一种用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件

1.本发明涉及棉花加工分选技术领域，确切地说是一种用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件
。


背景技术：

2.目前，我国是棉花生产和消费大国，棉花加工与纺织在国民经济中发挥着重要作用
。
由于国情所限，地产棉
、
机采棉等不可避免出现大量地膜，地膜大大影响棉花的质量，从而严重影响了棉纱和布面的质量，成为我国纺织行业公认的重大难题
。
在我国广大的棉花加工行业中，由于地膜与籽棉的颜色相近，采用传统可见光相机无法实现高效识别，必须利用其光谱特异性进行识别，因此籽棉中地面的清除需要采用高光谱相机
。
同时也需要完美的结构配合相机的使用以及打击除杂机构进行杂质去除；另外地膜的清理需设置于扎花之前，以避免产生碎断，增加去除难度，即多在环境恶劣的室外进行，高光谱相机的光源及镜头自洁也成为其推广使用的难题之一
。
可见，籽棉处理的中的高光谱杂质清理技术对我国棉花产业链的健康发展具有极为重要的意义
。
3.公布号为
cn208771920u
的中国实用新型专利，公开了一种籽棉分选系统中高光谱成像装置，包括用于输送籽棉的履带；所述履带的两侧安装有支撑杆；两侧支撑杆的端部还安装有底板；而两侧的底板之间还安装有一个三角支架；该三角支架的上端安装有一高光谱相机；而三角支架的下端两侧之间还安装有两组并排放置的穹顶光源
。
本装置中在履带上方设置光谱成像装置，高光谱相机通过支架安装，下方设置两 组并排安装的并留有拍摄间隙的穹顶光源，两组穹顶光源配合照明增加亮度，使得履带上传动的籽棉照明无死角，消除拍摄死角的问题；该方案虽公开了支架
、
光源
、
光谱成像装置的具体设置
。
但，上述专利所述存在的不足之处在于：（1）所述的高光谱相机，在进行相机校正时，需要对高光谱相机的空间位置进行调节，其仅在而两侧的底板之间安装有一个三角支架；在该三角支架的上端安装有一高光谱相机，其支架是固定的，难以对相机空间位置进行调节
、
校正，影响工作中的识别精度；（2）籽棉分选过程中环境差
、
灰尘多，相机的镜头更容易受到污染，而上述实用新型所描述的高光谱相机密封性有待考虑，因此在籽棉清理过程中要将高光谱相机更好的保护起来，即通过某种方式将相机与外接环境隔绝
。
（3）上述实用新型仅仅描述高光谱识别系统，针对籽棉分选全过程而言缺少全局性思维，即缺少与之匹配的打击除杂部分和杂质回收部分
。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件，该组件筛选中高光谱成像装置易校正调节
、
不易受籽棉分选过程中灰尘污染，成像质量高
。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：一种用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件，包括高光谱成像装置
、
橡胶输送带
、
控制室
、
筛选室，所述的控制室的正下方为筛选室；控制室密封布置且设置有洁净空气入口，控制室内设有控制柜台，控制柜台通过线路连接并控制高光谱成像装置
、
橡胶输送带；所述的高光谱成像装置下部设置在筛选室内，所述的高光谱成像装置上部设置在控制室内；筛选室内在高光谱成像装置下方设有橡胶输送带；所述的高光谱成像装置设有u型钢支腿
、
座板
、
三角支架
、
高光谱相机
、
基板
、
冷却装置
、
隔离外罩
、
相机校正板；三角支架上设有调节部件用于调节高光谱相机位置；三角支架及高光谱相机的周缘设置有隔离外罩，隔离外罩将三角支架及高光谱相机的空间封闭，隔离外罩的中上部设有进风口；隔离外罩的底端开口设置并延伸到冷却装置处； 座板铰接安装有一横向与橡胶输送带垂直设置的相机校正板；所述的三角支架包括支架腿
