專利名稱：雌雄蠶卵激光分選儀及分選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雌蠶卵和雄蠶卵分選技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高效、節(jié)省人 工的雌雄蠶卵激光自動分選儀及分選方法。
背景技術(shù)：
隨著生物基因工程的高速發(fā)展，現(xiàn)已誕生了一門新型的昆蟲發(fā)育性別控制 的高科技學(xué)科，例如，能讓黑色雌蠶卵自行死亡，而讓白色雄蠶卵保持活性的 家蠶平衡致死基因性別控制技術(shù)的研究成功，已使中國在世界上第一個實現(xiàn)了
在農(nóng)村大規(guī)模專養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的雄蠶的國家；而在生產(chǎn)該雄蠶蠶種過程中，必 需以優(yōu)質(zhì)、常規(guī)的雌蠶與平衡致死系中的雄蠶進(jìn)行雜交，才能致使其后代中的 雌蠶卵全部死亡，而僅保留白色雄蠶卵的活性，因此，制種部門必需先將平衡 致死系中的黑色雌蠶卵殺死而僅保留活的白色雄蠶卵；但由于目前世界上還沒 有這種能自動按不同卵色進(jìn)行黑色雌蠶卵與白色雄蠶卵進(jìn)行分選的儀器設(shè)備， 因此，該項工作只能依靠人工來進(jìn)行分選，即先將產(chǎn)有平衡致死系雌、雄蠶卵 的蠶連紙(即承接蠶蛾產(chǎn)卵以留蠶種的紙)，在比重為1.75的鹽酸水溶液中浸泡6 至6.5分鐘，使混雜粘附在紙張上的雌、雄蠶卵全部脫落下來并用水洗凈、干燥 后，再由人工將黑色的雌蠶卵與白色的雄蠶卵分選開來。該項工作既耗時費工， 效率低下；又由于人工長時間操作而導(dǎo)致視力疲勞，較易產(chǎn)生人為誤差；同時， 制蠶種又是一項季節(jié)性非常強的工作，效率低下的人工分選往往難以滿足時間 進(jìn)度的要求，這已成為影響這一領(lǐng)域科研和生產(chǎn)的巨大障礙。因此，人們迫切 希望能研制出一種能自動將不同卵色的雌雄蠶卵進(jìn)行分選的儀器設(shè)備。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有家蠶平衡致死系依賴人工對不同卵色的雌雄蠶卵進(jìn)行分選 所存在的耗時費工，效率低下和難以滿足蠶種制種對時間的進(jìn)度要求，及較易 產(chǎn)生人為誤差的缺陷，提供一種能自動、高速、準(zhǔn)確分選不同卵色雌雄蠶卵的 激光分選儀及分選方法，從而節(jié)省了人工，提高了分選精度。本發(fā)明的基本原 理是，通過蠶卵彩色圖像的采集與處理系統(tǒng)，達(dá)到分辨具有不同卵色的雌雄蠶 卵后，指令激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)，選擇性地將混雜粘附在蠶連紙上 具有某種特定色彩的靶卵進(jìn)行射殺，而另一色彩的蠶卵得到了保護(hù)，從而實現(xiàn) 了高速、準(zhǔn)確分選雌或雄蠶卵的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 雌雄蠶卵激光分選儀，該分選儀包括有
A，升降工作臺，包括工作臺箱殼，升降板，可調(diào)節(jié)升降板升降的升降調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)；
B，蠶連紙定位系統(tǒng)，包括負(fù)壓吸附平臺及與其相連的抽氣機(jī)，負(fù)壓吸附平
臺水平水平安裝在升降板上；
C，蠶卵彩色圖像采集及處理系統(tǒng)，包括有彩色圖像傳感器(5)，彩色圖像傳 感器(5)與一計算機(jī)(11)相連，在計算機(jī)(ll)上裝載有用以控制彩色圖像傳感器(5) 采集蠶連紙圖像的彩色圖像采集程序、用以保存各種蠶卵品種標(biāo)準(zhǔn)卵色的蠶卵 樣板數(shù)據(jù)庫、用以對圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換為激光射擊參數(shù)的蠶卵彩色圖像處理 程序，彩色圖像采集程序控制彩色圖像傳感器(5)采集蠶連紙圖像并傳輸給蠶卵 彩色圖像處理程序，蠶卵彩色圖像處理程序根據(jù)雌雄蠶不同卵色的特點，以貯 存在蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫中的該品種的樣板數(shù)據(jù)為比較標(biāo)準(zhǔn)，分辨出各卵的平均顏 色和輪廓位置，為每一顆雌卵確定一個激光射擊的靶心及打擊深度，并自動編 制激光精確射卵參數(shù)；D，激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)，設(shè)置在一高于升降工作臺(1)的機(jī)架(33) 頂部，包括激光發(fā)生器及電控裝置(9)，在激光發(fā)生器的激光發(fā)射頭處依次設(shè)有
