自动计数（共10篇）
自动计数 篇1
血液分析仪(HA)是目前临床血液一般检查最常用的检测仪器,在临床检验中取代了繁锁的手工操作,大大提高了临床检验的工作效率,特别是对于大批量的体检,然而仪器检测受多种因素的影响,致使检测结果与实际临床不符,也给医师的诊断带来困难,为了保证检验结果的准确性,对有怀疑的结果应作手工操作核对后才发出报道,为此,我参考了一些资料,对误差原因进行了分析,现总结如下:
1血小板假性增高
1.1标本中存在大血小板小红细胞,细胞碎片,冷凝集素引起细胞凝集等,小细胞是引起血小板计数结果产生误差的常见原因,微尘的出现,仪器也将其归入血小板。
1.2仪器在安装时出现的如接头松动,地线安装不好,对血小板产生干扰,特别是地线连接出了问题,血小板基数可达120×109/L以上,在这种情况下马上查清原因或手工复查后才发报道。
1.3试剂不合格,不配套试剂都可引起错误结果,如沉淀的出现也导致血小板本底有时达260×109/L,必须更换合格的试剂,使血小板的试剂本底为0。
2血小扳假性降低
2.1采血后不能及时测定是血小板减少的一个重要原因,由于某些原因导致标本久置,血小板离体时间太长发生变形、自溶、体积变小,致使计数减少,因此采集的标本应及时检测。
2.2标本的采集必须顺利,且与抗凝剂迅速摇匀,否则血小板离开血管后易黏附于血管破损处,也有时会黏附于玻璃管某部位,使血小板计数减少,所以在顺利采集标本摇匀后计数。
2.3血小板冷凝集的出现,由于室温较低,血小板出现冷凝集或破坏不完全导致计数降低。
2.4抗凝剂引起血小板非特异性凝集,使血小板计数减少。
3红细胞计数假性增高
人体大量脱水、血液浓缩或标本久置后未充分混匀,底部吸样可导致红细胞计数假性增高。
4红细胞假性降低
人体在大量输液、血液稀释或红细胞凝集可致其计数假性降低。
5血红蛋白假性增高
标本不澄清、乳糜及白细胞数过高标本引起溶液浑浊,吸光度增加,造成血红蛋白假性增高[1]。
6白细胞计数假性增高
6.1由于标本采集不顺利,取血部位不当如局部发炎或抗凝剂不足,可导致白细胞假性增高。
6.2标本红细胞溶解不彻底,如肝病、异常血红蛋白病、高脂血症红细胞膜变化而无法完全溶血,可使淋巴峰抬高而导致白细胞计数假性增高。
6.3出现大型血小板,如脾亢、血小板减少症等这些患者的老中青血小板同时释放出来参与血液循环,可致白细胞计数假性增高。
7白细胞计数假性降低
7.1寒冷性白细胞凝集,室温较低,白细胞凝集,致使计数结果偏低[2]。
7.2混合悬液时产生大量气泡,致使细胞在溶液中分布不均或吸样不准可导致其计数结果假性降低。
总之,引起血细胞计数仪计数结果产生误差的原因很多,我们应该持认真负责的态度,严格操作规程,随时监测仪器的工作状态,及时清洗,定期保养,校正,做好质控工作,碰到可疑结果,应手工复查分析原因,采取正确的手段排除错误,确认无误后才发出报道[3],另外建立与临床医师交流平台,参与临床查房,加强与医师的沟通,了解患者的病情,只有这样才能提高我们检验质量,为准确提供准确的检验报道。
关键词：血细胞计数仪,计数误差,原因分析
参考文献
[1]董喜环．白细胞计数增高引起血红蛋白测定值假性增高[J]．上海医学检验杂志，2003，18(1)：60．
[2]雷广明．冷凝引起血细胞计数仪错误结果的分析及处理[J]．上海医学检验杂志，1997，12(4)：230．
[3]丛玉隆．血液分析仪中的几个问题[J]．中华医学检验杂志，1994，17(6)：325．
自动计数 篇2
Sysmex XE-2100全自动血液分析仪自动幼稚粒细胞计数(IG)与显微镜方法(NCCLS H20-A)的评估比较
Th WEILAND, H KALKMAN 和 H HEIHN 德国汉堡Barmbek General教学医院中心实验室，德国汉堡R-benkamp 148, D-22291 SYSMEX欧洲公司，德国Norderstedt
外周血中出现幼稚粒细胞是提示骨髓增生情况的潜在的重要信号。通常幼稚粒细胞的计数是通过显微镜检查，这是一项劳动强度大、费时的工作。Sysmex XE-2100全自动血液分析仪发布的新软件“XE Pro” 和 “IG Master”，正如制造商声称的使得早幼粒细胞、中幼粒细胞和晚幼粒细胞计数变得简单、快速、经济，并将这些细胞归并入“幼稚粒细胞计数”。
3这项实验通过246例常规的血标本（包括血液分析仪报告幼稚粒细胞超过0.1×10 /µL），对XE-2100“幼稚粒细胞计数”与显微镜方法（NCCLS H20-A）的一致性进行评估。线性回归和相关性分析显示两种方法有着很好的相关性(r=0.900)，其中部分婴幼儿的样本也同样显示良好的相关性(r=0.884)。在这项研究中幼稚粒细胞计数明显好于文献中报道的XE-2100以前的软件包的结果。杆状核不归入幼稚粒细胞计数。全自动血液分析仪实际计数值略高于显微镜方法。
在常规患者医护中进行全自动幼稚粒细胞计数的临床研究仍有必要，并以此建立能被临床接受的正常和异常的参考范围。
关键词：血液学，全自动血液分析仪、XE-2100、白细胞分类计数，幼稚粒细胞、方法学比较、NCCLS H20-A
和显微镜方法的敏感性的比较。
材料方法 介绍
外周血中出现幼稚粒细胞是显示骨髓增生情况的潜在的重要信号。除了诊断白血病的明显标志原始细胞外，骨髓的其他成熟阶段早幼粒细胞、中幼粒细胞和晚幼粒细胞也可以显示全身的炎症状况或者类白反应。通常幼稚粒细胞的计数是通过显微镜检查，这是一项劳动强度强、费时的工作。传统方法是对100个白细胞进行分类，这有着更多的缺陷：由于计数少部分细胞而使得准确性不高、重复性差、主观因素多。因此需要一种可靠的全自动的定量的幼稚粒细胞计数的方法。
Sysmex XE-2100全自动血液分析仪发布的新软件“XE Pro” 和 “IG Master”，正如制造商声称的使得早幼粒细胞、中幼粒细胞和晚幼粒细胞计数变得简单、快速、便宜，并将这些细胞归并入“幼稚粒细胞计数”。幼稚粒细胞值报告两种数值绝对值和占白细胞的百分比。汉堡Barmbek General医院（一家700张床位的教学医院）根据NCCLS的H20-A规定，对XE-2100“幼稚粒细胞计数”与显微镜方法的一致性、准确性和重复性进行评估。此外也做了XE-2100 IG
血标本选择和处理
在6周的工作日内对所有参与试验血标本的白细胞分类进行了筛选。挑选的血标本是在Sysmex XE-2100上初次测试幼稚粒细胞值>0.3×10 /µL。所有样本都加入2.8mL EDTA-K3。这项试验也包括重复样本（一个病人在不同的时候的标本）。NCCLS的H20-A规定白细胞分类计数必须参考显微镜方法。血液室接到血标本后，同一标本制作3份血涂片(A, B, C)，在90分钟内完成。
显微镜方法
血涂片用May-Grünwald-Giemsa染色，两个技术人员各完成血涂片A和B 200个细胞分类（共400个细胞）。当A和B的结果发生差异时，观察备用的血涂片C。执行显微镜检查的血液学技术人员必须经过特别训练富有经验，并通过NCCLS H20-A规定的资格考试。
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血涂片A和B的200个细胞分类以NCCLS H20-A 制定的百分比值的可信度来评估它的重复性。当可信度低于95%时再对血涂片C进行评估。由此计算出中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和幼稚粒细胞的可信度以此作为显微镜方法质量和准确度的判断指标。出现有核红细胞时，要对白细胞的计数进行修正。原始淋巴细胞，幼淋巴细胞均被当作淋巴细胞计数。
XE-2100 IG Master 软件
XE-2100 血液分析仪(日本神户Sysmex公司)软件版本00-20是XE Pro版本00-03和XE IG Master软件版本00-03的升级板。上述两者都作为现有的XE-2100软件的插件程序，并可商业应用。XE Pro是可以安装其他模组软件的平台软件。XE IG Master 是其中一个模组软件。标准的XE-2100 提供的幼稚粒细胞计数只是作为一个研究参数，而安装了IG Master模组软件后就可以报告这个参数。
