一種禽蛋裂紋動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種禽蛋檢測(cè)系統(tǒng)及方法，尤其是涉及一種禽蛋裂紋動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]禽蛋裂紋檢測(cè)是禽蛋分級(jí)生產(chǎn)線中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在收集、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中產(chǎn)生的裂紋很容易使禽蛋感染沙門氏菌，危害人體健康。而鴨蛋作為國(guó)內(nèi)松花蛋和咸鴨蛋的原材料，要求鴨蛋完全沒(méi)有裂紋?？梢娗莸傲鸭y檢測(cè)的重要性。
[0003]目前，檢測(cè)禽蛋裂紋的方法主要是利用聲學(xué)沖擊響應(yīng)方法檢測(cè)禽蛋裂紋。其原理是根據(jù)敲擊禽蛋所產(chǎn)生的聲脈沖振動(dòng)，分析其頻譜來(lái)判別是否存在裂紋。聲學(xué)沖擊響應(yīng)方法雖然也需對(duì)蛋殼上多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行敲擊，但其具有操作方便、檢測(cè)靈敏度較高和分析速度較快等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]近年來(lái)，國(guó)外已經(jīng)有包括裂紋檢測(cè)環(huán)節(jié)在內(nèi)的大型禽蛋分級(jí)生產(chǎn)線，均采用聲學(xué)沖擊響應(yīng)的方法，但國(guó)內(nèi)禽蛋裂紋的檢測(cè)仍是已手工檢測(cè)為主。國(guó)內(nèi)利用聲學(xué)沖擊響應(yīng)檢測(cè)禽蛋裂紋已經(jīng)有相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，但大都局限于實(shí)驗(yàn)室研宄，未考慮到在線檢測(cè)對(duì)于速度、復(fù)雜度和可操作性的一些要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提高禽蛋裂紋檢測(cè)的檢測(cè)精度，加快檢測(cè)速度，本發(fā)明的目的在于提供一種禽蛋裂紋動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，用于生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)裂紋檢測(cè)，本發(fā)明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地敲擊到禽蛋，并根據(jù)禽蛋的大小以合適的力敲擊，保證禽蛋的完整性和產(chǎn)生聲音大小的一致性，提高檢測(cè)精度，通過(guò)將FPGA與DSP結(jié)合，最多能夠同時(shí)采集32路信號(hào)并快速處理信號(hào)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一、一種禽蛋裂紋動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng):包括禽蛋、激勵(lì)裝置、傳送帶、大小檢測(cè)模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、子控制電路、編碼器、總控制電路、數(shù)據(jù)采集分析模塊和顯示及存儲(chǔ)模塊；禽蛋置于傳送帶上隨著傳送帶輸送，傳送帶的主動(dòng)輪上同軸連接有編碼器，大小檢測(cè)模塊安裝在傳送帶上游入口處的正上方，沿禽蛋前進(jìn)方向依次安裝有N個(gè)間隔均布的激勵(lì)裝置；激勵(lì)裝置連接到總控制電路和數(shù)據(jù)采集分析模塊，數(shù)據(jù)采集分析模塊與顯示及儲(chǔ)存模塊連接，大小檢測(cè)模塊和編碼器與總控制電路連接。
[0008]所述的每個(gè)激勵(lì)裝置分別經(jīng)各自的子控制電路連接到總控制電路。
[0009]所述的每個(gè)激勵(lì)裝置分別經(jīng)各自的信號(hào)調(diào)理模塊連接到數(shù)據(jù)采集分析模塊。
[0010]所述的數(shù)據(jù)采集分析模塊包括AD轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和DSP電路，信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端依次經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器、FPGA電路連接DSP電路。
[0011]所述的激勵(lì)裝置具體包括線圈、鐵芯、活動(dòng)桿和磁環(huán)，線圈纏繞在環(huán)形的鐵芯外，活動(dòng)桿插入鐵芯中沿軸向上下滑動(dòng)，磁環(huán)嵌入在活動(dòng)桿底部的中心凸緣上。
[0012]所述的N為12?24。
