光电识别技术精选(九篇)

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第1篇：光电识别技术范文

1.棉花异性纤维的形成及危害

棉花中的异性纤维是一种有害杂质，严重影响棉纺织品的质量。我国国家标准GB1103-2007 《棉花细绒棉》中规定“异性纤维是指混入棉花中的对棉花及其制品质量有严重影响的非棉纤维和非本色棉纤维，如化学纤维、毛发、丝、麻、塑料膜和染色线（绳、布块）等[1]。异性纤维主要是在采摘、晾晒、包装运输以及加工等过程中混入的有害杂质，在纺纱过程中难以清除，降低纺纱效率，织布染色后，还会在布面上出现各种色点，严重影响布面质量。因此，对异性纤维进行有效清理，对提高棉花和棉纺织品的质量具有重要意义。

2. 国内外棉花异性纤维的清理现状分析

异性纤维的检测及清除是世界棉花行业所关注的中心问题，虽然许多国家都针对自己国家的情况采用适合自己国情的解决方式，但至今还没有找到一种有效彻底的解决异性纤维问题的措施。

2.1 国外棉花异性纤维的清理机械研究现状

国外早在上世纪70年代就已经开始尝试实现异性纤维识别与清除的自动化，80年代随着微型计算机技术的飞速发展，出现了异性纤维的“智能识别”，近年来国外若干企业开发了多种原理、多种形式的棉花异纤清除机[2]，从基本原理来看主要有光学检测技术、光电检测技术和超声波检测技术等。

（1）光学检测技术。光学检测即采用高分辨率的高速数字线扫描CCD相机，对过棉通道内的棉流进行高速扫描，由图像处理设备对扫描到的图像信息进行实时处理，发现异常时，发出指令，驱动执行机构排除，如瑞士Jossi公司的“第四代”异纤捡出设备采用CCD摄像机原理。

（2）光电检测技术。光电式是采用光电三极管对棉花中的异纤进行识别，主要是通过异纤与棉花的色差反应到光电管的电流差别，经信号放大、处理比较来识别，这种方法原理简单，制造成本低。经大量的试验表明：光电检测技术只能对大团或有一定体积的有色异纤进行识别，对细小异纤无法识别，如意大利Loptex公司的Sorter异物检出机采用光电和超声波两次识别检测。

（3）超声波检测技术。超声波是人耳听不到的机械波，其原理是超声波传感器发出超声波，发射到棉花上，然后再检测反射回来的信息。从大量的试验结果表明，较大团塑料薄膜、纸片、布片、成团的异纤都能检出。由于超声波反应速度慢，不能识别细小异纤，如意大利Loptex公司的Sorter异物检出机。

综观上述几种原理，光电管、超声波的优点是成本低，缺点是只能检出较大体积的异纤；光学检测能检出细小异纤，效果比其他几种方法好，虽然制造成本高，但是是目前国际上通用的方法。国外设备一般能够清除70％～80％的异性纤维，但价格大都在100万元左右，在我国难以大面积推广应用。

2.2 国内棉花异性纤维的清理机械研究现状

在我国由于资金、发展程度等原因，现在国内纺织行业多数情况下还使用人工清理，这种方法简单易行，不需要一次性的大量资金投入，但效率低、消耗大量人力物力，而且视觉范围有限，对某些波段的光不敏感，分拣的效果难以保证[3]。

我国关于棉花中异性纤维的检测方法研究主要有光学检测和光电检测，目前已有成型产品问世，如：中科院上海技术物理研究所的“光电眼”、上海中纺宝达科技有限公司的ZYG-048棉花异型纤维自动检测清除系统等等。国产设备价格略便宜，大都在50万元左右，但实际清理效果比国外设备更差[4]。

中科院上海技术物理研究所的“光电眼”——光电子棉花异性纤维自动检测清除系统。“光电眼”的核心是机器视觉和智能加工技术，4096个传感器在一定光照下可分辨棉花与异物，并将异物选出送至专门的杂质箱。其检测速度达每小时400千克棉花，相当于3个女工8小时的工作量，这一成果以后还将应用到毛料、农作物种子和汽车发动机的检测上。尽管光电子棉花异性纤维自动检测清除系统在技术上己经有了很大的突破，但这种技术仍然有待于提高精确度，进一步提高异性纤维的清除率。

上海中纺宝达科技有限公司的ZYG-048棉花异性纤维自动检测清除系统：该系统利用装于专用输送装置两侧的美国产高速线扫描摄像机检测通过的棉花，将图像信号传至装有DSP的处理器中，经特殊的算法处理，高性能清除装置用高压喷嘴将棉花中的异性纤维清除。该系统采用可见光图像识别与紫外线检测相结合的方法，可自动识别和清除有色尼龙、塑料、麻线、皮草、碎布片以及无色透明或与棉花颜色接近的杂物。

3.棉花异性纤维的清理机械发展趋势

目前，国际上的棉花异性纤维检测设备都朝着多光谱检测方向发展，除在可见光波段成像以检测有色异性纤维以外，还普遍在紫外光波段成像以检测含有荧光的白色异性纤维。无论是国外还是国内现有的异性纤维在线清理设备普遍存在价格昂贵、清理效果差，且这些系统仅仅局限于异性纤维的识别剔除，没有对异性纤维进行分类，也没有对其进行重量统计，存在诸多在线计量功能的问题，无法满足棉花质量评定检验中异性纤维含量精确测量的需要。为了更好的贯彻执行棉花异性纤维检验技术规范，促进我国棉花和棉纺织工业的发展，必须研制具有更高捡出率的异性纤维识别、剔除和在线计量装备和模型，以适应形式方展的需要。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．GBll03-2007棉花细绒棉［S].北京：中国标准出版社，2007 .

[2]石庚尧.浅谈异纤捡出装置[J].北京纺织，2003（5）：51-55.

第2篇：光电识别技术范文

*是中国光学科技的发源地，经过几十年的建设，*已成为中国光电子领域科研、产业和人才快速发展的地区，被誉为中国光学科技和光电人才培养的摇篮。2*年*月，*被国家批准为光电子产业基地。20*年8月，*市成功承办了第二十届国际光学大会。*光电子产业的独特优势和市场前景为投资者提供了巨大商机。

*具有促进光电子技术及产业发展的创新能力。*有27所高等院校，98个研究院所，19个国家重点科研开放实验室，41万名各类专业技术人员。在光电子领域，有3个国家重点实验室，设置35个相关的学科，拥有全国最大的光电子研究所和全国唯一的以光电子专业为主要学科的大学，在光显示技术、发光学、现代应用光学、光学工程等优势学科领域积累了丰富经验，取得了一批具有自主知识产权的创新成果。

