色选机的设计与实现
中南大学
本科生毕业论文（设计）
题 目 基于ADP6.0组态软件的色选机
的设计与实现
学生姓名 姜伟
指导老师 雷向东
学 院 信息工程学院
专业班级 计算机科学与技术
I 摘 要
当前，中国是世界上最大的大米生产国与消费国，全国65%以上的人口以大米为主食。随着人们的生活水平不断的提高，人们对大米的食用的品质也愈来愈高，不仅对大米的口感要求提高，且对外观质量要求也随之提高。为了得到精白的大米，满足食用安全性和外观质量，必须去除石头、黑粒、黄粒、病斑粒，生芽粒，霉变粒，完整谷粒。但现有的光电色选设备就难以满足这个要求，为了在这个行业面临着这样一个难题：即如何满足我们大米加工需要的质量，并利用某种设备使我们的加工更加有效率，并让大米生产商获得更大的利润。
色选机（Color Sorter）就是在这种情况下应运而生的。它主要用于大米加工筛选操作，即筛除不良品，并对不良品进行分类。在本文中，我们主要讨论如何利用ADP6.0组态软件进行人机界面设计（系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介）和色选机主要结构的设计。其开发过程主要包括人机界面和机械结构开发两个方面。这两个方面要求其设备色选精度高、产量大、人机交换流畅、色选功能强大、工作稳定。而人机界面设计则要求做到各项功能要完备、操作要简便、易学易用等特点。
本文介绍了以大米加工为代表的大米色选机的产生背景与研究意义，具体讲述了如何使用ADP6.0设计人机界面，主要功能模块的设计，主要功能模块的代码实现方法，色选机的工作原理，色选机主要部件及其作用。人机界面程序基于ADP6.0组态软件模块化设计，主要有快速设置管理界面和工程师管理界面。前者包括流量设置、色选精度设置、背景板亮度设置、清扫设置、方案帮助、色选方案存储、系统帮助等；后者包括综合设置、平移设置、日光灯设置、增益设定、流量控制设定、通讯检测、CCD初始化设定、MODBUS设定、密码锁设定、显示控制设定、延时设定等。该软件系统利用层次化、结构化的自顶向下设计方法、可维护性、可重用性和可扩展性都大大提高。色选机主要部件包括震动喂料器、滑道、光电箱、高频喷阀、分料斗等。色选机主体支架采用Z字型，结构精密器件和控制系统安装在封闭式箱体内，防尘，安全性好。
关键词：ADP6.0，色选机，人机界面。
基于ADP6.0组态软件的色选机的设计与实现 ABSTRACT
II ABSTRACT
At present, China is the world's largest rice-producing countries and
consuming countries, more than 65 percent of the population of staple food is
rice. As people's living standards improve, the quality of rice consumption is
rising, not only for the taste of the rice requirements to improve the
appearance quality requirements also will increase. Refined white rice to
meet food safety and appearance quality, you must remove the stone, black
grain, yellow grain, the lesion grain, raw bud grain, moldy grain, whole
grains. Existing electro-optical color sorting equipment it will be difficult to
meet this requirement in the industry faces a problem: namely, how to meet
the needs of our rice processing quality, and use of certain equipment to make
our processing more efficient, and let the rice manufacturers to obtain greater
profits.
Color Sorter came into being in this case. It is mainly used for the
screening of rice processing operations, screen out defective products and
defective products classification. In this paper, we mainly discuss how to use
ADP6.0 configuration software for the medium of interaction and
information exchange between the human-computer interface design (system
and user) and the main structure of the color sorter. Its development process,
including the two aspects of the human-machine interface and the
development of mechanical structures. These two areas require their
equipment Sorting accuracy is high, production, human-computer exchange
of smooth, powerful color selection, and job stability. Man-machine interface
design is required so that various functions must be in place, the operation
should be simple, easy to use features.
This article describes the background and research significance of the
Color Sorter of rice processing, specifically about how to use ADP6.0 design
human-computer interface, the main function module design, the main
function modules of code implementation, color sorter the working principle
of the color sorter main components and their role. Man-machine interface 基于ADP6.0组态软件的色选机的设计与实现 ABSTRACT
III program based on ADP6.0 configuration software modular design, and
quickly set up the management interface and engineer management interface.
