一种禽蛋裂纹动态检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种禽蛋检测系统及方法，尤其是涉及一种禽蛋裂纹动态检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]禽蛋裂纹检测是禽蛋分级生产线中一个重要环节，在收集、运输等过程中产生的裂纹很容易使禽蛋感染沙门氏菌，危害人体健康。而鸭蛋作为国内松花蛋和咸鸭蛋的原材料，要求鸭蛋完全没有裂纹。可见禽蛋裂纹检测的重要性。
[0003]目前，检测禽蛋裂纹的方法主要是利用声学冲击响应方法检测禽蛋裂纹。其原理是根据敲击禽蛋所产生的声脉冲振动，分析其频谱来判别是否存在裂纹。声学冲击响应方法虽然也需对蛋壳上多个点进行敲击，但其具有操作方便、检测灵敏度较高和分析速度较快等优点。
[0004]近年来，国外已经有包括裂纹检测环节在内的大型禽蛋分级生产线，均采用声学冲击响应的方法，但国内禽蛋裂纹的检测仍是已手工检测为主。国内利用声学冲击响应检测禽蛋裂纹已经有相关的文献报道，但大都局限于实验室研宄，未考虑到在线检测对于速度、复杂度和可操作性的一些要求。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的缺陷，提高禽蛋裂纹检测的检测精度，加快检测速度，本发明的目的在于提供一种禽蛋裂纹动态检测系统及方法，用于生产线的动态裂纹检测，本发明系统能够准确地敲击到禽蛋，并根据禽蛋的大小以合适的力敲击，保证禽蛋的完整性和产生声音大小的一致性，提高检测精度，通过将FPGA与DSP结合，最多能够同时采集32路信号并快速处理信号。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]一、一种禽蛋裂纹动态检测系统:包括禽蛋、激励装置、传送带、大小检测模块、信号调理模块、子控制电路、编码器、总控制电路、数据采集分析模块和显示及存储模块；禽蛋置于传送带上随着传送带输送，传送带的主动轮上同轴连接有编码器，大小检测模块安装在传送带上游入口处的正上方，沿禽蛋前进方向依次安装有N个间隔均布的激励装置；激励装置连接到总控制电路和数据采集分析模块，数据采集分析模块与显示及储存模块连接，大小检测模块和编码器与总控制电路连接。
[0008]所述的每个激励装置分别经各自的子控制电路连接到总控制电路。
[0009]所述的每个激励装置分别经各自的信号调理模块连接到数据采集分析模块。
[0010]所述的数据采集分析模块包括AD转换器、FPGA电路和DSP电路，信号调理模块的输出端依次经AD转换器、FPGA电路连接DSP电路。
[0011]所述的激励装置具体包括线圈、铁芯、活动杆和磁环，线圈缠绕在环形的铁芯外，活动杆插入铁芯中沿轴向上下滑动，磁环嵌入在活动杆底部的中心凸缘上。
[0012]所述的N为12?24。
[0013]二、一种禽蛋裂纹动态检测方法:
[0014]I)编码器实时检测传送带运行速度并发送给总控制电路，大小检测模块检测经过其正下方的禽蛋将禽蛋的大小信号和经过时间信号发送给总控制电路，总控制电路将禽蛋的大小信号和经过时间信号以及传送带运行速度数据发送给各个子控制电路；
[0015]2)在禽蛋运行到激励装置正下方时，子控制电路控制激励装置用敲击力敲击禽蛋；
[0016]3)禽蛋传送过程中被N个间隔均布的激励装置依次敲击后振动发声，激励装置采集声音经过信号调理模块滤波、放大之后发送给数据采集分析模块，数据采集分析模块根据声音信号得到禽蛋裂纹存在结果数据，并将该禽蛋裂纹存在结果数据发送给显示及存储模块进行显示并存储。
[0017]所述的子控制电路根据传送带运行的速度和自身对应激励装置与大小检测模块之间的水平距离计算得到该禽蛋运行到与自身对应的激励装置正下方的时间，敲击力根据禽蛋大小信号计算得到，使得禽蛋运行到激励装置正下方时进行敲击。
[0018]所述的数据采集分析模块包括AD转换器、FPGA电路和DSP电路，声音信号通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，发送到最多能采集32路信号的FPGA电路中缓存，然后以串行的方式发送给DSP电路处理得到禽蛋裂纹存在结果数据。
[0019]所述的N为12?24。