XE IG Master运用了新开发的计算规则，在白细胞分类通道中用自动阈值鉴别线把幼稚粒细胞从成熟粒细胞中自动区分出来。白细胞用STROMATOLYSER-4DS染色，这种聚次甲基染料可以进入细胞使RNA和DNA着色。幼稚粒细胞的DNA比成熟的粒细胞多，通常有着较强的荧光信号，能够被光电倍增器检测到。白细胞的内部复杂性用90度散射光进行检测，两种信号均在白细胞分类散射图显示, 可适性簇分析系统（ACAS，日本神户Sysmex公司）可以把白细胞分为几个亚群。幼稚粒细胞自动阈值鉴别线所报告的幼稚粒细胞的计数显示在XE-2100主屏幕上并传送到主机接口。在白细胞分类通道中幼稚粒细胞群被标记成深蓝色，因此很容易与标记成浅蓝色的成熟粒细胞群区别开来。（图1）“e-check” 质控血用作幼稚粒细胞质控。
图1.白细胞分类通道散射图
注 :幼稚粒细胞标成深蓝色，中性粒细胞和杆状核染成浅蓝色
用不同幼稚粒细胞含量的临床血标本进行重复性测定。两个小时内每个样本重复测定3-8次(视标本量)，血液分析仪不要连续地测定同一标本，其间穿插其他标本的检测。由此获得的重复性远比批内精密度更有说服力，由此计算得到的SD和CV值与幼稚粒细胞的数量成反比。
统计学分析
在Excel工作表中输入原始数据作线性回归和相关性的统计学分析。所有手工计数值均采用400个细胞分类的百分比值((A+B)/4), 而绝对值则再乘以XE-2100的白细胞总数。
结果
258例样本最初要符合试验的标准（如幼稚粒细
胞计数0.1×10/µL），这就意味着这期间所有分类只有5%到25%符合要求(平均每天10%)。247例样本有完整的数据，符合NCCLS H20-A品质标准, 所以纳入显微镜方法数据。由于两个技术人员的结果有一个或几个细胞群的分类未达到可信度范围，其中7例样本进行显微镜重新评估。只有1例样本由于细胞形态异常，再次计数后仍被剔除。因此一共有246例样本进行了以下的统计学分析
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显微镜方法的批内差异
每份标本由两个技术人员对不同血涂片各自进行200个细胞分类。相关系数为中性粒细胞r=0.974、淋巴细胞r=0.970、单核细胞r=0.855、嗜酸性粒细胞r=0.952。嗜碱性粒细胞相关性差，没有线性回归。杆状核(r=0.874)和幼稚粒细胞(r=0.803)相关系数略高，由于多变的细胞形态，这个批内差异是允许的。
XE-2100细胞五分类和显微镜方法的相关性 XE-2100和显微镜方法对常规的细胞分类比较的结果很好。显微镜的结果是综合400个细胞的分类。显微镜的计数通过分类的百分比乘以XE-2100的白细胞总数转换为绝对值。图3显示了中性粒细胞(r=0.996)、淋巴细胞(r=0.969, 对一个慢淋的患者XE-2100测得淋巴细胞总数去
掉一个极端值后为195.4 103 /µL，显微镜值为191.2103 /µL)、嗜酸性粒细胞(r=0.986)，均具有好的相关性。嗜碱性粒细胞没有线性回归，图中没有显示统计学数据。单核细胞的相关系数好(r=0.910)。单核细胞线性回归的斜率是b=1.300，反映了众所周知现象，即血液分析仪的单核细胞测定值比显微镜方法高。
XE-2100 幼稚粒细胞计数与显微镜方法的相关性
幼稚粒细胞在显微镜方法中定义为早幼粒细胞、中幼粒细胞和晚幼粒细胞，不包括杆状核和原始细胞。XE-2100和显微镜方法对于幼稚粒细胞的绝对值(r=0.900)和百分比(r=0.871)都显示好的相关性（图4）。XE-2100报告的幼稚粒细胞数斜率为1.153，略高于显微镜值。
图2a.A和B显微镜计数的相关性
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图2b.A和B显微镜计数的相关性
XE-2100对婴幼儿的幼稚粒细胞计数与显微镜方法的相关性比较
婴幼儿的血样本通常含有多样的幼稚粒细胞形态，经常需要人工分类。对本试验样本中的小部分婴幼儿的血样本分析(24例;年龄0-33天)在显微镜方法中显示了明显降低的批内相关性(r=0.529)，但是显微镜方法的综合结果与XE-2100幼稚粒细胞的结果有良好的相关性(r=0.884)(图6和7)。246例幼稚粒细胞报告中的72例被IG Master软件标上了*号。*号提示报告的值由于样本的特殊情况导致可信度低，例如异常的散射图、特别高或特别低的白细胞总数或者是异常的细胞形态。对XE-2100幼稚粒细胞值依据有没有*号作了分别的分析（见图5），而二种情况与显微镜方法相关性没有明显差异(r=0.881和r=0.868).值得关注的是一些幼稚粒细胞值高的样本往往被标上*号（标上*号的幼稚粒细胞3均值为0.612×10 /µL，未标上*号的幼稚粒细3胞均值为 0.265×10 /µL）。
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图3.XE-2100和显微镜方法的绝对值比较
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图4 XE-2100和显微镜方法幼稚粒细胞绝对值比较
图5 XE-2100标记*号和没有标记*号的幼稚粒细胞绝对值和显微镜方法比较
图6 新生儿样本：技术人员A和B 显微镜幼稚粒细胞计数
图7 新生儿样本：XE-2100和显微镜方法
幼稚粒细胞绝对值比较
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图8 幼稚粒细胞计数的精密度(CV和SD)的主观因素降到最低，提供有统计学意义的数据。对一个样本两个镜检值的分析显示了中性粒细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞观察者之间很小的差异，对于象幼稚粒细胞，单核细胞和杆状核细胞这些具有多种形态的细胞群，它的相关系数不得不期望要低一点，但是仍就很好。这就揭示了技术人员对显微镜参考计数有好的可靠性和稳定性。
XE-2100与显微镜相比五分类的结果很好(见图 3)。大部分全自动血液分析仪的单核细胞的测定值比显微镜值都略微高一点。因而在某些单位，血液分析仪和显微镜方法有各自的单核细胞参考范围。由于嗜碱性粒细胞的相对值和绝对值很小所以它的统计学特性差，但是它的相关性系数还是令人满意的。
图9 幼稚粒细胞计数的重复性(幼稚粒细胞重复测
我们的试验结果证实以前的研究，Sysmex 定值
XE-2100全自动血液分析仪的白细胞五分类的和样本幼稚粒细胞均值)
结果是很好的。
重复性
表1显示了所有细胞群的线性回归。
日常使用一年后需要对血液分析仪作精密度测定，不需要特殊的调试或者校准。年度保养一周后，作精密度测定。用不同浓度的幼稚粒细胞样本两小时内作重复性测定（不能做连续测定）。视样本量对仪器作3-10次的重复测定。结果显示在图8中。考虑到幼稚粒细胞的绝对值较低，CV和SD显示的差异合理。重复性检测的结果与幼稚粒细胞的均值呈反比，结果见图9。
讨论
外周血中继杆状核之后，出现一定量的幼稚细胞是病人发生感染的重要信息，但是至今为至这个信息只能靠显微镜方法获得。这是一个批内差异大，费时，劳动强度大的工作。这项试验的目的是检测新推出的SYSMEX XE-2100幼稚粒细胞计数质量与传统显微镜方法相比较。显微镜方法是根据NCCLS H20-A 将检测者
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表 1 XE-2100白细胞分类和显微镜方法400个细胞分类比较
绝对值
细胞类型 相关系数 斜率 截距
NEUT# 0.996 0.990 0.075 LYMPH# 0.969 0.996 0.050 EO# 0.986 0.986 0.004 BASO# 0.674-MONO% 0.875 1.273 0.580 IG% 0.871 1.200
0.200
来没有影响幼稚粒细胞实际计数的可靠性。许多标上*号的结果可以安全地报告给临床。Sysmex公司现在承诺一个关系幼稚粒细胞计数的*号规则修订版。
单有杆状核升高的临床意义现在在争论中（在德国，升高提示核左移）。XE-2100没有单独报告杆状核值，其大部分归入了中性粒细胞，中性粒细胞的值与显微镜方法中中性粒细胞加杆状核的值一致。显微镜方法中杆状核的计数即使运用了同一个形态学标准，在实验者之间和实验室之间的值的差异仍然是相当大的（在德国，普遍运用的是“1/3”标准），因此期待一个更可靠稳定的全自动项目（如幼稚粒细胞计数）。
