基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统，包括振动给料系统、CIS接触式图像扫描计数系统、CIS接触式图像扫描控制系统、显示与控制系统；其中：振动给料系统包括振动驱动、振动盘和倾斜物料导向板；CIS接触式图像扫描计数系统包括CIS传感器和CIS通讯接口；CIS接触式图像扫描控制系统按照信息流方向包括依次包括CIS接口、FPGA、主控制器，网络接口；显示与控制系统包括人机操作界面和控制器。本发明专利技术可高速、准确、连续地对颗粒物料进行计数，能精确控制目标数量，并能克服颗粒堆叠或颗粒紧连时造成的计数错误。

【技术实现步骤摘要】
基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统
本专利技术属于颗粒计数、图像处理和识别
，特别涉及基于CIS扫描的高速连续颗粒计数计量系统。
技术介绍
目前固体颗粒计数方式主要有两种：一种是采用拍照计数，该方法是对料盘上的颗粒物进行拍照，再通过图像识别技术进行计数的方式，该方式为非连续计数，必须让所有的颗粒物单层平铺在料板上，且物料处于静止状态，才能准确计数，且数量的多少完全由料板上的真实数量决定，无法主动控制目标数量，因此在针对颗粒计数包装时无法一次完成计数，且速度慢，如果颗粒物出现有堆叠现象，拍照计数方式就会出现计数错误。如：专利技术专利CN101441721B公开“一种重叠类圆颗粒物的计数装置和方法”，该装置包括CCD摄像机，DSP数据处理系统和LCD显示器；CCD摄像机完成颗粒图像采集，并将图像信号送入DSP数据处理系统；DSP数据处理系统将CCD摄像机采集的模拟图像转化成为数字图像信号，采用特殊算法分离出不同类型的重叠颗粒，完成颗粒计数并显示计数结果；LCD显示器与DSP数据处理系统输出连接，用于显示图像处理结果，并且输出统计颗粒数量，该方法虽能识别出重叠颗粒，但需事先将颗粒静置于平台上，采用复杂算法将颗粒分类和分离，计数效率较低，且无法主动确定目标数量。另外一种是使用光纤传感器对颗粒进行计数的方式，该方式的工作原理是将颗粒物通过光纤传感器的发射与接受状态的缝隙，当有颗粒物通过缝隙时，就会挡住光纤发射的光束，接收器通过光束的通断来进行计数的方式。该方式需控制通过光纤传感器间隙的颗粒物必须是一次只能是一个，且颗粒物通过光纤时不能两个完全接触，否则就会出现计数错误，该方法虽可以控制目标数量，但是速度慢，且无法控制物料在通过光纤间隙时物料互不相连，针对不同直径的颗粒必须调整光纤传感器的发射与接收之间的间隙。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统，该系统可高速、准确、连续地对颗粒物料进行计数，能精确控制目标数量，并能克服颗粒堆叠或颗粒紧连时造成的计数错误。为实现以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案：基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统，包括：振动给料系统、CIS接触式图像扫描计数系统、CIS接触式图像扫描控制系统、显示与控制系统，其中：振动给料系统：包括振动驱动、振动盘和倾斜物料导向板，其用于使颗粒物料无堆叠地通过CIS表面，并接收来自所述显示与控制系统的给料指令，确定是否给料以及给料方式；CIS接触式图像扫描计数系统：包括CIS传感器和CIS通讯接口；其中：所述CIS传感器用于将上述颗粒物料通过时图像进行高速扫描，形成单线图像；所述CIS通讯接口用于将上述图像传输至所述CIS接触式图像扫描控制系统；CIS接触式图像扫描控制系统：按照信息流方向依次包括CIS接口、FPGA、主控制器，网络接口；其中：所述CIS接口用于与所述CIS通讯接口建立通讯；所述FPGA集成图像采集算法，用于将所述单线图像进行计算和叠加，并形成连续图像；所述主控制器用于将所述连续图像上的颗粒物料进行图像再识别，确定图像上的颗粒物料数量并进行计数；所述网络接口用于和所述显示与控制系统建立通讯；显示与控制系统：包括人机操作界面和控制器，其用于设定目标数量，接收所述CIS接触式图像扫描控制系统的计数结果并与所述目标数量进行比较，判定该结果并输出控制指令至所述振动给料系统控制其给料。作为优选，所述倾斜物料导向板的倾斜角度根据颗粒大小控制在0°～5°，当检测直径1mm的颗粒物料时，最大理论下料速度可达到400000粒/分钟，振动器的振动频率为50/60Hz。具体地，所述FPGA为现场可编程的逻辑阵列，通过FPGA的编程软件对其编程，使其可以变成一个针对图像处理的专用集成电路，从而达到高速准确地对图像数据进行处理，实现对CIS图像信号的采集、控制与校准滤波功能；所述图像采集算法为：第一步为FPGA提供CIS的相关时钟信号和AD采集的时钟信号，采集一行图像信息，第二步为对一行图像进行校准，第三步为滤波处理，最后传送给所述主控制器进行组合图像处理。具体地，所述主控制器采用嵌入式处理器，内置图像滤波、分割、轮廓识别与计数算法，实现计数与控制功能，具体为：第一步进行行拼装，拼装完成一幅图像以后，第二步进行滤波消除噪点，第三步为二值化分割后进行轮廓识别，第四步为完成轮廓计算，最终获取颗粒计数。作为优选，所述CIS接触式图像扫描控制系统还包括CAN接口，用于与带有CAN协议的外设进行通讯。作为优选，所述CIS接触式图像扫描控制系统还包括485接口，用于与外部带有485接口的外设进行通讯。。