CN110147027A - 基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于农产品干燥技术领域的一种基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***；该***包括控制装置和干燥机机器视觉***；其中干燥机机器视觉***主要由散热风扇、散热片、半导体制冷片、散冷片、扰流风机、隔热罩盖、温度传感器、相机、环形光源，孔用弹性挡圈、隔热玻璃和隔热罩组成；可用于50℃‑100℃高温环境下工作的机器视觉硬件设备高温防护，能有效控制相机、镜头与光源周围温度，使对环境温度要求高的机器视觉***硬件设备在适宜的温度下工作。相对于采用风冷或水冷散热的***，具有结构简单，尺寸小，占用空间小、噪声小等优点，可延长光源使用寿命，降低能耗，且不受室温与工作时长的影响。

Description

基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***

技术领域

本发明属于农产品干燥技术领域，特别涉及一种基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，该***用于实时在线采集干燥过程中物料色泽、收缩率与表面纹理的变化。

背景技术

干燥是农产品加工与储藏的重要环节，不同类型的干燥技术发展迅速，较为常用的干燥技术有：热风干燥、真空脉动干燥、中短波红外干燥、冷冻干燥等。以往的研究中表明，为实现干燥过程的精确控制，干燥室内的温度、湿度、压力、物料温度、质量均可获取。而今，为实现干燥设备的智能控制，需将物料品质指标与干燥室内温湿度、物料温度与质量信息结合。

机器视觉技术已经运用于食品加工行业，诸多研究证明利用机器视觉检测干燥过程中物料色泽与形态变化，与使用色差仪测定色泽和使用物理方法测定物料尺寸变化相比，机器视觉技术测定结果与传统方法一致，且检测速率高，更为便捷。所以可以利用机器视觉检测技术获取干燥过程中物料色泽与形态信息作为品质指标，作为对物料品质变化的反馈信息，实现干燥过程中的干燥工艺智能调控。

常用的干燥技术中，除冷冻干燥外其余干燥方式均需对物料加热，干燥室内环境温度较高。而相机、镜头与光源的使用环境温度需低于50℃。当在干燥过程中使用机器视觉在线检测技术时，必须将机器视觉硬件设备与干燥室隔开，并为其散热。采用风冷或水冷的散热方式时，当干燥物料需长时间采用高温干燥时，随着干燥的进行，风机与水泵自身工作发热，风温与冷却水温度升高，不能有效为机器视觉硬件设备降温。且当干燥设备在夏季工作时，环境温度高，风温与冷却水温度不仅受工作时长的影响，同时受环境温度影响，不能保证机器视觉硬件设备在安全温度范围内工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，其特征在于，所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***包括控制装置和干燥机机器视觉***；其中干燥机机器视觉***主要由散热风扇1、散热片4、半导体制冷片5、散冷片7、扰流风机9、隔热罩盖10、温度传感器13、相机14、镜头15、环形光源16，孔用弹性挡圈17、隔热玻璃18和隔热罩19组成；其中散热片4通过螺钉2、螺母3与散热风扇1固定，其平整面与隔热罩19紧贴在一起；隔热罩盖10由固定螺栓11和固定螺母12与隔热罩19壁固定；半导体制冷片5冷面朝向隔热罩19内部，热面朝向隔热罩19外部，制冷片保温泡沫6固定在半导体制冷片5周围；使用导热硅胶将半导体制冷片5热面贴于散热片4上；半导体制冷片5冷面贴于散冷片7一面上，散冷片7另一面由自攻丝螺钉8与扰流风机9固定，带动隔热罩19内空气流动，保证隔热罩19内的温度均匀分布；相机14安装在隔热罩盖上的相机固定板上，相机固定板位于扰流风机9与相机14中间；相机14、镜头15、环形光源16同心安装；温度传感器13固定在隔热罩盖10上适当位置；环形光源16放置在隔热罩19的圆形凹槽内，使用孔用弹性挡圈17与内六角凹端紧定螺钉分别进行轴向与周向定位；隔热玻璃18为中空电加热玻璃，以防止干燥室内湿度变大或干燥室与隔热罩温差增大，引起隔热玻璃18出现结露现象，保证相机14能采集到清晰的图像。

所述半导体制冷片采用TEC1-12703T125半导体制冷片，其与散热风扇(1)、散热片(4)、制冷片保温泡沫(6)、散冷片(7)、扰流风机(9)共同组成半导体制冷散热器。

所述控制装置放在隔热罩19旁边；控制装置通过信号线与温度传感器13、相机14连接，并分别与环形光源16、半导体制冷片5、散热风扇1、扰流风机9的继电器相连。控制装置的主要作用是1).设定隔热罩19内安全工作温度范围，获取温度传感器13的测量值，并根据测定温度与设定温度对比结果，控制与半导体制冷片5、散热风扇1、扰流风机9相连接的继电器的开闭来调节隔热罩19内温度；2).设定图像采集时间间隔，用以控制环形光源是否开启以及相机是否采集并处理图像。

