陳　杰（安徽省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 合肥 230061）

基于DSP的色選機(jī)技術(shù)分析

陳杰
（安徽省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，安徽 合肥 230061）

色選機(jī)是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)分選糧食產(chǎn)品的重要設(shè)備，如大米長時(shí)間的儲藏易出現(xiàn)雜質(zhì)、霉變、黃變等異色米粒，在很大程度上影響大米的商業(yè)價(jià)值和品質(zhì)。利用基于DSP的色選機(jī)技術(shù)將大米生產(chǎn)加工中的小雜質(zhì)和異色米快速剔除，從而提高大米品質(zhì)?；贒SP的色選機(jī)技術(shù)可有效提高了糧食分選的精度和效率，因此被廣泛應(yīng)用在大米、花生、瓜子、黃豆等糧食的選別工藝中。

DSP；色選機(jī)技術(shù)；色選機(jī)的電氣組成

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于DSP的色選機(jī)技術(shù)以圖像處理技術(shù)和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，利用前端采集器件CCD采集糧食物體的相關(guān)信息，并且經(jīng)過圖像識別算法進(jìn)行處理，獲取糧食物體的鑒別信息，準(zhǔn)確分析糧食物體的品質(zhì)。

一﹑色選機(jī)技術(shù)概述

1 色選機(jī)的工作原理

通過在色選機(jī)控制系統(tǒng)界面上設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，將目標(biāo)物料倒入料斗中，在電磁送料器規(guī)律振動下，目標(biāo)物料逐漸進(jìn)入滑槽中，再經(jīng)過光電檢測系統(tǒng)時(shí)目標(biāo)物料自由下落，在這個(gè)過程中由CCD采集圖像信息，經(jīng)過圖像識別算法進(jìn)行處理，將疵品特征信息傳送到色選機(jī)控制面板，快速打開噴射氣閥將疵品物料吹出，合格物料按原路徑自由滑落，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物料的色選。

2 色選機(jī)的電氣組成

色選機(jī)主要由主控面板﹑顯示界面﹑分選控制面板﹑視覺檢測處理系統(tǒng)以及供料系統(tǒng)組成。

（1）主控面板和顯示界面

色選機(jī)主控面板主要實(shí)現(xiàn)和顯示界面之間的信息通信，根據(jù)不同物料每次的檢測結(jié)構(gòu)，在顯示界面設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，并傳送到視覺檢測系統(tǒng)，確保色選機(jī)處于最佳的檢測狀態(tài)，便于用戶監(jiān)控和管理。

（2）供料系統(tǒng)

色選機(jī)供料系統(tǒng)主要包括滑道﹑電磁送料器﹑物料料斗等。色選機(jī)內(nèi)部存在多個(gè)滑道，每條滑道設(shè)置30個(gè)滑槽，滑道長1.5m，滑槽寬5mm，滑槽位置與水平地面保持一定角度。電磁送料器主要是使目標(biāo)物料形成有序的糧食流，使每顆糧食分開，便于檢測。料斗是色選機(jī)上放置物料的工具。

（3）視覺檢測處理系統(tǒng)

色選機(jī)視覺檢測處理系統(tǒng)包括基于DSP色選模塊﹑圖像預(yù)處理模塊﹑信號處理模塊﹑線陣CCD采集模塊和光學(xué)成像模塊。當(dāng)目標(biāo)物料經(jīng)過光學(xué)成像模塊時(shí)，CCD快速采集物料圖像信息，并將圖像信息傳送到信號處理模塊，處理完成后送入FPGA圖像預(yù)處理模塊，接著將圖像信號發(fā)送到DSP色選模塊判斷和是被異色粒，根據(jù)異色粒的位置信息，由分選控制面孔快速打開氣閥將疵品彈出。

（4）分選控制面板

分選控制面板的主要作用是控制噴射氣閥開關(guān)，分選控制面板接收視覺檢測處理系統(tǒng)發(fā)送的不合格米粒的位置信息，其可快速打開對應(yīng)位置的噴射氣閥，將疵品吹入料槽中。