本专利技术克服了现有将颗粒计数方式的缺陷，具体表现如下：1、采用CIS接触式图像扫描传感器作为连续检测元件，并联锁CIS控制器，集成图像采集算法将单线图像转换为连续图像，通过主控CPU的图像软件进行图像再识别并计数，结合振动给料系统同步振动给料，从而创造性地实现了对颗粒物料进行高速、准确、连续的计数，为连续计数方式，不会出现颗粒物料堆叠的现象，无需事先将物料平铺静置于平台或料盘上，也无需对物料进行一颗一颗的计数。2、基于显示与控制系统对计数结果的判定以及对振动给料系统发出的控制指令，实现了计数过程中的同步准确给料以及对目标数量的精确控制，克服了拍照计数无法主动确定目标数量的缺点，同时也避免了光纤计数时颗粒紧连时造成的计数错误。3、CIS接触式图像扫描系统自带光源，可以克服拍照计数方式使用外部光源时，环境光对图像产生带来影响。附图说明图1为本实施例颗粒计数计量系统的组成和工作原理示意图一。图2为本实施例颗粒计数计量系统的组成和工作原理示意图二。附图标记：1、振动给料系统；2、CIS接触式图像扫描计数系统；201、CIS传感器；202、CIS通讯接口；3、CIS接触式图像扫描控制系统；301、CIS接口；302、FPGA；303、DSP主控制器；304、网络接口；305、CAN接口；306、485接口；4、显示与控制系统。具体实施方式下面结合附图，详细说明本专利技术的一个具体实施例，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。如图1～图2所示，本实施例颗粒计数计量系统包括振动给料系统1、CIS接触式图像扫描计数系统2、CIS接触式图像扫描控制系统3、显示与控制系统4，其中：振动给料系统1：包括振动驱动(包括激振器、传动装置等)、振动盘、倾斜物料导向板根据颗粒物料大小控制在0°～5°，其用于使颗粒物料无堆叠地通过CIS表面，并接收来自显示与控制系统4的给料指令，确定是否给料以及给料方式；CIS接触式图像扫描计数201系统2：包括CIS传感器201和CIS通讯接口202；其中：CIS传感器201用于将上述颗粒物料通过时的图像进行高速扫描，形成单线图像；CIS通讯接口202用于将上述图像传输至CIS接触式图像扫描控制系统；CIS接触式图像扫描控制系统3：按照信息流方向依次包括CIS接口301、FPGA302、DSP主控制器303，网络接口304；其中：CIS接口301用于与CIS通讯接口202建立通讯；FPGA302集成图像采集算法，用于将上述单线图像数据进行计算和叠加以得到通过CIS的颗粒物的连续图像；DSP主控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统，其特征在于包括：振动给料系统、CIS接触式图像扫描计数系统、CIS接触式图像扫描控制系统、显示与控制系统，其中：振动给料系统：包括振动驱动、振动盘和倾斜物料导向板，其用于使颗粒物料无堆叠地通过CIS表面，并接收来自所述显示与控制系统的给料指令，确定是否给料以及给料方式；CIS接触式图像扫描计数系统：包括CIS传感器和CIS通讯接口；其中：所述CIS传感器用于将上述颗粒物料通过时图像进行高速扫描，形成单线图像；所述CIS通讯接口用于将上述图像传输至所述CIS接触式图像扫描控制系统；CIS接触式图像扫描控制系统：按照信息流方向依次包括CIS接口、FPGA、主控制器，网络接口；其中：所述CIS接口用于与所述CIS通讯接口建立通讯；所述FPGA集成图像采集算法，用于将所述单线图像进行计算和叠加，并形成连续图像；所述主控制器用于将所述连续图像上的颗粒物料进行图像再识别，确定图像上的颗粒物料数量并进行计数；所述网络接口用于和所述显示与控制系统建立通讯；显示与控制系统：包括人机操作界面和控制器，其用于设定目标数量，接收所述CIS接触式图像扫描控制系统的计数结果并与所述目标数量进行比较，判定该结果并输出控制指令至所述振动给料系统控制其给料。...

【技术特征摘要】
1.基于CIS扫描的颗粒高速连续计数计量系统，其特征在于包括：振动给料系统、CIS接触式图像扫描计数系统、CIS接触式图像扫描控制系统、显示与控制系统，其中：振动给料系统：包括振动驱动、振动盘和倾斜物料导向板，其用于使颗粒物料无堆叠地通过CIS表面，并接收来自所述显示与控制系统的给料指令，确定是否给料以及给料方式；CIS接触式图像扫描计数系统：包括CIS传感器和CIS通讯接口；其中：所述CIS传感器用于将上述颗粒物料通过时图像进行高速扫描，形成单线图像；所述CIS通讯接口用于将上述图像传输至所述CIS接触式图像扫描控制系统；CIS接触式图像扫描控制系统：按照信息流方向依次包括CIS接口、FPGA、主控制器，网络接口；其中：所述CIS接口用于与所述CIS通讯接口建立通讯；所述FPGA集成图像采集算法，用于将所述单线图像进行计算和叠加，并形成连续图像；所述主控制器用于将所述连续图像上的颗粒物料进行图像再识别，确定图像上的颗粒物料数量并进行计数；所述网络接口用于和所述显示与控制系统建立通讯；显示与控制系统：包括人机操作界面和控制器，其用于设定目标数量，接收所述CIS接触式图像扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红兵，李海宏，刘娜娜，陈雪丹，
申请(专利权)人：无锡瑞奇海力信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32