农产品内部品质检测过程中的目标跟踪装置

摘要

本发明公开了一种农产品内部品质检测过程中的目标跟踪装置。由滚筒，皮带，检测对象，托盘，对象检测传感器，跟踪筒，反射镜，固定筒，编码器，控制器，检测器，固定螺丝，固定筒支架，跟踪筒支架，丝杆总成，跟踪筒终点位置传感器，跟踪筒起点位置传感器组成。本发明采用编码器和丝杆相结合来跟踪待测农产品，使检测器在光谱采集过程中与待测农产品之间保持相对静止，保证光谱稳定采集，从而提高检测精度。

说明书

技术领域

本发明涉及农产品的检测装置，尤其是涉及一种农产品内部品质检测过程中的目标跟踪装置。

背景技术

分级是农产品采后商品化处理的重要手段之一，对增强农产品商品市场竞争力，提高经济效益的具有重要意义。

品质指标检测是分级的基础。在农产品品质指标检测方面，机器视觉技术已应用于外部品质的检测农产品品质指标。而近红外光谱技术在内部品质指标的检测上也得到了应用。

现有的用于基于农产品光谱特征检测农产品内部品质的方法在农产品处于运动状态时，由于农产品与检测器之间存在相对运动，检测器在积分时间内采集的光谱不能稳定地反映内部物质的分布状态，从而带来误差。

发明内容

本发明的的目的在于提供一种农产品内部品质检测过程中的目标跟踪装置，利用编码器和丝杆相结合的运动跟踪方法，实现对农产品内部品质检测过程中的目标跟踪装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括两个滚筒，两个皮带，托盘，编码器，丝杆总成，对象跟踪装置；其中： 

两条皮带分别环绕在两个滚筒的两侧，检测对象放置在中空的托盘上，托盘跨在两条皮带上，编码器安装在一侧的滚筒上；

丝杆总成：包括丝杆步进电机，丝杆支架，丝杆，丝杆运动平台，丝杆转动带动运动平台移动；

对象跟踪装置：包括对象检测传感器，L形跟踪筒，反射镜，固定筒，控制器，检测器，固定筒支架，跟踪筒支架，跟踪筒终点位置传感器和跟踪筒起点位置传感器；L形跟踪筒通过跟踪筒支架垂直安装在丝杆运动平台上，反射镜安装在L形跟踪筒转角处，固定筒通过固定筒支架水平安装在丝杆支架上，固定筒的一端套在L形跟踪筒水平一端的管内，固定筒的另一端安装有检测器，跟踪筒终点位置传感器和跟踪筒起点位置传感器分别安装在L形跟踪筒长边的的两侧, 并且位于托盘的下方；整个对象跟踪装置安装在两条皮带的中间、托盘的下方；对象检测传感器安装在托盘前进方向的前方侧面，并且位于跟踪筒终点位置传感器和跟踪筒起点位置传感器之间。

所述的控制器的包括：

U1，U2，U3为可预置4位二进制加/减计数器CD40193；U4为二输入与非门CD4011；U5为单稳态触发器CD4528；U6为双四输入与非门CD4012；U7为三端稳压器7805；U8为2.048M有源晶振；U9为选择或非门CD4019；U10为四D触发器CD40175；U11为电平转换芯片CD4504；U12为ZD-6209-V2型步进电机控制器；丝杆步进电机采用42BYG101型步进电机；

S5、S16、S17分别是对象检测传感器，跟踪筒终点位置传感器和跟踪筒起点位置传感器的输出信号，S9是编码器的输出信号；

U12为ZD-6209-V2型步进电机控制器A+,A-,B+,B-分别接丝杆步进电机。

对象检测传感器，跟踪筒终点位置传感器，跟踪筒起点位置传感器，编码器，可预置4位二进制加/减计数器U1，可预置4位二进制加/减计数器U2，可预置4位二进制加/减计数器U3，二输入与非门U4，单稳态触发器U5，双四输入与非门U6，选择或非门U9, 四D触发器U10, ZD-6209-V2型步进电机控制器U12等器件均采用12V供电；电平转换芯片U12的第16脚和第8脚分别接在+12V和GND上，电平转换芯片U12的第1脚接在U7的第3脚上，电平转换芯片U12的第1脚通过电阻R111接在U7的第3脚上。