*的光电子信息产业已形成良好的势头。*的光电信息产业是以实现自主创新的技术成果产业化为基础发展起来的，目前投放市场的500多种光电子产品中，80%是自主研发的技术。2000年以来，*平均每年有30种光电子及信息技术产品问世，这些产品主要集中在光显示器件及上下游产品、光电子器件与材料、光电仪器仪表与设备、汽车电子、嵌入式软件等领域。在光显示器件及上下游产品方面，*拥有一支从事平板显示技术开发和产品生产的优秀团队，产品覆盖了TFT-LCD、CSTN-LCD、OLED、PLED、白光二极管、发光材料等领域。*建成了中国第一条TFT-LCD生产线，是中国开展液晶技术研发的重要基地；在光电子器件与基础材料方面，研制和生产全固体激光器，光电编码器，指纹识别模块，紫外写入光栅，彩色光学玻璃，光学晶体及镀膜材料，荧光粉及电致发光材料等100多种产品，其中90%在国内处于领先，部分技术在国际上达到先进水平；在光电仪器仪表与设备方面，主要研制和生产光电医疗仪器设备、电化学仪器、地学仪器、高温金相显微镜、MPT光谱仪、夜视仪、指纹识别仪、车用仪器仪表、COG绑定机、激光调阻机等产品；在汽车电子方面，以车身电子系统、车载电子系统、车辆控制系统等为重点的汽车电子产业成为*光电子产业的发展重点；在软件方面，生物识别、信息安全、车载通讯及与光电子技术和汽车电子技术相融合的嵌入式软件等领域的产品已成为国产软件的知名品牌。围绕五个优势领域的发展，*将在研发中心及产品检测中心等公共平台建设、重大技术成果的产业化、风险投资及终端产品制造商的引进等方面对外开放，外商可通过各种方式开展独资、合资和合作。

*具有良好的投资环境。*作为国家光电子产业基地，可以享受国家的专项扶持政策和振兴东北老工业基地的特殊政策。20*年*月，国家实施振兴东北老工业基地战略，东北地区工业企业的固定资产，可在现行规定的折旧年限基础上，按不高于40%的比例缩短折旧年限以及增值税抵扣政策。20*年，国家实施了扶持液晶产业政策，包括：进口TFT材料免征关税、净化器材免征关税和增值税、允许三年折旧以及液晶产品出口退税由13%提高到17%等。20*年*月，*市把光电信息产业确定为未来五年重点扶持的三个主导产业之一，以开发区为主体，为投资者建设完备的配套环境、服务环境，让投资者享受到国家级高新技术产业政策和经济技术产业政策。

20*年年初，组建了*国家光电子产业基地发展股份有限公司，会同高新、净月、汽车、经开等开发区，整合调配各类资源，编制了光电子、汽车电子嵌入式软件工程中心、光电子产业基地工程中心和*国家汽车电子产业园区规划等可研报告，并正式向国家信息产业部申报国家汽车电子产业园区，目前正在审评中。为推动基地与园区建设，分别与高新、净月、汽车等开发区和吉大科技园就光电信息产业发展的投融资体系、风险投资机制、中小企业担保、企业孵化中心建设等问题进行了探讨和论证。形成了以高新区磐谷国际商务港为总部，以经开区中科院光机与物理所为产业化孵化器，以净月启明工业园、汽车区汽车电子工业园、高新区吉大科技园、软件园为依托的*国家光电子产业基地总体方案，编制了申请国家开行资金支持的项目可研。目前，该平台项目正在申报中。综合技术服务平台项目启动后，将进一步推动国内外光电信息企业和项目向向*国家光电子产业基地集聚。

第3篇：光电识别技术范文

【关键词】光电；目标识别；无人机

0 导言

无论是摄影、运输等等，各行各业都在尝试无人机的设计和应用，其中，应用最广泛的无人机机型是四轴无人机，因为其稳定、便捷的优点获得了大多数人的青睐。本设计通过将光电识别应用到四轴无人机上，让无人机拥有自主寻址投放救援物资的能力。

1 设计原理

光电识别通过CMOS摄像头采集的图像进行识别分析，本设计需要区分不同颜色和大小的目标。

首先通过检测RGB值，可以识颜色。光的亮度是表示光源及反射面和投射面等二次光源向观测者发出的光的强度指标，通过RGB值计算亮度的公式如下：

Y=（0.299R+0.587G+0.114B）

Canny边缘检测算子是一个多级边缘检测算法，用于标识出图像中的实际边缘，采集到的图片通过边缘标记后轮廓变得更加清晰，只需要再进行简单的参数调整即可识别出目标的相对位置。

四轴飞行器具有四个旋翼，飞行时，相π翼的旋转方向相同，相邻方向的旋翼方向相反，陀螺效应和扭矩效应均被抵消。通过改变相应方向旋翼的转速，可以实现四轴飞行器的转向。

2 设计系统的组成

本系统由飞行部分、控制部分和识别部分组成。首先通过光学高清摄像头多次进行光学采样，将采集到的光学信息传送给控制终端，采集的图像以十六进制形式储存在MCU中，处理后获得一个二值化的图像数据再进一步处理。

2.1 识别部分

采集部分采用的是OV7670型号摄像头，OV7670包含有320128个像素，支持多种数据格式，我们采用的是RAW RGB格式。程序驱动部分流程如下：

2.2 控制部分

本系统采用32位的ARM微控制器STM32作为控制终端，处理速度比传统的8位、16位单片机快得多。

2.3 飞行部分

本系统采用QQ飞控作为飞行控制器，QQ飞控给出API接口控制飞行器的以下几个参数：AIL（副翼）、ELE（升降）、RUD（方向）和THR（油门），这些参数可以通过PWM控制。

3 结果和分析

不同运动方式的参数：

由此可以得出，通过参数的调节可以实现四轴飞行器的控制。

【参考文献】

[1]刘浩蓬.植保四轴无人飞行器关键技术研究[D].华中农业大学，2015.

[2]宫琛.四轴飞行器的研究与设计[D].安徽理工大学，2015.

[3]何瑜.四轴飞行器控制系统设计及其姿态解算和控制算法研究[D].电子科技大学，2015.

[4]杨浩.基于嵌入式Linux实时控制的四轴飞行器设计与实现[D].西南交通大学，2015.

第4篇：光电识别技术范文

[关键词]透光；工业视觉；图像分析；信号传送

中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

在剖布工序中，对缝剖布机上的剖布刀沿布匹上预制的剖幅线将布匹剖开。布匹上的剖幅线是织布过程中通过故意抽掉一根（或多根）丝线而形成的。在手动对缝剖布机上，操作人员需要密切注意布匹的布缝。如果剖幅线相对于剖布刀位置有偏离，则需及时手动控制布缝纠正机构，将布缝纠正到剖布刀位置。由于对缝剖布机是高速运行的，运行过程中布缝随时会偏离剖布刀，操作人员很难长时间及时加以纠正。为了确保剖布刀剖布位置的准确性，要么降低对缝剖布机的运行速度，要么降低对缝精度。这将极大地降低生产效率，或导致布匹报废率的提高。为了能不受布匹性质的影响，监测各类布匹的剖幅线（布缝），根据实时检测数据使剖布刀精确对准剖幅线的设备的开发，布缝检测系统是开发该设备的关键技术。

一、布缝检测系统研究现状分析

在对企业的调研中，目前国内乃至国际上使用唯一的产品是德国的莱默尔E+L自动剖布设备。对该设备的分析中发现，在检测系统中，布缝位置通过手动调节光强度进行漏针检测的方法，其性能因漏针线的宽度受到了薄、厚及颜色的限制；在控制方式中，漏针电眼信号为台阶式，单片机数据处理后对直流电机开环控制，限制了其剖布速度与精度。

