基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種分揀裝置，尤其是涉及一種基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前珍珠加工行業(yè)中珍珠分揀，幾乎都是由人工完成的落后情況，以及國內(nèi)外該領(lǐng)域沒有現(xiàn)成的珍珠自動分揀設(shè)備的現(xiàn)狀。珍珠作為非平面的球體目標，表面具有一定的弧度，要根據(jù)大小、形狀、光潔、瑕疵和顏色分級，必須獲得珍珠整個球體表面的圖像，因此，檢測一顆珍珠并對其進行有效分級需要獲取珍珠圖像并對其分析后才能進行分級。本系統(tǒng)結(jié)合圖像處理和自動化控制技術(shù)制作了一種新型的、小巧的、價廉的、自動的珍珠分揀器。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型提供了一種基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器，解決了珍珠分揀的問題，其技術(shù)方案如下所述:
[0004]一種基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器，包括基座，以及核心處理模塊和與其相連接的圖像采集模塊、分揀執(zhí)行機構(gòu)、人機交換界面、數(shù)據(jù)存儲和監(jiān)控機構(gòu)，所述圖像采集模塊采用彩色攝像頭，所述分揀執(zhí)行機構(gòu)包括用于裝載和釋放珍珠顆粒的舵機、用于把珍珠移動到正確的分類位置減速電機。
[0005]還設(shè)置有光線補償裝置，所述光線補償裝置包括光線采集裝置和光線輸出控制裝置，所述光線采集裝置包括均勻分布的光敏電阻，所述光線輸出控制裝置包括均勻設(shè)置的LED，用于對視場光線補償，通過調(diào)節(jié)核心處理模塊的PWM輸出脈沖寬度來調(diào)節(jié)光強。
[0006]所述人機交換界面包括通過FSMC接口連接的單片機與彩屏LCD，以及按鍵和觸摸屏。
[0007]所述分揀執(zhí)行機構(gòu)上方設(shè)置有定位條，通過設(shè)置紅外對管檢測定位條的狀態(tài)，通過讀取紅外對管的狀態(tài)得到珍珠分揀機構(gòu)的位置。
[0008]所述分揀執(zhí)行機構(gòu)還包括設(shè)置有齒條的滑竿，用于配合減速電機的轉(zhuǎn)動。
[0009]所述核心處理模塊采用STM32F407單片機。
[0010]還包括步進電機和與其相連接的傳送帶，用于傳送珍珠到攝像頭照相位置。
[0011]所述傳送帶與珍珠分揀執(zhí)行機構(gòu)舵機前的珍珠盤相連接，所述舵機與珍珠盤相連接。
[0012]進一步的，所述紅外對管設(shè)置有三個，對應(yīng)定位條的八個狀態(tài)。
[0013]所述基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器及分揀方法，能夠?qū)崿F(xiàn)把混雜的珍珠樣品按照設(shè)定的標準進行分類，并把分揀的珍珠自動分送到不同的槽內(nèi)，同時將分揀結(jié)果送到上位機監(jiān)控軟件顯示。
【附圖說明】
[0014]圖1是所述基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器的功能框圖；
[0015]圖2是所述基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是所述分揀執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是所述基于圖像識別的嵌入式自動珍珠分揀方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]所述基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器，包括核心處理模塊和與其相連接的圖像采集模塊、分揀執(zhí)行機構(gòu)、人機交換界面、數(shù)據(jù)存儲和監(jiān)控機構(gòu)，圖1為所述基于圖像識別的嵌入式珍珠分揀器的功能框圖。