[0020]本发明中用到FPGA和DSP结合的方式应用到禽蛋的裂纹检测中，对信号进行采集和处理。FPGA(Field Programmable Gate Array)电路，即现场可编程门阵列，相比于PC或单片机的顺序操作有很大区别，FPGA电路以并行运算为主，并以硬件描述语言来实现，所以在本发明中用于前端多路数据采集。DSP(Digital Signal Processor)，即数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法，所以在本发明中用于后端数字信号处理。
[0021]本发明具有的有益效果是:
[0022]1、由于禽蛋在生产线上连续运动，敲击动作需要和禽蛋速度、位置、大小很好地匹配，本发明利用一个大小检测模块在激励装置之前检测每个禽蛋的大小，用编码器实时检测禽蛋运行速度，结合禽蛋的位置，能够精确控制相应的激励装置敲击禽蛋。
[0023]2、本发明每个激励装置都由独立的控制电路控制，并由独立的信号调理模块处理信号，不容易造成干扰。
[0024]3、本发明数据采集和分析模块采用FPGA和DSP结合的方式，利用FPGA的并行处理能力同时采集最多32路信号，然后发送给DSP，利用DSP的高速数字信号处理能力依次对信号进行处理。
【附图说明】
[0025]图1是本发明系统结构图。
[0026]图2是本发明数据采集及分析模块结构图。
[0027]图3是本发明激励装置的结构示意图。
[0028]图4是本发明激励装置的线圈电流与禽蛋大小的关系图。
[0029]图中:1、禽蛋，2、激励装置，3、传送带，4、大小检测模块，5、信号调理模块，6、控制电路，7、编码器，8、总控制电路，9、数据采集分析模块，10、显示及存储模块，11、AD转换器，12、FPGA电路，13、DSP电路，14、线圈，15、铁芯，16、活动杆，17、磁环。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明。实施实例中采用了 24个激励装置。
[0031]如图1所示，本发明包括禽蛋1、激励装置2、传送带3、大小检测模块4、信号调理模块5、子控制电路6、编码器7、总控制电路8、数据采集分析模块9和显示及存储模块10 ;禽蛋I置于传送带3上随着传送带3输送，传送带3的主动轮上同轴连接有编码器7，大小检测模块4安装在传送带3上游入口处的正上方，沿禽蛋I前进方向依次安装有N个间隔均布的激励装置2 ;激励装置2连接到总控制电路8和数据采集分析模块9，数据采集分析模块9与显示及储存模块10连接，大小检测模块和编码器7与总控制电路8连接。
[0032]每个激励装置2分别经各自的子控制电路6连接到总控制电路8。子控制电路6与总控制电路8之间通过SCI接口进行通讯，
[0033]每个激励装置2分别经各自的信号调理模块5连接到数据采集分析模块9。
[0034]所有的子控制电路6均相同，所有的信号调理模块5均相同。
[0035]如图2所示，数据采集分析模块9包括AD转换器、FPGA电路和DSP电路，信号调理模块5的输出端依次经AD转换器、FPGA电路连接DSP电路。
[0036]所有激励装置2完全相同，相邻激励装置之间的间距与相邻禽蛋I之间的间距相同。激励装置2具体包括线圈14，铁芯15，活动杆16，磁环17，线圈缠绕在环形的铁芯15夕卜，活动杆16插入铁芯中，可以轴向上下滑动，磁环17嵌入在活动杆16上。静止状态时，由于磁环17与铁芯15的吸引作用，活动杆16位于最上端，线圈14正向通电，铁芯15产生与磁环17极性相反的磁场，推动活动杆16向下运动，线圈14反向通电，铁芯15产生与磁环17极性相同的磁场，牵引活动杆16向上运动。线圈14通电电流的大小和禽蛋的大小决定了活动杆敲击到禽蛋时力的大小。
[0037]I)编码器7实时检测传送带3运行速度并发送给总控制电路7，大小检测模块4检测经过其正下方的禽蛋I将禽蛋I的大小信号和经过时间信号发送给总控制电路8，总控制电路8将禽蛋I的大小信号和经过时间信号以及传送带3运行速度数据发送给各个子控制电路6 ；
[0038]2)在禽蛋I运行到激励装置2正下方时，子控制电路6控制激励装置2用敲击力敲击禽蛋；
[0039]3)禽蛋I传送过程中被N个间隔均布的激励装置2依次敲击后振动发声，激励装置2采集声音经过信号调理模块5滤波、放大之后发送给数据采集分析模块9，数据采集分析模块9根据声音信号得到禽蛋裂纹存在结果数据，数据采集分析模块9根据声音信号采用裂纹判别计算方法判断该禽蛋上是否存在裂纹，并