目前，国内外对自动剖布的研究主要集中在对布缝的检测控制，且尚未出现完整的自动剖布设备。2005年，中国科学院上海光学精密机械研究所及中国科学院研究生院对光电布缝检测器进行了研制，该研究并未在市场上看到。研制的光电布缝探测器主要有三个部分组成：光源、光电探测器和信号处理电路。其中，光源采用的是半导体激光器（波长为980nm）；光电探测器是光电二极管（PD）阵列，它由11个PD组成的，每个PD的长度为18nm，相邻PD间距为5.08mm，总探测范围是剖布刀两边各27.5mm；信号处理电路主要由前置放大器、AD转换器、单片机和信号输出级构成。图1为系统工作原理图。

该系统工作原理：半导体激光器发出的光束经准直后均匀照射在布匹上，通过布匹的透射光经滤光片滤去可见光后照射到PD阵列上，PD输出相应的电信号，电信号经前里放大器滤波放大后送至AD转换器，单片机控制AD转换器进行模拟信号的采集，最后在单片机内进行信号的处理和运算，在单片机的输出级输出相应的布缝位置编码。由于布匹在布缝处的透光强度较大，因此通过单片机实时采集和处理PD阵列所接收到的透射光便可实现布缝位置探测，并且把当前布缝位置按照一定编码方式实时送给布缝纠正机构。通常布缝纠正机构是PLC控制的执行电机系统，利用PLC控制系统调整布匹的左右位置，实现布缝与剖布刀的精确对准。目前市场上尚未出现该项研究的成果转换。

而德国的默莱尔公司在也该技术上采用的漏针检测是通过漏针线侦测电眼FE50是以感光芯片为依据，电眼的操作方式则是对照式灯光原理。灯光的发射光源包括了LED，光源的供应电源从数字式控制器经由CAN-BUS的连接而来。在发射光源和电眼之间则有一个保护的遮光罩，以遮断从外部环境来的光线影响。该产品是国内自动剖布设备唯一使用的自动剖布设备，在国内市场的占有率100%，且价格相当昂贵，这也是不少中小型企业仍然使用人工的剖布设备的主要原因。

二、工业视觉系统对布缝检测的研究基础

前两者在通过透光检测时，都会受到布颜色，厚薄及漏针宽度的影响，且剖布速度也会因信号传递方式而有所限制。而该项目的研究开发则是启用全新的工业机器视觉检测系统，该检测系统将通过视觉系统与逻辑控制模块结合，使信号为连续无极式，从而改进控制系统，可进一步提高剖布效率。

剖幅线的种类繁多，之前的漏针透光技术的研究在识别剖幅线的应用中存在很大的局限性。第一，对漏针的宽度有局限性，能监测的宽度在0.5mm-5mm；其次，对布匹的透光性有局限性，透光性能强的布匹漏针透光技术的光感芯片将无法识别该处剖幅线；第二，漏针透光技术只针对漏针的剖幅线，在不少布匹并非漏针剖幅线的情况下，会彻底失效。漏针透光技术能满足的布种不足市场布种的40%。要不受布匹性质的影响，检测各类不同布匹的剖幅线，需要重新研究开发一种视觉系统。新开发的视觉系统将彻底超越漏针透光技术，拟引进最先进的视觉系统――工业机器视觉系统，可以通过对布面摄像，通过软件编程计算布面图像的象素提取剖幅线。工业机器视觉系统提取的剖幅线将不受漏针宽度、透光性能等情况的影响。

基于工业视觉系统，研发的快速提取剖幅线技术：首先，视觉辅助系统中由光源控制器对LED双面光源进行调整，使布匹灰度在最佳检测状态；通过CCD摄像头采集静态待剖布样的图像，通过组态软件编程对采样图像进行象素计算、分析，辨别静态剖幅线特征；然后，在剖布过程中，以每15ms的高速摄像对动态布样进行拍摄，再次通过组态软件编程，对采取的高速图像进行计算、分析，辨别出动态剖幅线特征。

快速提取剖幅线技术中首次应用机器视觉系统，相比于德国莱默尔E+L自动剖布设备的漏光采集系统中通过透光点识别区分剖幅线，机器视觉系统通过CCD图像采集，组态软件对图像象素计算分析提取剖幅线，解决了漏光采集系统中受布匹薄、厚、颜色的影响。

三、创新点

1、快速提取剖幅线技术中首次应用机器视觉系统，相比于德国莱默尔E+L自动剖布设备的漏光采集系统中通过透光点识别区分剖幅线，机器视觉系统通过CCD图像采集，组态软件对图像象素计算分析提取剖幅线，解决了漏光采集系统中受布匹薄、厚、颜色的影响。

参考文献

第5篇：光电识别技术范文

关键词：瓶装；包装理瓶机；颗粒数粒

现代社会各个领域都追求实现自动化，包装机械能为现代化加工提供有力的设备保障。目前，我国的制药包装机械已经初具规模，在GMP认证中获得了长足发展。但是总体水平与国际水平还有较大差距，先进大型设备主要依赖进口。由于药品生产的特殊性，目前制药生产中，丸剂、片剂、胶囊等制剂很多是采用瓶装形式包装。医药包装设备中，大颗粒、规则形状的药丸自动包装技术已经有较好的基础，但国内运行过程中会出现卡瓶、药品数量不准、国外相关设备昂贵等问题。因为数粒式颗粒包装可方便患者用药和保障患者安全，所以被消费者广泛采用，加之生产的设备性能不断提高，药品的尺寸偏差和重量也大大降低，颗粒包装市场中,80%的市场被药品数粒包装占据着，前景不可估量。

1数粒技术发展概述

根据药品数粒机工作原理的不同,数粒技术的发展大致可分为三代，第一代是机械式数粒，由于机械模板方式不同,机械式数粒技术还可以再分类. 当下只要能达到200瓶/分的数粒速度，这种机械式数粒机就已经是比较先进的设备了. 如果还想让数粒的精准度提高到98％以上,还可以采用相关的在线检测软件.第二代是光电式数粒, 上个世纪70年代末,最先在一些欧美发达国家使用，它的核心技术是在检测通道中安装了一对发射和接收红外线的传感器.当药品颗粒通过检测通道时，发射传感器发射的红外线就会被遮挡，所以接收传感器可以检测到存储在PLC内脉冲的变化。并通过特殊的算法对脉冲进行识别、判断，确定检测通道中颗粒的特性，从而完成一次药品的检测和计数。目前,比较先进的光电检测技术，可以在一个单独的检测通道中,以500粒/分的速度检测出2.5毫米的细小颗粒，其准确度高达99.95％以上。目前国内主要以机械数粒和光电数粒为主，并且越来越多的大型制药厂采用第二代数粒技术。第三代是静电场式数粒,在国外仍处于研发阶段,所以它的稳定性和成熟度还需要进一步考证。目前国际上生产数粒机主要有有荷兰的CREMER公司和美国的DT包装集团以及瑞士的ROMACO公司是处于领先地位的药品光电数粒设备的供应商，在全球大部分地区的市场采用率高达90％以上,主要用于全球顶级的制药及保健品的包装生产线.制药企业的GMP认证使得我国很多的制药企业使用先进的药品包装设备，而以广州珐玛珈包装设备有限公司为代表的一批包装设备制造商也相继开发光电式数粒技术并予以应用。

