術的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其包括信號采集裝置、信號處理電路以及損失籽粒檢測計數系統；
3、所述信號采集裝置包括感應板與壓電元件；
4、所述信號處理電路包括依次設置的同相比例放大電路、包絡檢波電路與同相積分電路；
5、所述信號處理電路還包括三路相互并聯的電壓比較器電路，三路所述電壓比較器電路對應的電壓閾值不同；所述同相積分電路輸出的積分電壓值作為三路所述電壓比較器電路的輸入信號；
6、所述損失籽粒檢測計數系統包括單片機；所述單片機用于對三路所述電壓比較器電路輸出的信號進行讀取，根據三路信號的下降沿的數量確定對象的類型，并對各類型的對象進行計數；所述對象的類型包括角果殼、籽粒、短莖干三類，三類對象對應的信號的特征為：分別具有1個下降沿、2個下降沿以及3個下降沿。
7、進一步地，所述信號采集裝置還包括支撐架，所述支撐架上安裝有多個所述感應板；所述感應板的四角位置分別通過螺栓連接所述支撐架，且所述感應板與所述支撐架之間隔有橡膠減震器；所述感應板相對于地面傾斜設置。
8、進一步地，所述同相比例放大電路包括輸入接口與兩級放大電路，每一級的所述放大電路均包括濾波電容與運算放大器；所述信號采集裝置采集的電信號由所述輸入接口輸入，并依次經過兩級所述放大電路處理。
9、進一步地，所述包絡檢波電路包括檢波二極管d3、電容c18以及電阻r12；經由所述同相比例放大電路處理后的放大信號輸入所述檢波二極管d3的陽極，所述電容c18以及所述電阻r12分別連接在所述檢波二極管d3的陰極與地之間。
10、進一步地，所述同相積分電路包括運算放大器u4、電阻r14、電阻r16、電容c20、電容c23以及電阻r17，且所述電阻r14與電阻r16的阻值相等，所述電容c20與電容c23的電容值相等；
11、經由所述包絡檢波電路處理后的信號通過所述電阻r14連接所述運算放大器u4的正輸入端；所述電阻r16連接在所述運算放大器u4的負輸入端與gnd之間；
12、所述電阻r17與所述電容c23兩者并聯在所述運算放大器u4的負輸入端與輸出端之間。
13、進一步地，所述電壓比較器電路包括電壓比較器、電位器以及穩壓電路；所述電位器連接所述電壓比較器的反相輸入端，用于設置不同的電壓閾值；所述同相積分電路輸出的積分電壓值輸入所述電壓比較器的同相輸入端；所述電壓比較器的輸出端經由所述穩壓電路連接所述單片機。
14、基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別方法，其基于上述的基于能量區分法的損失籽粒識別系統，并由所述單片機實施，方法包括：
15、對三路所述電壓比較器電路輸出的信號分別進行讀取，分別記為信號a、信號b、信號c，其中信號a對應的電壓比較器電路的電壓閾值最大，信號c對應的電壓比較器電路的電壓閾值最??；
16、對信號c進行上升沿檢測與下降沿檢測，當檢測到上升沿，則標記信號c對應的變量dc為真，并進入對信號a與信號b的捕獲過程，分別將對應于信號a與信號b的捕捉信號保存至變量da與變量db中；
17、當檢測到信號c的下降沿，則判斷變量da與變量db的狀態：
18、如果變量da、變量db都為假，則表示對象為角果殼，對應角果殼計數器增加1；
19、如果變量da為真，變量db為假，則表示對象為籽粒，對應籽粒計數器增加1；
20、如果變量da、變量db都為真，則表示對象為短莖干，對應短莖干計數器增加1。
21、進一步地，所述風機轉速-區分閾值回歸模型的構建方法包括：
22、獲取通過臺架實驗得到的試驗數據，所述試驗數據記錄了多組分別采用角果殼、籽粒、短莖干三類物料在不同沖擊速度下對感應板進行沖擊試驗，對應的所述同相積分電路輸出的積分電壓值；
23、基于所述試驗數據，得到三類物料對應的所述積分電壓值的散點分布圖；
24、基于所述散點分布圖計算不同沖擊速度對應最優區分閾值，所述最優區分閾值包括籽粒-角果殼區分閾值以及籽粒-短莖稈區分閾值；
25、根據風機轉速與沖擊速度的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其包括信號采集裝置、信號處理電路以及損失籽粒檢測計數系統；
2.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述信號采集裝置還包括支撐架，所述支撐架上安裝有多個所述感應板；所述感應板的四角位置分別通過螺栓連接所述支撐架，且所述感應板與所述支撐架之間隔有橡膠減震器；所述感應板相對于地面傾斜設置。
3.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述同相比例放大電路包括輸入接口與兩級放大電路，每一級的所述放大電路均包括濾波電容與運算放大器；所述信號采集裝置采集的電信號由所述輸入接口輸入，并依次經過兩級所述放大電路處理。
4.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述包絡檢波電路包括檢波二極管D3、電容C18以及電阻R12；經由所述同相比例放大電路處理后的放大信號輸入所述檢波二極管D3的陽極，所述電容C18以及所述電阻R12分別連接在所述檢波二極管D3的陰極與地之間。
5.根據權利要求1所述
6.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述電壓比較器電路包括電壓比較器、電位器以及穩壓電路；所述電位器連接所述電壓比較器的反相輸入端，用于設置不同的電壓閾值；所述同相積分電路輸出的積分電壓值輸入所述電壓比較器的同相輸入端；所述電壓比較器的輸出端經由所述穩壓電路連接所述單片機。
7.基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別方法，其基于權利要求1-6任一項所述的基于能量區分法的損失籽粒識別系統，并由所述單片機實施，其特征在于，方法包括：
8.根據權利要求7所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別方法，其特征在于，所述風機轉速-區分閾值回歸模型的構建方法包括：
9.根據權利要求8所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別方法，其特征在于，三路所述電壓比較器電路對應的三個所述電壓閾值中，其中數值較大的兩個所述電壓閾值基于如下步驟確定：
...【技術特征摘要】
1.基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其包括信號采集裝置、信號處理電路以及損失籽粒檢測計數系統；
2.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述信號采集裝置還包括支撐架，所述支撐架上安裝有多個所述感應板；所述感應板的四角位置分別通過螺栓連接所述支撐架，且所述感應板與所述支撐架之間隔有橡膠減震器；所述感應板相對于地面傾斜設置。
3.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述同相比例放大電路包括輸入接口與兩級放大電路，每一級的所述放大電路均包括濾波電容與運算放大器；所述信號采集裝置采集的電信號由所述輸入接口輸入，并依次經過兩級所述放大電路處理。
4.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識別系統，其特征在于，所述包絡檢波電路包括檢波二極管d3、電容c18以及電阻r12；經由所述同相比例放大電路處理后的放大信號輸入所述檢波二極管d3的陽極，所述電容c18以及所述電阻r12分別連接在所述檢波二極管d3的陰極與地之間。
5.根據權利要求1所述的基于能量區分法和回歸模型的損失籽粒識...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊瑤，張敏，王剛，蔣蘭，江濤，
申請(專利權)人：農業農村部南京農業機械化研究所，
類型：發明
國別省市：
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