霧滴參數測量裝置及利用該裝置的霧滴參數測量分析方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及噴霧技術領域，具體的說是一種霧滴參數測量裝置以及利用該裝置的 霧滴參數測量分析方法。
【背景技術】
[0002] 噴霧技術在工農業(yè)生產領域中發(fā)揮著重要的作用，其廣泛應用于噴涂、食品加工、 農業(yè)植保、藥品生產、噴霧冷卻、衛(wèi)生防疫和燃料霧化等領域。
[0003] 農藥噴灑作業(yè)中，在噴射藥量相同的情況下，單個霧滴直徑越小，霧滴數目越多， 覆蓋面積越大，防治效果也越好。在食品、化工、醫(yī)藥等工業(yè)中進行噴霧干燥時，霧滴的大小 直接影響到產品的顏色、容重、溶解度、擴散性等物理性質。因此，霧滴直徑分布指數是噴霧 技術中最重要的參數，也是決定噴霧機具性能的重要指標之一，準確測量霧滴尺寸、掌握噴 霧霧滴尺寸分布規(guī)律，對更好地控制噴霧過程具有重要意義。
[0004] 傳統的霧滴尺寸測量主要是通過試樣測量的方法。所謂試樣測量方法是指通過將 霧滴沉積在水敏紙或油敏紙上形成印痕，或者通過油盤法將霧滴收集在一個油質基塊上， 然后再放置在光學顯微鏡下進行霧滴尺寸測定。該方法通過人工分析霧滴尺寸和分布，工 作強度大且操作費時、費力。同時，光學顯微鏡攜帶不便，不適于野外測量。另外，該方法未 考慮到環(huán)境因素對霧滴顆粒的影響，導致測量準確性差，測量結果不可靠。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供一種結構簡單、操作方便、能保證測量數 據準確可靠且能適于野外測量環(huán)境的霧滴參數測量裝置。
[0006] 本發(fā)明要解決的第二個技術問題是提供一種流程簡單、實施方便、測量結果準確 可靠的霧滴參數測量分析方法。
[0007] 為解決上述第一個技術問題，本發(fā)明的霧滴參數測量裝置包括箱體，其結構特點 是所述箱體內部通過隔板分隔出暗箱，暗箱的頂部安裝有攝像頭，攝像頭上安裝有環(huán)形光 源，暗箱的底部滑動安裝有由電機驅動且可探出箱體的底板，底板的頂面上安裝有背光光 源，背光光源的上方放置有載玻片；箱體內還安裝有可調節(jié)暗箱內濕度的濕度調控機構； 箱體內還設置有與攝像頭的信號輸出端電連接的DSP圖像處理系統以及與電機、環(huán)形光 源、背光光源以及濕度調控機構電連接的ARM控制系統。
[0008] 采用上述結構，箱體可以十分方便的攜帶至測量現場，尤其是戶外的測量現場，利 用底板的滑動伸縮結構，當底板滑出箱體時，利用其上的載玻片可以收集霧滴顆粒，收集完 成后再縮回到暗箱內，使得霧滴顆粒的采集變得非常簡單；在暗箱內，外界的光照射不到， 背光光源與環(huán)形光源配合照明，利用攝像頭進行圖像采集，保證了圖像更加明亮清晰，有助 于后續(xù)的采集和分析處理；設置濕度調控機構，可對暗箱內的濕度進行調整，尤其是對濕度 進行調整，避免霧滴顆粒存在過多的揮發(fā)、蒸發(fā)以及聚合現象，保證單個霧滴顆粒的完整性 和獨立性，從而保證對霧滴圖像信息的準確性和可靠性。
[0009] 所述濕度調控機構包括風扇、溫濕度傳感器和霧化器，風扇安裝在暗箱的側壁上， 溫濕度傳感器安裝在暗箱內壁上，霧化器的霧化噴口與暗箱連通。溫濕度傳感器用于實時 監(jiān)測暗箱內的溫度和濕度信息，然后將溫濕度信息傳遞給ARM控制系統，ARM控制系統依據 濕度信息分別對霧化器和風扇進行合理控制，使得暗箱內保持最佳濕度，從而保證測量結 果的可靠性。
[0010] 所述DSP圖像處理系統包括與攝像頭的信號輸出端電連接的視頻解碼器和與視 頻解碼器電連接的DSP芯片；所述ARM控制系統包括ARM芯片、與ARM芯片電連接的溫濕 度信號接收電路、電機控制電路和操作顯示控制電路，所述霧化器、風扇、環(huán)形光源和背光 光源均由繼電器控制，各繼電器的控制端均與ARM芯片電連接；所述DSP芯片與ARM芯片通 信連接。裝置集成ARM嵌入式微處理器和DSP數字信號處理器的雙處理器架構，DSP作為 圖像處理模塊的核心，憑借其強大的運算處理能力，主要完成圖像的采集、處理和分析等任 務，進一步保證測量結果的可靠性;ARM以其強大的控制能力作為系統主控模塊的核心，完 成系統配置和控制功能，可為用戶提供良好的人機交互界面，操控更加方便。
[0011] 所述操作顯示控制電路包括安裝在箱體外壁上的人機界面顯示屏和操作按鍵。顯 示屏用于實時顯示圖像和文字信息，反應測量結果，操作按鍵用于設置系統參數和手動操 作控制。
[0012] 所述箱體側壁上還安裝有揚聲器，揚聲器由繼電器控制且該繼電器的控制端與 ARM芯片電連接。設置揚聲器，在系統出現異常時，可用于報警。例如當暗箱內濕度超過設 定的閾值時，揚聲器報警，工作人員終止當前操作，進行檢修或者重新測量。