[0013]二、一種禽蛋裂紋動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法:
[0014]I)編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)傳送帶運(yùn)行速度并發(fā)送給總控制電路，大小檢測(cè)模塊檢測(cè)經(jīng)過(guò)其正下方的禽蛋將禽蛋的大小信號(hào)和經(jīng)過(guò)時(shí)間信號(hào)發(fā)送給總控制電路，總控制電路將禽蛋的大小信號(hào)和經(jīng)過(guò)時(shí)間信號(hào)以及傳送帶運(yùn)行速度數(shù)據(jù)發(fā)送給各個(gè)子控制電路；
[0015]2)在禽蛋運(yùn)行到激勵(lì)裝置正下方時(shí)，子控制電路控制激勵(lì)裝置用敲擊力敲擊禽蛋；
[0016]3)禽蛋傳送過(guò)程中被N個(gè)間隔均布的激勵(lì)裝置依次敲擊后振動(dòng)發(fā)聲，激勵(lì)裝置采集聲音經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊濾波、放大之后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集分析模塊，數(shù)據(jù)采集分析模塊根據(jù)聲音信號(hào)得到禽蛋裂紋存在結(jié)果數(shù)據(jù)，并將該禽蛋裂紋存在結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示及存儲(chǔ)模塊進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)。
[0017]所述的子控制電路根據(jù)傳送帶運(yùn)行的速度和自身對(duì)應(yīng)激勵(lì)裝置與大小檢測(cè)模塊之間的水平距離計(jì)算得到該禽蛋運(yùn)行到與自身對(duì)應(yīng)的激勵(lì)裝置正下方的時(shí)間，敲擊力根據(jù)禽蛋大小信號(hào)計(jì)算得到，使得禽蛋運(yùn)行到激勵(lì)裝置正下方時(shí)進(jìn)行敲擊。
[0018]所述的數(shù)據(jù)采集分析模塊包括AD轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和DSP電路，聲音信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，發(fā)送到最多能采集32路信號(hào)的FPGA電路中緩存，然后以串行的方式發(fā)送給DSP電路處理得到禽蛋裂紋存在結(jié)果數(shù)據(jù)。
[0019]所述的N為12?24。
[0020]本發(fā)明中用到FPGA和DSP結(jié)合的方式應(yīng)用到禽蛋的裂紋檢測(cè)中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集和處理。FPGA(Field Programmable Gate Array)電路，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，相比于PC或單片機(jī)的順序操作有很大區(qū)別，F(xiàn)PGA電路以并行運(yùn)算為主，并以硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以在本發(fā)明中用于前端多路數(shù)據(jù)采集。DSP(Digital Signal Processor)，即數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，所以在本發(fā)明中用于后端數(shù)字信號(hào)處理。
[0021]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0022]1、由于禽蛋在生產(chǎn)線上連續(xù)運(yùn)動(dòng)，敲擊動(dòng)作需要和禽蛋速度、位置、大小很好地匹配，本發(fā)明利用一個(gè)大小檢測(cè)模塊在激勵(lì)裝置之前檢測(cè)每個(gè)禽蛋的大小，用編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)禽蛋運(yùn)行速度，結(jié)合禽蛋的位置，能夠精確控制相應(yīng)的激勵(lì)裝置敲擊禽蛋。
[0023]2、本發(fā)明每個(gè)激勵(lì)裝置都由獨(dú)立的控制電路控制，并由獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理模塊處理信號(hào)，不容易造成干擾。
[0024]3、本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和分析模塊采用FPGA和DSP結(jié)合的方式，利用FPGA的并行處理能力同時(shí)采集最多32路信號(hào)，然后發(fā)送給DSP，利用DSP的高速數(shù)字信號(hào)處理能力依次對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集及分析模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖3是本發(fā)明激勵(lì)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4是本發(fā)明激勵(lì)裝置的線圈電流與禽蛋大小的關(guān)系圖。
