振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种针对禽蛋的在线无损检测领域，尤其是涉及一种振动声学特性的 多段轨道式禽蛋裂纹在线检测装置及方法。
【背景技术】
[0002] 禽蛋的裂纹检测和是禽蛋品质分级的重要工序。禽蛋裂纹的存在将使蛋壳强度下 降，容易破损，不利于禽蛋的收集、运输、包装和存储。此外，致病菌能更容易由裂纹进入蛋 体，缩短禽蛋保存周期，甚至感染食用者。因此在现代化禽蛋检测分级系统中，裂纹是一项 重要指标，需要通过合适的检测手段在裂纹蛋流入市场前将其识别并剔除。
[0003] 目前在实际应用中，国内外禽蛋裂纹无损检测方法主要有机器视觉技术和声学技 术。机器视觉检测禽蛋的形状、颜色、血斑和较大的裂纹等指标时非常有优势，但是不适合 检测非常细小的蛋壳裂纹。除了算法的复杂和对硬件的高要求外，机器视觉方法检测禽蛋 裂纹面临的问题主要有：（1)禽蛋在出现裂纹后其内部的蛋白会将裂纹部位填补，机器视 觉难以分辨；（2)禽蛋表面未清洗干净的杂质和污迹覆盖裂纹，或污迹的外观与裂纹近似 等因素会造成机器视觉的误判；（3)机器视觉图像的间隔采集方式不能保证禽蛋图像的全 ?目息米集。
[0004] 声学冲击响应法检测禽蛋裂纹在国外已得到了实际应用，很多大型禽蛋检测分级 设备制造商均采用这种方法。声学冲击响应法的基本原理是用另外一个物体敲击蛋壳，由 于裂纹蛋裂纹附近蛋壳的刚度与阻尼与完好蛋的蛋壳是不一样的，导致裂纹附近的蛋壳在 受冲击力后产生的振动模式也不一样，因此采集振动发出的声音信号并对其进行时域和频 域的分析可用来判别蛋壳是否存在裂纹。
[0005] 国内对于禽蛋裂纹检测的研宄起步较晚，目前还没有商业化的禽蛋裂纹检测设 备，但是已有一些利用声学冲击响应法检测禽蛋裂纹的研宄报道。如专利CN101413928A公 开了一种基于声学特性的禽蛋裂纹快速在线无损检测装置及方法，其原理是通过多个敲击 棒在线敲击禽蛋的不同部位，对应的麦克风采集敲击声，经AD转换后将数字化的声音信号 输送至DSP最小系统，通过进一步频谱分析后提取多个特征参数，实现对禽蛋裂纹进行综 合判别。
[0006] 总而言之，目前现有的利用声学特性对禽蛋裂纹进行在线检测的设备几乎都是通 过被动式的多次敲击的方式来获取声音信号的。虽然理论上这种方式非常有效，但是用于 在线检测时存在一些弊端。首先是敲击力度的控制：由于敲击头的硬度通常比蛋壳要大， 因此必须控制敲击棒与蛋壳接触时的速度不能过大，以免击碎蛋壳，再考虑到实际生产中 禽蛋的大小和形状不等，这就增加了敲击力度控制的难度；第二是触发敲击时间点的确定： 为了有效地敲击，敲击点必须位于合适的位置，这就必须通过各种传感器检测禽蛋的当前 位置，从而增加了控制的复杂性；第三点是实现全表面敲击：研宄表明，判别裂纹的最佳敲 击点位于裂纹附近，这不但需要禽蛋在前向输送的同时并自转，还需要敲击头的位置根据 输送线速度的不同进行合理布置。现实中由于系统误差和外界干扰的存在，敲击头并不能 每次都敲到合适的位置，因此，为了提高裂纹判别的准确率必须通过增加敲击棒的个数以 增加敲击次数，这势必会增加系统的复杂性。第四点是判别模型的建立，目前利用声学特性 检测裂纹的研宄几乎全采用预建知识库的方法，即在正式应用前测试大量的同品种蛋品， 提取裂纹蛋和完好蛋的某些特征参数构建判别知识库。这意味着在测试不同品种和不同批 次的蛋品前需要构建新的知识库，造成设备频繁地校准造成操作上的不便，降低设备通用 性。