擴(kuò)束鏡(IO)、振鏡掃描及電控裝置(7)、 F-e透鏡組(8)，激光發(fā)生器及電控裝置 (9)、振鏡掃描及電控裝置(7)均連接計算機(jī)(11)，在計算機(jī)(ll)上裝載有用以根據(jù) 激光射卵參數(shù)控制激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)發(fā)射激光進(jìn)行射卵的激光器 控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序，激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序從蠶卵彩色圖像處理程 序獲取激光射卵參數(shù)，并向激光發(fā)生器及電控裝置(9)發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖 的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束 射擊雌卵。
作為優(yōu)選，在升降板與負(fù)壓吸附平臺之間設(shè)有上、下疊放并可均沿水平方 向移動的Y向移位工作臺、X向移位工作臺，在Y向移位工作臺、X向移位工 作臺的底部均設(shè)有移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接計算機(jī)，在計算機(jī)上裝載 有工作臺移位控制程序，Y向移位工作臺底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與X向移位工作 臺固定連接，X向移位工作臺底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與升降板固定連接。由此， 當(dāng)需掃描的蠶連紙較大時，需分成多個分區(qū)來掃描、射卵，負(fù)壓吸附平臺可在 調(diào)節(jié)了合理的焦距的情況下，水平向X方向或是Y方向移動，以方便彩色圖像 傳感器繼續(xù)掃描每個分區(qū)，提高了作業(yè)精度。
作為優(yōu)選，所述的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括有至少兩個導(dǎo)軌，滑套，皮帶輪組， 步進(jìn)電機(jī)，滑套與導(dǎo)軌滑動連接且與移位工作臺固定連接，皮帶輪組包括有主 動輪、從動輪和與導(dǎo)軌沿同一方向設(shè)置的皮帶，皮帶的中部與移位工作臺固定 連接，主動輪連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)連接計算機(jī)；其中，Y向移位工作臺底 部的導(dǎo)軌、皮帶均是沿Y向設(shè)置，X向移位工作臺底部的導(dǎo)軌、皮帶均是沿X 向設(shè)置。作為優(yōu)選，所述的升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)盤，導(dǎo)柱，蝸輪蝸桿裝置及中心 螺桿，調(diào)節(jié)盤設(shè)置在升降臺箱殼外側(cè)面上，導(dǎo)柱從工作臺箱殼內(nèi)向上伸出且導(dǎo) 柱的頂部與升降板固定連接，中心螺桿設(shè)置在導(dǎo)柱之間，且從工作臺箱殼的中 部向外伸出，中心螺桿的頂端與升降板的中心固定連接，蝸輪蝸桿裝置安裝在 工作臺箱殼內(nèi)，其包括有蝸輪、蝸桿，蝸桿通過蝸桿軸承固定在蝸桿軸承固定 座上，蝸桿長軸伸出工作臺箱殼外與調(diào)節(jié)盤固定連接，蝸輪通過蝸輪軸承固定 在蝸輪軸承固定座上，蝸桿軸承固定座、蝸輪軸承固定座均固定在工作臺箱殼 內(nèi)側(cè)頂板上，蝸輪的下端與一限位架相抵，限位架的兩端與工作臺箱殼兩側(cè)板 固定連接，在限位架上設(shè)有一形狀與中心螺桿相匹配的圓孔，蝸輪的中心螺孔 有與中心螺桿相匹配的螺紋，中心螺桿的下端依次穿過蝸輪的中心螺孔與限位 架的圓孔。
作為優(yōu)選，所述的彩色圖像傳感器為設(shè)置在F-e透鏡組旁的攝像頭或照相機(jī)。
作為優(yōu)選，該分選儀還包括有至少一個設(shè)置在彩色圖像傳感器旁的輔助照 明燈。開啟輔助照明燈，可幫助彩色圖像傳感器獲得更清晰易分辨的圖像。
作為優(yōu)選，所述的負(fù)壓吸附平臺為一矩形盒體，在矩形盒體的上表面上分 布有若干個氣孔，在矩形盒體的側(cè)面或底面上設(shè)有抽氣口，所述的抽氣口通過 氣管連接抽氣機(jī)。
雌雄蠶卵的分選方法，包括有如下工作步驟
(1) ，開機(jī)，使Y向移位工作臺、X向移位工作臺復(fù)位，坐標(biāo)為(0， 0);
(2) ，在負(fù)壓吸附平臺上放置蠶連紙，并開啟抽氣機(jī)，吸平蠶連紙；