所述控制装置控制环形光源16在每次采集图像前5s开启，并在成功采集完图像后关闭，以达到延长环形光源使用寿命的目的。

所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***的具体控制步骤如下：

步骤1：开启控制装置，识别并连接温度传感器13、相机14；

步骤2：设置隔热罩19内温度范围；设置采集图像的时间间隔。

步骤3：干燥过程中不断读取隔热罩19内温度值，并与设定温度范围相对比，若测量温度低于设定温度范围上限，则关闭半导体制冷散热器；若测量温度高于设定温度上限，则开启半导体制冷散热器；干燥开始，则即时启动相机14，按照设置采集图像的时间间隔拍照；

步骤4：在每次采集图像前5s开启环形光源16，5s后采集图像。

步骤5：判断图像是否采集成功，若否，则重新连接相机并采集图像；若是，则关闭环形光源，进行图像处理，获取物料色泽与形态信息。

本发明的有益效果是本干燥机机器视觉***可用于50℃-100℃高温环境下工作的机器视觉硬件设备高温防护，能有效控制相机、镜头与光源周围温度，使对环境温度要求高的机器视觉***硬件设备在适宜的温度下工作；本发明主要解决了干燥过程中采用风冷或水冷的方法为机器视觉硬件设备散热时，散热效果受环境温度影响大，风机与水泵长时间工作时，自身温度升高，风温与水温上升，散热效果降低的问题。同时，本发明与风冷与水冷散热器相比，结构简单，占用空间小，噪声低，能耗低。

附图说明

图1是干燥机机器视觉***的结构示意图。

图2是基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***工作流程图。

附图标记：1、散热风扇2、螺钉3、螺母4、散热片5、半导体制冷片6、制冷片保温泡沫7、散冷片8、自攻丝螺钉9、扰流风机10、隔热罩盖11、后盖固定螺栓12、后盖固定螺母13、温度传感器14、相机15、镜头16、环形光源17、孔用弹性挡圈18、隔热玻璃19、隔热罩

具体实施方式

本发明提供一种基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，下面结合附图进一步对本发明予以说明。

图1所示是干燥机机器视觉***的结构示意图。图1中，基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***包括控制装置和干燥机机器视觉***；其中干燥机机器视觉***主要由散热风扇1、散热片4、半导体制冷片5、散冷片7、扰流风机9、隔热罩盖10、温度传感器13、相机14、镜头15、环形光源16，弹性挡圈17、隔热玻璃18和隔热罩19组成；其中散热片4通过螺钉2、螺母3与散热风扇1固定，其平整面与隔热罩19紧贴在一起；隔热罩盖10由固定螺栓11和固定螺母12与隔热罩19壁固定；半导体制冷片5冷面朝向隔热罩19内部，热面朝向隔热罩19外部，制冷片保温泡沫6固定在半导体制冷片5周围；使用导热硅胶将半导体制冷片5热面贴于散热片4上；半导体制冷片5冷面贴于散冷片7一面上，散冷片7另一面由自攻丝螺钉8与扰流风机9固定，带动隔热罩19内空气流动，保证隔热罩19内的温度均匀分布；相机14安装在隔热罩盖上的相机固定板上，相机固定板位于扰流风机9与相机14中间；相机14、镜头15、环形光源16同心安装；温度传感器13固定在隔热罩盖10上适当位置；环形光源16放置在隔热罩19的圆形凹槽内，使用孔用弹性挡圈17与内六角凹端紧定螺钉分别进行轴向与周向定位；隔热玻璃18为中空电加热玻璃，以防止干燥室内湿度变大或干燥室与隔热罩温差增大，引起隔热玻璃18出现结露现象，保证相机14能采集到清晰的图像。

所述半导体制冷片采用TEC1-12703T125半导体制冷片，其与散热风扇1、散热片4、制冷片保温泡沫6、散冷片7、扰流风机9共同组成半导体制冷散热器。

所述控制装置放在隔热罩19旁边；控制装置通过信号线与温度传感器13、相机14连接，并分别与环形光源16、半导体制冷片5、散热风扇1、扰流风机9的继电器相连。控制装置的主要作用是1).设定隔热罩19内安全工作温度范围，获取温度传感器13的测量值，并根据测定温度与设定温度对比结果，控制与半导体制冷片5、散热风扇1、扰流风机9相连接的继电器的开闭来调节隔热罩19内温度；2).设定图像采集时间间隔，用以控制环形光源是否开启以及相机是否采集并处理图像所述控制装置控制环形光源16在每次采集图像前5s开启，并在成功采集完图像后关闭，以达到延长环形光源使用寿命的目的。

