一种基于摄像头的新型水分仪的制作方法

本发明属于食品测量设备的领域，具体涉一种基于摄像头的新型水分仪。

背景技术：

1、当前，粮食水分测量仪已经成为用户在粮食存储时，使用的必不可少的设备之一，但是现有的水分仪存在如下诸多问题：

2、1、测量谷物种类较少。当前粮食水分测量仪通过按键，选择当前需要测量的谷物类型。一般的水分仪只有9个按键，供用户选择谷物类型，然而这些按键通常都不能满足用户在实际使用中的需求，导致很多其它的谷物品种在当前水分仪下，使用不了或者使用后，得到很不精准的水分值，这类问题会在用户的实际使用中，会给他们造成很大的麻烦。

3、2、输出水分精度低。当前市面上的水分仪品类很多，然而测量结果良莠不齐，更加地，现有水分仪大都只达到了国家标准，而和实际水分值相比，仍存在很大的测量误差，通常这类问题会导致：最终得到的谷物水分测量结果，因为水分仪测量等问题达不到预期，会给用户造成大量额外的经济损失。

4、3、工作性能不稳定。当前市面上的水分仪测量电路简单，具有耐久性差、稳定性低、使用寿命短等缺陷，这些缺陷通常会导致水分仪工作性能差、报废率高等情况。

技术实现思路

1、本发明目的是：针对以上水分仪在实际中使用的问题，本发明提供了一种基于摄像头的新型水分仪，在实际测量时，水分仪可以通过摄像头识别出不同类型的谷物照片，然后摄像头将信号传送到控制器，当摄像头完成谷物照片识别，将谷物放入水分仪，控制器控制内部三级数据采集电路，并使用当前该谷物相对应的测量算法，可以得到精度最高、稳定性最好的水分测量结果。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于摄像头的新型水分仪，包括摄像头模块、水分传感器、内部三级数据采集电路、存储器、控制模块、电机驱动模块、机械模块，触摸屏；其中：

4、摄像头模块，负责采集和扫描谷物照片；

5、存储器，用来存储摄像头采集到谷物类型的数据；

6、水分传感器，负责采集进料谷物水分的模拟量；

7、内部三级数据采集电路，用来提取出当前谷物精度最高的模拟量；

8、电机驱动模块，负责控制机械结构的工作速率；

9、机械模块，负责碾压谷物；

10、触摸屏，负责实时显示当前谷物水分信息；

11、控制模块控制，接收摄像头模块、水分传感器、内部三级数据采集电路的数据并分析，并控制电机驱动模块、触摸屏的工作。

12、优选的，还包括led闪烁灯，负责实时显示摄像头采集状态。

13、优选的，所述摄像头和led闪烁灯放置在水分仪入料处的水平正上方，所述水分传感器、机械模块、控制模块、存储器、电机驱动模块、内部三级数据采集电路放置在水分仪的内部，所述触摸屏设置在水分仪的表面，方便用户实时查看具体信息。

14、优选的，所述内部三级数据采集电路由前两级当前谷物模拟量数据采集电路和第三级避免温漂电路组成。

15、优选的，所述控制模块由fpga及gpu处理器组成：

16、其中gpu处理器作为图形处理器，负责光学/光源器件的驱动控制，光源器件的参数设置；fpga负责对摄像头采集的数据进行图形处理，使gpu处理器得出的图像更加清晰。

17、优选的，所述水分传感器采用电阻式传感器。

18、优选的，水分仪的操作步骤包括：

19、s1、在水分仪出厂前，预先用安置在水分仪入料处的摄像头采集多张不同类型谷物的照片，并存储在存储器中；

20、s2、在实际测量时，用户将当前需要进行测量的谷物照片放在摄像头前方，完成谷物照片扫描和读取照片信息的工作；

21、s3、当摄像头完成照片信息扫描，用户开始在入料出倒入谷物，水分仪中的机械模块将谷物捏碎；同时，通过水分传感器读取每粒谷物样本水分的模拟量，然后，将模拟量输入水分仪内部三级数据采集电路，进一步将谷物模拟量高精度化，使进入控制器的模拟量精度更高、稳定性更好；

