色选机产品分析报告

色选机产业战略分析报告

色选机的概念

色选机是利用光电原理，从大量散装产品中将颜色不正常或感染病虫害的个体（球状、块状或颗粒状）以及外来杂质检测并分离的设备。目前国内的色选机主要应用于碾米精加工行业，而在国外已经广泛应用在需要对固体颗粒物料进行色彩选别的加工工业，如食品、农产品、化学器及矿产品加工工业等。在不合格产品与合格产品因粒度十分接近而无法用筛选设备分离，或者密度基本相同而无法用比重分选设备分离的场合，色选机却能进行有效的分离，其独特作用十分明显。目前色选机上使用的检测方法有光电式和图像式两种。

色选机的技术原理

将要进行色彩选择的物料，如大米中异色粒，按人为需要程度，在设备上定标。物料经振动控制的给料系统，均匀地按一定的速度，通过斜槽，进入色彩选择区域时，高速光学照相机（或彩色相机）把高速流动的产品转换成 256 级灰度的黑白照片或彩色图片，而有瑕疵的产品会在照片中表现出与正常产品不同的灰度差异，然后用全数字分析器件和先进图形识别技术进行判断后，通过驱动器驱动喷射器，喷射出高速、短促、细束气流剔除异色颗粒，从而提高物料的品质。

色选机的系统组成

色选机主要由供料系统、检测系统、信号处理和控制电路以及剔除系统四部分组成。 1．供料系统

供料系统由贮料斗、电磁振动喂料器、斜式溜槽（立式）或皮带传输器（卧式）组成。其作用是使被分选的物料按所需速率均匀地排成单列，穿过检测位置并能保证被传感器有效检测。

2．检测系统

检测系统主要由光源、光学组件、比色板、光电探测器、除尘冷却部件和外壳等组成。检测系统的作用是对物料的光学性质（反射、吸收、投射等）进行检测以获得后续信号处理所必须的受检产品的正确品质信息。光源可用红外光、可见光或紫外光，功率要保持恒定。色选机用光可采用一种波长或两种波长。前者为单色型，只能分辩光的明暗强弱，后者为双色型，能分辩真正的颜色差别。检测区内有粉尘飞扬或积累，影响检测效果，可以采用低压持续风幕或定时地高压喷吹相结合以保持检测区内空气明净、环境清洁，并冷却光源产生的热量。同时还设置自动扫帚随时清扫防止粉尘积累。 光源

荧光灯与高亮LED光源比较

针对大米色选行业，在实际案例中，没有米粒流过时的背景图像。其中： 为日光灯光源下的背景图像；

为高亮度LED光源下的背景图像。

可以看到，以高亮度LED为光源的背景图像更为均匀，而且一致性好。

是在高亮LED光源下用黑白线阵CCD采集到的部分异色粒和正常米粒的图像。从左向右依次是正常米、黄粒和腹白粒。可见，很容易将米粒图像从背景中区分出来，而且3种米的灰度有明显差别。 光源颜色选择

光源的颜色对色选机的灵敏度和分选效果有较大影响。通过不同颜色LED光源比较，发现蓝色光源的效果最好。是用黑白面阵CCD在蓝色LED光源下采集到的图像。图像中白左向右分别是：铁丝、稻壳、白色石子、黑色石子、腹白粒、黄粒、白斑粒（小面积受害粒）、浅黄粒（两粒)、正常米。 光学组件

主要由小孔、毛玻璃片、聚焦透镜和狭缝组成。其作用一方面是将光源发出的光聚焦成一照明光斑，准确地投射到被检测物料表面，既增加照射光强度又减少了杂散光干扰；另一方面是有效收集被测物料表面反射光，进入光电探测器的端窗上。 传感器的种类

大多数农产品的反射率在0.01~0.8之间，而透射率在10-8~10-3。一般可选的传感器有：光电管、光电倍增管、硅光电池、光敏二极管、光敏三极管、负荷耦合元件和图像传感器（线阵列CCD或CMOS）。传感器的选择应考虑反应速度、波长响应范围、灵敏度、噪声水平、安装情况等。目前应用最广泛的是光电倍增管，发展的趋势是被图像传感器所代替。 相对于光电式检测方法，图像式检测方法的优点如下：

分辨率高，可检测0.1mm2 （0.31mm*0.31mm）的缺陷 丰富的颜色信息 可基于形状进行检测

特殊光谱识别微小差异，如用红外线技术检测透明玻璃碎片 传感器的分布

色选机的分辩能力强弱除了和传感器的种类有关外，还与检测的点数、观察方式、观察角度有关。色选机的检测点数由40点到4000点不等；观察方式分反射式和透射式，一般常用的是反射式；观察角度有单视、双视和多视。对于形体较大、整体颜色一致性差、缺陷往往出现在某一局部的物料（如豆类），宜采用双视或多视。 3．信号处理控制电路

