核桃脫青皮機(jī)板刷參數(shù)微調(diào)智能控制系統(tǒng)(一)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械，尤其是涉及一種用于核桃脫青皮機(jī)板刷參數(shù)微調(diào)智能控制系統(tǒng)，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。(二)技術(shù)背景我國核桃資源十分豐富，是世界核桃生產(chǎn)大國，全國除黑龍江、上海、廣東、海南、臺(tái)灣外，在遼寧、天津、北京、河北、山東、山西、陜西、寧夏、青海、甘肅、新疆、河南、安徽、江蘇、湖北、湖南、廣西、四川、貴州、云南及西藏等24個(gè)省(區(qū)、市)都有栽植，核桃品種繁雜，形狀不規(guī)則、尺寸差異較大。本單位研制的連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)采用了板刷式脫青皮裝置，取得了良好的脫青皮效果。然而，由于加工不同品種、不同等級(jí)核桃時(shí)，易發(fā)生壓力過大產(chǎn)生碎果，同時(shí)手動(dòng)調(diào)節(jié)板刷參數(shù)調(diào)節(jié)精度較低。(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了板刷參數(shù)微調(diào)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)板刷參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和工作過程的精確控制。本發(fā)明為達(dá)到以上目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：板刷參數(shù)微調(diào)智能控制系統(tǒng)包括：上位機(jī)，在連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)參數(shù)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上位機(jī)應(yīng)用時(shí)，因滿足以下條件：硬件條件因滿足系統(tǒng)軟件模塊運(yùn)行需求；預(yù)裝WindowsXP系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；工作穩(wěn)定、可靠、低功耗；可與本發(fā)明其他部件進(jìn)行實(shí)時(shí)有效通信，靈活性好。其主要功能為，設(shè)定連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)的工作參數(shù)，對(duì)輸入喂料口的青核桃信息進(jìn)行預(yù)處理，決策發(fā)送到下位機(jī)的參數(shù)，以及通信管理功能。機(jī)器視覺裝置，采集喂料口出的青核桃圖像信息，并將其發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行處理。下位機(jī)，由STC90C51單片機(jī)及相關(guān)外設(shè)部件組成，根據(jù)上位機(jī)決策信號(hào)和角度傳感器反饋信息，完成對(duì)間隙調(diào)節(jié)伺服電機(jī)和角度調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的控制。下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制微調(diào)量與當(dāng)前角度傳感器反饋信息之差，通過PID控制算法計(jì)算出兩臺(tái)伺服電機(jī)所需的控制量，并將其發(fā)送至兩臺(tái)伺服電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行控制。間隙調(diào)節(jié)伺服電機(jī)，與間隙調(diào)節(jié)桿相連接，根據(jù)下位機(jī)控制信號(hào)調(diào)節(jié)間隙調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度。角度調(diào)節(jié)伺服電機(jī)，與角度調(diào)節(jié)桿相連接，根據(jù)下位機(jī)控制信號(hào)調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度。角度傳感器①、角度傳感器②，分別安裝在間隙調(diào)節(jié)桿和角度調(diào)節(jié)桿處，將角度信息反饋至下位機(jī)。壓力傳感器，安裝在板刷處，將板刷所受壓力信息反饋至上位機(jī)，以參與決策。本發(fā)明中的上位機(jī)進(jìn)一步包括以下功能模塊：板刷參數(shù)自動(dòng)設(shè)置模塊，根據(jù)用戶設(shè)定的核桃品種和等級(jí)，通過內(nèi)部知識(shí)庫決策出板刷工作時(shí)所需的適宜參數(shù)，并將其發(fā)送至下位機(jī)。并通過狀態(tài)顯示面板實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前板刷工作狀態(tài)。圖像處理模塊，對(duì)機(jī)器視覺傳感器采集到的圖像信息進(jìn)行處理，機(jī)器視覺傳感器CCD攝像機(jī)輸出圖像為bmp格式彩色圖像，通過USD2.0接口將圖像存入上位機(jī)內(nèi)存緩沖區(qū)。在圖像處理時(shí)間內(nèi)，利用回調(diào)函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行采集和信息處理，包括圖像灰度變換、分割、去噪、工作行信息獲取，得到同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量序列，并將其發(fā)送至板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊。其中灰度變換采用2G-R-B(R、G、B為同一像素點(diǎn)出紅、綠、藍(lán)色彩的亮度)的方式進(jìn)行處理；分割處理采用灰度直方圖法完成，以降低圖像的誤識(shí)別率；去噪處理采用先膨脹后腐蝕的方式，以降低圖像中陰影、污漬等噪聲的影響。板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊，將圖像處理模塊發(fā)送的同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量，與預(yù)先通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得并設(shè)定的青核桃受力模型以及當(dāng)前板刷參數(shù)信息，計(jì)算出板刷壓力與壓力變化率閾值，并根據(jù)閾值與壓力傳感器反饋信息之差，進(jìn)一步通過模糊控制算法，決策出所需的板刷參數(shù)微調(diào)量，將其發(fā)送至下位機(jī)。通信模塊，管理上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通信，并負(fù)責(zé)采集壓力傳感器和角度傳感器的反饋信息，采用異步串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊工作方式包括步驟：S1：根據(jù)圖像處理模塊發(fā)送的同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量序列，與鏈板傳輸帶的速度，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻參與處理的青核桃數(shù)量。S2：根據(jù)青核桃力學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的受力模型，如圖6所示(示例)，及當(dāng)前時(shí)刻壓力傳感器數(shù)據(jù)，并按以下計(jì)算方式處理數(shù)據(jù)。F‾=Fn;]]>F·‾=F·n]]>DF=fmax2;]]>DF·=f·max2]]>u1=F‾-DF;]]>u2=F·‾-DF·]]>其中，F(xiàn)為壓力傳感器反饋信息，為F的變化率，fmax為青核桃受力模型中核桃硬殼所能承受的最大壓力，為核桃硬殼壓力隨形變的變化率最大值，u1，u2為模糊控制輸入量。S3：根據(jù)S2步驟得到的輸入量，采用模糊控制算法決策出所需的微調(diào)量，兩組輸入量和兩組輸出量都分別細(xì)分為五個(gè)等級(jí)，其模糊規(guī)則曲面如圖7所示。S4：將決策出的微調(diào)量發(fā)送到下位機(jī)。下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制微調(diào)量與當(dāng)前角度傳感器反饋信息之差，通過PID控制算法計(jì)算出兩臺(tái)伺服電機(jī)所需的控制量，并將其發(fā)送至兩臺(tái)伺服電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行控制。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變形，因此所用等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求而定。(四)附圖說明附圖1是發(fā)明智能控制核桃脫青皮機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。附圖2是發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖。附圖3是發(fā)明板刷參數(shù)自動(dòng)設(shè)置模塊工作流程。附圖4是發(fā)明板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊工作流程。附圖5是發(fā)明工作行信息獲取流程圖附圖6是發(fā)明核桃受力模型曲線示例附圖7是發(fā)明間隙模糊控制規(guī)則曲面。附圖8是發(fā)明角度模糊控制規(guī)則曲面。附圖9是發(fā)明軟件界面圖。(五)具體實(shí)施方式圖例：圖例：1-進(jìn)料口；2-CCD攝像頭；3-板刷；4-青核桃；5-切割刀片；6-輸送帶；7-壓力傳感器；8-間隙調(diào)節(jié)伺服電機(jī)；9-角度傳感器①；10-間隙調(diào)節(jié)桿；11-角度調(diào)節(jié)伺服電機(jī)；12-角度傳感器②；13-角度調(diào)節(jié)桿；14-出料口。實(shí)施例：如圖1、圖2所示板刷參數(shù)微調(diào)智能控制系統(tǒng)包括：上位機(jī)，在連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)參數(shù)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上位機(jī)應(yīng)用時(shí)，因滿足以下條件：硬件條件因滿足系統(tǒng)軟件模塊運(yùn)行需求；預(yù)裝WindowsXP系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；工作穩(wěn)定、可靠、低功耗；可與本發(fā)明其他部件進(jìn)行實(shí)時(shí)有效通信，靈活性好。其主要功能為，設(shè)定連續(xù)式青核桃脫皮機(jī)的工作參數(shù)，對(duì)輸入喂料口的青核桃信息進(jìn)行預(yù)處理，決策發(fā)送到下位機(jī)的參數(shù)，以及通信管理功能。機(jī)器視覺裝置，采集喂料口出的青核桃圖像信息，并將其發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行處理。