CN106441121A - 一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，包括三基色传感器、LED光源、格雷码测距仪、同步数据采集装置、单片机；LED光源在随刀片在猪胴体背膘内插入过程中照射肉膘截面；三基色传感器用于采集肉膘截面反射的波长光谱；格雷码测距仪用于随刀片进入猪胴体背膘内时，获得刀片移动的距离信息；同步数据采集装置用于同步采集三基色传感器采集的波长光谱和格雷码测距仪的距离信息并转化成同步数字信号；单片机用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，获得波长光谱的变化范围对应的综合色度范围，对应不同肉质区域，获得与综合色度范围对应的距离信息，从而获得不同肉质的厚度，能够精确获得肉膘厚度，精确区分红肉和白肉，精确评定猪胴体等级。

Description

一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪

技术领域

本发明涉及检测仪技术领域，尤其涉及一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪。

背景技术

中国是生猪的养殖大国和屠宰大国，但是中国生猪养殖的整体集约化水平还较低，相应的多元化养殖现状下的胴体分级技术及标准还非常落后，目前基本依赖于人工依托简单的直尺等工具对胴体进行感性的评定，存在着效率低，准确度不高，不支持检测过程回溯等问题。生产企业、养殖户、消费者均希望能快速，准确地测量和评定猪胴体等级，评估猪胴体原料的价值，判断和指导原料后确定加工方向，提升企业经济效益。

目前国内企业采用膘厚测定方法有三：

1、人工钢尺测量

人工钢尺测量是利用人工在生产线上用钢尺测量背膘厚度，读取数据并记录膘厚等级，然后将等级录入电脑进行分级，这种方法费时费力，且数据无法追溯。由于人为测量数据存在很大人为误差，不同的人员有不同执行标准，容易给买卖双方造成经济上的损失，引起不必要的纠纷。

2、影像膘厚测量法

影像式膘厚测定具有无损快速测量的优点，但是影像式测量是建立在每一个像素代表一个标准长度和白肉与红肉交界点二值化阀值固定的理论基础上的，这两个基本设定并不适合于屠宰规模生产的需要。

由于光学成像原理，每一个像素代表的实际长度是由感光器（COMS）与被拍摄物体之间的距离（焦距）和镜头倍数决定的，在实际生产过程中，带式劈半锯和圆盘式劈半锯不能保证每一头的劈开面均保持90度夹角，特别是在国内常用的猪胸椎突出对应的背膘部位处于劈半工序的末端，在劈开面形成劈偏的情况更是常见。当出现劈偏的情况时，由于焦距发生变化，将会造成膘厚数据的严重失真。

同时在影像式膘厚检测的过程中，必须将所拍摄的图形经过二值化处理以区分白肉和红肉，但是由于实际生产过程中，由于养殖的环境，生猪的品种、生产现场实时光照条件等变化，相机成像时虽同为红肉但是实际相素三基色参数差异很大，（如皮特兰、PIC猪种整体红肉色度较低）采用相同阀值二值化处理，会造成红肉与白肉分界点确定偏差，进而造成量膘不准。

3、普通探针式测量

普通探针式测量，主要采用红光反射和可调电阻测距的方式进行测量，具有一定的准确性，但在部份品种上如皮特兰，PIC等猪种或在对PSE生猪检测时，由于红肉与白肉颜色接近而形成误差，同时可调电阻测距由于在小距离电阻变化太小而且在测量时还需转化为电流或电压信号才可以处理，有着精度差，采集频率低的问题。准确度不适合生产大规模使用。

因此，现有技术中在测定膘厚时，存在测量精度不高的技术问题，从而对猪胴体等级的评定不准确。

发明内容

本发明实施例通过提供一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，解决了现有技术中在测定膘厚时，存在测量精度不高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于三基色光电猪胴体背膘背膘检测仪，包括三基色传感器、LED光源、格雷码测距仪、同步数据采集装置、单片机，；

LED光源在随刀片在猪胴体背膘内插入过程中照射肉膘截面；

三基色传感器用于采集肉膘截面反射的波长光谱；

格雷码测距仪用于随刀片进入猪胴体背膘内时，获得刀片移动的距离信息；

同步数据采集装置用于同步采集三基色传感器采集的波长光谱和格雷码测距仪的距离信息并转化成同步数字信号；

单片机用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，获得波长光谱的变化范围对应的综合色度范围，对应不同肉质区域，获得与综合色度范围对应的距离信息，从而获得不同肉质的厚度。

