基于振动特性的蛋壳裂纹检测装置设计

摘要

随着社会经济水平不断进步，禽蛋的消费量也在增加，这使得人们对禽蛋质量的要求也不断提高，因此研究禽蛋品质检测的快速高效的方法具有十分重要的现实作用。近些年来，很多学者根据振动学理论，研究了梨、葡萄、荔枝、鸡蛋等农作物的振动特性，并使用振动特性对这类农产品的品质进行检测，得到了不错的研究成果。在学习前人研究成果的前提下，本文将振动理论用于禽蛋裂纹检测，提出设计一种基于振动特性的蛋壳裂纹检测装置，通过采集蛋壳振动信号，对蛋壳是否存在裂纹做出判断，主要的研究内容有以下三部分：
　　（1）硬件系统设计
　　在硬件系统设计中，包括了振动平台，振动信号采集分析装置。其中振动平台包括了敲击振动平台和鸡蛋放置平台，敲击振动平台由敲击支架、电磁铁、时间继电器以及开关电源等部分组成，鸡蛋放置平台由刚性鸡蛋放置平台及支架组成。振动信号采集分析装置由加速度传感器，信号放大变送器，AD转换芯片，LCD显示器模块，单片机串口通讯芯片等组成。
　　（2）软件系统设计
　　软件系统由蛋壳振动信号采集模块、数据分析模块、用户交互模块组成。本软件系统采用MATLAB GUI图形界面进行编程设计，振动信号通讯模块使用MATLAB串口通讯功能完成振动信号的采集，并完成数字信号的保存，为了后续处理提供源数据。数据分析模块使用 MATLAB内部数据处理函数，对振动信号进行滤波、傅里叶变换，获取振动信号的功率谱图，并计算功率谱中的能量面积、峰值等特征值信息，为完成好壳蛋与裂纹蛋的判别提供参数。用户交互模块实现人机交互，帮助操作人员对软件系统进行操作设定，并显示数据计算结果。
　　（3）试验研究
　　使用设计的硬件与软件系统完成测试实验，检测试验装置的可行性。通过试验可知，在使用该装置对鸡蛋敲击，分析振动信号后可知，裂纹蛋与好壳蛋的振动信号功率谱能量面积与峰值相差较大，可使用这两个数据作为特征参数对裂纹进行判别，经过检验，该装置对裂纹蛋判别准确率可以达到84％。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究意义

1.2鸡蛋裂纹检测的研究现状

1.3振动特性在农产品检测中的应用

1.4研究内容与技术路线

1.5本章小结

第二章 硬件设计

2.1系统整体方案

2.2振动平台

2.3振动信号采集装置

2.4电源设计

2.5本章小结

第三章 软件设计

3.1 MATLAB数据处理软件概述

3.2 MATLAB图形用户界面介绍

3.3 MATLAB在信号处理上的应用

3.4 MATLAB GUI振动信号分析平台

3.5本章小结

第四章 试验研究

4.1试验系统组成、试验材料及试验方法

4.2 试验数据处理与分析

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2 不足与完善

参考文献

致谢

附录A 部分单片机及软件程序

附录B 好壳蛋与裂纹蛋特征参数