(3) ，啟動彩色圖像采集程序，控制彩色圖像傳感器拍攝蠶連紙圖像并傳至計算 機(jī)，根據(jù)雌雄蠶不同卵色的特點，以貯存在蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫中的該品種的樣板數(shù)據(jù)為比較標(biāo)準(zhǔn)，通過蠶卵彩色圖像處理程序分辨出各卵的平均顏色和輪廓位 置，為每一顆雌卵確定一個激光射擊的靶心及打擊深度，并自動編制激光精確 射卵參數(shù)；激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序獲取上述射卵參數(shù)，并向激光發(fā)生器 及電控裝置發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光
偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束射擊雌卵；
(4)，任務(wù)完成后，放入新蠶連紙，重復(fù)上述(2)-(3)步驟。
作為優(yōu)選，上述步驟(3)具體包括可將一整張蠶連紙分為多個幅面，根據(jù)
彩色圖像傳感器焦距及對應(yīng)掃描幅面的大小操作調(diào)節(jié)盤調(diào)節(jié)負(fù)壓吸附平臺的上 表面與彩色圖像傳感器的距離，使彩色圖像傳感器能精確捕捉蠶連紙第一區(qū)的
圖像，經(jīng)過各程序分析處理，自動編制激光精確射卵參數(shù)；并控制激光發(fā)生器 及振鏡掃描及電控裝置自動對(0， 0)幅面的靶卵進(jìn)行射擊；第一區(qū)幅面射殺 耙卵結(jié)束后，計算機(jī)發(fā)出結(jié)束信號，工作臺移位控制程序控制Y向移位工作臺 向Y方向水平移動一步或控制X向移位工作臺朝X方向水平移動一步，使彩色 圖像傳感器捕捉蠶連紙第二區(qū)圖像，對第二區(qū)蠶連紙幅面進(jìn)行射卵；第二區(qū)射 卵結(jié)束后，控制移位工作臺繼續(xù)移動，重復(fù)上述步驟，直到所有分區(qū)幅面均完 成射卵操作，任務(wù)結(jié)束。
采用了上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有的有益效果是
1. 本發(fā)明的雌雄蠶卵激光分選儀，是以蠶卵中具有不同卵色的雌或雄的其 中一種來作為區(qū)分雌雄卵的設(shè)計特征，通過對蠶卵圖像拍攝、采集、傳感，經(jīng) 計算機(jī)圖像分辨和處理，根據(jù)雌雄卵具有不同卵色的特點，指令激光選擇性地 射殺靶卵，實現(xiàn)高速精確分選雌雄蠶卵，節(jié)省了人工，提高了準(zhǔn)確率；
2、 在激光器離蠶卵距離不大，掃描范圍較小的情況下，因蠶連紙面積較大， 為保證圖像采集清晰，將移位工作臺設(shè)計為上層Y向移位工作臺和下層X向位工作臺，Y向移位工作臺可沿水平面向Y方向運動，X向移位工作臺可沿水平 面向X方向運動，兩個工作臺均各自連接步進(jìn)電機(jī)；將較大的蠶連紙分設(shè)成幾 區(qū)，通過逐區(qū)完成的方式，當(dāng)一區(qū)圖像內(nèi)的激光打卵完成后，Y向移位工作臺 或X向移位工作臺在計算機(jī)指令下自動移位至預(yù)設(shè)的下一區(qū)位置，定位；彩色 圖像傳感器又開始自動拍攝和傳感圖像，另一個工作循環(huán)開始；從而克服了彩 色圖像傳感器受光角度限制，圖像采集變形不清晰，射卵不精確的問題；
3、 針對生產(chǎn)上蠶產(chǎn)卵的蠶連紙一般較大，又是柔性材料，具平整度不確定 的問題，會影響到圖像采集的清晰度及激光射卵的準(zhǔn)確性，通過加裝蠶連紙定 位系統(tǒng)，使蠶連紙在負(fù)壓吸附平臺上充分展平并牢固定位，保證了激光射卵時 的定位準(zhǔn)確和焦距一致；
4、 每張蠶連紙上雌雄卵的擺放區(qū)域及密度可能有所不同，為了精確調(diào)節(jié)焦 距，通過操作升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的調(diào)節(jié)盤，使中心螺桿伸縮帶動負(fù)壓吸附平臺上 下運動，從而可精確調(diào)準(zhǔn)焦距，以保證圖像采集的清晰度及激光射卵的精確度。


圖1為本發(fā)明激光分選儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明升降工作臺和移位工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明激光分選儀的工作流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
如下
實施例本發(fā)明的雌雄蠶卵激光分選儀，如圖l、圖2所示，該分選儀包括
有