、
支架座，支架腿上端设有支架座；所述的调节部件设有基座
、
竖直调杆
、
径向调板
、
相机座板，支架座上端安装有基座，支架座与基座之间设置有竖直调杆；基座上端安装有径向调板，径向调板上端安装有相机座板，相机座板上方安装有高光谱相机，高光谱相机为线阵相机，扫射出的线形方向为
x
轴方向，相机镜头的拍摄方向是沿z轴从上至下；通过旋转竖直调杆上的螺母改变其长度从而调整支架座与基座的距离，当两端的竖直调杆调整量相同时，实现相机的z轴方向距离微调，当两端的竖直调杆调整量不同时，即相机绕y轴有一定的旋转角度，此时调整相机在校正板
x
轴方向上的识别位置，使相机扫射线与两条纵线对称布置；所述的径向调板四个边角处均设有圆弧槽口，四个圆弧槽口的圆弧中心为同一点，即径向调板的中心点，径向调板围绕此中心点旋转，实现相机绕z轴旋转，消除相机扫射线与
x
轴，即校正板的横线的角度偏差；所述的相机座板上设置有多个长槽，且长槽方向与橡胶输送带的传送方向一致，即y方向，以长槽方向作为导向，实现高光谱相机沿此方向平移调节，以此来确保高光谱相机在对准拍摄间隙的前提下，也能够使相机的扫射线与校正板上的纵线重合；所述的两侧的立板内侧均设置有基板，并且两侧基板之间布置有两组冷却装置；两组冷却装置之间有拍摄间隙 ，此间隙用于高光谱相机拍摄对准并识别籽棉中的杂质；所述的冷却装置设有卤素光源，卤素光源上端设有散热片，下端安装有垫板，卤素光源与垫板通过底壳将其与散热片连接；散热片顶部设有罩壳，罩壳底端的内外两侧分别设置有内防尘罩和外防尘罩，整个冷却装置最顶部安装有导流罩，导流罩设置在隔离外罩的底端开口处的内部，导流罩外侧设置有冷风机； 导流罩两端进风口所需的冷空气由冷风机提供，起到冷却作用；冷空气在罩壳
、
内防尘罩
、
外防尘罩
、
散热片所围成的冷却腔的腔体空间流动；所述的冷空气气流从控制室抽入后，经过冷风机自隔离外罩中上部设有的进风口吹出进入散热片，散热后的气流向上排出，排出的气流向上到导流罩
。
6.采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：与现有技术相比，本装置通过设置支架座
、
基座
、
竖直调杆
、
径向调板
、
相机座板，上述部件配合工作，方便地实现高光谱成像装置易校正调节；通过设置筛选室
、
罩壳
、
内防尘罩和外防尘罩，使高光谱成像装置的卤素光源
、
散热片等部件不易受籽棉分选过程中灰尘污染，从而使光源处热量及时散发，使发光亮度保持稳定，提高成像质量；另外，罩壳
、
内
防尘罩
、
外防尘罩
、
散热片所围成的冷却腔的腔体空间利于冷空气的循环流动，保证冷却效果；整个冷却气体流动，设置在专门腔体路线，冷却气体进入控制室，由控制室内的冷风机输送到导风管，由导风管直接输送到罩壳两端进风口处，通过罩壳
、
内防尘罩和外防尘罩所围成的冷却腔的腔体空间，充分带走卤素光源工作产生的热量，经过充分热交换的风自罩壳中部向上流出，经导流罩导流，自隔离外罩底端开口处向外流出，导流罩防止冷却气流向上流动，在有效进行散热的基础上，还有效防止散热气流挟到微尘向上流动脏污高光谱相机
。
7.进一步的优选技术方案如下：所述的座板上平面安装有减震套；减震套上端设有立板；立板用于连接三角支架
。
减震套对其上部的装置起到减震效果，也更好的保护高光谱相机
。
8.所述的校正板呈u型结构，两端设置有安装孔，安装孔与座板呈转动副连接，校正板上的校正面面上两端对称设置有横线，即
x
轴方向，纵线，即y轴方向，校正板通过旋转实现校正板呈两种姿态，竖直布置与水平布置，竖直布置使校正板的校正面对准拍摄间隙，使高光谱相机的扫射线与两条横线重合且与两条纵线对称分布，以此来校正高光谱相机；水平布置，校正完毕后，旋转转动副使校正板脱离拍摄间隙至水平
。
9.所述的冷却装置安装在三角支架的下端
、
橡胶输送带的上方
。