因为Sysmex XE-2100分析仪的IG Master / XE Pro软件技术评估显示全面的良好可靠性和重复性。我们期待这项研究对临床病人的幼稚粒细胞计数检测有用。据我们所知，幼稚粒细胞正常参考值还没有确立。
一旦在临床医疗中建立全自动幼稚粒细胞计数而且被临床接受，那么血样本中即使出现了幼稚粒细胞也不必再进行显微镜检查。这将进一步降低血液实验室的工作量，将时间用到比传统的显微镜方法更有价值的工作中去。部分实验室对新生儿监护室提供了此项服务，这可以提高经济效益。
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感谢
Sysmex 欧洲公司慷慨地提供了“XE Pro” 和 “IG Master” 软件包。感谢Kristina Begemann、Julia Kulin、Birte Walter、Andrea Schmidt、Ulrike Pohl、Sabine Zörner和Brigitte Heitmann-Thiede参与显微镜计数工作。
参考书目
1)Briggs C, et al.: Performance evaluation of
the Sysmex XE-2100.Sysmex J Int, 9 : 113-119, 1999.2)National Committee for Clinical Laboratory Standards(NCCLS):
Reference leukocyte differential count(Proportional)and evalua-
tion of instrumental methods, NCCLS document H20-A, Vol.12(1), 1992.3)Herklotz R, Huber AR : Precision and accuracy of the leukocyte
自动计数 篇3
关键词：红外线；单片机；电子秤，计重计数
为了对集约化和规模化养畜场牲口入栏和出栏时的数量和重量进行快速准确统计，及平时对牲口成长重量进行数据统计，笔者结合目前的电子秤，应用单片机和红外线测数技术设计出一套全自动控制的电子计重计数系统。
一、系统设计
1闸门。牲口在走过电子秤时只计一牲口的数量和重量，那么是如何实现牲口在走过电子秤的过程中只有一只的问题呢?有的牲口很不“听话”，特别是小牲口，不好处理。因此，本系统采取人工与自动闸门(闸门的设计是根据牲口的大小可以改变闸门开度)控制来进行处理，在系统通道的合适位置设有一红外线，牲口一触红外线闸门关闭，等到计完一次数量和重量后闸门开启，另外一只牲口再过闸门。为了防止小飞虫触及红外线而错误判断设计双红处线联动触动装置，只有两根红外线同时触及才触发一次。
2异常处理。如有时可能出现没有控制好一次过了两只或以上牲口时，而且可能已经记录了本次错误的数据，本系统设计了在工人的工作位置上有记录暂停和记录清一次的功能。
3建立数据库。为了保证数据和牲口的一一对应，在牲口进入系统之前建立牲口的ID数据卡号，在牲口进入计重计数前应对牲口的ID号扫描，在这里有一个牲口ID扫描间。并把计重后的数据存在对应的数据里，对牲口的进出栏和平时数据采集与处理分析。本系统的终端可以单独使用也可以用usB端口设计与电脑中的系统软件联接使用，能快速对数据处理并打印出来。因为有数据库所以系统还有数据管理和分析的功能。这样有利于平时对牲口进行成长跟踪。
4系统总体的模块设计。根据本系统设计的需要和要求，主要分如下的几个模块：
5系统程序总体设计流程图。我们根据以上论述的，画出总体设计流程图：
二、计重计数设计
1计重。在计重时因为是动态中计重，所以数据有一点偏差，根据电子称灵敏度不同，控制偏差的范围在0.1％～0.5％之中。
(1)计重方法和程序设计。在电子称的适当位置放置红外线双触装置，当牲口触及开始计重红外线装置单片机发出读取电子秤上数据指令，对读人的数据进行分析，首先判断数据是否为0，不为0则数据记一次，再发出读取电子秤上数据指令，判断数据是否为0，不为0则数据记一次，计一百次或者当牲口触及结束红外线装置停止数据的采集，求出数据的平均值，为本次计重的数据保存并计数量一次。程序设计如图4所示：
(2)用Protue軟件模拟。把单片机的程序做好在Protue软件中进行模拟程序，效果很好。
2计数
在系统中可以手动输入设定计数报警值或者默认数值报警，到了设定值报警，系统程序不动，等待处理。
三、报表模块
系统的报表模块用Access数据库引擎来做，可以根据要求生成Excel数据报表、进出栏牲口数据分析的数据表格。
四、应用前景
简易产品自动计数器的设计 篇4
当今工业发展呈现日新月异的变化, 工业生产过程中的计数方式也需要发生变化, 单纯的手工计件不仅容易漏计、错计, 而且劳动强度大。为此我们设计了一款基于单片机和光电检测器的简易产品自动计数器, 首先由漫反射光电开关将接收的信号转换为电脉冲信号, 送入单片机进行处理, 处理后送数码管显示, 实现自动计数的功能。该系统可显示当前累计数值, 计数容量为0000~9999, 还具有手动复位功能。
2 系统硬件设计
该系统的硬件主要由单片机最小系统、光电开关检测电路、数码显示电路、蜂鸣器报警电路和电源电路组成, 系统框图如图1所示。
该系统中的光电开关检测电路能够及时检测到当前工作区的产品数量, 并将产品累计的数量显示在4位数码管上, 还可以使用系统的按键电路, 对检测电路的计数值设置上限, 超过上限值启动报警电路。
2.1 光电开关检测电路
2.1.1 漫反射光电开关E18-D 80N K
光电开关E18-D 80N K是一种集发射与接收于一体的光电传感器, 发射光经过调制后发出, 接收头对反射光进行解调输出。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点, 可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。
2.1.2 E18-D 80N K工作原理
如图2所示为该光电开关的电路原理图, 这是N PN型光电开关, 有电源、接地和输出三条线, 其输出状态是0、1, 即数字电路中的高电平与低电平。检测到目标是低电平输出, 正常状态是高电平输出。在电路设计中可以在输出端加上拉电阻10K到5V, 再接入单片机检测, 会比较稳定。
光电开关E18-D 80N K的技术参数如下:
1) 输出电流D C/SC R/继电器C ontroloutput:100m A/5V供电
2) 消耗电流:D C<25m A
3) 响应时间:<2m s
4) 指向角:≤15°, 有效距离3~80C M可调
5) 检测物体:透明或不透明体
6) 工作环境温度:-25℃~+55℃
7) 标准检测物体:太阳光10000LX以下白炽灯3000LX以下
8) 外壳材料:塑料
9) 接5V电源, 数字量输出, 不需要进行A D转换, 可直接接单片机的IO
2.2 数码显示电路
本设计采用的是4位7段式的共阴数码管即时显示所有已通过光电开关的产品数量, 显示范围:0000~9999。数码管的段码由P0口提供, 位码由P2.0~P2.3提供。
2.3 蜂鸣器报警电路
报警电路采用三极管SS8550放大电路驱动蜂鸣器, 当生产线上产品数量达到设定计数的上限值时, 单片机触发三极管工作, 使蜂鸣器发出声响。报警电路如图3所示。
3 软件设计
本系统程序设计用C语言来完成, 并由Keil软件进行调试和编辑。系统流程图如图4所示。
4 结束语
经过提出设计方案-方案论证-仿真-制作实物-调试等过程制作的产品自动计数器, 通过光电开关检测产品的有无, 利用单片机对产品数目进行自动计数, 并将结果送数码管显示。经实测该产品自动计数器具有检测速度快、计数准确、实用性强、操作方便、安全可靠等特点, 具有一定的应用价值。
摘要：介绍了一种简易产品自动计数器的软硬件设计过程, 系统由漫反射光电开关E18-D80NK、STC89C51单片机和数码显示电路等组成, 制作该产品自动计数器, 经实测该系统具有检测速度快、计数准确、实用性强等特点。
关键词：自动计数,漫反射光电开关E18-D80NK,数码显示
参考文献
[1]杨东燕.基于单片机的产品自动计数与装箱控制系统[J].内蒙古科技与经济, 2010.
[2]张羽鹏, 王开福.红外计数在测速中的应用[J].红外技术, 2008.
[3]斯芸芸, 景琴琴.红外光电计数器的设计与制作[J].电子制作, 2014.
[4]黄茂雄.光电计数器的设计分析[J].价值工程, 2012.