[0013] 所述底板的頂面上開設有沉槽，所述背光光源包括嵌裝在上述沉槽內且頂部敞口 的光源盒、安裝在光源盒內的LED燈組以及封裝在光源盒頂部敞口上的透光板。背光光源 采用盒式結構，載波片放置在透光板上，燈光照射在載玻片的底部，便于攝像頭采集圖像信 息。
[0014] 所述箱體的側壁上開設有可供底板伸出的開口，底板的外伸端固接有可將上述開 口封閉的蓋板。蓋板可將開口封閉，避免外部的光線或者灰塵雜質等進入暗箱而影響測量 結果。
[0015] 所述暗箱的底部安裝有滑軌，底板的底部安裝有與滑軌滑動配合且由電機驅動的 滾輪。底板采用該種滑動安裝的結構，通過控制電機的正反轉來實現底板的伸縮動作，運行 平穩(wěn)且操控方便。
[0016] 為解決上述第二個技術問題，本發(fā)明的霧滴參數測量分析方法，其特征是該方法 包括如下步驟：
[0017] 步驟1)將裝置攜帶至測量現場，將裝置系統初始化，設置溫度和濕度參數；
[0018] 步驟2)控制底板伸出箱體外部，利用載波片收集霧滴；
[0019] 步驟3)收集霧滴結束后，控制底板縮回暗箱內，利用濕度調控機構調節(jié)暗箱內的 濕度，并對溫濕度進行記錄，打開攝像頭和光源，進行圖像采集；
[0020] 步驟4)利用DSP圖像處理系統對采集的圖像進行灰度變換，將彩色圖像轉換成灰 度圖像；
[0021] 步驟5)采用邊緣保持濾波法抑制圖像中的各種噪聲，銳化霧滴圖像邊緣信息，改 善圖像質量；
[0022] 步驟6)采用迭代閾值法對圖像進行閾值分割，將采集到的圖像轉化為二值圖像；
[0023] 步驟7)掃描整幅二值圖像，依據對二值圖像的分析得出霧滴參數并進行輸出和 顯不O
[0024] 步驟7)中所述的霧滴參數包括霧滴個數、霧滴面積、霧滴周長和霧滴覆蓋率。
[0025] 上述方法中，利用裝置的便攜性，可適用于各種復雜環(huán)境的測量作業(yè)，利用箱體內 的暗箱結構可保證測量環(huán)境的穩(wěn)定性以及濕度的可控性，從而能夠保證圖像信息采集的準 確可靠性；對圖像的處理分析依次經過灰度變換、圖像降噪處理、閾值化分割后形成二值圖 像，得到的二值圖像可方便的進行定量分析，從而可得到準確可靠的霧滴參數信息，試驗結 果精確可靠。
[0026] 綜上所述，本發(fā)明能夠適應戶外復雜的測量環(huán)境且能保證測量結果的準確可靠 性，同時，整個裝置結構簡單、操控方便，整個方法流程簡單，便于實施。
【附圖說明】
[0027] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明：
[0028] 圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0029] 圖2為圖1中的A部放大結構示意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明其中一種工作狀態(tài)的結構示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明另一種工作狀態(tài)的結構示意圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明整個系統的控制原理示意框圖；
[0033] 圖6為霧滴圖像分析模塊化流程框圖；
[0034] 圖7為霧滴圖像處理系統軟件系統架構圖。
【具體實施方式】
[0035] 參照附圖，該霧滴參數測量裝置包括箱體1，箱體1內部通過隔板分隔出暗箱2,暗 箱2的頂部安裝有攝像頭3,攝像頭3上安裝有環(huán)形光源4,暗箱2的底部滑動安裝有由電 機5驅動且可探出箱體1的底板6,箱體1的側壁上開設有可供底板6伸出的開口，底板6 的外伸端固接有可將上述開口封閉的蓋板21。蓋板21可將開口封閉，避免外部的光線或者 灰塵雜質等進入暗箱2而影響測量結果。對于底板6的滑動安裝結構，本發(fā)明優(yōu)選的為：暗 箱2的底部安裝有滑軌22,底板6的底部安裝有與滑軌22滑動配合且由電機5驅動的滾輪 23。通過控制電機5的正反轉來實現底板6的伸縮動作，運行平穩(wěn)且操控方便。底板6的頂 面上安裝有背光光源7,背光光源7的上方放置有載玻片8。底板6的頂面上開設有沉槽， 背光光源7包括嵌裝在上述沉槽內且頂部敞口的光源盒71、安裝在光源盒71內的LED燈組 72以及封裝在光源盒71頂部敞口上的透光板73。載波片8放置在透光板73上，燈光照射 在載玻片8的底部。透光板73可采用透明玻璃板，根據圖像采集的需要以及霧滴不同顏色 的需求，透明板還可采用有色玻璃板，同樣的，載波片8也可采用透明片或者有色片。箱體 1內安裝有可調節(jié)暗箱2內濕度的濕度調控機構。箱體1內還設置有與攝像頭3的信號輸 出端電連接的DSP圖像處理系統9以及與電機5、環(huán)形光源4、背光光源7以及濕度調控機 構電連接的ARM控制系統10。
[0036] 參照附圖，濕度調控機構包括風扇11、溫濕度傳感器12和霧化器13,風扇11安裝 在暗箱2的側壁上