PDF《基于双目视觉的复合肥颗粒检测系统 *》

40 kg / h, 颗粒数每小时至少

40 万个并且需要实时计算

6 个 粒级颗粒的质量分数;

其次,被检测颗粒直径 0郾5~25 mm不等,检测范围较大;

再次,检测环境恶劣,不 仅检测设备处于高粉尘强腐蚀环境中,而且被检测 颗粒本身也具有较强腐蚀性,使用一般设备寿命短、 成本高. 所以,复合肥颗粒检测系统既要能实现连 续大样本、动态大范围检测,又要能克服高粉尘强腐 蚀环境才能稳定可靠运行. 本文基于双目视觉研制一种检测复合肥颗粒各 粒级质量分数的检测系统. 设计专用的除尘、冷却、 通风系统,实现连续、动态、快速检测,并自动计算将 颗粒直径 0郾5~25 mm 所分成的

0 ~

1 mm、1 ~

2 mm、

2 ~

4 mm、4 ~ 4郾75 mm、4郾75 ~

10 mm、大于

10 mm 共6个粒级的质量分数. 1摇 系统需求分析 图1所示为造粒机闭环控制系统原理图,检测 系统的任务是对已经打散、干燥后的复合肥样品进 行大批量连续检测,以真实反映造粒情况,并测量各 个粒度等级的质量分数,为控制系统实时调整造粒 工艺参数提供依据. 图 1摇 造粒机闭环控制原理图 Fig.1摇Principle diagram of granulator closed鄄loop control 摇 目前使用的振动筛检测方案如图

2 所示,当送 料器把复合肥颗粒放置在振动筛上之后,振动筛开 始振动,由于每层筛网的网眼大小从上到下逐渐减 小,逐渐形成各个粒级分布,筛分完成后称量各个筛 网上的颗粒质量,再计算其所占的质量分数. 然后, 清理各个筛网中的颗粒,由送料器继续送料再循环 筛分检测. 这种方式虽然测量准确,但测量步骤繁 杂,效率低,间歇性测量,不能实现动态检测;

不易实 现自动化;

不能实时反馈使造粒机形成闭环控制. 由以上分析可知,设计检测系统时需实现连续 大样本快速检测、实时在线显示结果、指导造粒机闭 环控制、防腐除尘、连续工作等功能. 2摇 视觉检测方案设计 目前应用机器人视觉技术进行非接触式精确测 量已经越来越广泛[11 ~ 12] . 由于复合肥本身具有较 强的腐蚀性、吸水性,系统拟采用非接触式视觉检测 技术对复合肥颗粒进行连续动态检测. 其原理为: 图 2摇 振动筛分检测方案示意图 Fig. 2摇Diagram of vibration detection plan 摇 通过 CCD 相机获得每个颗粒的直径大小,计算每个 颗粒的体积和质量;

统计每个颗粒隶属的级别,计算 每个粒级的总质量和质量分数. 由于复合肥颗粒为不规则球体,准确得到颗粒 的直径是重要步骤之一. 三维检测方案如图

3 所示,拟采用

2 个相机分别从不同角度获取同一颗粒 不同截面的方式反映颗粒的三维直径和外形特征. 这种方案检测准确但是算法复杂,计算时间长,检测 速度慢,不能满足快速大样本检测和实时反馈要求. 双目面阵 CCD 检测方案如图

4 所示,由于每个 CCD 的检测范围有限,拟采用2 个CCD相机平行布置进 行大样本检测. 颗粒沿水平方向传输,CCD 相机与 面光源在同一侧平行布置,该方案实施较容易,能实 现快速大样本检测,但是对传送带的颜色要求较高. 图像处理时需要把颗粒从以传送带为背景的图片中 图 3摇 三维检测方案示意图 Fig. 3摇Three鄄dimensional inspection plan 1. 颗粒摇 2. 面阵 CCD 相机摇 3. 面光源摇 4. 输送装置 摇图4摇 双目面阵 CCD 检测方案示意图 Fig. 4摇Binocular array CCD inspection plan 1. 面阵 CCD 相机摇 2. 面光源摇 3. 颗粒摇 4. 传送带