图2所示是基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***的工作流程图。所述干燥机机器视觉***的具体控制步骤如下：

步骤1：开启控制装置，识别并连接温度传感器13、相机14。

步骤2：设置隔热罩19内温度范围；设置采集图像的时间间隔。

步骤3：干燥过程中不断读取隔热罩19内温度值，并与设定温度范围相对比，若测量温度低于设定温度范围上限，则关闭半导体制冷散热器；若测量温度高于设定温度上限，则开启半导体制冷散热器；干燥开始，则即时启动相机14，按照设置采集图像的时间间隔拍照；

步骤4：在每次采集图像前5s开启环形光源16，5s后采集图像。

步骤5：判断图像是否采集成功，若否，则重新连接相机并采集图像；若是，则关闭环形光源，进行图像处理，获取物料色泽与形态信息。

Claims (5)

1.一种基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，其特征在于，所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***包括控制装置和干燥机机器视觉***；其中干燥机机器视觉***主要由散热风扇(1)、散热片(4)、半导体制冷片(5)、散冷片(7)、扰流风机(9)、隔热罩盖(10)、温度传感器(13)、相机(14)、镜头(15)、环形光源(16)固定，孔用弹性挡圈(17)、隔热玻璃(18)和隔热罩(19)组成；其中散热片(4)通过螺钉(2)、螺母(3)与散热风扇(1)固定，其平整面与隔热罩(19)紧贴在一起；半导体制冷片(5)冷面朝向隔热罩(19)内部，热面朝向隔热罩(19)外部，制冷片保温泡沫(6)固定在半导体制冷片(5)周围；使用导热硅胶将半导体制冷片(5)热面贴于散热片(4)上；半导体制冷片(5)冷面贴于散冷片(7)一面上，散冷片(7)另一面由自攻丝螺钉(8)与扰流风机(9)固定，带动隔热罩(19)内空气流动，保证隔热罩(19)内的温度均匀分布；相机(14)安装在隔热罩盖(10)上的相机固定板上，相机固定板位于扰流风机(9)与相机(14)中间；相机(14)、镜头(15)、环形光源(16)同心安装；温度传感器(13)固定在隔热罩盖(10)上适当位置；环形光源(16)放置在隔热罩(19)的圆形凹槽内，使用孔用弹性挡圈(17)与内六角凹端紧定螺钉分别进行轴向与周向定位；隔热玻璃(18)为中空电加热玻璃，以防止干燥室内湿度变大或干燥室内与隔热罩(19)温差增大，引起隔热玻璃(18)出现结露现象，保证相机(14)能采集到清晰的图像。

2.根据权利要求1所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，其特征在于，所述控制装置放在隔热罩(19)旁边；控制装置通过信号线与温度传感器(13)、相机(14)连接，并分别与环形光源(16)、半导体制冷片(5)、散热风扇(1)、扰流风机(9)的继电器相连；控制装置的主要作用是1).设定隔热罩(19)内安全工作温度范围，获取温度传感器(13)测量值，并根据测定温度与设定温度对比结果，控制与半导体制冷片(5)、散热风扇(1)、扰流风机(9)相连接的继电器的开闭，以调节隔热罩(19)内温度；2).设定图像采集时间间隔，用以控制环形光源是否开启以及相机是否采集并处理图像。

3.根据权利要求1所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，其特征在于，所述半导体制冷片采用TEC1-12703T125半导体制冷片，其与散热风扇(1)、散热片(4)、制冷片保温泡沫(6)、散冷片(7)、扰流风机(9)共同组成半导体制冷散热器。

4.根据权利要求1所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***，其特征在于，所述控制装置控制环形光源(16)在每次采集图像前5s开启，并在成功采集完图像后关闭，以达到延长环形光源使用寿命的目的。

5.一种权利要求1所述基于半导体制冷散热的干燥机机器视觉***的控制方法，其特征在于，其具体控制步骤如下：

步骤1：开启控制装置，识别并连接温度传感器(13)与相机(14)；

步骤2：设置隔热罩(19)内温度范围；设置采集图像时间间隔；

步骤3：干燥过程中不断读取隔热罩(19)内温度值，并与设定温度范围对比，若测量温度低于设定温度范围上限，则关闭半导体制冷散热器；若测量温度高于设定温度上限，则开启半导体制冷散热器；干燥开始，则即时启动相机(14)，按设置的采集图像时间间隔拍照；

步骤4：在每次采集图像前5s开启环形光源(16)，5s后采集图像；

步骤5：判断图像是否采集成功，若否，则重新连接相机并采集图像；若是，则关闭环形光源，进行图像处理，获取物料色泽与形态信息。