自动计数 篇5
1、教材的地位与作用
《分类计数原理与分步计数原理》，是高中数学第十章排列、组合的第一节课。分类计数原理和分步计数原理是排列、组合的基础，学生对这两个原理的理解，掌握和运用，成为学好本章的一个关键。
2、教学目标
(1)知识目标
掌握计数的两个基本原理，并能正确的用它们分析和解决一些简单的问题。
(2)能力目标
通过计数基本原理的理解和运用，提高学生分析问题和解决问题的能力，开发学生的逻辑思维能力。
(3)情感目标
培养学生勇于探索、勇于创新的精神，面对现实生活中复杂的事物和现象，能够作出正确的分析，准确的判断，进而拿出完善的处理方案，提高实际的应变能力。
3、重点、难点
重点是分类计数原理与分步计数原理
难点是正确运用分类计数原理与分步计数原理
二、说教法
启发引导式
三、说学法
指导学生运用观察分析讨论总结的学习方法。
四、教具、学具
多媒体
五、教学程序
学以致用培养能力布置作业知识拓展提出课题引入新课观察归纳形成概念比较归纳深化概念任务后延自主探究总结反思提高认识学以致用培养能力布置作业知识拓展
1、提出课题DD引入新课
首先，提出本节课的课题分类计数原理与分步计数原理
设计意图：明确任务，激发兴趣。
2、观察归纳DD形成概念：
首先，我结合图给出问题1：
问题1：从北京到上海，可以乘火车，也可以乘汽车。一天中有火车3班，汽车有2班。那么一天中，乘坐这些交通工具从北京到上海共有多少种不同的走法?(答案：3+2=5)
由这个问题我们得到分类计数原理：完成一件事，有n类办法，在第1类办法中有m1种不同的方法，在第2类办法中有m2种不同的方法EEE，在第n类办法中有mn种不同的方法，那么完成这件事共有：
N=m1+m2+???+mn种不同的方法
接下来，我再结合图给出问题2：
问题2：从北京到上海，要从北京先乘火车到郑州，再于第二天从郑州乘汽车到上海。一天中从北京到郑州的火车有3班，从郑州到上海的汽车有2班。那么两天中，从北京到上海共有多少种不同的走法?(答案：3*2=6)。
由这个问题我们得到分步计数原理：完成一件事，需要分成n个步骤，做第1步有m1种不同的方法，做第2步有m2种不同的方法EEE，做第n步有mn种不同的方法，那么完成这件事共有N=m1×m2×???×mn种不同的`方法。
设计意图：由两个实际问题，引导学生得到分类计数原理与分步计数原理，培养学生的观察、归纳能力。
3、比较归纳DD深化概念
两个原理的比较：
1、共同点：都是计数原理，即统计完成某件事不同方法种数的原理，因此都要先弄清是怎样一件事，如何才算完成这件事。
2、不同点：分类计数原理中的n类办法相互独立，且每类里的每种方法都可独立完成该事件;分步计数原理中的n个步骤缺一不可，每一步都不能独立完成该件事，只有这n个步骤都完成之后，这件事才算完成。
设计意图：通过两个原理的比较，让更好的掌握原理的使用。
4、学以致用―――――培养能力
例1。书架的第一层放有4本不同的计算机书，第二层放有3本不同的文艺书，第3层放有2本不同的体育书。(1)从书架上任取1本书，有多少种不同的取法?(2)从书架的第1、2、3层各取1本书，有多少种不同的取法?
(书架取书问题)引导学生分析解答，注意区分是分类还是分步。
例2一种号码锁有4个拨号盘，每个拨号盘上有从0到9共10个数字，这4个拨号盘可以组成多少个四位数字的号码?
例3。如图是广场中心的一个大花坛，国庆期间要在A、B、C、D四个区域摆放鲜花，
ABDC
有4种不同颜色的鲜花可供选择，规定每个区域只准摆放一种颜色的鲜花，相邻区域鲜花颜色不同，问共有多少种不同的摆花方案?
设计意图：为了使学生达到对知识的深化理解，从而达到巩固提高的效果。
5、任务后延―――――自主探究
(1)填空：
①一件工作可以用2种方法完成，有5人会第一种方法完成，另有4人会用第2种方法完成，从中选出1人来完成这件工作，不同的选法的种数是9。
②从A村去B村的道路有3条，从B村去C村的道路有2条，从A村经B村去C村，不同走法的种数是6。
(2)现有高中一年级的学生3名，高中二年级的学生5名，高中三年级的学生4名。
①从中选1人参加接待外宾的活动，有多少种不同的选法?12
②从3个年级各选1人参加接待外宾的活动，有多少种不同的选法?60
(3)把(a1+a2+a3)(b1+b2+b3+b4+b5)(c1+c2+c3+c4)展开后不合并时共有多少项?60
设计意图：培养学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。
6、总结反思―――――提高认识
本节课学习了以下内容
(1)分类计数原理
(2)分步计数原理
(3)两个原理的比较
(4)用两个原理解题的步骤
设计意图：突出重点，帮助学生对所学知识系统化、条理化
7、布置作业――――知识拓展
P97习题10。11，2，3题
设计意图：巩固所学知识，发现和弥补教学中的遗漏和不足，培养学生良好的学习习惯。，
自动计数 篇6
1 白细胞假性增高
1.1 血液采集
血液采集过程中采血处发生炎症、采血管中抗凝剂的剂量不足、血液和抗凝剂的混合不够均匀, 导致了标本中血小板的凝聚。对应措施:采血者采血时速度要快, 位置要准, 避免采血部位的炎性反应;在采血管中加足量的抗凝剂, 使血液和抗凝剂充分混合后重新检测[1]。
1.2 天气缘故
由于天气气温较低, 血液中的蛋白质发生沉淀出现沉淀小团块, 全自动血细胞计数仪直方图显示血小板右边曲线无下滑趋势。对应措施:将标本置于37°C环境加温后以12000prn/min的转速离心5min后, 等量生理盐水兑换血浆, 两者充分混匀后将标本重新检测。
1.3 标本中的红细胞没有彻底的溶解
在高脂血症、肝脏疾病、异常血红蛋白症等疾病中血红细胞无法正常溶解, 全自动血细胞计数仪直方图显示左侧淋巴峰升高[2]。对应措施:将标本稀释至原来的两倍体积, 以12000prn/min的转速离心5min后, 等量生理盐水兑换血浆, 两者充分混匀后将标本重新检测, 结果以稀释倍数计算。
1.4 幼红细胞的出现
如果血液是来自新生儿、溶血性贫血患者, 全自动血细胞计数仪直方图显示淋巴峰双峰。对应措施:一旦遇到上述情况, 采用手工计数测量。
1.5 大型血小板的出现
如果血液来自急性失血、脾切除手术后溶血性贫血、真性红细胞增多症、慢性粒细胞性白血病等疾病患者, 老中青血小板同时释放参与了机体的血液循环, 导致了大型血小板比率增高。对应措施:一旦遇到上述情况, 采用手工计数测量。
2 白细胞假性降低
2.1 寒冷性白细胞凝集
由于气候寒冷导致白细胞聚集。对应措施:将血液标本充分混匀后重新检测。
2.2 非寒冷性白细胞凝集
白细胞出现聚集, 但是与气候原因无关, 全自动血细胞计数仪直方图右侧显示一波峰, 标本涂片同时出现凝集。对应措施:将标本置于37°C环境加温后以12000prn/min的转速离心5min后, 等量生理盐水兑换血浆, 两者充分混匀后将标本重新检测。
3 红细胞假性增高
红细胞假性增高绝大部分原因是由人为造成的, 标本放置时间过久后发生分层未能充分混合, 底部吸样。对应措施:检测之前将标本充分混匀。红细胞假性增高还存在一种原因即患者出现大量脱水时, 血液浓缩, 红细胞数目增多, 解决这一问题的方法就是待患者纠正脱水后再进行检测。
4 红细胞假性减少
红细胞发生凝集时平均红细胞体积值增大, 镜下可见凝集小块。对应措施:将标本置于37°C水浴环境加温5min后, 轻轻混匀然后在进行检测。
5 血红蛋白假性增高
5.1 乳糜标本
乳糜标本中由于液体浑浊不清, 检测时标本吸光度 (OD值) 升高, 导致了血红蛋白数值假性增高。对应措施:将等量生理盐水兑换血浆, 两者充分混匀后将标本重新检测。
5.2 白细胞异常升高
由于白细胞数目异常增高, 检测时标本吸光度 (OD值) 升高, 导致了血红蛋白数值假性增高。对应措施:用氰化高铁血红蛋白法测定血红蛋白, 比色前要先以12000prn/min转速离心取上清液比色。
6 血小板计数假性增高
血液标本中存在血小板、红细胞、细胞碎片、以及由于冷凝集素导致的细胞凝集等, 上述小细胞导致了血小板计数的不准确。全自动血细胞计数仪可通过自动设置浮标界限方法进行确保准确度。对于由于冷凝集素导致的细胞凝集造成的误差, 可通过37°C环境水浴加温后再进行检测。
7 血小板计数假性降低
血液采集后放置时间过久, 这是导致血小板计数假性降低最常见的原因, 由于标本放置时间过久, 血小板离开人体一段时间后容易发生变形、自溶等一些列反应, 仪器漏查导致误差的发生。对应措施:采集标本后及时送检。
采集到血液标本后要与抗凝剂充分混匀, 避免血小板由于体积较小, 容易粘附于血管破损处及组织, 同时发生聚集, 导致了血小板计数假性降低。对应措施:采集标本后及时送检。定期、及时清理、保养全自动血细胞计数仪, 积极进行指控工作是减少全自动血细胞计数仪的计数误差的基础。
摘要：目的 探讨全自动血细胞计数仪的计数产生误差的各种原因以及相对应的处理措施。方法 通过对本院2006年1月～2011年7月1万张全自动血细胞计数仪检测的化验单的数据进行回顾性统计分析。结果 不同细胞检测产生误差的原因不同, 要针对不同误差进行不同处理。结论 定期、及时清理、保养全自动血细胞计数仪, 积极进行指控工作是减少全自动血细胞计数仪的计数误差的基础。
关键词：全自动血细胞计数仪,误差,原因,对策
参考文献
[1]苏莉斯, 郑小玲, 冯桂玲, 等.Sysmex XE-2100全血细胞分析仪白细胞分类复检率探讨[J].检验医学与临床, 2009, 6 (14) :1147.
