Аппаратная реализация подсистемы пневматической отбраковки фотосепаратора с компенсацией временной задержки
DOI:
https://doi.org/10.53083/1996-4277-2026-264-10-99-105Ключевые слова:
фотосепаратор, пневматическая отбраковка, машинное зрение, глобальный затвор, твердотельное реле, аппаратная задержка, предиктивный трекер, джиттер, татарская гречишка, программное обеспечение, распознаваниеАннотация
Представлена аппаратная реализация подсистемы пневматической отбраковки фотосепаратора, предназначенной для удаления трудноотделимых сорных примесей из зернового потока в реальном времени. Подсистема построена по модульному принципу и включает промышленную CMOS-камеру с глобальным затвором (1280 × 1024 пикс., 255 кадр/с), вычислительный узел с графическим процессором, микроконтроллерный блок управления на базе архитектуры AVR с 14 каналами твердотельных реле и пневматическую систему с быстродействующими клапанами. Для минимизации суммарной задержки между захватом изображения и срабатыванием исполнительного механизма предложен метод компенсации, основанный на предиктивном трекере с экспоненциальным сглаживанием скорости и детерминированном бинарном протоколе обмена данными. Разработана асинхронная многопоточная архитектура программного обеспечения, разделяющая процессы машинного зрения (YOLOv8) и управления актуаторами. Результаты стендовых испытаний подтверждают стабильность сквозного видеозахвата без пропуска кадров и время инференса нейросети на уровне 65-80 кадр/с. Стендовые испытания были проведены на разработанной экспериментальной установке, которая отличается от всех существующих тем, что вибролоток имеет направляющие в виде прямоугольных пластинок для принудительной ориентации частиц зернового материала вдоль направления движения для быстроты распознавания частиц зернового материала. Видеокамеры оснащены поляризационными фильтрами для устранения бликов, и по их бокам установлены источники освещения. Управляющий компьютер оснащен программным обеспечением, включающем сверточную нейронную сеть, обученную на датасете, содержащем изображения семян основной культуры и семян трудноотделимых примесей. Экспериментально установлено, что джиттер передачи управляющей команды не превышает 1 мс, что подтверждает эффективность предложенного архитектурного решения для задач прецизионной оптической сепарации.