本发明具有的有益的效果是：

采用编码器和丝杆相结合来跟踪待测农产品，使检测器在光谱采集过程中与待测农产品之间保持相对静止，保证光谱稳定采集，从而提高检测精度。

附图说明

图1是本发明的装置结构原理示意图。 

图2是图1的俯视图。

图3是跟踪装置示意图。 

图4是图3的俯视图。

图5是托盘示意图。

图6是固定筒支架示意图。

图7是跟踪筒支架示意图。

图8是控制电路图。

图中：1、滚筒，2、皮带，3、检测对象，4、托盘，5、对象检测传感器，6、跟踪筒，7、反射镜，8、L形固定筒，9、编码器，10、控制器，11、检测器，12、固定螺丝，13、固定筒支架，14、跟踪筒支架，15、丝杆总成，16、跟踪筒终点位置传感器，17、跟踪筒起点位置传感器，15.1、丝杆步进电机，15.2、丝杆支架，15.3、丝杆，15.4、丝杆运动平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括两个滚筒1，两个皮带2，托盘4，编码器9，丝杆总成15，对象跟踪装置；其中： 

如图2、图5所示，两条皮带2分别环绕在两个滚筒1的两侧，检测对象3放置在中空的托盘4上，托盘4跨在两条皮带2上，编码器9安装在一侧的滚筒1上；

如图3和图4所示，丝杆总成15：包括丝杆步进电机15.1，丝杆支架15.2，丝杆15.3，丝杆运动平台15.4，丝杆15.3转动带动运动平台15.4移动；

如图1、图3、图4所示，对象跟踪装置：包括对象检测传感器5，L形跟踪筒6，反射镜7，固定筒8，控制器10，检测器11，固定螺丝12，固定筒支架13，跟踪筒支架14，跟踪筒终点位置传感器16和跟踪筒起点位置传感器17；L形跟踪筒6通过跟踪筒支架14和多个固定螺丝12垂直安装在丝杆运动平台15.4上，反射镜7安装在L形跟踪筒6转角处，固定筒8通过固定筒支架13和多个固定螺丝12水平安装在丝杆支架15.2上，固定筒8的一端套在L形跟踪筒6水平一端的管内，固定筒8的另一端安装有检测器11，跟踪筒终点位置传感器16和跟踪筒起点位置传感器17分别安装在L形跟踪筒6长边的的两侧, 并且位于托盘4的下方；整个对象跟踪装置安装在两条皮带2的中间、托盘4的下方；对象检测传感器5安装在托盘4前进方向的前方侧面，并且位于跟踪筒终点位置传感器16和跟踪筒起点位置传感器17之间。

如图6所示，固定筒支架13的左侧为半圆形，右侧为槽形结构。

如图7所示，跟踪筒支架14的左侧为半圆形，右侧为平板状。

滚筒1的半径R、编码器9的分辨率为P，丝杆15.3的导程T，丝杆步进电机15.1的步距角α的关系由公式（1）确定：

                           (1)

如图8所示，所述的控制器10的包括：

U1，U2，U3为可预置4位二进制加/减计数器CD40193；U4为二输入与非门CD4011；U5为单稳态触发器CD4528；U6为双四输入与非门CD4012；U7为三端稳压器7805；U8为2.048M有源晶振；U9为选择或非门CD4019；U10为四D触发器CD40175；U11为电平转换芯片CD4504；U12为ZD-6209-V2型步进电机控制器；丝杆步进电机15.1采用42BYG101型步进电机。

S5、S16、S17分别是对象检测传感器5，跟踪筒终点位置传感器16和跟踪筒起点位置传感器17的输出信号，S9是编码器9的输出信号。

U12为ZD-6209-V2型步进电机控制器A+,A-,B+,B-分别接丝杆步进电机15.1。

对象检测传感器5，跟踪筒终点位置传感器16，跟踪筒起点位置传感器17，编码器9，可预置4位二进制加/减计数器U1，可预置4位二进制加/减计数器U2，可预置4位二进制加/减计数器U3，二输入与非门U4，单稳态触发器U5，双四输入与非门U6，选择或非门U9, 四D触发器U10, ZD-6209-V2型步进电机控制器U12等器件均采用12V供电。电平转换芯片U12的第16脚和第8脚分别接在+12V和GND上，电平转换芯片U12的第1脚接在U7的第3脚上，电平转换芯片U12的第1脚通过电阻R111接在U7的第3脚上。