2光电式数粒的技术核心

要实现药品颗粒高精度和高效率的装瓶， 需要经过药品输送、光电检测计数及药品装瓶三个步骤，其中光电检测技术最为重要。

2.1药品输送技术

根据输送方式不同，药品颗粒输送可分为机械式转动输送和振盘振动输送两种。振动式输送方式主要通过高频振荡器带动振筛运动，强制完成药粒的分配和移动，从而实现药品颗粒的输送。在这种方式下，没有强制机构给药粒带来摩擦，药粒分配和输送比较均匀，所以产品的合格率大大提升,但同时限制了输送的速度 。转动式输送方式是药品颗粒先从料斗中传送到一个转盘里，转盘匀速转动的同时使得药粒均匀分配。这种方式下虽然可大量、快速的完成颗粒的强制分配，装瓶和数粒的速度有保证，但是在输送过程中药粒容易被破坏成碎粒和粉尘，增加了不合格产品。

2.2光电检测计数

光电检测计数主要是通过红外线传感器发射出的光线来检测通道中自由下落的药粒的个数。药品的遮挡及遮挡时间的不同使得接收传感器接收到的红外线信号的脉冲不断变化，检测计数CPU就是通过脉冲信号的变化来计算、判断通道中药粒的合格与否，并完成相应的计数和记录。通过对多种药品的检测来确认合格药品与不合格药品的参数范围，确保技术完成药品的准确率和合格率。

2.3药品装瓶技术

经过检测技术后的药粒，若达到预先设定的数量，可通过电气或机械方式成组后装到瓶中。在装瓶技术中药瓶控制和装量控制这两种技术非常关键。药瓶控制就是要在装药之前和装药过程中以及装药之后,依照控制的指令控制药瓶准确而迅速的传送到指定的位置。而装量控制则是在检测技术检测到药瓶数量达到预先设定的装瓶量时，通过执行元件快速准确地完成分组，以保证装进瓶中的药粒个数可以达到药粒检测计数控制单元规定的数量。

2.4系统集成

药品输送、光电检测计数和药品瓶装完成后需要进行系统集成，形成产品，这时才能满足药品生产企业对药品的包装要求。目前设计包装设备时，一般采用触摸式平板电脑及PLC作为自动控制元件，配合其它一些像气动检测和自动控制之类的技术来共同完成整机的设计生产。

3数粒技术的发展趋势及应用

伴随着新生的、先进的生产技术的出现和应用，光电数粒技术存在着像小尺寸颗粒的识别精度和检测准确性的问题比较突出，即便是当前最成熟的光电数粒技术能够实现直径>2.5mm的颗粒精准识别，而利用三维检测技术对于不合格产品只能实现在装瓶后整瓶剔除，所以将单个不合格产品从整瓶中剔除的同时还要降低生产成本是目前制药企业最迫切的要求，也是整个制药行业生产的需要。药品和其它商品相比，其价值较高、生产量大以及对数粒技术的需求量比较大，而且药品多以瓶装或者塑料袋包装居多。因此，光电数粒技术可以结合塑料袋立式包装 ，向医疗类行业积极推广使用。

4结论

本文主要研究了药品包装中数粒式颗粒包装技术，分析了光电式数粒计数对药品颗粒包装性能的影响和其各自优劣性，对于设计颗粒式药品包装具有指导意义。

参考文献：

[1]丁维扬.冯首春编著药品颗粒数粒技术发展及应用[J].机电工程技术,2006(04):30.

[2]宋珊珊.花生种子自动数粒仪的研制[D].河北:河北农业大学,2015.

[3]李能贵.多列袋包装机用于人丹数粒计量的改进探析[J].机电信息,2015.

第6篇：光电识别技术范文

【关键词】微处理器;智能分拣系统

一、引言

近20年来，随着经济和生产的发展，商品趋于“短小轻薄”，流通趋于小批量、多品种和准时制，各类配送中心的货物分拣任务十分艰巨，分拣作业已成为一项重要的工作环节。我国目前多数配送中心和物流企业都是人工分拣。显然，随着分拣量的增加、分送点的增多、配货响应时间的缩短和服务质量的提高，单凭人工分拣将无法满足大规模配货配送的要求。

同时，随着电子商务和网购的快速兴起，也给我国的物流快递行业带来了前所未有的机遇和挑战[1]。“快递不快”成为制约我国目前电子商务发展的一大瓶颈。电子商务市场放大了传统商业模式下的销量波动，普遍采用人工分拣的传统快递企业根本难以应对。

然而，国外一些大中型配送中心，大多采用智能分拣系统进行分拣，充分发挥了智能分拣技术分拣速度快、分拣点多、差错率极低、效率高和基本上实现无人化操作的优势。智能分拣系统已成为大中型物流中心、配送中心和流通中心不可缺少的部分，在物流业中得到广泛的应用。智能分拣系统可以实现分拣的自动化、降低工人劳动强度的目的，有效降低分拣错误率、加快分拣速度、提高作业率和降低相关作业成本。

二、智能化分拣系统

1.系统的组成

如图1所示，智能化邮包分拣系统由上件装置、分拣装置、信号识别装置、传动链、分拣格口、计算机控制系统组成。

图1 智能化分拣系统示意图

（1）上件装置

上件装置是将贴有条形码的包裹输送到分拣装置上，控制上件装置的速度使之与传动链牵引保持同步，以便包裹准确地输送到分拣装置上。

（2）分拣装置

分拣装置有很多种，如推出式、浮出式、倾斜式、输送式、分支式等，不同的分拣装置对分拣的货物有不同的要求[2]。本文介绍1条小型的带式输送机作为分拣装置，其主要由电动滚筒、转向滚筒和输送带组成。其中电动滚筒为动力装置，其根据计算机控制系统发出的指令运作，将分拣装置上的包裹输送到指定的格口中。

（3）信号识别装置

信号识别装置的作用是识别、接收待分拣包裹上条形码的信号，根据信号要求指示，分拣装置分拣包裹到指定的分拣格口中。信号识别有多种方式，如人工输入、色码扫描、键盘输入、条形码输入、重量检测、语音识别、形状识别及高度检测等[3]。将这些信号输入到计算机系统中，根据这些信号来决定某一种物品该进入的分拣格口。在本文中介绍所要分拣的货物是贴有条形码的包裹，信号识别装置采用全向条形码扫描仪。由于要求分拣速度快，条形码信号的扫描为在线扫描。结合本系统的特点和要求以及条形码扫描仪的价格等因素，选用新大陆系列NLS-FM-001固定式激光全自动扫描仪。

（4）传动链

传动链是系统中所有分拣装置运行的动力源，牵引带式输送机和包裹运行。

（5）分拣卸货道口

分拣卸货道口是分拣物品脱离主输送机进行集中的通道，一般由钢带、皮带、滚筒、容器等组成滑槽，使物品从分拣装置滑向集中站台或其他接口设备。它的形式各种各样，主要取决于分拣方式和场地空间。一般采用斜滑道，其上部接口设置动力辊道，把被拣商品“拉”人斜滑道。斜滑道可看作是暂存未被取走货物的场所。当滑道满载时，由光电管控制、阻止分拣货物再进人分拣道口。此时，该分拣道口上的“满载指示灯”会闪烁发光，通知操作人员赶快取滑道上的货物，消除积压现象[4]。一般自动分拣系统还设有一条专用卸货道口，汇集“无法分拣”和因“满载”无法进人设定分拣道口的货物，以作另行处理。有些自动分拣系统使用的分拣斜滑道在不使用时可以向上吊起，以便充分利用分拣场地