The former includes the flow settings, the accuracy of the color selection
setting, the brightness of the background plate set, cleaning set, program help,
color selection program storage system to help; the latter including a
comprehensive set, pan settings, fluorescent settings, gain setting, flow
control settings , communications, detection, CCD initialization settings, set
the MODBUS lock settings, and display control settings, delay settings. The
software system uses a hierarchical, structured top-down design,
maintainability, reusability and scalability are greatly enhanced. The main
components of the color sorter vibration feeder chute and photoelectric box,
high-frequency jet valve, sub-hopper. The color sorter main stent using the
Z-shaped structure precision devices and control systems installed in closed
cabinets, dust, and security.
KEYWORDS: ADP6.0, color sorters, human-machine interface.基于ADP6.0组态软件的色选机的设计与实现 目录
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................................ I
ABSTRACT ............................................................................................................................................. II
基于线阵CCD的脱绒棉种色选机光学系统的设计
收稿日期2823基金项目教育部科学技术研究重点项目(668)作者简介李江波(82),男,石河子大学机电学院在读硕士研究生,研究方向农业智能化检测;2j8@。第25卷 第6期2007年12月石河子大学学报(自然科学版)
JournalofShiheziUniversity(NaturalScience)Vol.25 No.6Dec.2007
文章编号:100727383(2007)0620782204
基于线阵CCD的脱绒棉种色选机光学系统的设计
李江波,坎 杂,张若宇,李景彬,李 超
(石河子大学机械电气工程学院,新疆兵团农业机械重点实验室,新疆石河子832003)
摘要:脱绒棉种色选机的检测系统是整台色选机的核心系统,而光学系统是其中重要的一部分,它关系到棉种能否在CCD光敏元上成清晰的像,从而直接影响色选机的色选精度。本设计主要采用柯拉照明系统以及与之相配合的物方远心光路作为光学成像系统的光路,对整个光学系统进行了理论分析。实验证明:利用此光学系统可以获得清晰的红种和合格棉的模拟电信号。关键词:脱绒棉种色选机;光学照明系统;光学成像系统中图分类号:S226.5 文献标识码:A
