一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法，物性监控及虚拟现实装置包括干燥箱、用于检测干燥箱内参数的传感器模块、用于获取物料数据状态的视觉成像模块、用于采集传感器模块和视觉成像模块信号并进行实时分析与建模的工控主机、显示屏；通过传感器模块实时监测环境参数，通过视觉成像模块和工控主机将三维信息进行实时三维建模，并将颜色信息和温度分布图像映射至三维模型，工控主机将监测到的环境参数、所建立的三维模型的颜色信息和温度场分布信息输出至显示屏，可实时监控果蔬的状态，并根据变化趋势预测下一阶段的干燥情况，对干燥箱进行调节。

A device and method of physical property monitoring and virtual reality in the drying process of fruits and vegetables

【技术实现步骤摘要】
一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法
本专利技术涉及干燥装置
，具体涉及一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法。
技术介绍
果蔬干制品是深受消费者欢迎的日常食品，而果蔬干燥处理则是农产品加工的重要环节，可延长物料的货架期、改善干燥产品的加工品质及便于储藏和运输。热风干燥是一种常规及传统的干燥方法，现在对果蔬进行干燥工作仅局限于通过调节干燥起始参数对干燥工艺，在干燥过程中常伴有色泽、三维形态等方面的物性变化，其中，色泽特征的变化可表征褐变反应发生、热敏性物质降解、甚至某些风味物质的形成；三维形态变化与干燥应力直接相关，收缩形变特性将直接影响物料传热传质规律，进而影响干燥能量的有效利用和产品最终品质。但是现有的在果蔬进行干燥工作中对三维形态、温度场分布等过程参数均未见深入研究，而且对果蔬干燥工作仅进行对物料部分参数的检测，未进行量化处理，对干燥过程的环境参数、人机交互方面存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法，解决了对果蔬干燥工作仅进行对物料部分参数的检测，未进行量化处理，对干燥过程的环境参数、人机交互方面存在局限性的问题。本专利技术解决上述问题的技术方案为：一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，包括干燥箱、用于获取物料数据状态的视觉成像模块、用于采集视觉成像模块信号并进行实时分析与建模的工控主机以及显示屏；所述干燥箱内设有物料支架，所述视觉成像模块设置在干燥箱内，工控主机和显示屏设置在干燥箱外部；所述视觉成像模块设置在物料支架上方，包括彩色相机、三维相机、红外热成像相机、视觉成像支架和图像采集卡，所述彩色相机用于采集物料干燥过程中的彩色图像，所述三维相机用于采集物料干燥过程中的三维图像，所述红外热成像相机用于采集物料干燥过程中的温度分布图像，所述视觉成像支架固定于干燥箱内壁，用于固定彩色相机、三维相机和红外热成像相机，彩色相机、三维相机和红外热成像相机连接图像采集卡，图像采集卡与工控主机的数据接口连接，图像采集卡将从彩色相机、三维相机和红外热成像相机采集的模拟信号转换至数字信号，并将数字信号传输至工控主机；所述显示屏连接工控主机，工控主机将获取的数字信号进行实时分析建立三维模型，并将三维模型在显示屏上成像。进一步的，干燥箱内还包括用于检测干燥箱内参数的传感器模块，所述传感器模块接入工控主机。进一步的，所述传感器模块包括温度变送器、温度传感器、湿度变送器、湿度传感器、风速变送器、风速传感器、称重变送器、称重传感器、传感器阵列支架、称重支架和数据采集卡，所述温度传感器用于检测干燥箱内的温度情况并通过信号输出线连接温度变送器，所述湿度传感器用于检测干燥箱内的湿度情况并通过信号输出线接至湿度变送器，所述风速传感器用于检测干燥箱内的风速情况并通过信号输出线接至风速变送器，所述称重传感器用于检测干燥过程中物料重量情况并通过信号输出线接至称重变送器，所述传感器阵列支架固定于干燥箱内壁，用于固定温度传感器、湿度传感器和风速传感器，所述温度变送器、湿度变送器、风速变送器和称重变送器连接数据采集卡，数据采集卡与工控主机的数据接口连接，数据采集卡将从温度变送器、湿度变送器、风速变送器和称重变送器获取的模拟信号转换至数字信号，并将数字信号传输至工控主机，工控主机将获取的温度情况、湿度情况、风速情况、物料重量情况显示在显示屏上。进一步的，所述物料支架固定于称重支架上，称重支架和物料支架之间通过若干对称设置的支撑柱连接。一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实的方法，具体包括以下步骤：第一步，安装传感器模块：将温度传感器、湿度传感器和风速传感器安装在传感器阵列支架上，并将传感器阵列支架固定于干燥箱内壁上，保持传感器阵列支架位于物料支架上方，将物料支架安装在称重支架上，并将称重传感器设置在称重支架下方，将温度传感器、湿度传感器、风速传感器和称重传感器连接数据采集卡，将数据采集卡接入工控主机的数据接口；第二步，安装视觉成像模块：将视觉成像模块中的彩色相机、三维相机和红外热成像相机进行通过视觉成像支架安装于物料支架上方，并将彩色相机、三维相机和红外热成像相机连接图像采集卡。将图像采集卡接入工控主机的数据接口；第三步，建立三维模型并在显示屏上成像：工控主机根据三个相机同一场景下所采集图片与三个相机的位置，统一三个相机坐标系；采用数字图像处理和三维点云分割方法，对物料进行自动识别，根据彩色相机采集的彩色图像和三维相机采集的三维图像，利用彩色图像与同场景三维图像的结构相似性，在马尔可夫随机场模型基础上加入结构相关性约束，构建三维信息平滑项权重，实现对三维信息的滤波处理，并利用OpenGL对目标物料三维信息进行三维模型的建立，并将彩色图像和温度分布图像对三维模型进行渲染，在显示屏上形成实时的物料物性动态模拟图；同时显示屏上实时显示传感器模块监测的各项环境参数，可实时监控果蔬的状态，并根据变化趋势预测下一阶段的干燥情况，对干燥箱进行调节。本专利技术具有有益效果：本专利技术提供了一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置及方法，通过传感器模块实时监测环境参数，通过视觉成像模块和工控主机将三维信息进行实时三维建模，并将颜色信息和温度分布图像映射至三维模型，工控主机将监测到的环境参数、所建立的三维模型的颜色信息和温度场分布信息输出至显示屏，可实时监控果蔬的状态，并根据变化趋势预测下一阶段的干燥情况，对干燥箱进行调节。附图说明图1是物性监控及虚拟现实装置的结构示意图；图2是称重支架的结构示意图；图3是本专利技术专利的自动控制系统电气连接图；图中：1.传感器模块；1-1.传感器阵列支架；1-2.数据采集卡；1-3.温度传感器；1-4.温度变送器；1-5.湿度传感器；1-6.湿度变送器；1-7.风速传感器；1-8.风速变送器；1-9.称重传感器；1-10.称重变送器；1-11.称重支架；2.视觉成像模块；2-1.视觉成像支架；2-2.图像采集卡；2-3.彩色相机；2-4.三维相机；2-5.红外热成像相机；3.工控主机；4.显示屏。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。如图1、3所示，一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，包括干燥箱、用于检测干燥箱内参数的传感器模块、用于获取物料数据状态的视觉成像模块、用于采集传感器模块和视觉成像模块信号并进行实时分析与建模的工控主机、显示屏；如图1、2所示，所述干燥箱内设有物料支架，所述传感器模块、视觉成像模块设置在干燥箱内，工控主机和显示屏设置在干燥箱外部；如图1、3所示，所述传感器模块包括温度变送器、通过信号输出线接至温度变送器用于检测干燥箱内的温度情况的温度传感器、湿度变送器、通过信号输出线接至湿度变送器用于检测干燥箱内的湿度情况的湿度传感器、风速变送器、通过信号输出线接至风速变送器用于检测干燥箱内的风速情况的风速传感器、称重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，其特征在于：包括干燥箱、用于获取物料数据状态的视觉成像模块、用于采集视觉成像模块信号并进行实时分析与建模的工控主机以及显示屏；/n所述干燥箱内设有物料支架，所述视觉成像模块设置在干燥箱内，工控主机和显示屏设置在干燥箱外部；/n所述视觉成像模块设置在物料支架上方，包括彩色相机、三维相机、红外热成像相机、视觉成像支架和图像采集卡，所述彩色相机用于采集物料干燥过程中的彩色图像，所述三维相机用于采集物料干燥过程中的三维图像，所述红外热成像相机用于采集物料干燥过程中的温度分布图像，所述视觉成像支架固定于干燥箱内壁，用于固定彩色相机、三维相机和红外热成像相机，彩色相机、三维相机和红外热成像相机连接图像采集卡，图像采集卡与工控主机的数据接口连接，图像采集卡将从彩色相机、三维相机和红外热成像相机采集的模拟信号转换至数字信号，并将数字信号传输至工控主机；/n所述显示屏连接工控主机，工控主机将获取的数字信号进行实时分析建立三维模型，并将三维模型在显示屏上成像。/n