（6）计算机控制系统

计算机控制系统的作用是对扫码器所采集的信息进行处理，并采用单片机控制分拣装置的运转，以保证信息处理和物品分拣的可靠性。它是向分拣机的各个执行机构传递分拣信息，并控制整个分拣系统的指挥中心。自动分拣的实施主要靠它把分拣信号传送到相应的分拣道口，并指示启动分拣装置，把被拣商品推人道口内。

2.系统的工作原理

包裹上均贴有条形码，由上件装置将包裹输送到分拣装置上，分拣输送机由链条牵引，在分拣轨道上移动，经过条形码扫描器时，包裹分拣信息被条形码扫描器采集并传输到计算机控制系统中，进行数据分析处理。单片机控制、计算包裹到达指定分拣格口所需要的时间，以便于包裹到达分拣道口时计算机控制系统发出信号，通过控制电动滚筒启动带式输送机，将包裹分拣到指定格口，达到分拣的目的[5]。

三、控制系统的硬件部分

1.主控制系统

由条形码扫描器采集到的信号通过标准的RS-232C串行口输入到单片机中，单片机将包含有分拣信息的信号与存储在其内的分拣信息及对应的分拣口地址进行比较。从比较得到分拣口的地址时开始计时，计时结束后启动对应的输出口，单片机的P1口接通驱动电路，在对应的输出口启动固态继电器，从而启动带式输送机的电动滚筒，进行包裹分拣作业[6]。由于条形码扫描器的首读率和分辨率都很高，所设计的自动分拣系统很少出现未能分拣的包裹。对于偶尔出现的未分拣的包裹，可采用人工分拣的方法辅助处理。

2.条形码识别系统

条形码系统的组成如图2所示，主要包括扫描系统、信号整形系统、译码系统和计算机。扫描系统由光学系统及探测器（光电转换器）组成，完成对条形码的光学扫描，并通过光电探测器，将扫描的光信号转换成电信号。信号整形部分由信号放大、滤波、波形整形组成，功能是将条形码的光电扫描信号处理成标准电位的矩形波信号，高低电平的宽度和条形码符号的条空尺寸相对应。译码部分一般由嵌入式微处理器组成，功能是对条形码的矩形波信号进行译码，其结果通过接口电路输出到条形码应用系统的数据终端。

图2 条形码识别系统的组成

条形码扫描器工作原理为：由光源发出的光线经过光学系统照射到条码符号上面，被反射回来的光经过光学系统成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号经过电路放大后产生模拟电压，它与照射到条码符号上被反射回来的光成正比，再经过滤波、整形，形成与模拟信号对应的方波信号，经译码器编译为计算机可以直接接受的数字信号[7]。光电传感器是将光信号转换为电信号的器件，其在系统中的作用是用于检测是否有货物通过传送带，配合各分拣执行机构动作。

3.分拣机构

智能分拣系统的分拣部分采用往复式气缸传动装置。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。水平伸缩气缸选用单活塞杆双作用气缸。单活塞杆双作用气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等组成[8]。其工作原理：当左侧无杆腔进气，右侧有杆腔排气时活塞杆前伸，反之，活塞杆回缩。气缸式的执行机构动作比较稳定，易于维修，控制过程简单，所以有一些物流包裹分拣系统执行机构选择气缸推动式。

四、结论

快递业的行业性质决定了它与我国经济发展的并驾齐驱，随着国民经济水平的提高，传统的购物方式已不能满足人们日益增长的消费需求，同时，网购也应运而生。而智能分拣系统与传统的人工分拣相比，不但节约人力资源成本，而且具有成本低、效率高等优点，缓解了当代快递业“快递不快”的问题，特别适合中小型快递公司对物流配送货物分拣的需要，具有广阔的推广价值和市场前景。智能化程度高可完全替代人工作业，将工人从繁重的劳动中解脱出来。

参考文献

[1]陈军，洪晓华.物流自动化技术[M].北京：中国矿业大学出版社，2005.

[2]龙振宇.机械设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]张根保.自动化制造系统.机械工业出版社，2006.

[4]许胜宇.配送中心的现代物流技术.物流技术与应用，1990.

[5]孟初阳.物流设施与设备[M].北京：机械工业出版社，2003.

[6]李寒梅.邮政技术设备与管理[M].北京：人民邮电技术出版社，1994.

第7篇：光电识别技术范文

关键词：嵌入式系统； 图像压缩 ；图像模糊识别

中图分类号：TP31 文献标识码：A

一、概述

自动抄表早在1996年就出现，被应用在小区的抄表工作中。经过十多年的产业发展，技术早已升级，由分线制到总线制，由脉冲式远传水表到现在的光电直读式电子远传水表，为用户提供更多、更好的产品选择。从产品的稳定性、可靠性、计数准确性来说，光电直读的电子远传水表市场占有率最高。但是计量仪表的使用周期在计量法中是有规定的，如居民用水表为6年。对于光电直读水表，使用的电子器件寿命一般在10年以上，电子部分已经固化在表内部，6年只能整表更换，这样不但电子部分浪费了，还增加用户的更换成本。

针对这种情况，摄像式智能仪表监测系统的开发，使抄表系统具有了光电直读水表的优点，又可避免光电直读表周期更换费用高的缺点。因为摄像式图像采集装置与仪表是可以分离的，更换时，只需更换基表部分即可，电子部分可以重复利用。同时，当用户对收费的抄表数据有异议时，可以随时调取当时的图像资料，避免产生争议。

二、项目总体技术方案及需解决的关键技术问题。

1系统总体技术设计方案

基于嵌入式技术、图像压缩编码技术和网络传输控制技术的综合应用，是摄像式智能仪表监测系统的核心技术。该系统基于Linux平台的远程仪表图像监控设计方案，整个系统建立在嵌入式结构上，实现高质量的仪表图像采集和实时处理功能。摄像式智能仪表监测系统摄像式图像采集装置、嵌入式图像集中监测设备监控中心PC机三个部分。摄像式图像采集装置通过摄像头捕捉现场仪表的字轮读数图像，通过MBUS通讯接口将图像传输到嵌入式图像集中监测设备上，由开发板上的图像采集处理模块进行图像数据处理，通过LCD触摸屏显示友好图形操作界面，实现现场图像在终端上的实时显示和JPEG图片的保存。利用Linux下Libjpeg库编码压缩图像，通过以太网接口实时传输到监控中心PC机上，通过接收解码显示现场仪表读数图像，实现远程图像监测。

2需解决的关键技术问题

2.1 图像的采集、压缩处理

图像的采集是整个系统的数据采集部分，是系统的前端，图像采集就是讲图像源输出的模拟信号通过特定的处理转变成数字信号，并将这些信息压缩、存储的过程。摄像头抓拍的仪表字轮读数图像具有很好的清晰度和稳定的感光度，有利于对字轮读数进行相应的识别与后期处理。

目前图像压缩的束腰方法有硬件压缩和软件压缩，考虑到图像的软压缩方法占用很多资源而且效率不高，嵌入式系统本身资源也有限，因此在本项目中，图像的压缩由硬件完成，图像的质量由硬件完成。