脱绒棉种色选机是一种利用棉种的光学及色度学特性,将红种从大批混合棉种中无损检出,并自
动分选剔除的新型机械。色选机在棉种的应用中,
因粒度或密度十分相近,无法用传统的筛选或比重分选设备分离的场合[1],其提高棉种品质,适应商品
市场独特的作用将十分明显。它综合应用了电子
学、生物学等新技术,是典型的光、机、电一体化的高
新技术设备[2]。脱绒棉种色选机主要由检测系统、电控系统、分选系统、喂料系统等部分组成[3],其中
检测系统是整个色选机的核心,在检测系统中被检
测的棉种必须用均匀高亮度的光线进行照明,并且在成像系统的CCD光敏元上必须成清晰的像。从
目前新疆兵团现有棉种色选机来看,主要存在着国
外进口色选机昂贵,国内色选精度不高的问题[4],合
基于DSP的色选机技术分析
龙源期刊网
基于DSP的色选机技术分析
作者：陈杰
来源：《中国新技术新产品》2015年第03期
摘 要：色选机是现代化农业分选粮食产品的重要设备，如大米长时间的储藏易出现杂质、霉变、黄变等异色米粒，在很大程度上影响大米的商业价值和品质。利用基于DSP的色选机技术将大米生产加工中的小杂质和异色米快速剔除，从而提高大米品质。基于DSP的色选机技术可有效提高了粮食分选的精度和效率，因此被广泛应用在大米、花生、瓜子、黄豆等粮食的选别工艺中。
关键词：DSP；色选机技术；色选机的电气组成
中图分类号：TP391 文献标识码：A
随着现代化科学技术的发展，基于DSP的色选机技术以图像处理技术和光电技术为基础，利用前端采集器件CCD采集粮食物体的相关信息，并且经过图像识别算法进行处理，获取粮食物体的鉴别信息，准确分析粮食物体的品质。
一、色选机技术概述
1 色选机的工作原理
通过在色选机控制系统界面上设置相应参数，将目标物料倒入料斗中，在电磁送料器规律振动下，目标物料逐渐进入滑槽中，再经过光电检测系统时目标物料自由下落，在这个过程中由CCD采集图像信息，经过图像识别算法进行处理，将疵品特征信息传送到色选机控制面板，快速打开喷射气阀将疵品物料吹出，合格物料按原路径自由滑落，从而实现对目标物料的色选。
2 色选机的电气组成
色选机主要由主控面板、显示界面、分选控制面板、视觉检测处理系统以及供料系统组成。
（1）主控面板和显示界面
色选机主控面板主要实现和显示界面之间的信息通信，根据不同物料每次的检测结构，在显示界面设置相应参数，并传送到视觉检测系统，确保色选机处于最佳的检测状态，便于用户监控和管理。
（2）供料系统 龙源期刊网
光电色选机色差信号处理算法单片机实现
■２０１２，Ｎｏ６Ｃ搏ＥＲＥ铷ＡＬ＆Ｆ饲ＥＥＤ料ＩＩＩ）．ＴＯＲＹＣＥＲＥＡＬＦＥＥＤＮＤＵ５Ｔ商１－’。‘●一
光电色选机色差信号处理算法单片机实现
黎小花，徐园园，郑力新，周凯汀
（华侨大学信息科学与工程学院，福建厦门３６１０２１）
摘要：介绍了色选机国内发展概况，提出的基于单片机这样一种廉价芯片构架的色选机设计方法。它采用
Ｃ８０５ＩＦ３６０采集多个通道的色差信号，使用快速组合算法对色差信号进行处理，输出控制喷阀板和ＬＥＤ指示灯
板。试验结果表明，该设计方法具有优良的控制性能和精度，且成本低廉。
关键词：大米；光电色选机；色差信号；组合算法；单片机；Ａ／Ｄ采样；延时
中图分类号：ＴＳ２１２．３；ＴＰ２７４文献标志码：Ｂ文章编号：１００３—６２０２（２０１２）０６－－０００４—０４
色选是精米加工中一道＿罩：要工序ｒＩ］。色选机是
一种从运动的颗粒流中，将杂质进行识别和剔除的
光机电一体化的高科技设备［２］。粮食颗粒从几十甚
至上百个溜槽中顾势滑下，途经光电传感器后，色选
机的信号检测处理系统利用粮食颗粒的光学特性，将颜色不正常、表面有缺陷或内部变质的疵品及杂
物识别出来，并自动分选剔除。由于粮食颗粒的流
速快，溜槽多，疵品出现的时间是随机的，要记录从发现疵品到执行喷除的时间，实时性要求极高，多数
系统采用高性能的ＤＳＰ型信号处理板来实现。本
文设计了基于单片机Ｃ８０５１Ｆ３６０的光电色选机色差信号处理板和处理算法，可以在较低成本的条件
