[发明专利]蔗糖结晶图像无线采集处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种制糖工艺中的煮糖结晶自动控制系统中的图像采集装置，属于制糖自动化控制领域。

背景技术

煮糖是蔗糖制炼工艺过程中关键的一环，煮糖过程是蔗糖结晶的生产过程，而这个过程伴随着非常复杂的物理和化学变化。这个过程本身受干扰因素很多，非线性变化较强，其内部机理难以用一个准确模型来描述。因此，一般的控制方法很难奏效，必须研究新技术、新方法，尽可能通过保持过饱和度和晶体含量的稳定来保证蔗糖结晶质量。

蔗糖结晶过程控制是国内糖厂生产过程中自动化程度较低的工序。蔗糖结晶过程控制都是由现场监控人员通过特别装置抽取煮糖罐中的样品，利用手、眼等感官，参照以前的经验推测结晶程度来控制阀门开关度完成整个煮糖工序，人为因素对白砂糖质量影响十分明显。

在工业自动化煮糖系统中引入基于图像处理控制技术，可以很好规避人工判断存在的误差，把人为因素降到最低，亦加快了信息处理速度，突出人们需要的有用信息，有利于实现标准化、规模化、产业化。而在此控制过程中，图像始终是设计面对的最重要对象，图像包含所有要提取的控制参数，采集图像质量直接影响到后期的数学建模和图像处理的效果，所以实现符合图像要求的图像采集装置尤为重要。

随着嵌入式技术的不断发展、成熟，嵌入式处理芯片性能得到了不断的提高，加上数字图像处理技术推波助澜，使得基于嵌入式的图像采集与处理技术充满无限的发展前景。但是针对制糖工业现场环境中还有一些技术瓶颈尚待解决，在实现这个工业过程自动化设计的同时还要考虑在工厂复杂环境中保持信息的快速、安全、连续传输，保持系统控制的实时性。因此，在原有设备部分实现生产自动化的基础上，建立一种基于蔗糖结晶过程的图像采集处理系统有其现实意义。

发明内容

本发明提出一种蔗糖结晶过程的图像无线采集处理系统，用于对煮糖过程蔗糖结晶情况的实时监测，及时调节阀门开度控制煮糖结晶过程；另一个方面是采集到的图像为后期图像处理提取控制参数实时在线实现整个过程的自动控制。

为解决上述问题，本发明通过以下方式实现：

一种蔗糖结晶图像无线采集处理系统，该系统包括图像数据前端采集存取器模块、嵌入式处理平台模块、无线传输模块和工控机接收处理模块。图像数据前端采集存取模块通过焊接的支架固定在蔗糖结晶罐上，CMOS摄像头对准观察窗，观察窗和CMOS摄像头通过安装在蔗糖结晶罐的隔热玻璃分隔两边，补光灯安装在阻隔保护装置上，方向对准观察窗，图像数据前端采集存取模块、补光灯和USB无线网卡封闭在阻隔保护装置内部；嵌入式处理平台模块封闭于图像数据前端采集存取模块内部，两个USB无线网卡分别安装在嵌入式处理平台和工控机上，无线路由器放置在嵌入式处理平台和工控机之间，两个USB无线网卡和无线路由器组成无线传输模块，工控机和液晶显示器放置封闭房间内。

所述图像数据前端采集存取模块包括嵌入式处理平台和CMOS摄像头两部分，USB无线网卡通过嵌入式处理平台扩展的USB接口直接相连，嵌入式处理平台和USB无线网卡封装在隔热装置内；CMOS摄像头包括L形电路板和安装在电路板上CMOS图像传感器，嵌入式处理平台与电路板通过扩展接口排线相连接，圆柱形镀膜镜头套在CMOS图像传感器前面，整个电路板和镀膜镜头封装在塑料模具内部。

所述工控机为具有Windows操作系统的工业计算机，安装有图像处理软件；嵌入式处理平台为具有嵌入式操作系统的嵌入式硬件装置，配备液晶屏显示，使用触摸笔控制，并且安装有USB软件驱动、图像采集控制和图像处理软件。

在系统整体运行过程中，图像采集存储模块先通过CMOS图像传感器实现对蔗糖结晶图像的获取并且送嵌入式系统存储；嵌入式处理平台模块负责对采集到的图像进行编码、压缩处理，并把处理好的信息送无线传输模块；无线传输模块利用组建好的无线网络把嵌入式系统处理好的图像通过无线的方式传输出去；工控机接收处理模块负责把前端采集到的图像接收保存，并且进行图像处理提取控制特征参数为自动控制系统提供依据。