机采籽棉收购环节含杂率快速检测系统研制

万 龙，庞宇杰，张若宇，江英兰，张梦芸，宋方丹，常金强，夏 彬

机采籽棉收购环节含杂率快速检测系统研制

万 龙1,2，庞宇杰1,2，张若宇1,2※，江英兰1,2，张梦芸1,2，宋方丹1,2，常金强1,2，夏 彬3

（1. 石河子大学机械电气工程学院，石河子 832003；2. 农业农村部西北农业装备重点实验室，石河子 832003；3. 中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所，郑州 450004）

籽棉收购过程中含杂率检测工序繁杂、劳动强度大、效率低，不利于籽棉的快速检测分级，严重影响籽棉收购效率。该研究开发了一种适于收购环节的机采籽棉含杂率快速检测系统。系统由驱动传输单元、压棉单元、传感单元、机器视觉系统、PLC控制系统组成。首先利用大杂清理机清除籽棉中的棉杆和铃壳等大密度杂质（大杂），对去大杂后的籽棉进行称量后送至机器视觉系统，采用RGB双面成像方法获取籽棉样本图像，分析计算图像中的杂质面积，预测去除大杂的籽棉含杂率和小杂质量，最后结合计算的大杂质量预测籽棉样本总含杂率。其中，RGB图像处理中使用同态滤波、主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）变换和局部自适应阈值方法提升图像的可分割性；比较了线性回归（Linear Regression，LR）和支持向量机回归（Support Vector Regression，SVR）2种回归模型的准确率，确定较优的回归模型为LR，总含杂率决定系数2为0.95，均方根误差RMSE为0.58%，最后利用100个籽棉样品对系统性能进行验证，实测值与预测值之间平均绝对误差为0.36个百分点，单个样本含杂率检测程序处理时间为48.38 s。结果表明该系统具有较高的预测准确率和效率。……