下，完全实现ＤＳＰ型信号处理板的功能和性能，具
有较高实时性和准确性。
１多通道色差信号处理算法原理
大米色选机检测信号为随机脉冲信号９］，当脉
冲信号的值大于一定的阈值时，对应的Ｉ／Ｏ口需要输出一个具有一定延时和宽度的数字脉冲信号作为
喷阀驱动板和喷阀指示板的驱动信号，因此，存在输
出脉冲的定时和脉宽控制问题。本文提出了一种用软件实现色差信号处理的快速准确的组合算法。
假定输入模拟信号为单极性脉冲信号工（￡），当
履带式色选机工作原理
— — 1 —1 — 履带式色选机工作原理
履带式色选机是将大米的色泽作为依据进行分选的设备。它由光源、光传感器、镜头、光源转换电路和控制电路等部分组成。其基本结构形式是，由一个滚筒和一个上、下两个分光器组成，每一个分光器由一个光源组成，可以产生多种颜色。
1.光传感器是一种光学传感器，它接收光线并对其进行处理，以产生一系列信号。这些信号从光源传递到光传感器，使它产生相应的电信号，经过放大和模数转换器（A/D）转换成数字信号（0~9）。数字信号送入CPU进行逻辑分析处理后，可在显示屏上显示出被选大米的图像。
2.分光传感器是一种光电传感器，它接受被选大米的电磁辐射能，并对其进行放大和模数转换后，得到被选大米的红外或可见光谱。这些光谱通过光电转换器（即光电二极管）被转换成电信号（0~15伏）。然后将其输入到CPU进行逻辑分析处理。对于每一种被选大米的红外或可见光谱，它将对应于一组不同的特征光谱，可以根据这些特征进行分类或剔除。
对茶叶色选机局部结构进行优化的方案与措施
对茶叶色选机局部结构进行优化的方案与措施
本文旨在提高茶叶色选机的机械结构性能，对以下几个在茶叶色选机结构设计中遇到的关键问题提供解决方法与措施：①对茶叶在通道内滑落的速度进行调控；②提供一种可调节、易拆卸式通道盖板；③对不规则溅料的归集处理；④对通道的长度进行补偿的方法；⑤提高组焊件的焊接尺寸精度；⑥提高分段式料斗
引 言
随着茶叶生产方式自动化程度的提高，茶叶色选机需求越来越大，茶叶的物理特性、分选方法、分选目标以及人们对茶叶品质的要求决定了茶叶色选机的机械结构特点。本文仅就茶叶色选机机械结构设计过程中遇到的若干问题与解决方法进行总结，在此之前，先就茶叶色选机的工作原理做一个简单的介绍。
茶叶色选机是指利用茶叶中茶梗、黄片与正品的颜色差异，使用高清晰的CCD光学传感器对茶叶进行精选的高科技光电机械设备。设备具体工作程序如下：茶叶从顶部的料斗进入机器，通过振动器装置的振动，被选物料沿通道下滑，加速下落进入分选箱内的观察区，并从传感器和背景板间穿过。在光源的作用下，根据光的强弱及颜色变化，使系统产生输出信号驱动电磁阀工作将异色茶叶吹至接料斗的废料腔内，而好的茶叶继续下落至接料斗成品腔内，从而达到分选的目的（如图1所示）。整个系统由硬件、软件、算法、光学、机械及气动部分组成（如图2所示）。
下面对在双层茶叶色选机结构设计中遇到的关键问题所实施的解决方法与措施分别进行叙述：
1 减少茶叶下落和分选过程中的破碎现象，做到少溅、不漏
茶叶色选不同于大米、杂粮物料的色选，茶叶易碎、易粉的特点决定了茶叶色选机的物料通道只能选择瀑布式通道（通道与水平面的夹角为60°），通道经氧化处理，表面光滑平直，最大限度保护茶叶在通道上滑落时不遭到破坏。茶叶在通道中下落呈加速状态，为保证茶叶通过上、下分选箱观察区的速度相近，提高色选效果，因此，在上、下通道的中间加入一个中间料斗，上层茶叶经过初选后落至中间料斗，速度削减后再落入下层通道，进一步保护茶叶不遭到破坏。
色选机原理
色选机原理
色选机原理是一种利用依托光谱理论来进行把物体中不同波长所反射出来的光线或吸收的光线分离出来，从而得到不同属性物体的分离或检测方法。这种实验室里对物体的辨识可以使同一种物质的不同成份，包括有机化合物、无机化合物、以及混合物，被轻易地从复杂的混合物中分离开来。
色选机原理是利用光的的三原色（红、绿、蓝）的组合把物体中的光分离出来，以此來直接测定物体的吸收成分。就像是物体在受到三种光的作用下，分別发出红、绿、蓝三种光束，即可获得物体吸收成分的准确特性。