2.2 远程图像数据的传输

如何实现远程图像的远程传输是另外一个需要解决的关键技术问题。图像的数据量非常大，如果采用移动的GPRS方式传输到监控中心，流量的费用，一般的用户难以接受。所以在项目中，现场的图像集中监测设备到监控中心的传输，采用网络传输技术，通过以太网实现图像数据传输。

2.3 图像模糊识别处理技术

抓取来的仪表字轮读数图像，传输到监控中心的PC机后，在系统管理中，除了可以看到图像外，还需要对图像进行自动模糊识别，识别出仪表字轮读数图像的实际读数。只有将图像信息转化成数字后，才能计算出仪表用量。进行下步的数据分析，例如异常用量报警等。

一般的图像都是模拟图像，即图像上的信息是连续变化的模拟量。如一幅黑白灰度照片上的物体是通过照片上各点的光的强度不同体现出来的，而照片上的光强是一个连续变化的量，也就是说，在一定的范围内，光强的任何值都可能体现。对于这种模拟图像只能采用模拟的处理方式进行处理，例如按照光学原理用透镜将照片放大。计算机不能接受和处理模拟信号，只有将图像在空间和灰度上都离散化为数字信号后，或者说将模拟图像变换为数字图像方能接受。 而数字图像是将连续的模拟图像经过离散化处理后变成计算机能够辨识的点阵图像。严格的数字图像是一个经过等矩形网格采样，对幅度进行等间隔量化的二维函数，因此，数字图像实际上就是被量化的二维采样数组。

三、项目技术创新性及项目完成时主要技术指标。

1本项目的技术创新点

1.1图像数据的JPEG编解码

网络传输前对原始图像数据进行压缩处理，利用UG（Independent JPEG Group）提供的libjpeg库进行图像编解码。参照libjpeg库中编解码过程，实现了类MYJPEG中压缩与解压缩成员函数。压缩函数中参数可以灵活对压缩图像分辨率大小和质量属性进行设置，参数pSize返回压缩后图像图像的大小。而解压缩图像时，压缩图像的大小则通过参数pSize传入。

1.2嵌入式Linux系统结构的图像集中监测设备

采用四路处理器并行的工作模式，可以保证在短时间内完成对所管辖的仪表图像的处理与传输。根据需要，可灵活的对设备进行配置，事项任一时间点的定时自动采集仪表字轮读数图像，采集后的图像保存在设备中，供用户随时查阅或上传到PC管理主机。图像集中监测设备自带NEC3.5英寸TET真彩液晶屏，并通过以太网通讯电路接口与监控中心的管理PC主机连接，上传图像。

1.3仪表字轮读数的模糊识别

仪表字轮读数的的自动识别是摄像式智能仪表检测系统中的重要一环，它在仪表的数据读取和检测中占有很重要的地位。一般情况下，我们我们抓取的图像是彩色的，彩色图像中含有大量的颜色信息，需要占用的大量的存储空间资源，处理起来浪费较多的系统资源，降低系统的执速度。将彩色图像通过算法进行灰度处理，我们把图像分为目标和背景两部分。这样得到的图像只有两个灰度级：0和l，通常情况是目标区的像素取1，而背景区的像素取O。形成二值图像。在图像抓取过程中，因光线、天气、曝光度等因素的影响，各图像的清晰度不同，需要对其进行灰度变化，增强图像的层次。

2项目完成时的主要技术指标

2.1存储功能

①水表信息（表编号、表读数图像、表状态、类型、安装位置）

②实时数据（抄表时间、表读数图像、表状态）

③事件记录（参数更改、异常状态报警、读表信息历史记录）

④操作记录（读表、设置表、人工转发报警信息）

2.2 统计功能

①报表统计（单表日、月、年的信息统计）

②曲线（单表日月年的流量曲线）

2.3查询功能

①水表信息（表编号、表读数图像、表状态、类型、抄表时间）

②历史记录（抄表时间、表读数图像、表状态）

③事件记录（参数更改、异常状态报警、读表信息历史记录）

④作记录（读表、设置表、人工转发报警信息）

2.4自动翻译

拍摄的表读数照片可自动翻译成数字存入计算机数据库，可编排收费打单等。当用户有收费纠纷时，可调出某月的图像为证，以图像为准绳，设有翻译浏览监视，如因个别有错以图像为准，不用入户"对表"就可以准确地修正。

2.5报警功能

①异常用量报警

②水表故障报警

③设备故障

3产品实现的技术路线

A.在摄像式图像采集装置中安装镜头，对仪表的字轮读数进行识别与拍照。并设计了滤波电路、放大电路、双向比较电路，以提高信号检测的灵敏度，同时设计了模数转换A/D驱动。

B.图像抓取功能的实现。设计图像采集器与传输接口电路的设计，采用交互指令设计驱动程序并实现JPEG的图像采集。

C.以太网远程传输功能的实现。完成以太网模块的开关机启动电路、工作状态的指示电路和数据输入、输出电路等电路的设计。CPU处理器与G24之间通过AT指令实现数据的接收与发送，并设计了相应的通讯协议和图像传输软件。

D.将嵌入式Linux操作系统移值到LPC2292处理器上。在Linux操作系统下，将应用程序按其功能划分作业控制任务、图像采集任务、远程通讯任务、键盘控制任务、GUI任务等，实现多任务化操作。

E.PC管理主机的软件设计。完成了图像监控中心的网络连接方案设计，并使用VisualC设计PC机图像监测平台的各功能模块，实现了通过网络远程读取终端的图像以及向终端仪表发送指令数据的功能，完成整个嵌入式远程图像监测系统的功能设计。

4项目涉及的环保污染治理措施。

本产品所需要原材料均为无毒、无污染物质，生产过程中焊接电路板有少量气体及烟尘产生，厂房中安装抽风机，将其排放到室外大气中，对大气无任何侵害，完全满足国家废气排放标准。流量校验用水可以循环使用，故没有废水排放。生产中约有1%的次品，可以经返修再利用，故也没有废物排出，车间中只要采取常规环保措施即可。系统在安装、运行的过程不会产生新的污染物，对周遍环境保护是安全的。

结语

市场的需求是多样化的，客户的实际情况也是千差万别，单一的产品远远不能满足实际的市场需要。抄表系统的今后发展应该是多样化的，不仅在抄表方式选择有无线方式、全自动方式、便携式的，通信选择上可以是RS485或者M-Bus，机电转换原理可以是脉冲计数、光电直读和摄像式，由客户根据实际需要进行选择。计量仪表智能化，不仅一种技术趋势，也是用户选择的必然。

参考文献

[1]王刚，安琳.COMSOL Multiphysics工程实践与理论仿真：多物理场数值分析技术[M].电子工业出版社2012.