A，升降工作臺l，如圖2所示，包括工作臺箱殼31，升降板34，可調(diào)節(jié) 升降板34升降的升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述的升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)盤7， 4根導(dǎo)柱32，蝸輪蝸桿裝置及中心螺桿36，調(diào)節(jié)盤7設(shè)置在升降臺箱殼31外側(cè)面上，4 根導(dǎo)柱32從工作臺箱殼31上部的四個角上由內(nèi)向上伸出，且4根導(dǎo)柱32的頂 部與升降板34的四個角固定連接，導(dǎo)柱32起到支撐與導(dǎo)向作用；中心螺桿36 設(shè)置在4根導(dǎo)柱32之間，且從工作臺箱殼31的中心處由內(nèi)向上伸出，中心螺 桿36的頂端與升降板34的中心固定連接，蝸輪蝸桿裝置安裝在工作臺箱殼31 內(nèi)，其包括有蝸輪43、蝸桿44，蝸桿44通過蝸桿軸承固定在蝸桿軸承固定座 45上，蝸桿長軸伸出工作臺箱殼31外與調(diào)節(jié)盤7固定連接，蝸輪43通過蝸輪 軸承固定在蝸輪軸承固定座46上，蝸桿軸承固定座45、蝸輪軸承固定座46均 固定在工作臺箱殼31內(nèi)側(cè)頂板61上，蝸輪43的下端與一限位架47相抵，限 位架47的兩端與工作臺箱殼31兩側(cè)板固定連接，在限位架47上設(shè)有一形狀與 中心螺桿36相匹配的圓孔，蝸輪43的中心螺孔有與中心螺桿36相匹配的螺紋， 中心螺桿36的下端依次穿過蝸輪43的中心螺孔與限位架47的圓孔。當(dāng)用手轉(zhuǎn) 動調(diào)節(jié)盤7時，帶動蝸桿長軸旋轉(zhuǎn)，使蝸桿驅(qū)動蝸輪繞中心螺桿36螺旋。由于 蝸輪43被上下限位，迫使中心螺桿36作向上或向下的軸向運動，帶動升降板 34上升或下降。
在升降板34上設(shè)有上、下疊放并可均沿水平方向移動的Y向移位工作臺 41、 X向移位工作臺42，在Y向移位工作臺41、 X向移位工作臺42的底部均 設(shè)有移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接計算機(jī)ll，在計算機(jī)上裝載有工作臺移 位控制程序，Y向移位工作臺41底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與X向移位工作臺42固 定連接，X向移位工作臺42底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與升降板34固定連接。
X向移位工作臺42底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括有兩個設(shè)置在X向移位工作臺 41底部兩邊的圓柱形導(dǎo)軌71，滑套72，皮帶輪組，步進(jìn)電機(jī)73，滑套72套設(shè) 與導(dǎo)軌71上，與導(dǎo)軌滑動連接且與X向移位工作臺42固定連接，皮帶輪組包括有主動輪74、從動輪75和與導(dǎo)軌71沿同一方向設(shè)置的皮帶76，皮帶76上 部中間與X向移位工作臺42固定連接，其連接方式多種多樣，本實施例中采用 螺釘將皮帶76上部中間與X向移位工作臺42固定連接；主動輪74、從動輪75、 步進(jìn)電機(jī)73、導(dǎo)軌71均通過各自的支撐件與升降板34上表面固定連接；主動 輪74連接步進(jìn)電機(jī)73，步進(jìn)電機(jī)73連接計算機(jī)11，計算機(jī)ll可控制步進(jìn)電 機(jī)73帶動X向移位工作臺42沿水平面上的X方向移動；X向移位工作臺42 底部的導(dǎo)軌71、皮帶76均是沿X向設(shè)置。
Y向移位工作臺41底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與X向移位工作臺42底部的移動 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，包括兩個設(shè)置在Y向移位工作臺41底部兩邊的圓柱形導(dǎo) 軌81，滑套(圖中未顯示)，步進(jìn)電機(jī)83，主動輪84，從動輪(圖中未顯示)，皮 帶(圖中未顯示)，所不同的是導(dǎo)軌81、皮帶均是沿Y方向設(shè)置，導(dǎo)軌81，步進(jìn) 電機(jī)83，主動輪84，從動輪均通過各自的支撐件與X向移位工作臺42的上表 面固定連接。歩進(jìn)電機(jī)83連接計算機(jī)11，計算機(jī)11可控制步進(jìn)電機(jī)83帶動Y 向移位工作臺41沿水平面上的Y方向移動。
B，蠶連紙定位系統(tǒng)，如圖l、圖2所示，包括負(fù)壓吸附平臺3及與其相連 的離心式抽氣機(jī)4，負(fù)壓吸附平臺3水平設(shè)置在Y向移位工作臺41上表面上， 與Y向移位工作臺41上表面固定連接，所述的負(fù)壓吸附平臺3為一矩形盒體， 矩形盒體的上表面為一水平面，在矩形盒體的上表面上均勻分布有若干個氣孔 37，在矩形盒體的側(cè)面或底面上設(shè)有抽氣口，所述的抽氣口通過氣管38連接抽 氣機(jī)4。因用于產(chǎn)卵的蠶連紙一般較大，是柔性材料，其平整度是不確定的。負(fù) 壓吸附平臺3上表面的大小足可以放上一張蠶連紙，當(dāng)抽氣機(jī)4運轉(zhuǎn)時，負(fù)壓 吸附平臺3內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，盒上的眾多小氣孔便會將蠶連紙吸住吸平。
