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

　　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．人工選種勞動強度大、生產(chǎn)效率低、投入成本高、選種質(zhì)量不均勻。然而“紅種”與成熟種子有個重要的特征差異——表面顏色不同，因此，針對新疆兵團脫絨棉種的“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顏色模型硬件實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對脫絨棉種分選控制系統(tǒng)進行設(shè)計研究。

　　首先本文選取發(fā)芽勢、發(fā)芽率做為評價棉種質(zhì)量的兩個重要指標(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行提取，并嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行了種子發(fā)芽試驗。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，同時選用了高速噴嘴驅(qū)動控制電磁閥以及多通道信號實時采集和并行處理的核心芯片FPGA。

　　同時，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)鍵機構(gòu)進行了分析研究，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)計搭建了一個單通道試驗臺架，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AT89C51為主控制核心，以FPGA芯片為數(shù)據(jù)處理核心，重點對脫絨棉種顏色分選控制系統(tǒng)存儲空間的擴展與分配、人機界面系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的核心部分——數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進行了設(shè)計，并實時地在QuartusⅡ5．0環(huán)境下對主要模塊進行了仿真驗證。同時，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)定可靠的運行的干擾因素進行了相應(yīng)的抗干擾設(shè)計。

　　最后對完成的分選控制系統(tǒng)進行仿真和調(diào)試驗證，并在單通道試驗臺架上對系統(tǒng)進行多次的分選試驗。結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行可靠穩(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