首先进行设备调整：

断开或合上SW1、SW2、S为的开关，设置U1、U2、U3的预置数。

开启电源，在电阻R101和电容C101的作用下，U10被复位，U10的第2脚变为低电平。U4D的第11脚变为高电平。U12的方向+端子呈低电平。

将跟踪筒6放到跟踪筒终点位置传感器16，跟踪筒起点位置传感器17之间，此时S5、S16、S17均为高电平，U8产生的2.048MHz、幅值为5V的脉冲信号经U11进行电平调整后，变成2.048MHz、幅值为12V的脉冲信号，再经U13分频后变成1000Hz、幅值为12V的时钟信号SC。时钟信号SC经U4C的第10脚输入到U9的第7脚，从U9的第10脚输出到U12的脉冲+端子，带动丝杆步进电机15.1运动。如果跟踪筒6向跟踪筒终点位置传感器16的方向运动，则关闭电源，对调丝杆步进电机15.1到U12的A+，A-和B+，B-接线。如果跟踪筒6向跟踪筒起点位置传感器17方向运动，则当跟踪筒6到达跟踪筒起点位置传感器17时，S17变为低电平，U4C的第10脚变为低电平，丝杆步进电机15.1停止运动。在跟踪筒6的上方放上托盘4，使跟踪筒6正对托盘4的中心通孔，将对象检测传感器5调整到托盘4右边位置（图1）。

农产品品质检测方法：

启动电源，让两条皮带2在滚筒1的带动下运动，将检测对象3放在托盘4上，将托盘4从左边跨放于两条皮带2上，则托盘4在两条皮带2的带动下向右边运动。

当托盘4阻挡对象检测传感器5时，S5变为低电平，U5A的第6脚输出一个正脉冲信号分别到U4A的第1脚和第2脚及U1、U2、U3的第14脚，完成U1、U2、U3的复位，经U4A的第3脚输出一个低电平信号到U1、U2、U3的第11脚，实现U1、U2、U3的预置。U5A的第7脚输出一个负脉冲信号到U6A的第4脚，在U6A的第1脚产生一个脉冲，该脉冲输入到U10的第9脚，使U10的第2脚变为高电平，U4D的第11脚变为低电平，U12的方向+端子为低电平，编码器9的输出的脉冲信号S9经U9输出到U12的脉冲+端子，带动丝杆步进电机15.1运动，跟踪筒6向跟踪筒终点位置传感器16方向运动；同时时钟信号SC经U4B到达U1的第4脚，使U1开始作减计数,当U1的预置数计数完毕后，U1的第13脚输出一个脉冲，使U2开始作减计数，当U2的预置数计数完毕后，U2的第13脚输出一个脉冲，使U3开始作减计数。当U3的预置数计数完毕后，输出一个脉冲到U6A的第2脚和第3脚，在U6A的第1脚产生一个脉冲，该脉冲输入到U10的第9脚，使U10的第2脚变为低电平，U4D的第11脚输出高电平，时钟信号SC经U4C的第10脚输入到U9的第7脚，从U9的第10脚输出到U12的脉冲+端子，带动丝杆步进电机15.1运动，跟踪筒6向跟踪筒起点位置传感器17方向运动，则当跟踪筒6到达跟踪筒起点位置传感器17时，S17变为低电平，U4C的第10脚变为低电平，丝杆步进电机15.1停止运动。如果在U3的预置数计数完毕前，跟踪筒6到达跟踪筒终点位置传感器16，则跟踪筒终点位置传感器16的输出信号S16变为低电平，U5B的第9脚输出一个正脉冲信号到U6A的第5脚，在U6A的第1脚产生一个脉冲，该脉冲输入到U10的第9脚，使U10的第2脚变为低电平，U4D的第11脚输出高电平，时钟信号SC经U4C的第10脚输入到U9的第7脚，从U9的第10脚输出到U12的脉冲+端子，带动丝杆步进电机15.1运动，跟踪筒6向跟踪筒起点位置传感器17方向运动，则当跟踪筒6到达跟踪筒起点位置传感器17时，S17变为低电平，U4C的第10脚变为低电平，丝杆步进电机15.1停止运动。