色选机可以有效地辨识物质，比如检测有毒物质、污染物以及有机合成中的某种活性成份。色选机也可以无需分离出所有成分就可以辨识出复合物中的某种特性，这种方法大大减少了实验室辨识成份的消耗和时间。
色选机的原理为我们的研究带来了极大的便利，在物理学家和化学家及其他相关领域的应用中有着重要的技术应用，为快速、准确地测定物质的吸收及发射的三原色的光的光谱分布，从而释放出物质的谱线而得到更加精确的辨识结果，为物质的进一步研究及应用提供了方便。
基于中药材色选自动化的色选机的研究
基于中药材色选自动化的色选机的研究
2、浙江胡庆余堂本草药物有限公司，浙江省绍兴市 312000
摘要：本文探讨了一种中药材色选机，包括下料漏斗、振动送料台、间隙落料装置、图像采集与处理装置、落料导向板，从下料漏斗底部下料口落下的中药材片，沿中药材片输送通道输送，然后通过上阻挡片和下阻挡片的升降控制，使中药材片输送通道输出的中药材片间隙落入落料通道，然后图像采集与处理装置采集落料通道内中药材片的图像后进行处理，并判断中药材片是否合格,以此来实现现实中药材色选的自动化，提高色选效率。
关键词：自动化；色选机；效率
1引言
每种中药材都有其各自的标准颜色及色泽，颜色与色泽越鲜明纯正，往往说明其质量和疗效越佳。因此，中药材的颜色与色泽是鉴别药材质量的重要标志之一，也直接反映药材保管、加工质量的好坏。以往，都是依靠人工进行分选，但是，随着中药材标准化产业化的推进，借鉴其他领域色选设备的优点，推动中药材色选机的设计与研发具有重大的意义。
本文探讨了一种中药材色选机，包括下料漏斗、振动送料台、间隙落料装置、图像采集与处理装置、落料导向板，从下料漏斗底部下料口落下的中药材片，沿中药材片输送通道输送，然后通过上阻挡片和下阻挡片的升降控制，使中药材片输送通道输出的中药材片间隙落入落料通道，然后图像采集与处理装置采集落料通道内中药材片的图像后进行处理，并判断中药材片是否合格，如果不合格，分离拨片向下翻动时，落料通道内不合格中药材片落下，如果合格，下阻挡片升起，落料通道内合格中药材片落到落料导向板上，并向下滑落，从而将不合格中药材片和合格中药材片进行了分拣，实现了现实中药材色选的自动化，提高色选效率。
2 技术方案 本文所描述的所要解决的技术问题是提供一种中药材色选机，实现中药材色选的自动化，提高色选效率。
为解决上述技术问题，本文所描述的采用如下技术方案：
中药材色选机，包括：
下料漏斗：下料漏斗内盛装中药材片，下料漏斗的底部设有下料口；
色选机原理 反射率
色选机原理 反射率如下：
色选机的原理是利用物料光学特性的差异，通过光电检测技术来识别和分离异色颗粒。
色选机的工作流程通常包括以下几个步骤：
1.物料准备：将待分选的物料倒入色选机的喂料斗中，物料经过高频抖动后落入分选箱。
2.图像捕捉：物料进入分选箱后，会经过一个或多个高像素摄像头的拍摄区域。这些摄像头会对每一颗物料进行高频次的全面拍照，以确保不遗漏任何死角。
3.光谱分析：拍摄到的图片会被传输到后台进行分析，与数据库中的合格物料图像进行比对。如果发现颜色有差异的物料，系统会触发气阀动作。
4.物料分离：当异色信号被检测到时，空气压缩机中的空气会迅速从吹嘴中吹出，打击异色物料，改变其运动轨迹。这样，异色的颗粒就会被吹入次品料斗，而正常的良品颗粒则会继续沿着设定路线落入良品料斗，从而完成良品与次品的分离。
总的来说，反射率在色选机中的作用是通过物料表面反射的光来判断其颜色。不同颜色的物体对光的反射率不同，色选机正是利用这一点来识别物料的颜色差异。通过对光源的强度和颜色、光学元件的位置和角度等参数的精确控制，色选机能够有效地将不同颜色的物体分离出来。
色选机产品分析报告
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1 色选机产业战略分析报告
色选机的概念