进一步地，所述三基色传感器包括R、G、B三个受光检测单元，分别对肉膘截面光反射R、G、B三个回光特定波长值进行定量检测。

进一步地，所述格雷码测距仪具体包括测量杆、推杆、格雷码编码器、传动轮，传动轮与格雷码编码器通过同心轴连接，推杆末端连接传动片，传动片一端固定于传动轮上，测量杆前端设置刀片，推杆与测量杆平行设置，传动轮位于推杆下方，在推杆相对测量杆后退时，推杆末端的传动片拉动传动轮转动，在同心轴的带动下，格雷码编码器记录距离信息。

进一步地，同步数据采集装置具体包括：

高精度同步时钟，用于同步采集三基色传感器采集的波长光谱和格雷码测距仪的测距信息；

高速数据采集集成电路，用于将所述波长光谱和测距信息转化为同步数字信号。

进一步地，所述单片机用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，在检测到波长光谱的变化范围在预设范围内变化时，确定所述刀片位于同一综合色度范围的肉质区域，若检测到波长光谱的变化量大于预设变化量时，确定刀片由前一综合色度范围的肉质区域进入下一综合色度范围的肉质区域，并同时根据距离信息计算前一综合色度的肉质区域的厚度以及开始计算下一综合色度的肉质区域的厚度，从而获得不同肉质的厚度。

采用本发明中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果：

1、由于在该基于三色光电猪胴体背膘检测仪中采用三基色传感器与格雷码测距仪配合检测的方式，能够精确获得肉膘厚度，精确区分红肉和白肉，精确评定猪胴体等级。

2、由于在该基于三色光主胴体背膘检测仪中采用同步数据采集装置，达到1024位/0.1秒的采集速度，按普遍测量距离120mm测试，精度可达到0.1mm，检测时间1秒以内，达到工业化生产的要求。

附图说明

图1为本发明实施例中基于三基色光电猪胴体背膘检测仪的模块示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，解决了现有技术中在测定膘厚时，存在测量精度不高的技术问题。

为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供了一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，如图1所示，包括三基色传感器10、LED光源20、格雷码测距仪30、同步数据采集装置40、单片机50。

该LED光源20用于在随刀片在猪胴体背膘内插入过程中照射肉膘截面，这样三基色传感器10能够采集到肉膘截面反射的波长光谱，由于肉膘截面上不同的肉质有不同的颜色，比如，瘦肉是红色、肥肉是白色，肉皮是粉色，那么，当LED光源照射到该肉膘截面时，不同肉质反射的波长光谱是不一样的。该三基色传感器10包括R、G、B三个受光检测单元，分别对肉膘截面光反射R、G、B三个回光特定波长值进行定量检测。通过三基色波长光谱检测的更加准确。

同时，格雷码测距仪随刀片进入猪胴体背膘内时，获得刀片移动的距离信息，具体地，该格雷码测距仪根据刀片进入肉膘的距离，转化成格雷码编码器的计数，从而获得肉膘的厚度。

具体地，该格雷码测距仪30包括测量杆、推杆、格雷码编码器、传动轮，传动轮和格雷码编码器通过通信轴连接，推杆末端连接传动片，传动片一端固定于传动轮上，测量杆前端设置刀片，推杆与测量杆平行设置，传动轮位于推杆下方，在推杆相对测量杆后退时，推杆末端的传动片拉动传动轮转动，在同心轴的带动下，格雷码编码器记录距离信息从而测得肉膘厚度。

该同步数据采集装置40能够同步采集三基色传感器10采集的波长光谱和格雷码测距仪30获得的刀片移动的距离信息并转化成同步数字信号，然后传递给单片机40，具体的，该同步数据采集装置40具体包括高精度同步时钟401和高速数据采集集成电路401，其中，该高精度同步时钟401用于同步采集三基色传感器10采集的波长光谱和格雷码测距仪30的获得的距离信息，该高速数据采集集成电路，用于将波长光谱和测距信息转化为同步数字信号，便于单片机50处理。

