基于FPGA的脱绒棉种色选机实现-农业机械学报.PDF

２０１５年８月 农 业 机 械 学 报 第４６卷 第 ８期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．０８．００４ 基于ＦＰＧＡ的脱绒棉种色选机实现 余淑华　刘艳丽　王世璞　杜鸿运 （天津市光学精密机械研究所，天津３００３８４） 摘要：通过对当前脱绒棉种分选实现方法的对比，给出了一种双 ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）检测 ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ）分选实现的方法。通过图像采集模块、数据传输模块和分选模块的分析与设计，结合仿真 分析和测试试验，验证了色选机系统效果。其中，图像采集模块采样彩色线阵ＣＣＤ对脱绒棉种进行成熟度信息采 集、黑白线阵ＣＣＤ对棉种进行完整度信息采集；数据传输模块完成采集数据的传输任务；分选模块依据成熟度和完 整度信息对棉种进行判别分析。试验结果表明，色选机系统能够完成对棉种特征信息的采集、数据传输以及分选 判别工作，能够满足色选机设计要求。 关键词：脱绒棉种　双ＣＣＤ检测　成熟度　完整度　现场可编程门阵列 中图分类号：Ｓ３７５；ＴＰ３９１４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）０８００２００７ ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＤｅｌｉｎｔｅｄＣｏｔｔｏｎｓｅｅｄｓＣｏｌｏｒＳｏｒｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ ＹｕＳｈｕｈｕａ　ＬｉｕＹａｎｌｉ　ＷａｎｇＳｈｉｐｕ　ＤｕＨｏｎｇｙｕｎ （ＴｉａｎｊｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｒｅｄｓｅｅｄ（ｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｉｓｌｏｗ）ｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｏｍｐａｎｉｅｓｓｔｉｌｌｒｅｌｙｏｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｒｅｄｓｅｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｖｉｓｕａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｅｒｓｅｘｉｓｔｓｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓ ｌｏｗａｕｔｏｍａｔｉｏｎｌｅｖｅｌ，ｌａｒｇｅｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｈｉｇｈｌａｂｏｒｃｏｓｔｓ．Ａｎｄｂｒｅａｋａｇｅｏｆｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｏｔｈｅｒｉｓｓｕｅｓｗｅｒｅｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｂｉｌａｔｅｒａｌｄｕａｌＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅ ａｒｒａｙ）ｓｏｒｔｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ，ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅａｎｄｓｏｒｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｔｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｌｏｒｓｏｒｔｅｒｓｙｓｔｅｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ａｍｏｎｇｔｈｅｍ，ｔｈｅｉｍａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｃａｎａｃｑｕｉｒｅｔｈｅ ｍａｔｕｒｉｔｙａｎｄｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｄｅｌｉｎｔｅｄｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｓｂｙｕｓｉｎｇｃｏｌｏｒｌｉｎｅａｒＣＣＤａｎｄｍｏｎｏｃｈｒｏｍｅ ｌｉｎｅａｒＣＣＤｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅｉｓｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｔａｓｋｏｆｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．Ｓｏｒｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅｉｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｍａｔｕｒｉｔｙａｎｄｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