色选机是利用光电原理，从大量散装产品中将颜色不正常或感染病虫害的个体（球状、块状或颗粒状）以及外来杂质检测并分离的设备。目前国内的色选机主要应用于碾米精加工行业，而在国外已经广泛应用在需要对固体颗粒物料进行色彩选别的加工工业，如食品、农产品、化学器及矿产品加工工业等。在不合格产品与合格产品因粒度十分接近而无法用筛选设备分离，或者密度基本相同而无法用比重分选设备分离的场合，色选机却能进行有效的分离，其独特作用十分明显。目前色选机上使用的检测方法有光电式和图像式两种。
色选机的技术原理
将要进行色彩选择的物料，如大米中异色粒，按人为需要程度，在设备上定标。物料经振动控制的给料系统，均匀地按一定的速度，通过斜槽，进入色彩选择区域时，高速光学照相机（或彩色相机）把高速流动的产品转换成 256 级灰度的黑白照片或彩色图片，而有瑕疵的产品会在照片中表现出与正常产品不同的灰度差异，然后用全数字分析器件和先进图形识别技术进行判断后，通过驱动器驱动喷射器，喷射出高速、短促、细束气流剔除异色颗粒，从而提高物料的品质。
色选机的系统组成
色选机主要由供料系统、检测系统、信号处理和控制电路以及剔除系统四部分组成。
1．供料系统
供料系统由贮料斗、电磁振动喂料器、斜式溜槽（立式）或皮带传输器（卧式）组成。其作用是使被分选的物料按所需速率均匀地排成单列，穿过检测位置并能保证被传感器有效检测。
2．检测系统
检测系统主要由光源、光学组件、比色板、光电探测器、除尘冷却部件和外壳等组成。检测系统的作用是对物料的光学性质（反射、吸收、投射等）进行检测以获得后续信号处理所必须的受检产品的正确品质信息。光源可用红外光、可见光或紫外光，功率要保持恒定。色选机用光可采用一种波长或两种波长。前者为单色型，只能分辩光的明暗强弱，后者为双色型，能分辩真正的颜色差别。检测区内有粉尘飞扬或积累，影响检测效果，可以采用低压持续风幕或定时地高压喷吹相结合以保持检测区内空气明净、环境清洁，并冷却光源产生的热量。同时还设置自动扫帚随时清扫防止粉尘积累。
光电色选机色差信号处理算法单片机实现 2
一 ２０１２ｌＮｏ ６ Ｃ搏和＆Ｆ饲料Ｉ工ＳＥＲＥＡＬ ＦＥＥＤ ＮＤＵ Ｔ ＲＹ ’ ’ －
光电色选机色差信号处理算法单片机实现
黎小花，徐园园，郑力新，周凯汀
（华侨大学信息科学与工程学院，福建厦门 ３６１０２１）
摘 要：介绍了色选机国内发展概况，提出的基于单片机这样一种廉价芯片构架的色选机设计方法。它采用
Ｃ８０５１Ｆ３６０采集多个通道的色差信号，使用快速组合算法对色差信号进行处理，输出控制啧阀板和ＬＥＤ指示灯
板。试验结果表明，该设计方法具有优良的控制性能和精度，且成本低廉。
关键词：大米；光电色选机；色差信号；组合算法；单片机；Ａ／Ｄ采样；延时
中图分类号：ＴＳ２１２．３：ＴＰ２７４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００３—６２０２（２０１２）０６—０００４—０４
色选是精米加工中一道重要工序口］。色选机是
一种从运动的颗粒流中，将杂质进行识别和剔除的 光机电一体化的高科技设备＿２］。粮食颗粒从几十甚
至上百个溜槽中顺势滑下，途经光电传感器后，色选
机的信号检测处理系统利用粮食颗粒的光学特性， 将颜色不正常、表面有缺陷或内部变质的疵品及杂
物识别出来，并自动分选剔除。由于粮食颗粒的流
速快，溜槽多，疵品出现的时间是随机的，要记录从
发现疵品到执行喷除的时问，实时性要求极高，多数
系统采用高性能的ＤＳＰ型信号处理板来实现。本 文设计了基于单片机Ｃ８Ｏ５１Ｆ３６０的光电色选机色
差信号处理板和处理算法，可以在较低成本的条件
下，完全实现ＤＳＰ型信号处理板的功能和性能，具
有较高实时性和准确性。
１ 多通道色差信号处理算法原理
大米色选机检测信号为随机脉冲信号¨３］，当脉
冲信号的值大于一定的阈值时，对应的Ｉ／Ｏ口需要
输出一个具有一定延时和宽度的数字脉冲信号作为
喷阀驱动板和喷阀指示板的驱动信号，因此，存在输
出脉冲的定时和脉宽控制问题。本文提出了一种用 软件实现色差信号处理的快速准确的组合算法。