高速变规格自动分拣计数器设计 篇7
计数分装设备作为完成加工产品计数和包装工艺过程的设备被广泛应用于工业生产，计数准确、分装快速能带来较大的经济效益。工业分拣计数包装设备作为专业性极强的操作，要求其传动装置紧凑、可靠性高、计数分拣速度快。
随着全球加工产业的持续发展，预计计数分装设备在未来10年内会以每年5.3%的速度增长，到2015年达到580亿美元的市场规模。目前，美国、日本、德国和意大利是国际公认的四大计数分装设备强国[1,2,3,4]。其中，美国拥有全球最大的包装设备生产厂商。美国计数包装工业自二战后迅速发展，逐步形成以包装材料、工艺及相关机械设备的完整工业体系;20世纪70年代，日本的包装工业得到快速发展，并在90年代将微电子控制技术、智能传感和工业机器人计数成功应用于包装工业，德国包装机械在测量、结构设计及技术可靠性等方面具有很大的技术优势;意大利是欧洲仅次于德国的第二大包装机械设备出口国，其包装设备主要用于食品加工产业，产品性能优良、价格便宜。
我国计数包装设备起步较晚，水平较低。从20世纪80年代开始逐步自主研发生产并应用于烟草加工、制糖、酿酒等行业。目前，我国自主研发的计数包装设备虽可基本满足国内市场需求，但和4大包装强国相比，在控制技术和产品可靠性方面存在较大差距，同时，新技术和新材料的推广应用范围狭窄、速度缓慢[5,6,7,8]。在未来，计数包装产业要向提高设备技术含量、相关设备零部件生产加工专业化、相关设备集成化等方向发展。
为了解决大批量、不同规格、小型号零部件计数分装这一耗时耗工的难题，本课题自主设计了一种规格可变的自动化控制的计数分装设备。实现不同型号微小零部件的自动计数分拣操作。
1 系统设计方案
1.1 总体设计方案
自动计数分装设备设计包括机械结构的设计和控制系统设计2大部分，设备分为落料系统、计数系统、包装系统、电控系统、人机交互系统5部分，其中，落料系统和计数系统是整个装置能否实现落料和计数的先决条件;包装系统主要实现零件打包成袋的功能;电控系统利用PLC设备实现计数数据采集及设备流程控制[9,10,11];人机交互系统实现人机交互功能。设备设计方案如图1所示。
设备主要结构包括:振动盘、可调式落料滑道、挡料缸、计数传感器部分、收料底缸、旋转缸、料斗、锁紧缸、机架及电气控制部分，设备结构示意如图2所示。
1.2 机械设计方案
在自动计数分装器机械结构设计中，关键是解决落料、计数、分装3大设计问题，实现零件的有序落料，并能够实现不同规格的同类零部件的自动计数和分装。
1)落料与计数结构
考虑到大量零部件被同时释放，设备要求能够实现有序落料且不出现堵塞现象。本文设计了一种落料系统，旨在能够将零件均匀、顺畅、有序的排列，并且落料的速率可控。落料系统如图3所示，该系统主要由电磁底座、料斗、螺环轨道和限料板组成。将目标零件放在料斗内，零件由于受到电磁底座的振动而沿螺旋轨道上升，在上升的过程中经过限料板的筛选而改变上升姿态，从而使零件能够按照计数的要求以统一状态自动进入计数通道。
1—电磁底座;2—螺旋轨道;3—限料板;4—料斗
2)计数轨道
自动计数分装器的核心功能为精确计数。为了能够高效准确地计数，在计数轨道设计中，设计了一款与落料系统结构螺旋轨道相匹配的计数轨道系统。该计数系统具有宽度可调节的计数轨道和V型滑道，面对不同规格的零件选择不同的计数轨道进行操作，同时也可拓宽自动计数器的使用范围。计数系统结构如图4所示。
1—立板;2—可调底板;3—传感器;4—立板支撑架;5—伸缩气缸;6—挡料气缸;7—集料盒
如图4所示，该计数系统结构主要由立板、可调底板、传感器、立板支撑架、伺服电机、挡料气缸和集料盒组成。立板根据要求并列固定在立板支撑架上，立板的下面是可调底板，可调底板通过伺服电机的正反旋转控制底板与立板组成的通道宽度，立板与可调底板之间组合成可调宽度的计数通道;在计数通道的下端设置了150°斜度的V型滑道，并且在其端部设置了挡料气缸，挡料气缸可以进行二次伸缩满足单通道补料的功能，零件滑落到V型滑道后被安装在滑道上的传感器计数并在集料板中汇流后装载到料斗中。
可调宽度的计数通道一端与振动盘的螺旋轨道衔接，另一端与V型滑道相接。零件从振动盘出来后可以直接被送到计数通道，调节通道的宽度即可对不同规格的同类零件进行计数和分装。
3)包装系统设计
在经过落料系统和计数系统以后，被计数的零部件被装载进入料仓，当计数值达到目标设定值时，零部件需要卸料包装。为了能够使整个分拣计数器全过程都能够实现自动操作，本文结合被收集物的自身特点设计了一种自动包装结构，实现微小金属零件的自动包装功能。自动包装系统结构如图5所示。
如图5所示，包装结构主要由薄膜、卷圆装置、落料管、分料装置、侧热压封合、防偏轮、热压封合系统、升降平台组成。薄膜经过不同的导向辊最终进入卷圆装置，此时薄膜被卷成圆，在防偏轮的作用下侧面的搭扣重叠在一起并被侧热压封合粘合在一起，同时薄膜包装袋继续下行，盛装在料斗中的微小金属块通过落料管被释放在包装袋中，料件的下落过程中同时经过分料装置进行分料，以防止金属块集中一起下落时的冲击力撑破包装袋，另外升降台的上升托住包装袋的底部也有利于保护包装袋不被撑破，待零件全部落料完成后，升降台下降，利用自重使包装袋垂直悬空，此时热压封合装置将包装袋封合并截断，最终料包轻轻落在升降台的橡胶表面上，完成整个包装过程。
1—薄膜;2—卷圆装置;3—落料管;4—分料装置;5—侧热压封合;6—防偏轮;7—热压封合系统;8—升降平台
2 电气控制系统设计
2.1 电气控制系统PLC程序设计
为了实现零部件的准确计数并分装，设备采用PLC控制计数分装流程动作，放入料斗中的料件在振动盘高频率的振动下，有序排列在落料滑道中间，并依次通过各自的计数传感器通道;计数数值达到设定的补料数值时，振动盘变为低速振动，进入慢速补料阶段;计数达到最终设定值时，振动盘停止振动，挡料缸二次伸出封闭补料通道，料件收集在收料仓内，PLC控制各对应的气缸，实现料件的开仓、关仓、收料旋转等动作，各动作完成后，便可取出定量收集的料包;各气缸部件回位后，设备可进行循环生产，操作工人可以根据不同规格的零部件调整计数通道尺寸实现不同规格零件的计数。系统控制流程如图6所示。
自动计数分装设备的设计目的是实现对微小零部件的自动计数打包。因此，如何实现零部件有序落料、计数和包装控制是电气控制系统设计的重点，控制系统配合机械结构中的多通道设计，采用高分辨率的传感器来采集工件下落信号用以计数。考虑工件放在一起同时下落可能会造成漏计数，在机构设计中设计工件引导机构，并且能对引导机构进行控制，根据零部件计数数量对工件进入出料口的速度进行引导，并采用调频震动仪来进行控制。
根据设备自动计算分装控制要求，PLC电气控制系统针对落料控制、计数通道控制、计数控制和包装控制4个功能模块开展程序设计。
2.2 人机交互界面设计
为配合电气控制系统功能实现，设备使用欧姆龙配套组态软件设计开发设备的人机交互软件。按照操作流程将人机交互软件分为主操作界面、落料控制界面、计数规格控制界面、计数控制界面、包装控制界面和状态监控界面。设计相关控制界面，实现设备状态参数及设备故障的显示与分析、设备参数的设定和调整。人机交互系统界面如图7-图12所示。
3 试验
根据机械及电气控制设计方案，设计并制作设备样机，设备样机如图13所示。
自动计数分装设备根据具体定量收集要求设定相应的最终计数数值。根据图6所示控制流程开展设备性能测试，实验以1 000个落料为最终的定量收集数值为例，测试采集50组数据取平均值。为测试自动计数设备在不同速率操作情况时的性能，分别针对不同规格微小零部件、不同振动落料速率进行设置，实验测试结果如表1所示。
根据对不同工况下设备计数分装操作测试数据分析，可知该设备具有以下特点:
1)计数精度高:通过高灵敏的计数通道准确计数并记录计数数值;
2)振动频率分级可控:可以根据需要设置不同的振动频率，实现零部件的分级计数分装操作;
3)计数通道可调。可通过设定人机界面的相关参数即可实现计数通道的规格改变，实现对不同规格的零部件进行计数;
4)设备操作简单、自动化程度高:整个计数分装过程仅需输入工艺参数，并操作对应的功能按钮，即可以实现设备的落料、开仓、关仓、计数、收料等功能，降低人力成本、提高生产效率。
