如何使用RGB顏色模型實(shí)現(xiàn)脫絨棉種分選控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究

　　棉花種子是棉花生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料，尤其隨著新疆兵團(tuán)精播技術(shù)的推廣，需要更高品質(zhì)的棉花種子．近年來，受各種因素的影響，脫絨棉種中“紅種”比例大幅增加，影響了棉種的質(zhì)量，阻礙了精量播種技術(shù)的發(fā)展。由于“紅種”與成熟棉種在比重和空氣特性上都比較接近，僅依靠傳統(tǒng)工藝無法將此剔除，當(dāng)前“紅種”剔除主要依靠人工．人工選種勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、投入成本高、選種質(zhì)量不均勻。然而“紅種”與成熟種子有個(gè)重要的特征差異——表面顏色不同，因此，針對新疆兵團(tuán)脫絨棉種的“紅種”問題，探尋一種行之有效的顏色分選技術(shù)十分必要。本文是在RGB顏色模型硬件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對脫絨棉種分選控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

　　首先本文選取發(fā)芽勢、發(fā)芽率做為評價(jià)棉種質(zhì)量的兩個(gè)重要指標(biāo)，利用數(shù)字?jǐn)z像和圖像色彩分析技術(shù)對脫絨棉種顏色特征進(jìn)行提取，并嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了種子發(fā)芽試驗(yàn)。采用單變量線性回歸和逐步回歸分析方法探討了RGB顏色模型下脫絨棉種顏色特征與發(fā)芽勢、發(fā)芽率之間的相關(guān)性，揭示了RGB顏色模型下脫絨棉種顏色特征參數(shù)與其發(fā)芽勢和發(fā)芽率之間均存在顯著的相關(guān)性，證實(shí)脫絨棉種質(zhì)量與其表面顏色特征具有相關(guān)性，為脫絨棉種基于RGB顏色模型進(jìn)行顏色分選提供了理論依據(jù)。

　　基于上述研究，并針對加工環(huán)境下脫絨棉種的分選的要求，系統(tǒng)采取RGB顏色模型硬件實(shí)現(xiàn)的方式，選用了高速度、高精度、高可靠性的RGB顏色傳感器，同時(shí)選用了高速噴嘴驅(qū)動(dòng)控制電磁閥以及多通道信號(hào)實(shí)時(shí)采集和并行處理的核心芯片FPGA。

　　同時(shí)，為確保系統(tǒng)分選的精確性、穩(wěn)定性和分選效率，結(jié)合系統(tǒng)控制參數(shù)對脫絨棉種顏色分選關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，推導(dǎo)建57_T決定“v”型溜槽截面形狀、水平傾角以及長度這三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的約束方程，確立了傳感器和噴嘴的安裝位置模型，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)搭建了一個(gè)單通道試驗(yàn)臺(tái)架，其溜槽板、傳感器和電磁閥三者位置能夠在理論位置的基礎(chǔ)上自由調(diào)整。

　　然后，以單片機(jī)AT89C51為主控制核心，以FPGA芯片為數(shù)據(jù)處理核心，重點(diǎn)對脫絨棉種顏色分選控制系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展與分配、人機(jī)界面系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的核心部分——數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并實(shí)時(shí)地在QuartusⅡ5．0環(huán)境下對主要模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。同時(shí)，針對加工環(huán)境下可能導(dǎo)致分選控制系統(tǒng)不能長期穩(wěn)定可靠的運(yùn)行的干擾因素進(jìn)行了相應(yīng)的抗干擾設(shè)計(jì)。

　　最后對完成的分選控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真和調(diào)試驗(yàn)證，并在單通道試驗(yàn)臺(tái)架上對系統(tǒng)進(jìn)行多次的分選試驗(yàn)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，分選效果良好，基本能夠滿足脫絨棉種顏色分選的需要a