下位機(jī)，由STC90C51單片機(jī)及相關(guān)外設(shè)部件組成，根據(jù)上位機(jī)決策信號(hào)和角度傳感器反饋信息，完成對(duì)間隙調(diào)節(jié)伺服電機(jī)和角度調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的控制。下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制微調(diào)量與當(dāng)前角度傳感器反饋信息之差，通過PID控制算法計(jì)算出兩臺(tái)伺服電機(jī)所需的控制量，并將其發(fā)送至兩臺(tái)伺服電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行控制。間隙調(diào)節(jié)伺服電機(jī)8，與間隙調(diào)節(jié)桿10相連接，根據(jù)下位機(jī)控制信號(hào)調(diào)節(jié)間隙調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度。角度調(diào)節(jié)伺服電機(jī)11，與角度調(diào)節(jié)桿13相連接，根據(jù)下位機(jī)控制信號(hào)調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)桿的旋轉(zhuǎn)角度。角度傳感器①9、角度傳感器②12，分別安裝在間隙調(diào)節(jié)桿10和角度調(diào)節(jié)桿13處，將角度信息反饋至下位機(jī)。壓力傳感器，安裝在板刷處，將板刷所受壓力信息反饋至上位機(jī)，以參與決策。本發(fā)明中的上位機(jī)進(jìn)一步包括以下功能模塊：板刷參數(shù)自動(dòng)設(shè)置模塊，根據(jù)用戶設(shè)定的核桃品種和等級(jí)，通過內(nèi)部知識(shí)庫決策出板刷工作時(shí)所需的適宜參數(shù)，并將其發(fā)送至下位機(jī)。并通過狀態(tài)顯示面板實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前板刷工作狀態(tài)。圖像處理模塊，對(duì)機(jī)器視覺傳感器采集到的圖像信息進(jìn)行處理，機(jī)器視覺傳感器CCD攝像機(jī)輸出圖像為bmp格式彩色圖像，通過USD2.0接口將圖像存入上位機(jī)內(nèi)存緩沖區(qū)。在圖像處理時(shí)間內(nèi)，利用回調(diào)函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行采集和信息處理，包括圖像灰度變換、分割、去噪、工作行信息獲取，得到同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量序列，并將其發(fā)送至板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊。其中灰度變換采用2G-R-B(R、G、B為同一像素點(diǎn)出紅、綠、藍(lán)色彩的亮度)的方式進(jìn)行處理；分割處理采用灰度直方圖法完成，以降低圖像的誤識(shí)別率；去噪處理采用先膨脹后腐蝕的方式，以降低圖像中陰影、污漬等噪聲的影響。板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊，將圖像處理模塊發(fā)送的同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量，與預(yù)先通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得并設(shè)定的青核桃受力模型以及當(dāng)前板刷參數(shù)信息，計(jì)算出板刷壓力與壓力變化率閾值，并根據(jù)閾值與壓力傳感器反饋信息之差，進(jìn)一步通過模糊控制算法，決策出所需的板刷參數(shù)微調(diào)量，將其發(fā)送至下位機(jī)。通信模塊，管理上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通信，并負(fù)責(zé)采集壓力傳感器和角度傳感器的反饋信息，采用異步串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。板刷參數(shù)智能微調(diào)決策模塊工作方式包括步驟：S1：根據(jù)圖像處理模塊發(fā)送的同一時(shí)刻參與處理的核桃數(shù)量序列，與鏈板傳輸帶的速度，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻參與處理的青核桃數(shù)量。S2：根據(jù)青核桃力學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的受力模型，如圖6所示(示例)，及當(dāng)前時(shí)刻壓力傳感器數(shù)據(jù)，并按以下計(jì)算方式處理數(shù)據(jù)。F‾=Fn;]]>F·‾=F·n]]>DF=fmax2;]]>DF·=f·max2]]>u1=F‾-DF;]]>u2=F·‾-DF·]]>其中，F(xiàn)為壓力傳感器反饋信息，為F的變化率，fmax為青核桃受力模型中核桃硬殼所能承受的最大壓力，為核桃硬殼壓力隨形變的變化率最大值，u1，u2為模糊控制輸入量。S3：根據(jù)S2步驟得到的輸入量，采用模糊控制算法決策出所需的微調(diào)量，兩組輸入量和兩組輸出量都分別細(xì)分為五個(gè)等級(jí)，其模糊規(guī)則曲面如圖7所示。S4：將決策出的微調(diào)量發(fā)送到下位機(jī)。下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的控制微調(diào)量與當(dāng)前角度傳感器反饋信息之差，通過PID控制算法計(jì)算出兩臺(tái)伺服電機(jī)所需的控制量，并將其發(fā)送至兩臺(tái)伺服電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行控制。