二﹑基于DSP的色選算法

1 目標(biāo)物與背景分離

由于不同時(shí)刻色選機(jī)視覺檢測處理系統(tǒng)的背景灰度值不同，通過多次采樣，得到背景灰度平均值：

B是背景灰度值平均值，Bi（-K）表示在t時(shí)刻i處像素的背景灰度值，-K表示初始化時(shí)間，N表示采樣次數(shù)。

根據(jù)背景灰度平均值，假設(shè)前一個(gè)采集的像素點(diǎn)Bi（t-1）是背景點(diǎn)，由公式Ai（t）-Bi（t-1） ≤ε×Bi（t-1），其中ε是根據(jù)色選機(jī)的實(shí)際情況選取的常數(shù)，判斷Ai（t）為物料點(diǎn)。

2 異色粒檢測

根據(jù)“3σ”法思想合理確定閾值上限AH和下限AL，由公式：AL=Ga-3σ，AH= Ga+3σ，其中Ga是比較樣值，N為灰度值取樣個(gè)數(shù)，Ai表示采集的灰度值，

三﹑基于DSP的色選機(jī)設(shè)計(jì)

1 基于DSP 的JTAG電路設(shè)計(jì)

基于DSP 的JTAG電路設(shè)計(jì)主要復(fù)雜色選機(jī)在線測試和仿真，便于程序調(diào)試。連接DSP和JTAG電路之間的7個(gè)引腳：EMU[0，1]是兩個(gè)仿真管腳﹑測試測試復(fù)位引腳DSP-NTRST﹑測試選擇引腳DSP-TMS﹑測試數(shù)據(jù)輸入和輸出引腳DSP-TDI﹑DSP-TDO﹑測試時(shí)鐘引腳DSP-TCK。在設(shè)計(jì)基于DSP的JTAG電路時(shí)，EMU0和EMU1應(yīng)外拉電阻。

2 基于DSP 的時(shí)鐘和復(fù)位電路設(shè)計(jì)

基于DSP色選機(jī)利用TMS320DM642芯片，該芯片內(nèi)部包含CLKIN外部時(shí)鐘，將50M有源晶振和CLKIN引腳連接，為外部儲存器EMIF接口輸送時(shí)鐘信號，并且在ECLKIN引腳也外接50M有緣晶振，RESET復(fù)位鍵連接系統(tǒng)復(fù)位信號。

3 DSP自引導(dǎo)

DSP自引導(dǎo)啟動是DSP復(fù)位或者上電后，利用外部設(shè)備加載用戶程序存儲到DSP芯片，DSP完成仿真后自動脫離仿真環(huán)境，快速適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境。DSP自引導(dǎo)電路設(shè)計(jì)利用EMIF自引導(dǎo)方式，其使用FLASH作為自引導(dǎo)電路的外部存儲器，掉電后數(shù)據(jù)信息不會丟失，使用DSP和FPGA共同配置方式，簡化硬件電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，在FLASH保存FPGA配置信息。

4 SDRAM和DSP連接

在DSP 電路外部擴(kuò)展動態(tài)同步存儲器SDRAM芯片，擴(kuò)大數(shù)據(jù)存儲量，這種芯片容量大﹑體積小﹑支持同步訪問。SDRAM數(shù)據(jù)寬度是32位，存儲量是12M，工作電壓3.3V，由EMIF讀取SDRAM芯片數(shù)據(jù)，將DSP的AECLKOUT1引腳和DSP連接，使EMIF輸入時(shí)鐘頻率和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率相等，將DSP的CE1引腳和CS選通信號引腳相連，將圖像采集信號存入對應(yīng)的存儲空間，在時(shí)鐘使能CKE引腳連接上拉電阻，設(shè)置為高電平。

結(jié)語

集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，推動了基于DSP色選機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是現(xiàn)場可編程門列陣FPGA技術(shù)在DSP色選機(jī)控制電路中的應(yīng)用，有效提高了色選機(jī)的分選效果和實(shí)時(shí)性。

[1]魏禮俊．基于DSP的大米色選機(jī)的研制（信號與處理部分）[D]．合肥工業(yè)大學(xué)，2005．

TP391

A

陳杰（1963-8），男，安徽合肥人，學(xué)歷：大專，工作單位：安徽省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所，工程師，研究方向：檢測