基于工业视觉的辣椒品质实时分选系统的制作方法

本发明涉及工业视觉检测与智能分选设备，具体为基于工业视觉的辣椒品质实时分选系统。

背景技术：

1、目前，在辣椒等自由落体物料的视觉分选系统中，现有技术存在以下缺陷：图像识别特征提取适应性差；现有方案多采用固定颜色阈值或静态查找表进行前景提取，在遭遇背景照度衰减、粉尘遮挡或光源漂移时，极易发生目标漏提取、误提取及边界失真；并且，针对高速下落中的物料粘连现象，常规连通域方法难以有效区分单体目标，导致后续喷气位置与数量判定失准；

2、喷气执行机构控制僵化；现有控制多依赖固定延时或经验参数，无法根据目标形态差异、瞬时气压变化及通道动作密度，自适应调整触发时序与喷气脉宽，造成系统命中率波动大，频发漏吹与误吹；

3、缺乏闭环反馈与动态修正机制；现有系统普遍缺少将喷后轨迹偏移和落槽结果回送的反馈链路，无法在连续运行中对颜色判别、风阻及执行时序等参数进行在线动态修正，导致系统自适应能力低，难以在复杂工况下保持分选精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于工业视觉的辣椒品质实时分选系统，解决以下技术问题：现有辣椒物料视觉分选系统在图像特征提取适应性、喷气控制灵活性及闭环反馈修正机制方面存在明显不足，亟待提出一种能够动态适应环境提取目标、精准控制喷气并具备反馈修正能力的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统。为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：

2、基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，包括状态采集模块、图像采集模块、反馈成像模块、参数生成模块、图像初筛模块、目标分离模块、气阀驱动模块、执行控制模块和分选反馈模块；所述状态采集模块用于采集背景板反射照度、粉尘遮挡指数、光源温升状态量、储气罐瞬时气压以及按执行通道分别统计的气阀触发次数；

3、所述图像采集模块用于对下落的辣椒物料流连续成像生成图像流，并根据同一目标在相邻帧中的位移计算下落初速度；所述反馈成像模块用于输出喷气剔除动作后的目标轨迹偏移和落槽结果；

4、所述参数生成模块用于根据状态采集模块的输出生成动态颜色查找表，根据储气罐瞬时气压和预设标准气压生成气压补偿参数，并根据执行结果标识更新风阻系数表；所述图像初筛模块用于根据动态颜色查找表对图像流进行颜色匹配得到前景像素集合，并对前景像素集合进行连通域标记生成候选连通域；所述目标分离模块用于对候选连通域进行轮廓曲率分析和分割，分离得到独立辣椒目标，并计算各独立辣椒目标的投影面积、长宽比和色彩饱和度方差；

5、所述气阀驱动模块包括多个喷气执行通道；所述执行控制模块用于根据风阻系数表、气压补偿参数、下落初速度、识别位置至喷气作用位置的剩余下落距离以及投影面积、长宽比和色彩饱和度方差，生成包括气阀触发延时时间和喷气脉宽的剔除控制字并发送至气阀驱动模块执行喷气剔除动作；所述分选反馈模块用于根据反馈成像模块的输出生成执行结果标识，并反馈至参数生成模块以调整风阻系数表、气压补偿参数和动态颜色查找表中的至少一项。

6、作为优选，所述参数生成模块生成动态颜色查找表时，在系统初始化阶段采集背景板反射照度作为背景标准照度值，并采集背景板标准颜色向量作为背景板色彩基准值；计算背景板反射照度与背景标准照度值的比值，得到照度保持系数；

7、判断照度保持系数是否小于预先标定的照度衰减阈值，或者粉尘遮挡指数是否大于预先标定的粉尘遮挡阈值；当满足上述任一条件时，根据背景板色彩基准值对标准颜色空间中的颜色阈值进行校正，生成动态颜色查找表；当不满足上述条件时，维持当前动态颜色查找表。

8、作为优选，所述目标分离模块对候选连通域进行轮廓曲率分析和分割时，先计算候选连通域轮廓曲线上的离散曲率序列；在离散曲率序列中筛选曲率值大于预先标定的曲率阈值、相对于候选连通域形心的径向距离相对相邻轮廓点呈局部极小、且曲率凹向指向连通域内部的极值点，形成凹陷极值点集合；

9、再对凹陷极值点集合中点间欧氏距离满足预设距离约束的两个凹陷极值点确定分割得分；当分割得分大于预先标定的分割阈值时，沿两个凹陷极值点的连线对候选连通域进行分割，分离得到独立辣椒目标。

10、作为优选，所述分割得分根据两个凹陷极值点连线对应区域的平均内凹深度、两个凹陷极值点之间的欧氏距离、两个凹陷极值点各自的曲率值以及候选连通域的长宽比与预先标定的标准单体辣椒长宽比参考值之间的关系确定。