22、s4、水分仪在完成模拟量采集后，控制器开始使用当前该谷物相对应的测量算法，实时处理输入的模拟量，并将最终得到的谷物水分值放入存储器和触摸屏中；

23、s5、用户随时通过触摸屏查看以往谷物采集水分的检测时间、谷物类型、谷物水分值信息。

24、优选的，步骤s2中，用户将当前需要进行测量的谷物照片放在摄像头前方时，与摄像头相连的led闪烁灯处于连续闪烁状态时，表明摄像头正在扫描和读取照片信息，当led闪烁灯处于常亮闪烁状态时，表明摄像头已经完成扫描和读取照片信息的工作。

25、优选的，步骤s2中，所述摄像头模块的工作步骤包括：

26、①图像信息获取：摄像头将信号送入视频采集卡中经过采样和量化处理转化成数字视频信号；

27、②图像处理：包括图像增强、图像分割、边缘提取、图像复原，使采集到的信号更适合微控制器进行特征提取；

28、③图像特征提取：将拍照的图像进行特征处理，从滤波电路中衍生出有用的信息，从许多特征中找到最有用的特征，以降低后续处理的难度；

29、④图像识别：采用模板匹配法来识别不同的对象，并执行相应的功能。

30、本发明的优点是：

31、本发明提供了一种即时、简单、高效的基于摄像头的新型水分仪，可以大大提高单台水分仪谷物测量的种类和水分值测量结果的精度和稳定性，有效地减少因水分仪测量误差产生的浪费，极大地促进了农业的发展。本发明将嵌入式技术、电机技术、传感器技术、图像采集、触摸屏技术、模拟量采集技术、图像处理及识别技术集成在一起，当水分仪在实际使用中，最大化的满足现实需求，能够测量出更多种类的谷物，并且进一步提高所测谷物的水分值精度和水分值能够持续地保持稳定，这样，水分仪作为农业中最常使用的设备之一，能够真正发挥它的作用，极大地避免因水分仪测量问题产生的浪费。

技术特征：

1.一种基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，包括摄像头模块、水分传感器、内部三级数据采集电路、存储器、控制模块、电机驱动模块、机械模块，触摸屏；其中：

2.根据权利要求1所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，还包括led闪烁灯，负责实时显示摄像头采集状态。

3.根据权利要求2所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，所述摄像头和led闪烁灯放置在水分仪入料处的水平正上方，所述水分传感器、机械模块、控制模块、存储器、电机驱动模块、内部三级数据采集电路放置在水分仪的内部，所述触摸屏设置在水分仪的表面，方便用户实时查看具体信息。

4.根据权利要求3所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，所述内部三级数据采集电路由前两级当前谷物模拟量数据采集电路和第三级避免温漂电路组成。

5.根据权利要求4所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，所述控制模块由fpga及gpu处理器组成：

6.根据权利要求5所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，所述水分传感器采用电阻式传感器。

7.根据权利要求6所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，水分仪的操作步骤包括：

8.根据权利要求7所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，步骤s2中，用户将当前需要进行测量的谷物照片放在摄像头前方时，与摄像头相连的led闪烁灯处于连续闪烁状态时，表明摄像头正在扫描和读取照片信息，当led闪烁灯处于常亮闪烁状态时，表明摄像头已经完成扫描和读取照片信息的工作。

9.根据权利要求8所述的基于摄像头的新型水分仪，其特征在于，步骤s2中，所述摄像头模块的工作步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种基于摄像头的新型水分仪，包括摄像头模块、水分传感器、内部三级数据采集电路、存储器、控制模块、电机驱动模块、机械模块，触摸屏；其中摄像头模块，负责采集和扫描谷物照片；存储器用来存储摄像头采集到谷物类型的数据；水分传感负责采集进料谷物水分的模拟量；内部三级数据采集电路用来提取出当前谷物精度最高的模拟量；电机驱动模块负责控制机械结构的工作速率；机械模块负责碾压谷物；触摸屏负责实时显示当前谷物水分信息；控制模块控制，接收摄像头模块、水分传感器、内部三级数据采集电路的数据并分析，并控制电机驱动模块、触摸屏的工作。本发明大大提高单台水分仪谷物测量的种类和水分值测量结果的精度和稳定性。

技术研发人员：浦瀚,龚圣明,吴浩南,张阳,陈立民,郑岩峰
受保护的技术使用者：南京智电互联网科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13