两组冷却装置之间的间隔为拍摄间隙，此间隙用于高光谱相机拍摄对准并识别籽棉中的杂质
。
10.所述的u型钢支腿的顶部布置有两排多个安装孔，通过安装孔实现u型钢支腿与座板的连接，实现座板高度的调节
。
11.所述的基座的四个支腿均设置有z轴方向的长槽口，通过z轴方向的长槽口连接支架座起到二者的定位与支撑作用
。
12.所述的卤素光源设有横向设置且与橡胶输送带垂直的灯管结构；且每一组卤素光源均为三根横向组合安装的灯管结构，并且两侧灯管光源的功率大于中间灯管光源的功率
。
13.所述的散热片为u型结构，外部呈多个片状布置；罩壳呈u型布置，导流罩呈c型布置且槽口朝下，导流罩两端设置有进风孔，其进风孔与内罩壳两侧的管道口一一对应；由于罩壳的u型槽口朝下，其上部设置四个管道口，实现冷空气从两侧的管道口进，从中间的两个管道口出，流出的热气经导流罩向两侧分流，同时沿着导流罩扇形横截面的圆周方向向下流动，避免灰尘从拍摄间隙上浮
。
14.所述的控制室中设置有控制柜台，在控制室右上边角处的洁净空气入口设置有空气过滤网
。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图
。
16.图2为图1中的高光谱成像装置结构示意图
。
17.图3为图2中的u型钢支腿与座板连接结构示意图
。
18.图4为图2的三脚架结构示意图
。
19.图5为图4中的调节部分局部结构示意图
。
20.图6为图2中的冷却装置结构示意图
。
21.图7为图6中的横截剖面结构示意图（箭头方向为横截面气流流向）
。
22.图8为图2中的校正板俯视图结构示意图
。
23.图9为图1中的橡胶输送带结构示意图
。
24.图
10
为本发明所组装应用的籽棉分选高光谱成像及打击除杂装置的结构示意图
。
25.图
11
为图
10
中的打击除杂装置结构示意图
。
26.图
12
为图
10
中的局部结构示意图
。
27.图
13
位图
10
中的关于喷嘴调节结构示意图
。
28.图
14
为图
10
中打击除杂装置关于打击管道结构示意图
。
29.图
15
为图
10
中的控制室结构示意图
。
30.图
16
为图
10
中的回收装置结构示意图
。
31.图
17
为高光谱成像装置
、
橡胶输送带和回收装置布置结构示意图
。
32.图
18
为图2中的校正板结构示意图
。
33.图
19
为图7中的导流罩气流方向示意图
。
34.附图标记说明：
1、
高光谱成像装置；
101、u
型钢支腿；
102、
座板；
103、
减震套；
104、
立板；
105、
三角支架；
1051、
支架腿；
1052、
支架座；
1053、
基座；
1054、
竖直调杆；
1055、
径向调板；
1056、
相机座板；
106、
高光谱相机；
107、
基板；
108、
冷却装置；
1081、
卤素光源；
1082、
散热片；
1083、
垫板；
1084、
底壳；
1085、
罩壳；
1086、
内防尘罩；
1087、
外防尘罩；
1088、
导流罩；
1089
冷风机；
109、
隔离外罩；
110、
校正板；
2、
橡胶输送带；
3、
打击除杂装置；
301、u
型钢支腿；
302、
打击箱外壳；
303、
气管座板；
304、
喷嘴；
305、
气嘴固定管；
306、
锁套 ；
307、
阀板座；
308、
先导式电磁阀；
309、
直接阀气罐；
310、
电磁阀先导管；
311
气压泵；
312、
稳压阀；
4、
控制室；
401、
控制柜台；
402、
空气过滤网；
5、
回收装置；
501、
抽棉风机；
502、
抽棉风道；
6、
筛选室
。
具体实施方式
35.下面结合实例，进一步说明本发明
。
36.参见图1可知，一种用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件，由高光谱成像装置
1、
橡胶输送带