[0019]其中，圖像采集模塊使用的是0V7670彩色攝像頭和STM32F407單片機組成。因為本系統(tǒng)需要對珍珠的顏色進行識別，要求攝像頭能夠識別顏色。該攝像頭與單片機的接口是SCCB接口和DCMI8位模式接口。SCCB是單片機控制攝像頭的接口，單片機通過該接口配置攝像頭的寄存器，使得攝像頭按照需要的設(shè)置模式輸出。DCMI是STM32F407提供的攝像頭接口，本設(shè)計采用8位模式。
[0020]所述單片機的DCMI接口與攝像頭連接，通過SCCB協(xié)議對攝像頭進行控制，使其輸出系統(tǒng)達到需要的圖片格式。為了使得采集到的圖片像素更多、質(zhì)量更高。把攝像頭配置為565RGB彩色輸出格式。DCMI接口中根據(jù)攝像頭反饋回來的像素中斷、行中斷以及場中斷對圖片幀進行分離。使用單片機的DMA通道把圖片數(shù)據(jù)傳送到存儲機構(gòu)中。在圖像存儲時，本設(shè)計把圖片存儲為JPEG的格式。在系統(tǒng)設(shè)計時考慮到光線的分布對圖像采集的質(zhì)量有很大影響，因此本系統(tǒng)在設(shè)計時采用了圖像實時光線反饋補償機制，減少外界光線的變化對圖像采集造成影響。
[0021]核心處理模塊是指由STM32F407單片機以及其外圍電路組成的模塊電路，在系統(tǒng)中主要起到處理各個外設(shè)的控制和圖像處理輸出的作用。STM32F407是基于Contex-M4架構(gòu)帶FPU單片機，具有資源豐富，運算速度快等優(yōu)點，因此被選做控制核心芯片，系統(tǒng)運行主頻 168MHz。
[0022]人機交換界面有通過FSMC接口連接的單片機與彩屏IXD以及三個輕觸按鍵和觸摸屏組成。其在系統(tǒng)中的主要作用是顯示系統(tǒng)狀態(tài)和調(diào)整參數(shù)。在系統(tǒng)運行時把采集的圖像實時顯示到液晶顯示器上，可以實時觀察采集圖像的質(zhì)量。液晶顯示IXD通過FSMC接口與單片機相連接，F(xiàn)SMC的全稱是“靜態(tài)存儲控制器”。在STM32F407單片機中設(shè)置該接口方便用戶外擴存儲器等，TFT液晶中利用RAM作為數(shù)據(jù)顯示的緩沖區(qū)。通過讀寫該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)達到更新液晶顯示的目的。
[0023]數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)有與單片機通過SD10接口連接的SD卡組成。在系統(tǒng)中主要起到圖像文件存儲以及分揀結(jié)果歷史數(shù)據(jù)存儲的作用。在DCMI接口的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)通過單片機的DMI通道可以直接傳送到SD10的緩沖區(qū)，然后再利用SD10將數(shù)據(jù)存放到SD卡中。為了更方便地管理文件數(shù)據(jù)。本移植了系統(tǒng)keil自帶系統(tǒng)RTX中的Fatfs文件管理系統(tǒng)。
[0024]監(jiān)控機構(gòu)是把珍珠分揀器的分揀結(jié)果寫入SD卡中，當系統(tǒng)連接監(jiān)控上位機時再通過RS232接口把數(shù)據(jù)上送電腦，利用上位機監(jiān)控軟件生成分揀結(jié)果報表。這有利于在生產(chǎn)生活中大批量珍珠各種級別含量的統(tǒng)計，為后面提高珍珠質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。
[0025]單片機通過DCMI接口采集圖像信息，分析處理后得到珍珠分級信息。根據(jù)珍珠的分級信息給步進電機、舵機和減速電機輸出控制命令，實現(xiàn)珍珠自動分揀。分揀位置反饋用于定位當前執(zhí)行機構(gòu)的位置，每個等級的珍珠都對應(yīng)唯一的輸出位置，以此實現(xiàn)不同等級珍珠的分離。
[0026]系統(tǒng)中設(shè)置有光線補償裝置，其包括光線采集裝置和光線輸出控制裝置兩部分電路。本設(shè)計中，光線采集裝置使用的是四個均勻分布的光敏電阻。通過一個偏置電阻后接到單片機AD輸入，通過讀取單片機AD值的來判斷光線的強弱。光線輸出控制裝置是由四個強光的LED組成，通過一個達林頓管ULN2003接到單片機的PWM輸出端，通過調(diào)節(jié)單片機的PWM輸出脈沖寬度來調(diào)節(jié)光強。
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