4 结语
针对微小零部件的计数分装操作开展研究，解决大批量、不同型号、微小型的单体零部件自动计数分装的难题，设计规格可选且能自动完成零部件计数和分装设备。从计数分装设备设计的关键技术入手，对落料系统、计数系统做了详细的设计和优化;对控制系统的硬件和软件进行设计和选型，并利用PLC实现设备电气控制设计及编程。设备结构简单、运行可靠、制造成本低、自动化程度高，可实现大批量、不同型号、微小型零件的准确、定量自动化计数分装。该设备运行状态良好，目前已被企业用于实际生产过程。
参考文献
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自动计数 篇8
人工宝石是主要以立方氧化锆为原料经人工合成和加工而成的宝石。目前广西梧州成为世界上最大的人工宝石加工和贸易集散基地，梧州的人工宝石年产量超过130亿粒，加工量占全国的80%，占世界总量的40%以上，梧州市已被世界珠宝界誉为“人工宝石之都”[1,2]。伴随着人工宝石产业的快速发展，相关的机电设备的研发得到了越来越多企业和研发人员的重视，并已研发出了多种切割、研磨、抛光等自动化机电设备。对宝石加工的加工机理以及加工设备软件控制系统的设计也有相关的研究，如文献[3,4]。但针对人工宝石颗粒自动化计数设备的研发却很少，市场上还没有可推广的适用产品。究其原因在于：传统的宝石产业加工和交易对象是高价值产品，需要计数的颗粒量不会很大，人工计数就可以满足。因此，在人工宝石兴起之前，市场对宝石自动计数机的需求不大，没有研发的需求，市场上就缺少能用于宝石颗粒计数的适用产品。但是，人工宝石是一种低价值而广受市场欢迎的装饰艺术品，产量和交易量往往都很大。以梧州为例，年产量和成交量上百亿粒。在企业或销售环节每次需要计数通常可达数万粒甚至数十万粒。因此，研发出一种可大规模精确自动计数的设备，可大量节约劳动力，提高生产和销售效率，降低成本。这正是本文所报告的人工宝石颗粒计数机的研发目的。
目前，市场上人工宝石计数主要采用人工计数法，以粒为单位，由工人在灯光下借用固定板孔的模板来完成。由于人工宝石体积小、多面反光、存在着效率和准确率低，宝石反射的强光对人的眼睛会造成伤害等问题，大批小型人工宝石加工企业和从事批发的经营商在计数环节耗费了大量的人力成本。为了提高人工宝石的计数效率和准确率，减轻人工宝石从业人员的劳动强度，降低宝石产品的计数成本，市场急需研究一款全自动的宝石颗粒计数机替代人工计数。
自动计数是工业自动化过程中的重要组成部分，已有了不少研发成果。但针对大批量某种特定形状的颗粒实现自动点数的设备则极少见。已有的关于颗粒点数的研究。一类是通过图像获取设备得到大批量颗粒图像，通过图像处理技术识别出视场中的颗粒数量。这类研究多见于显微镜下颗粒的计数，或是某些特种用途的计数，如文献[5,6,7]。另一类计数是通过光电传感器，获得颗粒通过某个特定的路径时拾取传感信号，通过电路和信号处理系统实现计数，自动计数主要是运用光电感应技术实现，颗粒一般是进行某种串行的运动，如文献[8,9,10]。和本文报告研发的针对散布式大数量颗粒进行计数设备存在着本质不同。本文所报告的基于机械设计，辅助电驱动、检测、反馈和控制，实现散布式大批量颗粒的计数的研发，是一个有益的尝试。
1 人工宝石颗粒自动计数机的设计介绍
1.1 总体机构设计
本计数机由电动机、传动机构、计数机构、检测补给机构和接收装置等组成，功能路线：开始→颗粒进箱→排满计数板→计数→颗粒脱板→检测补给→回位→开始。人工宝石颗粒自动计数机结构示意图如图1所示。
1.入料箱；2.计数机构；3.传动机构；4.接料箱；5.补给装置
1.2 主要性能指标
1）主要技术指标：
设备的外形尺寸（长×宽×高）：（325×180×520)mm;
计数准确率：≥99%;
计数速度：>2000粒/min。
2）功能指标：
实现人工宝石颗粒的自动计数功能。能对宝石颗粒数进行全自动定量计数，定量补给，并通过液晶界面，对宝石的数目进行实时显示。
1.3 计数机构的设计
计数机构由计数板、刮板、光敏感应器等组成，如图2计数机构示意图所示。
工作时，将宝石颗粒倒进入料箱内，颗粒从入料箱条形出料口1堆落至计数板2上，位于计数板下方的挡板遮挡宝石颗粒从计数孔内掉落。启动电动机3驱动齿轮齿条4运动，带动计数板前移，位于出料口底部的刮板均匀地将颗粒刮入计数孔内，计数板继续前移，当计数孔依次脱离挡板的遮挡时。感应器即开始计数，宝石颗粒随即落入接料箱中。当所有排孔都计数完毕，电动机反转，带动计数板回位，循环计数。
当利用计数板记录下的宝石数量不够预定的宝石数量时，通过补给装置进行补给计数，使宝石颗粒数达到预定的数量。补给装置在工作时，宝石颗粒由补给料箱5进入，经出料孔6落至转动计数盘7上的各计数孔内，按计数补给宝石颗粒落入接料箱。
1.3.1 计数板厚度的设计
为了确保每次有且只有一粒宝石顺利通过计数孔，计数孔的直径和高度（即计数板厚度）需要根据所计数宝石的直径来选择。计数孔为通孔，颗粒从上往下通过时使得计数完毕后脱离计数板落入接料箱，为了保证宝石能完全进入计数孔，孔的高度H应大于宝石高度h，同时为了保证只有一粒进入，孔的高度H应小于2倍的宝石高度，因此计数孔的高度即计数板的厚度H，此厚度应满足h≤H≤2h。
为了获得更好的亮度和色彩，一般宝石的设计加工为圆形明亮琢型[11,12]，即如图3宝石圆形明亮琢型切工比例图所示。宝石的高度h近似为其外形直径d的60%，因而计数板厚度H与所需计数的宝石外直径d应满足：
1.3.2 计数板计数孔设计
为了提高计数效率，计数板采用多排数孔结构。为了确保每次有且只有一颗粒宝石顺利通过计数孔，计数孔的直径需要根据所计数宝石颗粒的直径来选择。一般选取孔的直径略大于宝石直径，如在样机设计试制中对直径3.0mm的宝石，我们选取了3.05mm的孔径，并倒角1×45°。
1.3.3计数板孔距的设计
计数板孔距设计根据计数板的材料、孔径及感应器的间距来设计。以直径为3.0mm宝石颗粒计数为例，在样机试制中选择亚克力板（聚甲基丙烯酸甲酯）作为计数板的材料，计数板的孔距5mm。计数板每排20个孔，共14排280个计数孔，且分为3块区域：中间6排，左右各4排，每块区域间隔一定距离，如图4计数板结构示意图所示。目的是为了使刮板、计数板、挡板、感应器的动作顺序协调。样机的距离设定为20mm。
1.3.4 刮板的设计
刮板的主要作用是刮拨颗粒均匀地落入计数板的计数孔中，由于颗粒小、硬度高，刮板采用软硬适中的毛刷材料，使颗粒既不因速度快慢产生弹跳，也不出现板孔中颗粒重叠的现象。
1.4 传动结构
传动机构由齿轮齿条、导杆、滑块等组成，工作时，电动机正反转，通过齿轮齿条，带动计数板实现往复直线运动。宝石颗粒由入料箱放入后，通过刮板与计数板的相对运动，将宝石刮入计数孔内，再由计数板上下对立式的光电感应器进行检测并完成计数。
根据计数板的设计，在往复运动中计数板的行程L应该满足所有的计数孔都能经过宝石颗粒入料口。在本实验方案中要求行程L满足：
为了方便安装调试，预留一定的裕量，选取齿轮分度圆直径为4mm，齿条长度为120mm。
1.5 宝石颗粒检测模块
检测模块由对立式的光敏感应器组成，安装在计数板两端的上下方，并与计数孔相对应。使用对立式光电开关作为传感器，利用了光电开关对光的敏感性，当没有宝石在发射管跟接收管中间时，接收管导通，反馈端为高电平；当有宝石在光电开关中间，会大大减弱接收端的红外线，使接收管处于断开状态，从而反馈端为低电平；因此，高低电平状态对应宝石的“无”和“有”。检测结果再通过软件计算即可实现宝石的自动计数。
1.6 补给机构
补给机构的主要作用是当所需颗粒数目较少或颗粒未能完全填满计数板孔时，可自动进行计数或补偿的计数装置，能实现单粒、少量的宝石计数。其工作原理是：以计数板上单排孔数等分计数盘，即在盘上固定直径圆周上，以φ=360°/n等分加工出计数孔。
设交易需要的宝石颗粒数目为Ntotal，当前的宝石数目为Ncurrent，则所需补充的数目为Ν=Ntotal-Ncurrent。根据所需补充的数目，由控制系统自动计算并驱动电动机带动转盘旋转，转角Ψ=N*φ