C，激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)，水平設(shè)置在一框式機(jī)架33頂部，框式機(jī)架33緊貼工作臺1設(shè)置，所述的激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)包括激光 發(fā)生器及電控裝置9，在激光發(fā)生器的激光發(fā)射頭處依次設(shè)有擴(kuò)束鏡10、振鏡
掃描及電控裝置7、 F-9透鏡組8，振鏡掃描及電控裝置7、 F-e透鏡組8依次 設(shè)置在擴(kuò)束鏡10下方，激光發(fā)生器及電控裝置9、振鏡掃描及電控裝置7均連 接計算機(jī)11。激光電控裝置包括激光光源19，激光光源19連接到總電控箱18， 在總電控箱18上設(shè)有啟動開關(guān)21 。激光發(fā)射頭如懸臂一樣固定在負(fù)壓吸附平臺 3上方，可通過擴(kuò)束鏡IO、振鏡掃描及電控裝置7、 F-0透鏡組8垂直向下發(fā) 射激光，F(xiàn)- e透鏡組8設(shè)置在負(fù)壓吸附平臺3正上方。
由振鏡掃描及電控裝置7和F- e透鏡組8組成的光偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)采用2路 16位DA運動控制卡，運動定位精度=125/65536 = 0.002腿。整個過程采用閉環(huán) 反饋控制，由位置傳感器、誤差放大器、功率放大器、位置區(qū)分器、電流積分 器等五大控制電路共同作用。振鏡掃描及電控裝置7可根據(jù)計算機(jī)的指令控制 兩組兩維伺服電機(jī)帶動兩個反射鏡作高速度、高精度、短矢量的轉(zhuǎn)動或擺動， 使射入的激光束經(jīng)過兩次反射，并通過自聚焦F-e透鏡組8射出。所形成的光 斑在透鏡同一焦平面內(nèi)作兩維高速移動，精確地對每一顆需要射擊的靶卵中心 發(fā)射激光束。因振鏡掃描及電控裝置7為現(xiàn)有技術(shù)，故在此不作詳細(xì)敘述。
D，蠶卵彩色圖像采集處理系統(tǒng)，包括有彩色圖像傳感器5，彩色圖像傳感 器5與計算機(jī)11相連;在本實施例中，彩色圖像傳感器采用320萬(2080X1560) 像素的TOSHIBA攝像頭5，最大分辨率為0. 08mm?；译A為7位。鏡頭在150mm 焦距的情況下，視場范圍為125X125誦，故F-0透鏡組8采用M1214-MP(12腿) 鏡頭。彩色圖像傳感器5捕獲二維蠶卵圖像后，輸出RAW信號，計算機(jī)通過1394 視頻采集卡進(jìn)行采集。為了幫助彩色圖像傳感器5拍攝高清晰圖像，在彩色圖 像傳感器5旁設(shè)有輔助照明燈6。E，計算機(jī)11，在計算機(jī)11上裝載有用以從彩色圖像傳感器5采集圖像的 彩色圖像采集程序、用以對圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換為激光射擊參數(shù)的蠶卵彩色圖 像處理程序、用以保存各種蠶卵品種標(biāo)準(zhǔn)卵色的蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫、用以根據(jù)激 光射擊參數(shù)控制激光器及振鏡掃描及電控裝置發(fā)射激光進(jìn)行射卵的激光器控制
及光偏轉(zhuǎn)掃描程序。計算機(jī)11配置15寸液晶顯示器13，在顯示器13上可顯示
各程序的運行情況，利于人工進(jìn)行操作。
蠶卵彩色圖像處理程序是根據(jù)蠶卵的形態(tài)、色彩、蠶連紙?zhí)攸c及激光射擊 耙卵要求而特定編制的程序，除前述的功能外，還有模似測試和顯示功能。此 外，由于不同的蠶品種，雌雄卵色不一定相同，所以蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫為各種具 有不同異性卵色的蠶品種進(jìn)行圖像處理，獲得數(shù)據(jù)，并建立每一品種的靶卵樣 本標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并貯存在庫中。當(dāng)激光分選某一蠶品種雌雄卵時，就調(diào)出該品 種的靶卵樣本，作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。
蠶連紙為棕色牛皮紙。雄蠶卵色為黃白色，雌蠶卵色為黑灰色，要求用激
光擊中每顆雌卵的中心。蠶卵多數(shù)呈扁橢圓形，大小一般為寬l腿，長1. 5-1. 8mm， 厚0.5ram。卵在紙上的分布不均勻，有少量重疊。對于重疊卵，以彩色圖像傳感 器5采集的圖像所體現(xiàn)的上面一顆為準(zhǔn)。由于攝像頭不是安裝在振鏡掃描及電 控裝置7的中心，而是在F-e透鏡組8的旁邊，因此攝像中心與掃描中心有--