第8篇：光电识别技术范文

关键词：新工科；实验教学体系；改革

光电技术对经济和社会的推动作用日趋显著，使光学技术从理论层面普及到光电信息技术的应用层面。信息时代质的飞跃的关键，是培养和依靠高素质、复合型的光电创新人才[1]。作为粤港澳大湾区优势的光电子信息产业集群，在国家大力推进粤港澳大湾区建设的新形势下，将迎来新一轮发展浪潮，产业升级发展需要高校输送更多优秀的光电子信息类创新人才[2]。而光电专业的实验课程体系是培养技术人才的重要支撑条件。

1改革思路

为培养符合粤港澳大湾区光电产业转型升级发展需求的光电专业工程人才，按照“一中心双融合三依托”的改革思路，对光电信息科学与工程专业的实验教学体系开展了新工科建设改革。“一中心”，即聚焦学生工程实践能力养成为中心，改革专业实验课程体系、实验平台、实验内容和教学实施方法，提升工科人才发现问题、分析问题、设计方案、实施方案、测试调试、团队协作等能力。“双融合”，即通过科教融合和产教融合推动实验教学创新[3]。发挥工科高校的科技创新和科技服务优势，鼓励支持教师将科研最新成果和技术服务最新方案，转化为实验课程教学内容或实验项目；发挥粤港澳大湾区和光电产业集群优势，强化校企合作，产教融合协同育人，将部分实验教学内容安排在学生的企业学习阶段，并建设企业实验教学指导教师队伍。“三依托”，即依托实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队。一是依托实验课程建设团队，升级改造面向新工科改革的专业实验课程，开发新的实验项目；二是依托区域企业技术团队，发挥课程产业创新优势，参与实验课程教学与实验项目建设，并指导学生在企业学习阶段的工程实践；三是依托实验室管理团队，按照实验课程体系改革要求，及时改造实验室，升级实验教学设备仪器，并加大实验室开放，积极参与实践教学指导[4]。

2改革内容

按照“一中心双融合三依托”的改革思路，面向光电新工科人才培养，实施了光电信息科学与工程专业的实验教学体系“四化”改革，即实验课程体系分层模块化、实验平台建设发展基地化、实验课程教学实施类别化、实验项目建设前沿工程化。2.1实验课程体系分层模块化。首先，优化光电技术实验课程层次结构。进一步厘清了专业实验课程的层次结构，将实验课程分为4个层次，如图1所示，内容涉及基础、专业、综合设计及综合创新。依据光电新工科人才培养目标，结合光电专业工程素养养成规律，将专业实验教学分层次开设，明确各部分的工程训练目的和目标。其次，模块化设计实验课程体系。根据实验课程教学目标制定相应的实验教学模块的主要内容和步骤，打破课程独立实验的界限，避免实验设置的无序和可能造成的交叉重复，建立综合实验教学体系[5]。综合设计性实验打破单一课程的封闭体系，追求实验教学体系与内容的综合性与整体性，形成多模块的实验课程体系[6]。第三，不断开发完善实验课程教学资源。根据光电信息技术的发展规律和趋势，依托学校、学院的优质师资力量，组建了一支高水平的理论教学与实验教学指导教师队伍。委托课程建设团队挖掘已有实验课程潜力，持续更新与开发层次多样、内容丰富、选读方式多样、开设方式灵活的实验课程及教学资源。2.2实验平台建设发展基地化。针对光电子信息学科特点，结合光电应用型人才成长规律，提出以基地化发展思路打造光电信息技术专业实验平台，以平台的建设来整合、改造和提升学校光电信息类创新创业实践教学水平[7]，努力将一体化平台打造成资源共享的实验平台及科学管理深度开放的实践平台，同时也是与校外实践平台对接的开放平台，通过产学研基地建设和对外交流来促进人才培养与平台发展。坚持创新型、综合化、全周期工程教育理念，以培养学生的综合运用能力、创新能力、工程能力为核心[8]，以光电技术创新能力培养为目标，建立了本科生光电信息技术综合实验教学平台——广东省实验教学示范中心“光电技术实验教学示范中心”，如图2所示。该平台包括6个子平台，即5个实验教学子平台和1个综合创新实践子平台，可支持强化多学科知识的综合训练，锻炼和培养学生在涉光科技层面的应用能力。平台运行坚持总结优化与基地化发展。根据建设目标和运行情况，及时总结平台运行管理中的优点和问题，不断调整优化，使平台以最佳状态支持光电新工科人才实践能力培养。平台运行成熟后，调整和提升其结构与功能，按照人才培养基地的高标准推进平台建设，挖掘基地化平台对人才培养的复合功能与潜力。推动基地化平台致力于全面提升学生创新能力，并以平台为基础，结合学校学科和专业优势，通过产学研合作与地方或大型企业加强交流，加强与校外实践平台的交流与合作，促进平台研究成果转化和校内外实践平台合作培养，达到学校、地方/企业、学生“三赢”局面。2.3实验课程教学实施类别化。在实验课程体系优化和实验教学平台建设发展基础上，根据光电信息科学与工程专业实验分为光源、光调制、光检测和光成像4个方面的特点，实验课程相应地分为“源、调、测、像”4个类别。紧密联系光电技术工程实际，对已有的教学与实验资源进行优化整合，对应实验课程类别相应建立了6个实验教学平台，包括基础光学实验室、激光技术实验室、光电传感与检测技术实验室、光纤与通信技术实验室、信息光学实验室、光电一体化实践创新实验室。新增购置一批实验教学仪器，完成主要实验教学仪器的更新换代。实验课程的类别化实施，提高了实验室管理效率和开课使用效率，也为综合设计性实验和综合创新实验项目的开展，提供更好的支撑。2.4实验项目建设前沿工程化。第一，以科教融合、科研反哺教学推动本科实验教学项目前沿化。依托本专业教师科研能力较强、主持各类科研基金较多的优势，开设基于科研项目的综合设计性实验I及基于企业科技合作以及技术开发内容的综合设计性实验II。新增实验项目12个，其中创新实验项目5个。学生通过进入教师的前沿科研课题，亲身感知企业的前沿应用研究与技术开发，培养创新能力和工程能力，培养“应用能力”。例如，基于光电检测与机器视觉是目前华南地区涉光科技七大产业群之一的产业前沿优势，新增了8台套“TH-02光电视觉检测实验仪”，开展了“光路搭建调试与面阵CCD/CMOS数据采集实验”“面阵CCD/CMOS图像预处理实验”“OCR字符识别实验”“二维码识别实验”“图像模板匹配实验”“SVM支持向量机分类器实验”等具有示范意义的创新实验项目。第二，以产教融合、校企协同培养推动学生毕业设计选题工程化。建立鼓励基于企业实际工作内容的毕业设计选题制度。通过该制度，使毕业设计题目更加紧密结合工程实际问题，“真心实意”作设计、“真刀真枪”做工程，缩短工程师培养与企业需求之间的差距，提升学生的工程应用能力。在校企协同培养期间，指定企业和学校各1名指导教师共同指导学生毕业设计，让学生到企业完成毕业设计。

3实施效果

3.1实验教学队伍建设保障更加有力。保障光电新工科人才培养的实验教学体系改革有效实施的重点，在于实验教学队伍建设，即实验课程建设团队、企业技术团队和实验室管理团队的建设。改革进程中，进一步提高教学师资水平、改善师资队伍职称和学位结构。校内实验教师具有博士学位的达到了80%以上，并要求教授主讲实验课。引进的高水平人才7人，其中国家高层次人才1人，特聘教授3人，“青年百人”3人；选派教师到国内外高校学习进修，青年教师在国外高校进修1年以上的有2名，短期进修的1名，晋升教授2名；已具有30人规模且大部分为光电专业顶级优秀人才的高水平实验教师队伍。另外，依托实验教学平台，积极推进产教融合、校企合作，通过引进或聘用，建立了校外实践指导教师库，主要来自合作企业的总工程师或技术骨干。通过联合开发建设实验课程、实验项目等方式，成为推进改革的重要依托力量。鼓励支持实验教师队伍积极开展教研教改研究，近年来，获得省级立项2项、校级立项项目12项，出版实验教材1部。借助实验示范中心平台，积极与企业联系，共建产学研实验室1间，并与多家光电企业签署了产学研合作协议。3.2学生培养效果持续提升。近年来，经本专业培养的学生，积极参加“挑战杯”“大学物理实验大赛”“光电创意设计竞赛”“光电创客竞赛”等，获得省级以上课外科技竞赛奖励达70多项。其中，2018年获得第六届全国大学生光电设计大赛一等奖1项、二等奖1项。本科生近3年多来获得专利授权8项，发表第一作者科技论文12篇，其中有二区论文2篇。本专业应届参加就业的毕业生，90%以上进入粤港澳大湾区光电产业领域就业，用人单位普遍反馈毕业生在就业岗位可迅速承担起相应工程岗位职责，对毕业生的实践创新能力满意。