11、作为优选，所述执行控制模块生成剔除控制字时，根据投影面积确定等效直径；根据等效直径、长宽比和色彩饱和度方差确定风阻特征因子；根据风阻特征因子在风阻系数表中的映射区间确定对应的剔除优先级和基础时序补偿值；再根据基础时序补偿值、下落初速度和气压补偿参数生成剔除控制字。

12、作为优选，所述生成剔除控制字的过程包括：根据下落初速度与剩余下落距离计算基础到达时间；根据预设标准气压与储气罐瞬时气压确定气压偏差量；根据气压偏差量与当前执行通道对应气阀的累计触发次数确定提前触发补偿量；读取预先标定的系统响应延时和基础时序补偿值；根据基础到达时间、基础时序补偿值、提前触发补偿量和系统响应延时确定气阀触发延时时间。

13、作为优选，所述生成剔除控制字的过程还包括：读取预先标定的基础喷气脉宽和安全脉宽上限；根据剔除优先级、气压偏差量、累计触发次数以及各输入变量对应的补偿权重确定脉宽补偿量；根据基础喷气脉宽和脉宽补偿量确定目标喷气脉宽；喷气脉宽取目标喷气脉宽与安全脉宽上限中的较小值，并写入剔除控制字。

14、作为优选，所述分选反馈模块生成执行结果标识并反馈时，读取气阀驱动模块的气阀触发时间戳与执行通道占用信息；根据同一执行通道和预设时间窗口将气阀触发时间戳与落槽结果进行关联，并基于时间对应关系、通道对应关系以及目标落槽位置的预设判定条件生成包括命中、漏吹和误吹状态的执行结果标识；将执行结果标识写入状态反馈数据表；再将状态反馈数据表发送至参数生成模块，以触发参数生成模块调整风阻系数表中风阻特征因子对应的区间边界，或者调整各区间对应的基础时序补偿值。

15、本发明带来的有益技术效果：

16、1.本系统通过采集背景板反射照度与粉尘遮挡指数生成动态颜色查找表，并对候选连通域作轮廓曲率分析与分割得到独立辣椒目标；该方案解决了固定颜色阈值在环境变化时易导致漏提取的问题，并克服了常规方法难以区分粘连物料的缺陷，有效提升了图像初筛与单体目标分离的准确性；

17、2.本系统根据目标的投影面积、长宽比及色彩饱和度方差，结合储气罐瞬时气压动态生成包含触发延时和喷气脉宽的剔除控制字；同时据反馈成像模块输出的落槽结果生成执行结果标识，闭环调整风阻系数表；这解决了控制僵化及缺乏动态修正的问题，有效降低了漏吹与误吹率，保障了分选精度。

1.基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，所述参数生成模块生成动态颜色查找表，包括：在系统初始化阶段采集背景板反射照度作为背景标准照度值，并采集背景板标准颜色向量作为背景板色彩基准值；计算所述背景板反射照度与所述背景标准照度值的比值，得到照度保持系数；

3.根据权利要求1所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，所述目标分离模块对所述候选连通域进行轮廓曲率分析和分割，包括：提取所述候选连通域的轮廓曲线，并计算所述候选连通域的形心及长宽比；

4.根据权利要求3所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，所述分割得分根据所述两个凹陷极值点连线对应区域的平均内凹深度、所述两个凹陷极值点之间的欧氏距离、所述两个凹陷极值点各自的曲率值以及所述候选连通域的长宽比与预先标定的标准单体辣椒长宽比参考值之间的关系确定。

5.根据权利要求1所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，所述执行控制模块生成剔除控制字，包括：根据所述投影面积确定等效直径；根据所述等效直径、所述长宽比和所述色彩饱和度方差确定风阻特征因子；根据所述风阻特征因子在所述风阻系数表中的映射区间确定对应的剔除优先级和基础时序补偿值；根据所述基础时序补偿值、所述下落初速度和所述气压补偿参数生成所述剔除控制字。

6.根据权利要求5所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，生成所述剔除控制字，包括：根据所述下落初速度与所述剩余下落距离计算基础到达时间；根据所述预设标准气压与所述储气罐瞬时气压确定气压偏差量；根据所述气压偏差量与当前执行通道对应的各执行通道气阀触发次数的累计值确定提前触发补偿量；读取预先标定的系统响应延时和所述基础时序补偿值；根据、、和确定气阀触发延时时间。

7.根据权利要求6所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，生成所述剔除控制字，还包括：读取预先标定的基础喷气脉宽和安全脉宽上限；根据所述剔除优先级、所述气压偏差量、所述各执行通道气阀触发次数以及各输入变量对应的补偿权重确定脉宽补偿量；根据所述基础喷气脉宽和所述脉宽补偿量确定目标喷气脉宽；所述喷气脉宽为所述目标喷气脉宽与所述安全脉宽上限中的较小值。

8.根据权利要求5所述的基于工业视觉的辣椒品质实时自适应分选系统，其特征在于，所述分选反馈模块生成执行结果标识并反馈，包括：获取所述气阀驱动模块的气阀触发时间戳与执行通道占用信息；