定的偏角，所以彩色圖像處理程序在編制中包含了修正程序，使掃描圖像更加 精準(zhǔn)。
本發(fā)明激光分選儀的分辨率與準(zhǔn)確率〉90。/。，漏判率<10%，射卵定位精度土 0. l鵬,誤傷率<100點，射卵功率穩(wěn)定度±15%，圖像處理時間〈3S，射卵時間 〉3PP (點/秒)，激光強度調(diào)整到能射穿蠶卵為準(zhǔn)。
移位工作臺2可在非射卵期間，根據(jù)計算機(jī)ll的工作臺移位控制程序指令按預(yù)定的設(shè)置沿X或Y方向自動水平移動，為彩色圖像傳感器5提供正確和合適的蠶卵圖像拍攝位置，并定位，使一張較大的蠶連紙可分區(qū)幾次來完成。
激光發(fā)生器及電控裝置9采用C02激光器，為15w風(fēng)冷金屬射頻管。擴(kuò)束鏡10采用6倍鏡，以保證在穿透蠶卵的前提下出射光斑的直徑《0. 2腿。
圖3表示了本發(fā)明激光分選儀的工作流程，本發(fā)明激光分選儀的工作過程如下
(1) ，開機(jī)，開機(jī)，使Y向移位工作臺41、 X向移位工作臺42復(fù)位，坐標(biāo)為(0， 0);
(2) ，在負(fù)壓吸附平臺3上放置蠶連紙，并開啟抽氣機(jī)4，吸平蠶連紙；
(3) ，啟動彩色圖像采集程序，控制彩色圖像傳感器5拍攝整張蠶連紙圖像并傳至計算機(jī)11，根據(jù)雌雄蠶不同卵色的特點，以貯存在蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫中的該品種的樣板數(shù)據(jù)為比較標(biāo)準(zhǔn)，通過蠶卵彩色圖像處理程序分辨出各卵的平均顏色和輪廓位置，為每一顆雌卵確定一個激光射擊的靶心及打擊深度，并自動編制激光精確射卵參數(shù)；激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序獲取上述射卵參數(shù)，并向激光發(fā)生器及電控裝置9發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束射擊雌卵；
(4) ，任務(wù)完成后，放入新蠶連紙，重復(fù)上述(2)-(3)步驟。
上述步驟(3)雖可一次性完成掃描、分析、射卵操作，但本發(fā)明所應(yīng)用的一整張用于制種的家蠶平衡致死系蠶連紙的面積為245X380mm，實際射卵區(qū)域為200X350mm。面積較大，如設(shè)計焦距較大，雖也可一次處理完整張卵紙，但光斑越粗，圖像變形加劇，不利于精確射卵。因此設(shè)計焦距為150rara左右，選擇掃描幅面為125X125mm，作為場鏡范圍。即一整張蠶卵紙要分6個幅面來處理完成，移位工作臺2需自動移動6次來分別射卵。所以步驟(3)具體過程為可將一整張蠶連紙分為6個幅面，根據(jù)彩色圖像傳感器5焦距及對應(yīng)掃描幅面的大小操作調(diào)節(jié)盤7調(diào)節(jié)負(fù)壓吸附平臺3的上表
面與彩色圖像傳感器5的距離，使彩色圖像傳感器5能精確捕捉蠶連紙第一區(qū)的圖像，經(jīng)過各程序分析處理，自動編制激光精確射卵參數(shù)；并控制激光發(fā)生
器及振鏡掃描及電控裝置自動對(0， 0)幅面的靶卵進(jìn)行射擊；第一區(qū)幅面射
殺靶卵結(jié)束后，計算機(jī)ll發(fā)出結(jié)束信號，工作臺移位控制程序控制x向移位工作臺42朝X方向水平移動一步或控制Y向移位工作臺41向Y方向水平移動一歩，使彩色圖像傳感器5捕捉蠶連紙第二區(qū)圖像，對第二區(qū)蠶連紙幅面進(jìn)行射卵；第二區(qū)射卵結(jié)束后，控制X向移位工作臺42或Y向移位工作臺41繼續(xù)移動，重復(fù)上述步驟，直到第六分區(qū)幅面完成射卵操作，任務(wù)結(jié)束。計算機(jī)ll發(fā)出結(jié)束聲光指示，移動工作臺2復(fù)位到(0， 0)，進(jìn)行新蠶連紙的射卵。
權(quán)利要求
1、雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是該分選儀包括有A，升降工作臺(1)，包括工作臺箱殼(31)，升降板(34)，可調(diào)節(jié)升降板(34)升降的升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；B，蠶連紙定位系統(tǒng)，包括負(fù)壓吸附平臺(3)及與其相連的抽氣機(jī)(4)，負(fù)壓吸附平臺(3)水平安裝在升降板(34)上；C，蠶卵彩色圖像采集及處理系統(tǒng)，包括有彩色圖像傳感器(5)，彩色圖像傳感器(5)與一計算機(jī)(11)相連，在計算機(jī)(11)上裝載有用以控制彩色圖像傳感器(5)采集蠶連紙圖像的彩色圖像采集程序、用以保存各種蠶卵品種標(biāo)準(zhǔn)卵色的蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫、用以對圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換為激光射擊參數(shù)的蠶卵彩色圖像處理程序，彩色圖像采集程序控制彩色圖像傳感器(5)采集蠶連紙圖像并傳輸給蠶卵彩色圖像處理程序，蠶卵彩色圖像處理程序根據(jù)雌雄蠶不同卵色的特點，以貯存在蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫中的該品種的樣板數(shù)據(jù)為比較標(biāo)準(zhǔn)，分辨出各卵的平均顏色和輪廓位置，為每一顆雌卵確定一個激光射擊的靶心及打擊深度，并自動編制激光精確射卵參數(shù)；D，激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)，設(shè)置在一高于升降工作臺(1)的機(jī)架(33)頂部，包括激光發(fā)生器及電控裝置(9)，在激光發(fā)生器的激光發(fā)射頭處依次設(shè)有擴(kuò)束鏡(10)、振鏡掃描及電控裝置(7)、F-θ透鏡組(8)，激光發(fā)生器及電控裝置(9)、振鏡掃描及電控裝置(7)均連接計算機(jī)(11)，在計算機(jī)(11)上裝載有用以根據(jù)激光射卵參數(shù)控制激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)發(fā)射激光進(jìn)行射卵的激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序，激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序從蠶卵彩色圖像處理程序獲取激光射卵參數(shù)，并向激光發(fā)生器及電控裝置(9)發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束射擊雌卵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是在升降板(34)與負(fù)壓吸附平臺(3)之間設(shè)有上、下疊放并可均沿水平方向移動的Y向移位工作臺(41)、 X向移位工作臺(42)，在Y向移位工作臺(41)、 X向移位工作臺(42)的底部均設(shè)有移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接計算機(jī)(ll)，在計算機(jī)上裝載有工作臺移位控制程序，Y向移位工作臺(41)底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與X向移位工作臺(42)固定連接，X向移位工作臺(42)底部的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與升降板(34)固定連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是所述的移動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括有至少兩個導(dǎo)軌，滑套，皮帶輪組，步進(jìn)電機(jī)，滑套與導(dǎo)軌滑動連接且與移位工作臺固定連接，皮帶輪組包括有主動輪、從動輪和與導(dǎo)軌沿同一方向設(shè)置的皮帶，皮帶的中部與移位工作臺固定連接，主動輪連接步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)連接計算機(jī)(ll);其中，Y向移位工作臺(41)底部的導(dǎo)軌、皮帶均是沿Y向設(shè)置，X向移位工作臺(42)底部的導(dǎo)軌、皮帶均是沿X向設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是所述的升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)盤(7)，導(dǎo)柱，蝸輪蝸桿裝置及中心螺桿(36)，調(diào)節(jié)盤(7)設(shè)置在升降臺箱殼(31)外側(cè)面上，導(dǎo)柱(32)從工作臺箱殼(31)內(nèi)向上伸出且導(dǎo)柱(32)的頂部與升降板(34)固定連接，中心螺桿(36)設(shè)置在導(dǎo)柱(32)之間，且從工作臺箱殼(31)的中部向外伸出，中心螺桿(36)的頂端與升降板(34)的中心固定連接，蝸輪蝸桿裝置安裝在工作臺箱殼(31)內(nèi)，其包括有蝸輪(43)、蝸桿(44)，蝸桿(44)通過蝸桿軸承固定在蝸桿軸承固定座(45)上，蝸桿長軸伸出工作臺箱殼(31)外與調(diào)節(jié)盤(7)固定連接，蝸輪(43)通過蝸輪軸承固定在蝸輪軸承固定座(46)上，蝸桿軸承固定座(45)、蝸輪軸承固定座(46)均固定在工作臺箱殼(31)內(nèi)側(cè)頂