2、
控制室
4、
筛选室6组成
。
37.参见图
10
可知，本发明所组装的一种籽棉分选高光谱成像及打击除杂装置，由本发明的用于籽棉分选的封闭性良好的高光谱成像分选组件
、
打击除杂装置
3、
回收装置5组成
。
38.参见图
1-图
10
可知，所述的控制室4的正下方为筛选室6；所述的高光谱成像装置1下部设置在筛选室6内，所述的高光谱成像装置1上部设置在控制室4内；筛选室6内在高光谱成像装置1下方设有橡胶输送带2；所述的高光谱成像装置1设有三角支架
105、
高光谱相机
106、
基板
107、
冷却装置
108
及隔离外罩
109
；三角支架
105
上设有调节部件用于调节高光谱相机
106
位置；参见图2可知，所述橡胶输送带2的双侧设置有u型钢支腿
101
；两侧的u型钢支腿
101
顶端均设置有座板
102
，座板
102
连接设置三角支架
105
；三角支架
105
及高光谱相机
106
的周缘设置有隔离外罩
109
，隔离外罩
109
将三角支架
105
及高光谱相机
106
的空间封闭；参见图2，两侧的u型钢支腿
101
顶端均设置有座板
102
；两侧的座板
102
上平面安装有减震套
103
，减震套
103
对其上部的装置起到减震效果，也更好的保护高光谱相机
106。
所
述的两侧的立板
104
内侧均设置有基板
107
，并且两侧基板
107
之间布置有两组并排放置的冷却装置
108
，所述冷却装置
108
也同时安装在三角支架
105
的下端
、
橡胶输送带2的上方，并且两组冷却装置
108
之间有拍摄间隙 ，此间隙用于高光谱相机
106
拍摄对准并识别籽棉中的杂质
。
39.参见图2，所述的两侧座板
102
之间安装有一横向与橡胶输送带2垂直设置的相机校正板
110
，校正板
110
呈u型结构，两端设置有安装孔，所述的安装孔与座板
102
呈转动副连接，校正板
110
上的校正面面上两端对称设置有横线
x
方向和纵线y方向，通过旋转上述的转动副来实现校正板
110
呈两种姿态：1竖直布置，使校正板的校正面对准拍摄间隙，使相机的扫射线与两条横线重合且与两条纵线对称分布，以此来校正相机；2水平布置，校正完毕后，旋转转动副使校正板脱离拍摄间隙至水平
。
40.参见图
1、
图
2、
图8，所述左右两侧的减震套
103
上端设有立板
104
；两侧立板
104
之间安装有三角支架
105
；所述的三角支架
105
包括支架腿
1051、
支架座
1052
，支架腿
1051
上端设有支架座
1052
；所述的调节部件设有基座
1053、
竖直调杆
1054、
径向调板
1055、
相机座板
1056
，支架座
1052
上端安装有基座
1053
，基座
1053
的四个支腿均设置有z轴方向的长槽口，通过长槽口连接支架座
1052
起到二者的定位与支撑作用，所述支架座
1052
与基座
1053
之间两端均设置有竖直调杆
1054
，通过旋转竖直调杆
1054
上的螺母改变其长度从而调整支架座
1052
与基座
1053
的距离，当两端的竖直调杆
1054
调整量相同时，实现相机的z轴方向距离微调，当两端的竖直调杆
1054
调整量不同时，即相机绕y轴有一定的旋转角度，此时调整相机在校正板
110x
方向上的识别位置，使相机扫射线与两条纵线对称布置
。
41.参见图
1、
图
2、
图8，所述的基座
1053
上端安装有径向调板
1055
，径向调板
1055
四个边角处均设有圆弧槽口
10551
，四个圆弧槽口的圆弧中心为同一点，即径向调板
1055
的中心点，径向调板
1055
围绕此中心点旋转一定的角度，实现相机绕z轴旋转，消除相机扫射线与
x
轴，即校正板
110
的横线的角度偏差
。
42.参见图
1、
图
2、
图8，所述的径向调板
1055
上端安装有相机座板
1056
，相机座板
1056
上方安装有高光谱相机