4结语

第9篇：光电识别技术范文

【关键词】激光威胁告警系统；传感器技术；分类与应用

随着激光技术的不断发展，特别是被研制成武器应用到战争中来，已经对世界各国产生了严重的激光威胁。各国军事科研机构开始不断的发展激光对抗技术，其中激光威胁告警系统便是科研的新型成果。它可以检测到激光威胁的存在，确定激光威胁的方位与种类等，并且能够及时进行告警，配合武器系统开展激光对抗。而作为该系统的核心部件，光电传感器的作用意义重大，了解其工作原理与组成形式，才能不断的更新该系统的精确度，为将来可能存在的激光战争打下坚实的基础。

一、激光威胁告警系统中传感器的原理与组成形式

激光威胁告警系统中所使用的传感器，是一种将输入物理量转换为其他异种物理量的电器元件，主要由三部分构成，敏感元件、转换元件与信号调节转换电路。其中敏感元件是能够灵敏的探测输入物理量并且做出相应的元件；转换元件将测量的物理量进行转换，变成能够便于传输的电信号；而信号调节转换电路是将传输出来的电信号，转换成其他能够进行显示、处理与记录和控制的有用信号。激光威胁告警系统中主要使用的是光电传感器，主要将光信号转换成电信号，之后进行后期处理，它能够对被测目标的激光威胁源进行探测与定位，描述威胁等级与种类，而这类光电传感器一定要具有极高的灵敏度，同时不会因为激光辐射而产生损坏。

根据使用传感器类别的不同，激光威胁告警系统又分为二极管阵列型、CCD成像型与相干识别型这三种。二极管阵列型的告警系统，是以圆阵列的形式来布置硅电二极管，进而形成更大范围的警戒区域。它又分为拦截探测与散射探测两种，前者的复合探测器内含有N个光学聚焦系统，平均分布在水平306度方位角中；后者的探测视场向外部与下部展开，形成锥形，当激光经过该区域时，顶部接收器就可以轻易的接收到大气气溶胶散射的激光。这种类型的激光威胁告警系统具有难度小，成本低的优点，是目前开发程度与种类最多的。CCD成像型的告警系统，采用物镜与CCD面阵元件组合的形式，其中物镜使用广角远心鱼眼透镜，该系统所具有的优点是进行激光地位的精度高，灵敏度好，目前科研发展前景良好。而相干识别型的告警系统，是利用激光的时间相干性来进行识别与探测工作，分为Fabry-Perot与Michelson两种类型：前者使用两表面镀有半反半透膜的透明平板，入射激光有一部分会穿过平板，一部分会在板间形成二次反射后穿过平板，先后射出的两组光线会形成干涉；后者主要以分束镜、球面反射镜与阵列探测器为主要元件构成激光探测器。该告警系统的优点是可以对激光进行分类识别，即排除非相干光的影响，同时可以测定激光方向与波长。

二、传感器技术在激光威胁告警系统中的应用

1、CCD型离轴传感器技术

激光威胁告警系统中采用的传感器技术有许多种，而CCD型离轴传感器则具有精准定位威胁源与探测范围达到离轴1km的优点。该技术的原理是对探测到的激光进行分束处理，并使用多组探测器进行成像观察。理论上说，当激光射入位置不同时，会在多组探测器上显现出大小不同的数个光点，通过信号转换电路输出的信号也各不相同，之后将这些信号统一输入到计算机内进行计算处理，就能够对威胁源的位置进行定位。例如FOALLS系统就是采用该中传感器技术，但是该项技术所要应用到的电路复杂多样，使用的元件较多。

2、复合传感器技术

复合传感器技术能够以编码孔径的方式来显示方位，具有提高探测方位角分辨率的优点。该技术首先对多个光学聚焦系统进行系统编码，之后以圆形阵列的模式布置发光二极管，以此来进行激光告警。比如英国的RLI系统，可以探测水平360度与上空区域的激光，分辨率为水平与垂直皆为45度，探测视场360度。虽然该传感器技术能够形成全方位的监测，但是只能在特定条件下才可以进行预警，不过因为成本低技术简单，动态监测效果好的优点，已在世界各国进行应用。

3、干涉型光纤传感器技术

该项传感器技术可以根据光特性来对外部光环境变化进行检测，并且在无干扰的前提下进行检测信号的传输。该传感器技术使用的传感器，检测的精度与灵敏度非常高，并且光纤传输具有良好的兼容性，动态范围较好，相应速度迅速。作为军事科研一直研发的技术，目前已被适用到各种平台中。例如德国的COLDS系统，其具有使用传感器数量少，但光学窗口多的优点。

4、集成传感器技术

激光告警系统中采用集成传感器技术，能够降低虚假警报的报告率，而且可以满足双波段探测体制，满足探测灵敏度的需求，并能够提高探测能力。而且其探测光线的范围很广，从红外线一直到可见光。例如美国的Sandia实验室，新研制的集成传感器就使用一个斩光探测器与机电装置，并且为了防止地球背景光的影响，也使用了光电背景抑制技术。传感器所使用的二维阵列能获取更多信息，目前也考虑使用三维阵列来提升传感器性能。该传感器技术具有体积小，功耗低的特点，减少虚警率，并可以探测连续脉冲。

5、多传感器技术

综合来看，激光威胁告警系统中传感器技术应该向多传感器技术发展。该技术是将光电传感器、雷达、声音传感器等传感器进行有机结合，形成一个系统的一体化额探测系统。简单的说，就是以各种传感技术进行互补互助。目前该技术发展很快，其中当属美国科研机构研究成果最多，特别是近些年，以单个传感器的小型化与模块化作为研发基础，进行不同传感器的融合研发工作也有了新的进展。比如红外波段与CO2激光在实现共用孔径与传输通道时，还实现了共用探测元件。

随着各国激光武器的发展与应用，激光威胁告警系统的研发工作也日渐趋于白热化，各类传感器技术也先后被应用到告警系统中来。综合比较各类传感器技术，发现其各有利弊，但是其中多传感器技术才是告警系统的应用趋势，应该着重进行研发与应用。

参考文献

[1]罗彬彬，欧熠，蒋富伟.提高激光告警系统角分辨率的方法[J].重庆工学院学报（自然科学版）.2007（08）

[2]石岚，王宏.美军激光告警技术与装备发展分析[J].红外与激光工程.2008（S3）

[3]张锦.国外激光威胁告警器发展现状及评价[J].激光与红外.2008（04）