试析基于rgb颜色模型脱绒棉种分选控制系统设计研究

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1、石河子大学硕士学位论文基于RGB颜色模型脱绒棉种分选控制系统设计研究姓名：张若宇申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：坎杂20070401摘要棉花种子是棉花生产最基本的生产资料，尤其随着新疆兵团精播技术的推广，需要更高品质的棉花种子．近年来，受各种因素的影响，脱绒棉种中“红种”比例大幅增加，影响了棉种的质量，阻碍了精量播种技术的发展。由于“红种”与成熟棉种在比重和空气特性上都比较接近，仅依靠传统工艺无法将此剔除，当前“红种”剔除主要依靠人工．人工选种劳动强度大、生产效率低、投入成本高、选种质量不均匀。然而“红种”与

2、成熟种子有个重要的特征差异——表面颜色不同，因此，针对新疆兵团脱绒棉种的“红种”问题，探寻一种行之有效的颜色分选技术十分必要。本文是在RGB颜色模型硬件实现的基础上，对脱绒棉种分选控制系统进行设计研究。首先本文选取发芽势、发芽率做为评价棉种质量的两个重要指标，利用数字摄像和图像色彩分析技术对脱绒棉种颜色特征进行提取，并严格按照国家标准进行了种子发芽试验。采用单变量线性回归和逐步回归分析方法探讨了RGB颜色模型下脱绒棉种颜色特征与发芽势、发芽率之间的相关性，揭示了RGB颜色模型下脱绒棉种颜色特征参数与其发芽势和发芽率之间均存在

3、显著的相关性，证实脱绒棉种质量与其表面颜色特征具有相关性，为脱绒棉种基于RGB颜色模型进行颜色分选提供了理论依据。基于上述研究，并针对加工环境下脱绒棉种的分选的要求，系统采取RGB颜色模型硬件实现的方式，选用了高速度、高精度、高可靠性的RGB颜色传感器，同时选用了高速喷嘴驱动控制电磁阀以及多通道信号实时采集和并行处理的核心芯片FPGA。同时，为确保系统分选的精确性、稳定性和分选效率，结合系统控制参数对脱绒棉种颜色分选关键机构进行了分析研究，推导建57_T决定“v”型溜槽截面形状、水平倾角以及长度这三个关键参数的约束方程，确立

4、了传感器和喷嘴的安装位置模型，并在此基础上，设计搭建了一个单通道试验台架，其溜槽板、传感器和电磁阀三者位置能够在理论位置的基础上自由调整。然后，以单片机AT89C51为主控制核心，以FPGA芯片为数据处理核心，重点对脱绒棉种颜色分选控制系统存储空间的扩展与分配、人机界面系统以及控制系统的核心部分——数据采集处理系统进行了设计，并实时地在QuartusⅡ5．0环境下对主要模块进行了仿真验证。同时，针对加工环境下可能导致分选控制系统不能长期稳定可靠的运行的干扰因素进行了相应的抗干扰设计。最后对完成的分选控制系统进行仿真和调试验证

5、，并在单通道试验台架上对系统进行多次的分选试验。结果表明，该系统运行可靠稳定，分选效果良好，基本能够满足脱绒棉种颜色分选的需要a关键词：脱绒棉种；RGB模型；RGB颜色传感器；FPGA：分选控制AbstractCottonseedsarethemostbasalmanufactureproduct．Withtheextendingoftheprecisionsowing，inXinjiangBingTuanthehigherquailtycottonseedswillbene*．ded．Inx'ecentyears，owin

6、gtotheeffectcausedbymanifoldfactors，theproportionthatthe“redseeds”occupiedhaveincreasedinmostareaofxinjiang．Thequalityofcottonseedsandthedevelopmentoftheprecisionsowingareseriouslyaffectedbythe‘‘redseeds”．Becausethesimilarityinspecificgravityandaircharacteristicbet

7、weenthe‘'red—seed-s’’and“matureseeds”．it’sverydifficulttosortjustbythetraditionaltechnics．Atpresentthemainmethodtoeliminatethe“red-seeds”isdependedonthemanualwork．ButthismethodneedgreatlaborstrengthandtIighcostbuttheproduceefficiencyislowandtheselectioneffectisnots

8、teady．Theresearchshowedthatthe“red—seex：Ls’’and‘‘matureseeds’’hadadifferenceinsurfacecoloLSoit’sveryessentialtofindaneffectivecolorsortingmethod．