在样机试验中计数转盘上等分20个计数孔，则每两计数孔间中心角度偏移：
即每旋转φ=18°补给1颗粒。
1.7 机架的设计
机架采用框架式结构，材料为不锈钢管，主要支承电机、轴承座、导杆、刮板、感应器等零部件，结构紧凑，总载荷较轻，设计目标是安装及调试方便。美观，安放于桌面上使用，便于携带。
2 计数软件架构
计数系统软件主程序流程图如图5所示，使用时用户只需要倒入计数的宝石颗粒，输入所需的宝石数目，按下开始按键，则计数由系统自动完成。
3 试验研究与结果分析
本人工宝石颗粒自动计数机的设计目标是实现全自动颗粒计数，以提高效率，降低成本及劳动强度，改善工人的工作环境。根据样机实验测试数据，与全人工、借助固定板孔模板计数方式进行了比较，结果如表1所示。
4 结论
本文所报告的人工宝石颗粒自动计数机能实现对大批量、平面散布的人工宝石颗粒全自动计数，能自动记录和实时显示计数数量。具有准确、方便、快捷、无光污染的特点。解决了目前市场人工宝石生产包装、销售的颗粒计数问题。本设备还可根据需要，根据不同尺寸规格的宝石颗粒，随时更换不同厚度和不同孔径大小的计数板来完成计数。整个计数装置结构紧凑、计数效率高、使用方便简单，因此具有较广泛的推广应用价值。另外，本机的研发，对研发其他具有特定形状大批量固体颗粒自动计数设备有参考价值。
摘要：面向当前人工宝石加工、贸易市场对大批量人工宝石颗粒计数的需求,根据人工宝石以颗粒为单位,数量大的特点,设计了一种人工宝石颗粒自动计数机。计数机实现了对大数量散布的人工宝石颗粒全自动准确计数,并在液晶显示界面实时显示计数量。该机满足了人工宝石生产包装、市场交易中颗粒自动计数的要求,有效地提高了生产和交易效率,降低了企业成本。
关键词：人工宝石,计数机,计数板,补给装置
参考文献
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自动计数 篇9
计算机视觉技术是一种快速、经济、有效的测量和评价手段,在农业生产中有着广泛的应用和广阔的发展前景[3,4,5,6,7]。目前已有研究人员利用基于端点的细化算法[8]、目标跟踪[9]、神经网络[10,11]、四邻域标记[12]和灰度图像分析[9,10]等方法对生物幼苗进行计数,但是主要针对于单帧图像。本研究以鱼苗为例,设计了一套实时在线计数系统。
1 计算机视觉鱼苗自动计数系统
系统硬件主要由光源、摄像头、过流计数箱体、稳流水箱和计算机(联想G510AM-IFI)组成(图1)。光源由白色LED灯板和导光板组成,位于摄像机正下方过流计数箱体底部。采用彩色摄像头(Basler ac A640-100gm,1/4”CCD面阵摄像机),根据摄像机CCD面阵尺寸与拍摄范围,为了拍摄出完整而不失真的图像,选取焦距5 mm的定焦镜头。
1.1 过流计数箱体
过流计数箱体采用透明亚克力材料制成,包括入口段、稳流段和观测段。其中,入口段通过弯管与稳流装置相连,沿鱼苗进口方向向上倾斜30°,可防止水体溢出;观测段宽度18 cm,其顶面透明,沿鱼苗出口方向向上倾斜15°,以避免水流过通道时在顶面残留水滴影响处理效果;在入口段和观测段之间有一段长23 cm的稳流段,使水流扩宽以保证进入观测段的水流和苗体分布均匀,稳速流过宽18 cm的观测段(图2)。
1.2 稳流水箱
该稳流水箱的设计主要利用了流体力学中小孔出流[15,16]的原理,并在此基础上做了改进。小孔出流原理如图3a所示,其中液面a为自由液面,b为容器底部开的一小孔,自由液面高度h为液面a到小孔b的距离。若水从孔口b射流速度为Ub,则由伯努利方程[17]可知,。稳流水箱的原理图如图3b所示,首先在水箱顶部加了密封盖,其次设置了进气阀门D,当液面A在进气阀以上时,自由液面高度h就是进气阀D到底部小孔B的距离,这时水流速度能保持恒定并得到了降低,且不受水体体积影响。为使水箱最底部的水和苗体更容易流出,将底部设计成锥形,将进气阀D设在具有锥度的底面且靠近箱壁的一端。空气不断通过进气阀D进入水箱到达顶部,还有曝气和搅拌均匀的作用。
2 系统软件设计
2.1 参数设置模块
系统软件部分主要由图像处理、数量统计和参数设置模块构成,其设计总流程如图4所示。其中参数设置模块包含4个部分:(1)生物种类的选择,通过选择物种的形状参数进行目标提取计数;(2)对计数模式的选择,当检测到开始计数时,在单桶计数、连续多桶计数模式下,计数结果分别为自动清零、在原基础上继续累加;(3)计数方式的选择,可选择打开摄像头实时采集图像或打开视频处理计数;(4)开始与停止计数的自动判定,当检测到有目标流过时,开启计数功能,当检测到目标不再运动时,自动停止计数,防止水流停止后重复计数视野中的那部分鱼苗。
2.2 图像处理模块
实验采集的图像分辨率为659×494像素的彩色图像,为了提高图像处理质量,增加处理速度,在进行图像分割前,应先将彩色图像进行灰度处理[18]。彩色图像的亮度值是由红、绿、蓝3个分量决定的,要将原图像量化为256个灰度级的黑白图像,首先读取图像中每个像素的R、G、B值,通过这3个分量计算出当前像素的亮度值Y(Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B),然后将各个像素的R、G、B取相应的亮度值[19],则将原图像转化为如图5a所示的灰度图像。
由于全局阈值法不适合光照不均的图像,为了将图像中的目标从背景中成功地分离出来,本文采用局部阈值法[20],分割后的图像如图5b所示,其中白色表示目标,黑色表示背景。该方法首先将图像划分成若干互不相干的子窗口,然后以子窗口为对象进行阈值分割。实验将各个子窗口的像素设置为80×80,使用Niblack算法计算出各个子窗口的阈值。在该算法中,像素点(x,y)在大小为w×w的窗口的局部阈值T(x,y)由公式T(x,y)=m(x,y)+kδ(x,y)计算得来,其中k为给定偏差,m(x,y)、δ(x,y)分别为像素邻域的均值与标准差[21]。
为了保证图像的完整性,帧速的设计略大于水流过的速率,因此相邻两帧图像之间存在重叠区域,影响计数结果。实验使用基于区域的目标检测与跟踪法[22],求出单位时间内目标沿水流方向移动的像素速度v1,当一帧图像的像素长度为l1,两帧图像之间的时间间隔为t,前后两帧图像之间不重叠区域的比例为r,则r=v1t/l1,由此计算出相邻两帧图像之间不重叠区域的大小为659×320像素。如图5c为避免重复计数,用裁剪法将重叠区域裁剪后的图像。
因为水中杂质和水波等因素的影响,二值化后的图像存在一些白色的小噪声,这会影响计数结果,所以在计数前,对于面积和周长小于某一阈值的连通域,将其置为黑色,转换为背景,以去除噪声[23]。提取目标后的图像如图5d所示。
2.3 目标数量统计模块
采用帧画面计数法,先求当前帧的幼苗数量,再求下一帧目标数量,通过累加获取总数量。目标数量通过单个目标面积Ai和平均面积来确定,若图像中所有目标的总数量为n,则有。具体过程如下:(1)当0.4 <Ai<1.5 时,判断为单个幼苗,未出现粘连,将目标加白色标记,目标数量加1;(2)当1.5 <Ai<3.5 时,该区域为2个幼苗粘连在一起,加黄色标记,目标数量加2;(3)当Ai>3.5时,则有3个或更多鱼苗紧密相连,但实际上很少出现≥4个目标粘连在一起的现象,因此直接加红色标记,目标数量加3。
3 试验与结果
3.1 试验设计
红色斑马鱼(Danio rerio)鱼苗购买于宁波东城花鸟市场,体长2~3 cm,平均体重0.2~0.3 g。实验前先调节好摄像机的位置,关闭所有阀门和开关,然后将鱼苗和水加入稳流水箱并盖好密封盖,运行软件程序,同时打开进气阀门和球阀开关,使幼苗随着水流平稳、慢速地流过过流计数箱体,以7帧/s的速度采集视频图像,并传入计算机进行处理。其中图像采集的帧速(x,帧/s)是由水流过观察管段的速度(v,m/s)和拍摄视野范围长度(l,m)决定的,其关系式为x=v/l,其值应略大于水流过的速率,以保证采集图像的完整性。
3.2 数据统计与结果