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种振动声学特性的多段轨道式禽 蛋裂纹在线检测装置及方法，该装置以禽蛋主动滚动的方式均匀检测禽蛋赤道平面两侧蛋 壳的振动声信号，该方法通过对该装置产生的多个片段声音信号进行时域和频域分析、特 征提取，建立不同速下的基于片段声音信号特征差异性的裂纹判别模型，自适应地检测蛋 壳裂纹。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 本发明包括裂纹检测轨道副、推进组件、两个环形的单边弯板链、信号调理电路和DSP 信号处理模块；多个结构相同的裂纹检测轨道副沿禽蛋传送方向的直线间隔均布为一排作 为禽蛋滚动的轨道，裂纹检测轨道副的正上方设有两个平行相对安装的环形单边弯板链， 两个单边弯板链分别安装在沿禽蛋传送方向的两侧，两个单边弯板链之间安装有沿环形间 隔均布的推进组件，禽蛋在推进组件的推动下沿裂纹检测轨道副滚动；两个单边弯板链的 驱动轴上连接有用于检测旋转角度的增量式旋转编码器，裂纹检测轨道副的两侧设有用 于禽蛋定位、触发信号采集的对射式光电开关；每个裂纹检测轨道副均经信号调理电路与 DSP信号处理模块连接，增量式旋转编码器和对射式光电开关分别与DSP信号处理模块连 接。
[0009] 所述的裂纹检测轨道副包括平行布置在轨道左右对称两侧的一个辅助轨道组件 和一个裂纹检测轨道组件，裂纹检测轨道组件的上表面和辅助轨道组件的上表面位于同 一水平面，相邻裂纹检测轨道副的辅助轨道组件和裂纹检测轨道组件左右两侧布置位置相 反，裂纹检测轨道组件朝向辅助轨道组件一侧的顶边间隔均布开有用于禽蛋滚动检测的多 个凹槽。
[0010] 所述的裂纹检测轨道组件包括不锈钢空心方管、麦克风、麦克风安装件和隔音密 封套，隔音密封套安装在不锈钢空心方管的两端实现密封，不锈钢空心方管内装有麦克风， 麦克风通过麦克风安装件安装在不锈钢空心方管的底部中心，麦克风上表面紧贴在不锈钢 空心方管内顶面；不锈钢空心方管朝向辅助轨道组件一侧的顶边间隔均布开有多个凹槽； 所述的辅助轨道组件包括长方体支撑轨道和设置在长方体支撑轨道顶面的软垫。
[0011] 所述的推进组件包括特氟龙胶带、U型软垫、直角安装板、U型安装板和条形横梁， 条形横梁一端与一侧的单边弯板链紧固安装，条形横梁另一端与另一侧的单边弯板链沿条 形横梁活动连接；条形横梁的中间通过直角安装板连接有朝外且横跨安装的U型安装板，U 型安装板的外端经U型软垫与特氟龙胶带连接，特氟龙胶带与禽蛋接触。
[0012] 所述的信号调理电路包括信号放大电路和抗混淆滤波电路，所述的DSP信号处理 模块包括模数转换电路和基于DSP信号处理器的信号处理电路；裂纹检测轨道副的麦克 风依次经信号放大电路、抗混淆滤波电路、模数转换电路后连接到和信号处理电路，增量式 旋转编码器和对射式光电开关连接到信号处理电路。
[0013] 所述的对射式光电开关安装在每个所述裂纹检测轨道组件沿禽蛋传送方向入口 测的上方，用于检测禽蛋是否进入裂纹检测轨道组件。
[0014] 相邻的所述裂纹检测轨道副之间的间隙不等，为1~2毫米。
[0015] 所述的一排裂纹检测轨道副与水平面之间具有向上的倾角，倾角为2~10度。
[0016] 相邻的所述推进组件之间的间距等于所述裂纹检测轨道组件的长度与相邻所述 裂纹检测轨道副之间的间隙长度之和。
[0017] 二、一种振动声学特性的多段轨道式禽蛋裂纹在线检测方法，具体方法包括： A) 禽蛋进入由多个裂纹检测轨道副沿传送方向依次排列组成的禽蛋裂纹检测轨道，两 侧的单边弯板链在作为动力源的驱动轴驱动下恒速运转，单边弯板链上的推进组件推动禽 蛋恒速滚动通过禽蛋裂纹检测轨道，任何时刻单个裂纹检测轨道组件上只有一个禽蛋； B) 禽蛋进入裂纹检测轨道组件，被安装在对射