信号处理控制系统把检测到的信号进行处理、和参照样品的基准信息比对，送给比较判断系统，根据比较结果把检测结果区分为合格品和不合格品信号，当发现不合格品时输出一个控制脉冲给分选装置。 4．剔除系统

剔除系统接收来自信号处理控制电路的命令，执行分选动作。最常用的方法是高压脉冲气流喷吹。它由空压机、贮气罐、电磁喷射阀组成。喷吹剔除的关键部件是喷射阀，应尽可能减少吹掉一颗不合格品带走的合格品的数量（即“带出比”）。

先进的单色色选机用它的高速光学照相机把高速流动的产品转换成 250 级灰度的黑白照片，而有瑕疵的产品会在照片中表现出与正常产品不同的差异，然后用全数字分析器件和先进图形识别技术进行判断。

红外线型色选机是在单色色选机的基础上增加了红外识别技术，适用于不良品与良品外表颜色差异很小，必须用红外线识别内部差异才能区分的产品，还有一些瑕疵——如透明的玻璃碎片，用可见光无法识别，但是在红外线光谱中却会原形毕露。

真彩色系列色选机代表了当今色彩分选领域的最高水平，可分辨的颜色多达一千六百多万种，它的真彩色识别技术能够识别一切可以用颜色区分良品与不良品的颗粒状产品。 高端色选机的视觉技术介绍

针对对被测物细节要求较高的高端应用，可以采用彩色线阵相机方案。彩色线阵相机的彩色技术主要有棱镜分光技术、三线技术、双线技术三种。彩色线阵相机与常用的贝尔滤波技术共四种技术的价格和图像质量对比如下。 棱镜分光技术

选用3片CCD通过棱镜分光的形式获得三种颜色的信息，同时完成配准（三种颜色对准同一个目标）。它相当于是2048*3，共6144个象元，对应每一个目标点，同时有R、G、B三个象元感光，光谱是完全的。即：棱镜分光3CCD相机其成像芯片由R/G/B三个分立元件组成，并由棱镜将同一束光依据波长的不同分成RGB三束光后分别成像。保证了相机在同一时间只成像目标上的同一点，并同时得到RGB三色信号。这样即使目标有轻微抖动，也不会对成像产生影响。 三线技术

三行CCD封装在一个基底上，没有配准，即同一时刻三行CCD的成像目标不同（RGB感光阵列在同一时间对目标上不同位置的点成像），需要软件处理。当目标有抖动时，由于3个CCD同时成像不同景深的点，就很难校正由此带来的成像误差。正是由于三线相机的这种成像方式决定了它需要进行严格的、精密的运动补偿设置，这就对目标运动的平稳性与速度的均匀性提出了非常严格的要求。 双线技术

与三线技术类似，两行CCD封装在一个基底上。但两行之间没有距离，降低了空间校正的要求。一行传感器间隔提供红色和蓝色分量，另外一行传感器全部提供绿色分量。

随着我国改革开放形势的深入发展，综合国力越来越强，百姓越来越富，国民的生活水平越来越高，人们对食品的精度和卫生程度越来越重视，对加工食品的原料精度和纯度的要求也越来越严格。许多高级食品原料经过色选后精度明显提高，身价倍增。色选机在我国的应用，首先在大米行业快速展开，紧接着在种子、榨油、果品等领域得到发展。最近，我国又率先成功地将色选技术应用到规模更大的面粉加工行业，使其能够生产出档次更高、质地更纯的高等级食品专用面粉，市场反应极佳。

由于色选机的作用被许多有识之士所看重，色选机市场近几年来一直被看好，生产者不乏有丰厚的利润，且整个色选机市场越来越大。我国的色选机市场大体表现为三个方面：1、改革开放初期，以引进为主，出口国多是工业发达国家，如美国、德国、日本等，价格十分昂贵；2、进入20世纪90年代，我国的一些企业开始仿制，同时一些中外合资企业建立，引进国外技术生产，其性能接近进口产品，价格相对便宜；3、最近几年，我国的一些企业消化吸收国外最新技术，自主开发的基于CCD传感器的最新性能高档色选机，起点高、发展快，性能可以和进口产品相媲美，但价格并不高，使许多企业在经济上都能够承受，深受大多数企业的欢迎。面粉行业为了应对进口面粉的挑战，亟需提高产品档次。因此，色选机的应用范围越来越广，所呈现的作用越来越重要。

色选机的种类不同，其性能、质量和价格也千差万别。如何综合考察色选机性能的优劣、质量的好坏，以便选择到高性能价格比的色选设备，对用户来说并不是一件容易的事情，必须对色选机知识有一定的了解。从技术上考虑，以下几方面的情况应该知道。

色选机的种类

色选机的识别系统

色选机的心脏是识别系统#识别系统的核心是传感器。色选机的传感器主要分为传统传感器型（光电管，硅光电池等）和CCD（或MOS）传感器型的两种。传感器由光学系统和光电转换器件组成，它的作用是把异色的粒子从高速流动的物流中准确地识别出来，通过配置的其它元气件快速反应喷吹清除。