【技术特征摘要】
1.一种果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，其特征在于：包括干燥箱、用于获取物料数据状态的视觉成像模块、用于采集视觉成像模块信号并进行实时分析与建模的工控主机以及显示屏；
所述干燥箱内设有物料支架，所述视觉成像模块设置在干燥箱内，工控主机和显示屏设置在干燥箱外部；
所述视觉成像模块设置在物料支架上方，包括彩色相机、三维相机、红外热成像相机、视觉成像支架和图像采集卡，所述彩色相机用于采集物料干燥过程中的彩色图像，所述三维相机用于采集物料干燥过程中的三维图像，所述红外热成像相机用于采集物料干燥过程中的温度分布图像，所述视觉成像支架固定于干燥箱内壁，用于固定彩色相机、三维相机和红外热成像相机，彩色相机、三维相机和红外热成像相机连接图像采集卡，图像采集卡与工控主机的数据接口连接，图像采集卡将从彩色相机、三维相机和红外热成像相机采集的模拟信号转换至数字信号，并将数字信号传输至工控主机；
所述显示屏连接工控主机，工控主机将获取的数字信号进行实时分析建立三维模型，并将三维模型在显示屏上成像。


2.如权利要求1所述的果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，其特征在于：干燥箱内还包括用于检测干燥箱内参数的传感器模块，所述传感器模块接入工控主机。


3.如权利要求2所述的果蔬干燥过程中物性监控及虚拟现实装置，其特征在于：所述传感器模块包括温度变送器、温度传感器、湿度变送器、湿度传感器、风速变送器、风速传感器、称重变送器、称重传感器、传感器阵列支架、称重支架和数据采集卡，所述温度传感器用于检测干燥箱内的温度情况并通过信号输出线连接温度变送器，所述湿度传感器用于检测干燥箱内的湿度情况并通过信号输出线接至湿度变送器，所述风速传感器用于检测干燥箱内的风速情况并通过信号输出线接至风速变送器，所述称重传感器用于检测干燥过程中物料重量情况并通过信号输出线接至称重变送器，所述传感器阵列支架固定于干燥箱内壁，用于固定温度传感器、湿度传感器和风速传感器，所述温度变送器、湿度变送...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙力，刘晨，杜灿，张鹏起，蔡健荣，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32