106。
所述的相机座板
1056
上设置有多个长槽
10561
，且长槽
10561
方向与橡胶输送带2的传送方向一致，即y方向，以长槽方向作为导向，实现高光谱相机
106
沿此方向平移调节，以此来确保高光谱相机
106
在对准拍摄间隙的前提下，也能够使相机的扫射线与校正板
110
上的纵线重合
。
43.参见图2，所述的两侧座板
102
之间安装有一横向与橡胶输送带2垂直设置的相机校正板
110
，校正板
110
呈u型结构，两端设置有安装孔，所述的安装孔与座板
102
呈转动副连接，通过旋转此转动副实现校正板呈两种姿态：1竖直布置，使校正板对准拍摄间隙正中心，用来校正相机；2水平布置，校正完毕后，旋转转动副使校正板脱离拍摄间隙至水平
。
参见图8为上述姿态1布置的校正板俯视图简图，所用高光谱相机为线阵相机，在校正相机时，会在校正板上扫射出一条直线，通过调节相机位置，使扫描线对准校正板中心，图8中两条纵线和两条横线用来定位扫射中心
。
44.参见图
6、
图7，所述的冷却装置
108
包括卤素光源
1081
设置在冷却装置
108
最下端，卤素光源
1081
设置为横向与橡胶输送带2垂直的灯管结构，且每一组卤素光源
1081
均为三根横向组合安装的灯管结构，并且两侧灯管光源的功率大于中间光源功率；卤素光源
1081
上端设有散热片
1082
，散热片
1082
为u型结构，外部呈多个片状布置，内部空间大增大与热
气的接触面积，更有利于散热；卤素光源
1081
与底壳
1084
之间安装有垫板
1083
，且卤素光源
1081
与垫板
1083
通过底壳
1084
将其与散热片
1082
连接；散热片
1082
顶部设有罩壳
1085
，罩壳
1085
与底壳
1084
之间内外两侧分别设置有内防尘罩
1086
和外防尘罩
1087
，其所构成的一定的空间利于冷空气的循环流动，且罩壳
1085
呈u型布置，u型槽口朝下，其上部设置四个管道口，实现从冷风机
1089
吹出来的冷空气从两侧管道口进入，从中间的两个管道口向上流出；内外双侧设置有内防尘罩
1086
和外防尘罩
1087
，整个冷却装置
108
最顶部安装有导流罩
1088
，导流罩
1088
设置在隔离外罩
109
的底端开口处的内部，导流罩
1088
呈c型布置，且槽口朝下，导流罩
1088
两端设置有进风孔，其进风孔与罩壳
1085
两侧的管道口一一对应；参见图6和图7，从罩壳
1085
的u型槽口中间管道流出的热气经导流罩
1088
向两侧分流，与此同时并沿着导流罩扇形横截面的圆周方向向下流动，因此灰尘不会沿着拍摄间隙上浮到高光谱相机
106
处，更好的保护相机，提高设备寿命
。
45.参见图
10、11、12、13
，所述的打击除杂装置3设置在筛选室6外的橡胶输送带2的出棉口处，打击除杂装置3包括两侧的u型钢支腿
301
，u型钢支腿
301
的顶部布置有两排多个安装孔，通过安装孔实现u型钢支腿
301
与打击箱外壳
302
的连接，实现打击除杂装置3高度的调节；两侧的u型钢支腿
301
之间设有打击箱外壳
302
，打击箱外壳
302
内部设置有气管座板
303
，气管座板
303
设置有多个间隔设置的孔，孔上安装有喷嘴
304
，喷嘴
304
为扁平状易于增压气流压力，更好的实现对杂质的有力打击；气管座板
303
固定安装在气嘴固定管
305
上，气嘴固定管
305
两侧设有锁套
306
，通过调节锁套
306
气嘴固定管
305
以实现对喷嘴
304
喷射方向的改变；气管座板
303
斜上方设置有与之等长的阀板座
307
，阀板座
307
上安装并排的多个先导式电磁阀
308
，每个先导式电磁阀
308
与喷嘴
304
一一对应；打击箱外壳
302
顶部有直接阀气罐
309
，直接阀气罐
309
设置一排多孔且与先导式电磁阀
308
一一对应，实现对先导式电磁阀
