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基于鱼苗检测的硬件设计

张泓昱 张祖昌 洪燕玉 颜煌文
  
一起生活科学
2022年20期
闽江学院 福建 福州 350108 福建省龙海市海澄中心小学 福建 漳州 363102

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摘 要:本文设计由工作台、传送履带、图像采集装置等部分构成的鱼苗数量检测设备。首先可以将鱼苗倒入收料箱让其缓慢滑入传送台,在传送台利用履带、滚轴和变频电机进行鱼苗的输送,传送履带将鱼苗运输到一定范围内后,触发光电传感器,从而利用图像采集设备进行鱼苗的信息采集,最后再送入收料箱。这一方法极大降低了鱼苗计数的复杂性,实现了一种简便、快捷、准确且便宜的鱼苗计数系统,从而大大提高了工作效率,具有一定的实用价值和应用前景。

关键词:传送带技术;传感器技术;图像采集;鱼苗计数

中图分类号:TP391.4          文献标识码:A

近年来,鱼苗的检测、计数、识别也成为了养殖产业中的一个重要部分。人工智能技术的出现,可以为解决该行业的痛点提供了思路,利用计算机视觉,物联网技术,能够极大减少这一方面的人力成本的压力,使渔业市场迈进稳定的可持续发展阶段。本文旨在通过应用人工智能中的目标检测技术、以及目前相当成熟的传送带及触发技术等来构建一套具备可以做到鱼苗数量检测的高效率、低成本解决方案。利用本方案可以进行低成本生产与快速应用、设备生命周期内免维护、识别率高等来解决目前在智能化鱼苗数量统计方面的缺失,为工厂成本降低和进一步实现智能化提供可能的方案。

1 工作台设计

工作台主要由送料台、传送台和收存料箱三部分组成。

1.1 送料台设计

设计送料台倾斜角为26度,底板长度为75cm,底板宽度为20cm,侧挡板高度为10cm,长腿柱和短腿柱分别为120cm、90cm。设计短腿柱与底板尾部距离10cm,从而方便送料和与传送台间的衔接与配合。在底板尾部设计一个与电机连接的隔板装置,用于开闸、合闸送料通道,其配合洒水器可以将倒入送料台的鱼苗缓慢的送入传送台。送料台示意图如图1-1。

本文受闽江学院本科教学案例库项目“电气工程及其自动化自动控制原理案例库”、闽江学院教育教学研究与改革项目“新工科背景下提升工程教育专业认证的电气实践教学成效研究”、闽江学院校长基金“全自动杀鱼机”的资助。

1.2 收料箱设计

设计收料箱为棱长60cm的正方体,里面装有淡水,用于存放计数完成的鱼苗。收料箱示意图如图1-2。

2 传送履带设计

传送履带材料使用PU材料,其具有较好的防滑、较轻的质量、吸水较小等优点,可以很好的适用于鱼苗运载。传送履带颜色使用绿色,与鱼的颜色有明显区分。设计传送履带宽度为30cm、长度为2m、厚度为3mm。挡板间隔为26cm,裙边长度为3cm。传送履带中减速变频电机直接与驱动滚筒的轴进行连接,采用变频器进行控制,通过改变变频器的工作频率,从而改变减速变频电机的转速,使鱼苗输送装置的输送速度控制在0~0.25m/s的范围内。

3 图像采集装置设计

图像采集装置由摄像头、照明光源、光电传感器和鱼品种识别软件等部分组成。系统的横向示意图如图3-1,纵向示意图如图3-2。

选取USB3.0彩色工业相机以及型号为MV-LD-16-3M-A的镜头,相机、镜头和外界线路总长为9cm,所以设计一个长为13cm、宽为5cm的垂直传送带平面的铁板,其上有两个间距2.1cm、直径0.3cm、孔直径为2mm的螺母。

4 设备工作过程

鱼苗计数装置工作时,首先通过软件驱动plc启动鱼苗输送装置、摄像机处于等待触发模式并使光电开关系统处于工作状态;

将鱼放置于送料台上,然后滚动到输送带上随输送带一起运动,其中传送履带每一格会有突出的挡板(如示意图5-2)用来触发光电感应。当触发体通过光电传感器时,传感器产生响应,通过传输高电平使得摄像头工作,获取的鱼苗群图像,并将鱼体图像传递给鱼苗计数软件,对淡水鱼进行计数以及尺寸计算。

5 结束语

本系统利用工作台、履带、变频电机、滚轴和相机等组件配合,采用现有的传送带技术和传感器技术,实现对鱼苗的输送和信息的采集,设计了一款鱼苗计数装置。

参考文献

[1]戴登贵.计算机硬件技术浅析[J].通讯世界,2014,(18).

[2]刘军.计算机硬件技术的分析[J].民营科技,2014,(10).

[3]徐灏主编.机械设计手册[M].机械工业出版社,1991.

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