该单片机50用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，具体是根据波长光谱对应的颜色反射情况，获得该波长光谱的变化范围对应的综合色度范围，也就是说，由于动物品种的问题，瘦肉、或者肥肉的颜色可能有多种色差范围，在检查到波长光谱的变化范围在预设范围内变化时，确定该刀片位于同一综合色度范围的肉质区域，比如，肉皮的反射光谱范围在1500nm左右的范围内变化，白肉的反射光谱范围在3000nm左右的范围内变化，红肉的反射光谱范围在200nm左右范围内变化。因此，当检测到波长光谱在1500nm左右的范围时，确定该综合色度范围为粉色，确定为肉皮，当检测到波长光谱在3000nm左右的范围时，确定该综合色度范围为白色，确定为肥肉，当检测到波长光谱在200nm左右时，确定该综合色度范围为红色，确定为瘦肉。

在获得不同肉质的综合色度范围之后，检测波长光谱的变化量是否大于预设变化量，比如，波长由1500nm直接升至3000nm时，该波长光谱的变化量就大于预设变化量，此时，确定刀片由前一综合色度范围的肉质区域进入下一综合色度范围的肉质区域，也就是由肉皮进入白肉，此时，根据距离信息计算前一综合色度范围的肉质区域的厚度以及开始计算下一综合色度范围的肉质区域的厚度，即由皮肉进入肥肉，那么，计算皮肉的厚度和开始计算肥肉的厚度。当然，还可以获得瘦肉的厚度，从而获得不同的肉质的厚度。

上述由于采用同步数据采集装置采集数据，达到1024位/0.1秒的采集速度，按普遍测量距离120mm测试，精度可达到0.1mm，检测时间1秒以内，达到工业化生产的要求。

而且，采用的格雷码测距仪，利用格雷码上沿下沿3-4微米标准光学距离识别，解决影像式、电阻式方案距离标砖难以标准量化的问题。

采用该三基色传感器采集肉皮、白肉、红肉对红、绿、蓝三中色反射至，测量过程根据三基色反射值曲线，通过三值反射曲线交互来判断红白肉临界点，有效区分了肉质。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，其特征在于，包括三基色传感器、LED光源、格雷码测距仪、同步数据采集装置、单片机；

LED光源在随刀片在猪胴体背膘内插入过程中照射肉膘截面；

三基色传感器用于采集肉膘截面反射的波长光谱；

格雷码测距仪用于随刀片进入猪胴体背膘内时，获得刀片移动的距离信息；

同步数据采集装置用于同步采集三基色传感器采集的波长光谱和格雷码测距仪的距离信息并转化成同步数字信号；

单片机用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，获得波长光谱的变化范围对应的综合色度范围，对应不同肉质区域，获得与综合色度范围对应的距离信息，从而获得不同肉质的厚度。

2.根据权利要求1所述的基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，其特征在于，所述三基色传感器包括R、G、B三个受光检测单元，分别对肉膘截面光反射R、G、B三个回光特定波长值进行定量检测。

3.根据权利要求1所述的基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，其特征在于，所述格雷码测距仪具体包括测量杆、推杆、格雷码编码器、传动轮，传动轮与格雷码编码器通过同心轴连接，推杆末端连接传动片，传动片一端固定于传动轮上，测量杆前端设置刀片，推杆与测量杆平行设置，传动轮位于推杆下方，在推杆相对测量杆后退时，推杆末端的传动片拉动传动轮转动，在同心轴的带动下，格雷码编码器记录距离信息。

4.根据权利要求1所述的基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，其特征在于，同步数据采集装置具体包括：

高精度同步时钟，用于同步采集三基色传感器采集的波长光谱和格雷码测距仪的获得的距离信息；

高速数据采集集成电路，用于将所述波长光谱和测距信息转化为同步数字信号。

5.根据权利要求1所述的基于三基色光电猪胴体背膘检测仪，其特征在于，所述单片机用于将同步数字信号按照参数指标进行判断，在检测到波长光谱的变化范围在预设范围内变化时，确定所述刀片位于同一综合色度范围的肉质区域，若检测到波长光谱的变化量大于预设变化量时，确定刀片由前一综合色度范围的肉质区域进入下一综合色度范围的肉质区域，并同时根据距离信息计算前一综合色度范围的肉质区域的厚度以及开始计算下一综合色度范围的肉质区域的厚度，从而获得不同肉质的厚度。