板(61)上，蝸輪(43)的下端與一限位架(47)相抵，限位架(47)的兩端與工作臺箱殼(31)兩側(cè)板固定連接，在限位架(47)上設(shè)有一形狀與中心螺桿(36)相匹配的圓孔，蝸輪(43)的中心螺孔有與中心螺桿(36)相匹配的螺紋，中心螺桿(36)的下端依次穿過蝸輪(43)的中心螺孔與限位架(47)的圓孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是所述的彩色圖像傳感器(5)為設(shè)置在F- e透鏡組(8)旁的攝像頭或照相機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是該分選儀還包括有至少一個設(shè)置在彩色圖像傳感器(5)旁的輔助照明燈(6)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雌雄蠶卵激光分選儀，其特征是所述的負(fù)壓吸附平臺(3)為一矩形盒體，在矩形盒體的上表面上分布有若干個氣孔，在矩形盒體的側(cè)面或底面上設(shè)有抽氣口，所述的抽氣口通過氣管連接抽氣機(jī)(4)。
8、 雌雄蠶卵的分選方法，其特征是包括有如下工作步驟(1) ，開機(jī)，使Y向移位工作臺(41)、 X向移位工作臺(42)復(fù)位，坐標(biāo)為(0， 0);(2) ，在負(fù)壓吸附平臺(3)上放置蠶連紙，并開啟抽氣機(jī)(4)，吸平蠶連紙；(3) ，啟動彩色圖像采集程序，控制彩色圖像傳感器(5)拍攝蠶連紙圖像并傳至計算機(jī)(ll)，根據(jù)雌雄蠶不同卵色的特點，以貯存在蠶卵樣板數(shù)據(jù)庫中的該品種的樣板數(shù)據(jù)為比較標(biāo)準(zhǔn)，通過蠶卵彩色圖像處理程序分辨出各卵的平均顏色和輪廓位置，為每一顆雌卵確定一個激光射擊的靶心及打擊深度，并自動編制激光精確射卵參數(shù)；激光器控制及光偏轉(zhuǎn)掃描程序獲取上述射卵參數(shù)，并向激光發(fā)生器及電控裝置(9)發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束射擊雌卵；(4) ，任務(wù)完成后，放入新蠶連紙，重復(fù)上述(2)-(3)步驟。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雌雄蠶卵的分選方法，其特征是步驟(3)具體包括將一整張蠶連紙分為多個幅面，根據(jù)彩色圖像傳感器(5)焦距及對應(yīng)掃描幅面的大小操作調(diào)節(jié)盤(7)調(diào)節(jié)負(fù)壓吸附平臺(3)的上表面與彩色圖像傳感器(5)的距離，使彩色圖像傳感器(5)能精確捕捉蠶連紙第一區(qū)的圖像，經(jīng)過各程序分析處理，自動編制激光精確射卵參數(shù)；并控制激光發(fā)生器及振鏡掃描及電控裝置自動對(0， 0)幅面的耙卵進(jìn)行射擊；第一區(qū)幅面射殺靶卵結(jié)束后，計算機(jī)(ll)發(fā)出結(jié)束信號，工作臺移位控制程序控制Y向移位工作臺(41)向Y方向水平移動一步或控制X向移位工作臺(42)朝X方向水平移動一步，使彩色圖像傳感器(5)捕捉蠶連紙第二區(qū)圖像，對第二區(qū)蠶連紙幅面進(jìn)行射卵；第二區(qū)射卵結(jié)束后，控制移位工作臺繼續(xù)移動，重復(fù)上述步驟，直到所有分區(qū)幅面均完成射卵操作，任務(wù)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雌雄蠶卵激光分選儀及分選方法，該分選儀包括有升降工作臺，蠶連紙定位系統(tǒng)，蠶卵彩色圖像處理系統(tǒng)，激光發(fā)生及光偏轉(zhuǎn)掃描射卵系統(tǒng)，計算機(jī)；分選方法，包括有如下工作步驟開機(jī)，使移位工作臺復(fù)位，在負(fù)壓吸附平臺上放置蠶連紙，并開啟抽氣機(jī)，吸平蠶連紙；啟動彩色圖像采集程序，控制彩色圖像傳感器拍攝蠶連紙圖像并傳至計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，向激光發(fā)生器及電控裝置發(fā)出發(fā)射時序激光脈沖的工作指令，向振鏡掃描及電控裝置發(fā)出光偏轉(zhuǎn)掃描的工作指令，發(fā)出激光束射擊雌卵，任務(wù)完成后，放入新蠶連紙，重復(fù)上述步驟。本分選儀能自動、高速、準(zhǔn)確分選不同卵色雌雄蠶卵，從而節(jié)省了人工，提高了分選精度。
文檔編號B07C5/342GK101462112SQ200910095429
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者何克榮, 孟智啟, 宋礽蘇, 左立耘, 征 王, 詩 陳 申請人:浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院;杭州中泰激光科技有限公司