为了验证该方法的可靠性和准确性,人工数取红色斑马鱼样品400、600、800、1 000尾,每个数量样品实验重复4次,共16次计数试验,记录该系统测量出来的鱼苗数量,计算绝对误差和相对误差(表1)。由表1可知,鱼苗计数的相对误差不超过15%,平均相对误差为7.4%;对400尾和600尾鱼苗计数的相对误差不超过14%,对800尾和1 000尾鱼苗计数的相对误差不超过11%。这说明该系统能够比较准确地计算出鱼苗的数量。
4 讨论
4.1 计数方法比较
朱从容等[13,14]利用摄像头采集水箱中幼苗的图像,利用数据拟合的方法建立灰度图像中鱼苗所占像素点数与鱼苗数量的关系,由此对鱼苗进行计数。王硕等[24]针对单帧大菱鲆鱼苗的计数问题,提出了一种基于曲线演化的图像处理方法来解决目标粘连的问题。上述研究主要针对一帧图像进行方法上的验证。本研究主要对一桶、多桶或一批鱼苗连续实时在线计数,处理对象至少是几百帧,得到的结果是鱼苗总量,且将软硬件结合投入到实际生产中使用测试,这是一种系统化的探索。
4.2 计数时间比较
Chatain等[25]利用计算机视觉和图像处理技术,以12万尾鱼作为研究对象,实验证明,人工计数法要耗时12 h,而计算机视觉法总共耗时3 h,平均每1 200尾鱼耗时108 s。Toh等[26]通过阀门控制使幼苗(每次1~50尾)从水箱中自动流入透明的小容器中进行计数,实验发现若每次进入小容器的幼苗从15尾增加到30尾时,计数时间为原来的4倍,若增加水箱中幼苗数量,计数时间也会相应延长。本实验发现,1桶苗的计数时间(即这桶水从稳流装置中流出的时间)与进气阀到稳流装置底部的高度和底部球阀的尺寸有关。实验选用直径为38.1 mm的球阀,若将一桶20 L水和1 200尾幼苗倒入稳流装置,流过观测段并计数的时间大约为30 s,计数速度大大提高;若幼苗数量增多使密度增大、交叠情况严重时,可通过在水箱中加水稀释来保证计数时间。
若对大批幼苗的连续计数,可将稳流水箱改成顶部开口,外加溢流管和补水管,使流入的水体等于流出的水体,以保证箱体中的水位稳定、出流流速恒定[27]。虽流速要比所述顶部密封的稳流装置快,但通过增加图像采集帧速和裁剪区域也可快速准确地计数。
4.3 系统尚需完善的部分
该自动计数系统的可行性已通过验证,为进一步提高效率和精度,尚需从以下几个方面改进:(1)系统相对误差控制在15%以内,可进一步优化建立比较稳定的拍摄环境,排除光照、拍摄角度等因素影响。(2)研究对象除了鱼苗,也用蟹、虾苗进行了实验,其中蟹苗的形状比较圆,选用长宽比作为特征参数就比较容易识别,虾苗的形状特征和鱼苗相差不大,因此该方法同样适用于虾、蟹苗。由于个体之间存在差异,如密度比较大时,虾苗容易发生交叠,蟹苗容易堵塞出苗口,影响实验,可进一步量化实验结果,优化计数方法和装置。(3)误差分析时可以增加幼苗样品的数量、种类和实验重复次数,以得到更准确的数据。
5 结论
利用计算机视觉技术对鱼苗进行计数,在硬件方面,利用流体力学原理设计了一个稳定流速和过流计数装置,对连续计数、系统稳定性和提高精度起了较大作用;在软件上,通过比较目标面积和平均面积确定粘连目标的数目,用目标标定与跟踪法计算不重叠区域的大小后对图像进行裁剪,以避免重复计数。该方法适用于单桶、多桶和大批量幼苗的连续计数,也可推广到虾苗、蟹苗等生物物种。在以后的研究过程中可增加实验鱼苗的数量,利用该系统对虾苗、蟹苗进行精确计数,不断优化计数方法和装置,以得到更严谨的实验结果和结论。
摘要：为了在鱼苗的饲养、运输和销售过程中对一定数量或批量的幼苗进行精确计数,提出了一种基于计算机视觉的鱼苗自动计数系统。利用流体力学中伯努利原理(Bernoulli principle)设计了一个稳定流速的稳流水箱,使鱼苗和水一起以平稳恒定的速度流过过流计数箱体的拍摄区;使用电荷耦合元件(CCD)高速摄像头以与水流速度成比例的帧速采集图像,并传送给计算机进行图像处理;对图像进行阈值分割和目标提取后,计算出每帧图像中不重叠区域的幼苗数量,累加求得幼苗总量。结果表明,该系统计数的相对误差在15%以内,具有较高的精度。该研究不仅解决了目标粘连、连续计数和重复计数的问题,还可推广到虾苗、蟹苗等生物幼苗计数,具有通用性强、可行性好、推广范围大的特点。
迈克尔逊干涉仪自动计数器的设计 篇10
关键词：迈克尔逊干涉仪,计数器,干涉条纹,单片机,光敏电阻
1 概述
在大学物理实验教学中,迈克尔逊干涉实验是经典光学实验之一,它能够直观地反映光波的干涉现象,同时可以计算光波波长。而在传统实验中所使用的迈克尔逊干涉仪,需要人工对快速变化的干涉条纹进行计数,学生需要目不转睛地紧盯着接受屏,记录条纹变化次数,非常容易造成眼睛疲劳,而且容易漏记或多记条纹数量而增加实验误差;同时实验中为了减少测量误差需要分多组测量条纹数数据,数目一般高达500条左右,课堂大多时间用在机械的读数上。因此,鉴于人工计数所带来的诸多问题,我们基于光敏电阻研制了一种能够自动精确检测并记录由激光产生的干涉条纹明暗变化次数的实验装置。这一装置不仅可以减少测量误差,提高实验数据的精确性,还可以提高教学效率,将教学的重点放在对干涉的认识,对迈克尔逊干涉仪原理和应用的认识,真正让学生理解光波干涉特性。
2 迈克耳逊干涉仪实验原理
迈克耳逊干涉仪的光路图如图1所示。从光源发出的光束,被分束板G1后表面镀有一层薄银膜(A)分成两束光强近似相等的反射光(1)和透射光(2)。光束(1)射到M1上被反射回来,再透过G1到达观测者E处(或接收屏);光束(2)透过G2射到M2上被反射回来,再透过G2后又经A反射而到达观测者E处(或接收屏)。这两条光线是相干光,相遇发生干涉。因此,在E处可观测到干涉条纹。干涉条纹圆心的光程差等于2d,当d逐渐增加时,干涉圆环一个个从中心向外冒出,条纹变细;当d逐渐减小时,干涉条纹逐渐减小,条纹变粗。从数量上看,如果d减小或增加半个波长时,光程差就减少或增加一个整波长λ,对应的就有一个圆环条纹在中心“消失”或在中心“冒出”,如果在实验中数出变化的条纹个数N,就可以求出光波波长:。
3 自动计数装置的设计
根据实验原理,在迈克尔逊干涉实验中,当调节迈克尔逊干涉仪上的微调旋钮时,接收屏上会有明暗相间的条纹变化,条纹圆心处光强也是明暗交替变化的,明暗变化一个周期,正好对应条纹的一次吞吐。因此可以把光敏电阻作为探测器,将圆心处的光强变化转换成脉冲信号,这样可以记录条纹数。装置工作流程如图2所示,将光敏电阻安装在接收屏的干涉条纹圆心处,用来采集光信号,即将干涉环中心的明暗变化转换成相应的电脉冲信号,将信号传入单片机,经过程序处理后得出变化的条纹数,显示到数码管上;同时利用小键盘实现数码管的开始计数和自动清零功能。
采集电路图如图3所示,在此电路中,当圆心为明纹时,光敏电阻阻值变小,比较器正端输入电位变高,大于负输入端的电位,输出高电平;反之当圆心为暗纹时,输出低电平。因此,每一次明暗变化,将转换成一个电脉冲信号,通过计数电脉冲,得到移动的干涉环数。即达到采集明暗变化(冒出或缩进环个数)的目的。R1、R2为滑动变阻器,当激光强度不同时,即在屏中心产生的暗环不够暗时,那么可以调节R1或R2使屏中心的暗纹符合条件,以达到及时准确读数的目的。也适用于周围环境中有微弱光照的情况,此时只要在滑动变阻器允许的范围内调节使其达到要求即可。
4 实验结果及讨论
迈克尔逊干涉仪测量波长时每隔100变化条纹记录一个位置数据,共记录6个数据d0、d1、d2、d3、d4、d5,然后用逐差法算出△d的平均值,可以求出波长λ=N1⋅2⋅Δd。我们分别用人工计数和计数器计数的方法测量了一系列数据,每一种随机抽取5组数据进行比较,列表如下,其中表1为人工计数的结果,表2为用计数器测量的结果,波长理论值为632.8nm。
从表中数据结果可以发现,人工测量误差在3%~5%左右,而用计数器测量误差只有0.1%~0.3%左右,可见,使用本计数器可以大大提高实验的精确度。
5 结束语
本装置利用了光敏电阻和单片机的功能,完成了信号的采集、处理和显示,不但可以精确检测并记录由激光产生的干涉条纹明暗变化次数,提高了实验精度,同时减少了眼睛观察明暗条纹的疲劳感和激光对眼睛的伤害。该实验装置在实验教学中应用效果非常好,大大提高了实验教学效率。
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