308
主阀口供压；直接阀气罐
209
旁边设置有电磁阀先导管
310
，实现对先导式电磁阀
308
的先导孔供压，实现对杂质的精准快速打击；打击出来的杂质经过抽棉风道
502
顺利排出；所述的直接阀气罐
309
与电磁阀先导管
310
由同一气压泵
311
供压，在气压泵
311
与直接阀气罐
309
和电磁阀先导管
310
交界处设置三通管道，从气压泵
311
出来的气体通过三通管道，一路通往直接阀气罐
309
，另一路通往电磁阀先导管
310
；在三通节点与电磁阀先导管
310
之间设置有稳压阀
312
，通过调节稳压阀
312
电磁阀先导管
310
中的压力，从而有效调节先导式电磁阀
308
的打击反应速度和灵敏度
。
46.参见图
1、
图
16
，在三角支架
105
及高光谱相机
106
的周缘设置有隔离外罩
109
，隔离外罩
109
设置在控制室4的内部，隔离外罩
109
与控制室4之间形成封闭空间，在整个封闭空间中设置有控制柜台
401
，封闭空间右上边角处设置有空气过滤网
402
，在冷风机
1089
抽入室外空气的过程中，过滤网
402
起到隔离灰尘
、
保持控制室4的清洁
。
47.由于筛选需要通过高光谱相机
106
成像来获取信息，成像质量决定筛选的效率效果，而高光谱相机
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成像质量主要影响因素有两个，一是输送带处光照亮度，保持稳定的光照亮度需要保证卤素光源
1081
良好的冷却性能； 二是保证高光谱相机
106
镜头与输送带之间空气的洁净，避免浮尘影响
。
针对上述要求，本实施例提供了保护高光谱相机
106
及冷却卤素光源
1081
的技术方案：1是设置隔离外罩
109
作为高光谱成像装置1的安装腔体，并将高光谱相机
106
安装在隔离外罩
109
腔体内的的顶部，隔离外罩
109
的腔体内底部空气很少向上流动，减少浮尘
或带有灰尘空气对成像有影响，提高成像质量
。
[0048]2是上述的隔离外罩
109
与控制室4之间形成封闭空间，在此封闭空间右上边角处设置有空气过滤网
402
，在冷风机
1089
抽入室外空气的过程中，过滤网
402
起到隔离灰尘
、
保持控制室4的清洁
、
冷却气源的清洁
。
[0049]3是对卤素光源
1081
的冷却部件进行设计，如，罩壳
1085
的u型槽口朝下，其上部设置三个管道口，实现冷空气从两侧的管道口进，从中间的两个管道口出，流出的热气经导流罩
1088
向两侧分流，并且沿着导流罩扇形横截面的圆周方向向下流动，因此灰尘不会沿着拍摄间隙上浮到高光谱相机
106
，更好的保护相机，提高设备寿命； 散热片
1082
为u型结构，外部呈多个片状布置，内部空间大，增大与热气的接触面积，更有利于散热； 罩壳
1085、
内防尘罩
1086、
外防尘罩
1087、
散热片
1082
所围成的冷却腔的腔体空间利于冷空气的循环流动，保证冷却效果；整个冷却气体流动，设置在专门腔体路线，冷却气体进入控制室4，由控制室4内的冷风机
1089
输送到导风管，由导风管直接输送到罩壳
1085
两端进风口处，通过罩壳
1085、
内防尘罩
1086
和外防尘罩
1087
所围成的冷却腔的腔体空间，充分带走卤素光源
1081
工作产生的热量，经过充分热交换的风自罩壳
1085
中部向上流出，经导流罩
1088
导流，自隔离外罩
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底端开口处向外流出，导流罩
1088
防止冷却气流向上流动，在有效进行散热的基础上，还有效防止散热气流挟到微尘向上流动脏污高光谱相机
106。
[0050]
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内
。