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。
[0040]子控制电路6根据传送带3运行的速度和自身对应激励装置2与大小检测模块4之间的水平距离计算得到该禽蛋I运行到与自身对应的激励装置2正下方的时间，敲击力根据禽蛋I大小信号计算得到，使得禽蛋I运行到激励装置2正下方时进行敲击。
[0041]数据采集分析模块9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，利用DSP电路的高速处理能力进行处理。
[0042]如图3所示，本发明的激励装置2具体包括线圈14、铁芯15、活动杆16和磁环17，线圈缠绕在环形的铁芯15外，活动杆16插入铁芯中沿轴向上下滑动，磁环17嵌入在活动杆16底部的中心凸缘上。
[0043]为了对一个禽蛋检测全面，优选地，每个禽蛋敲击12-24次，即N的优选范围为12-24。
[0044]本发明的实施例及其实施工作过程如下:
[0045]禽蛋2随着传送带3前进，并自己滚动，首先会经过大小检测模块4的下方，大小检测模块4检测与禽蛋最高点之间的距离，将数据发送给总控制电路8，总控制电路8计算出这个禽蛋的短径并发送给所有的控制电路6，控制电路6通过这个禽蛋的短径，计算敲击这个禽蛋所需的敲击力并保存在相应的地方，当这个禽蛋运行到I号激励装置2 (沿禽蛋前进方向对激励装置2进行编号，I号?24号)的正下方的时候，I号激励装置提取出这个禽蛋的敲击力并执行，I号激励装置敲击这个禽蛋，产生声音。当这个禽蛋继续运行到2号激励装置2的时候，同样2号激励装置提取出这个禽蛋的敲击力并执行，对这个禽蛋进行第二次敲击。以此类推，一个禽蛋将被敲击24次。如果一个位置的禽蛋空缺，大小检测模块4检测到距离超出阈值，那么将发送空数据给总控制电路8，总控制电路8再将空数据发送给所有的控制电路6，那么当这个位置运行到激励装置下方时，激励装置将不会敲击。
[0046]编码器7实时检测传送带运行的速度(最快速度为5个/s)并发送给总控制电路8，总控制电路8再发送给所有控制电路2，控制电路2实时计算禽蛋到来的时间，保证激励装置能够用合适的敲击力敲击到正确的禽蛋，保证禽蛋的完整性和产生声音的一致性。
[0047]经过力学试验，当敲击力峰值大于30N时，会对禽蛋造成破损，如果敲击力较小，产生的声音信号较弱，不便于信号的识别。试验中我们限定敲击力峰值在20N±5N范围内，影响敲击力峰值的因素有电流的大小和敲击杆16运动的距离(即禽蛋的大小，禽蛋越大，敲击杆16的运动距离越小，敲击力峰值也就越小)，为了保证敲击杆16敲击到禽蛋时敲击力峰值在上述范围内，通过测量禽蛋的大小，来计算提供电流的大小。通过预实验建立了保证敲击力峰值在上述范围内时电流与禽蛋大小的模型，如图4所示，根据禽蛋的大小，所需的线圈电流可以根据公式:y = -16.674x+1021.7计算得到。
[0048]禽蛋被敲击后振动发声，激励装置2采集由禽蛋发出的声音，经过信号调理模块5的滤波、放大作用之后，发送给数据采集分析模块9，数据采集分析模块9分析声音信号，当一个禽蛋经过24次敲击后，数据采集分析模块9结合24个声音信号，判断该禽蛋是否有裂纹，判断结果发送给显示及存储模块10进行显示并存储。当24个激励装置2的下方都有禽蛋的时候，同时产生24个声音信号，需要同时采集，所以本发明的数据采集分析模块9中采用FPGA和DSP结合的方式，FPGA具有实时并行处理数据的能力，但对数据进行FFT和其他复杂的处理却不在行，而DSP作为专用的数字信号处理器，对FFT和复杂的处理有强大的优势，但是它的缺点在于无法并行同时处理多路数据，本发明中将两者结合。24路声音信号通过24个AD转换器11，输入到FPGA中，FPGA作为前端采集通道，同时采集24路信号(最多32路)并缓存，之后以串行的方式通过McBSP(多通道缓冲)接口发送给DSP电路13，利用DSP的高速处理能力进行处理。
[0049]本发明结合了禽蛋速度实现了对禽蛋进行精准的敲击，并针对每个禽蛋的大小控制敲击力的大小，保证禽蛋的完整性和产生信号的一致性，带来了突出显著的技术效果。
【主权项】
1.一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于: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。2.根据权利要求1所述的一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于:所述的每个激励装置(2 )分别经各自的子控制电路(6 )连接到总控制电路(8 )。3.根据权利要求1所述的一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于:所述的每个激励装置(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)。4.根据权利要求3所述的一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于:所述的数据采集分析模块(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。5.根据权利要求1所述的一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于: 所述的激励装置(2)具体包括线圈(14)、铁芯(15)、活动杆(16)和磁环(17)，线圈缠绕在环形的铁芯(15 )外，活动杆(16 )插入铁芯中沿轴向上下滑动，磁环(17 )嵌入在活动杆(16)底部的中心凸缘上。6.根据权利要求1所述的一种禽蛋裂纹动态检测系统，其特征在于: 所述的N为12~24。7.应用于权利要求1~6任一所述系统的一种禽蛋裂纹动态检测方法，其特征在于: O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); 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； 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，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。8.根据权利要求7所述的一种禽蛋裂纹动态检测方法，其特征在于:所述的子控制电路(6)根据传送带(3)运行的速度和自身对应激励装置(2)与大小检测模块(4)之间的水平距离计算得到该禽蛋(I)运行到与自身对应的激励装置(2)正下方的时间，敲击力根据禽蛋(I)大小信号计算得到，使得禽蛋(I)运行到激励装置(2 )正下方时进行敲击。9.根据权利要求7所述的一种禽蛋裂纹动态检测方法，其特征在于:所述的数据采集分析模块(9)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。10.根据权利要求7所述的一种禽蛋裂纹动态检测方法，其特征在于:所述的N为12~24。
【专利摘要】本发明公开了一种禽蛋裂纹动态检测系统及方法。传送带上连接有编码器，大小检测模块安装在传送带上游入口处的正上方，传送带上方安装有激励装置；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；禽蛋运行到各激励装置正下方时，子控制电路控制激励装置敲击禽蛋；激励装置依次敲击后振动发声，数据采集分析模块根据声音信号获得禽蛋裂纹存在结果数据。本发明能够结合实时传输速度，禽蛋大小，计算敲击力并精准敲击，保证禽蛋的完整性并保证声音的一致性，经采集敲击声音判断禽蛋是否有裂纹，并将FPGA和DSP结合，能够同时采集多通道声音信号并进行快速处理。
【IPC分类】G01N29/04
【公开号】CN104977355
【申请号】CN201510424219
【发明人】王剑平, 王海军, 应义斌, 蒋焕煜, 徐惠荣, 俞永华
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月17日