[0029]圖中:1、禽蛋，2、激勵(lì)裝置，3、傳送帶，4、大小檢測(cè)模塊，5、信號(hào)調(diào)理模塊，6、控制電路，7、編碼器，8、總控制電路，9、數(shù)據(jù)采集分析模塊，10、顯示及存儲(chǔ)模塊，11、AD轉(zhuǎn)換器，12、FPGA電路，13、DSP電路，14、線圈，15、鐵芯，16、活動(dòng)桿，17、磁環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施實(shí)例中采用了 24個(gè)激勵(lì)裝置。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明包括禽蛋1、激勵(lì)裝置2、傳送帶3、大小檢測(cè)模塊4、信號(hào)調(diào)理模塊5、子控制電路6、編碼器7、總控制電路8、數(shù)據(jù)采集分析模塊9和顯示及存儲(chǔ)模塊10 ;禽蛋I置于傳送帶3上隨著傳送帶3輸送，傳送帶3的主動(dòng)輪上同軸連接有編碼器7，大小檢測(cè)模塊4安裝在傳送帶3上游入口處的正上方，沿禽蛋I前進(jìn)方向依次安裝有N個(gè)間隔均布的激勵(lì)裝置2 ;激勵(lì)裝置2連接到總控制電路8和數(shù)據(jù)采集分析模塊9，數(shù)據(jù)采集分析模塊9與顯示及儲(chǔ)存模塊10連接，大小檢測(cè)模塊和編碼器7與總控制電路8連接。
[0032]每個(gè)激勵(lì)裝置2分別經(jīng)各自的子控制電路6連接到總控制電路8。子控制電路6與總控制電路8之間通過(guò)SCI接口進(jìn)行通訊，
[0033]每個(gè)激勵(lì)裝置2分別經(jīng)各自的信號(hào)調(diào)理模塊5連接到數(shù)據(jù)采集分析模塊9。
[0034]所有的子控制電路6均相同，所有的信號(hào)調(diào)理模塊5均相同。
[0035]如圖2所示，數(shù)據(jù)采集分析模塊9包括AD轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和DSP電路，信號(hào)調(diào)理模塊5的輸出端依次經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器、FPGA電路連接DSP電路。
[0036]所有激勵(lì)裝置2完全相同，相鄰激勵(lì)裝置之間的間距與相鄰禽蛋I之間的間距相同。激勵(lì)裝置2具體包括線圈14，鐵芯15，活動(dòng)桿16，磁環(huán)17，線圈纏繞在環(huán)形的鐵芯15夕卜，活動(dòng)桿16插入鐵芯中，可以軸向上下滑動(dòng)，磁環(huán)17嵌入在活動(dòng)桿16上。靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，由于磁環(huán)17與鐵芯15的吸引作用，活動(dòng)桿16位于最上端，線圈14正向通電，鐵芯15產(chǎn)生與磁環(huán)17極性相反的磁場(chǎng)，推動(dòng)活動(dòng)桿16向下運(yùn)動(dòng)，線圈14反向通電，鐵芯15產(chǎn)生與磁環(huán)17極性相同的磁場(chǎng)，牽引活動(dòng)桿16向上運(yùn)動(dòng)。線圈14通電電流的大小和禽蛋的大小決定了活動(dòng)桿敲擊到禽蛋時(shí)力的大小。
[0037]I)編碼器7實(shí)時(shí)檢測(cè)傳送帶3運(yùn)行速度并發(fā)送給總控制電路7，大小檢測(cè)模塊4檢測(cè)經(jīng)過(guò)其正下方的禽蛋I將禽蛋I的大小信號(hào)和經(jīng)過(guò)時(shí)間信號(hào)發(fā)送給總控制電路8，總控制電路8將禽蛋I的大小信號(hào)和經(jīng)過(guò)時(shí)間信號(hào)以及傳送帶3運(yùn)行速度數(shù)據(jù)發(fā)送給各個(gè)子控制電路6 ；
[0038]2)在禽蛋I運(yùn)行到激勵(lì)裝置2正下方時(shí)，子控制電路6控制激勵(lì)裝置2用敲擊力敲擊禽蛋；
[0039]3)禽蛋I傳送過(guò)程中被N個(gè)間隔均布的激勵(lì)裝置2依次敲擊后振動(dòng)發(fā)聲，激勵(lì)裝置2采集聲音經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊5濾波、放大之后發(fā)送給數(shù)據(jù)采集分析模塊9，數(shù)據(jù)采集分析模塊9根據(jù)聲音信號(hào)得到禽蛋裂紋存在結(jié)果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集分析模塊9根據(jù)聲音信號(hào)采用裂紋判別計(jì)算方法判斷該禽蛋上是否存在裂紋，并