一种茶叶分离装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种茶叶分离装置及其控制方法，该装置包括：滚筒筛模块、直线位移模块、自动清理模块、图像采集模块、电控箱和暗箱；其中，暗箱是在机架的六个面上分别设置遮光板构成；滚筒筛模块是由悬挂架、滚筒轴、滚筒筛和步进电机构成；直线位移模块是由一对同步带滑台、载物台、联轴器、联动轴和大步进电机构成；载物台横跨固定在一对同步带滑台上，中间凹槽设置有光学玻璃；在滚筒筛模块下游设置有自动清理模块，是由清理刷、支撑架、支撑杆、悬挂架和悬挂轴构成；图像采集模块是由工业相机和背光源构成。本发明专利技术能使茶叶间实现相互无遮挡的均匀分布状态，从而为后续的茶叶形状特征的图像采集和茶叶精确分级提供有利帮助。

A tea separation device and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种茶叶分离装置及其控制方法
本专利技术涉及茶叶叶片分离装置，尤其涉及一种可用于茶叶机器视觉识别技术的茶叶分离装置及其控制方法。
技术介绍
茶叶一直深受消费者的喜爱，为了迎合消费者的需求并且实现资源利益的最大化，茶叶根据外形、气味、汤色、口味的不同可以分为不同的等级，各个等级茶叶的品质也有差异。目前人工感官是最主要的茶叶分级方法，但人工带有一定的主观性并且分级的结果易受人工的经验、生理状况、外界环境等因素的影响，可能会使茶叶的市场售价混乱还有可能会出现假冒伪劣产品。在已有的茶叶分离分级装备的相关研究中，存在一些关于茶叶分离分级装置的专利文献，如：中国专利CN103752503A、CN104289444B、CN104368519A、CN105797947A、CN101059425A，这些装置大都采用不同孔径大小的滤网进行筛选分级，上述专利存在的不足有：1)不能实现茶叶的均匀铺排；2)没有实现将茶叶分离和图像采集结合；3)目前还没有可以实现茶叶分离并且为后续基于机器视觉技术的茶叶等级识别服务的装置；4)利用筛网分级不能高效、精确的实现茶叶的分级。
技术实现思路
基于上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种茶叶分离装置及其控制方法，以期能使茶叶间实现相互无遮挡的均匀分布状态，从而为后续的茶叶形状特征的图像采集和茶叶精确分级提供有利帮助。本专利技术为达到上述专利技术目的，采用以下技术方案：本专利技术一种茶叶分离装置的特点包括：滚筒筛模块、直线位移模块、自动清理模块、图像采集模块、电控箱和暗箱；所述暗箱是在机架的六个面上分别设置遮光板构成；所述滚筒筛模块是在所述机架的上方通过悬挂架支撑有滚筒轴，在所述滚筒轴上设置有滚筒筛，并由步进电机驱动；所述滚筒筛的一侧均匀分布有筛孔，另一侧设置有装、卸料口；所述装、卸料口上设置有转动盖，用于开启和封闭所述装、卸料口；所述直线位移模块是在所述机架的底部设置有一对同步带滑台，并由大步进电机驱动；且在一对同步带滑台的端部之间通过联轴器设置有联动轴；所述两个同步带滑台上横跨固定有载物台；在所述载物台的中间凹槽中设置有光学玻璃，用于承接滚筒筛筛下的茶叶；在其中一个同步带滑台的两端分别设置有限位开关，用于防止载物台超出行程；所述自动清理模块设置在所述滚筒筛模块的下游，并通过支撑架固定在机架上，在所述支撑架之间通过U型孔设置有悬挂轴，在所述悬挂轴的两端设置有支撑杆，且所述支撑杆的底部为斜面，并与所述U型孔的倾斜角度一样；在所述U型孔的斜向下方向上设置有凸台，用于对所述支撑杆形成向上运动的限位功能；在所述悬挂轴的中间位置处设置有清理刷；所述图像采集模块是由工业相机、背光源和计算机组成；所述背光源设置在机架的底部；所述工业相机固定在所述背光源的正中心上方的机架上。本专利技术所述的茶叶分离装置的控制方法的特点是按如下步骤进行：步骤1、所述电控箱控制步进电机驱动所述滚筒筛旋转一定角度后，使得所述滚筒筛内的茶叶通过所述筛孔下落到光学玻璃上；步骤2、所述电控箱控制步进电机的转动速度加快，并使得所述步进电机和大步进电机的脉冲周期比为3:1；设置所述步进电机与大步进电机的脉冲数，使得所述电控箱控制步进电机驱动所述滚筒筛转动的同时，能控制所述大步进电机驱动一对同步带滑台做直线运动，以实现协同运动，使得茶叶能均匀且相互无遮挡地分布在所述光学玻璃上；步骤3、当所述滚筒筛旋转完一圈后，所述电控箱控制步进电机停止工作；步骤4、所述载物台继续在大步进电机驱动下达到所述自动清理模块；步骤5、所述载物台与所述支撑杆的底部相接触，并在凸台的限位下，使得悬挂轴沿着U型孔的倾斜角度向上运动，并带动所述清理刷一起向上运动；步骤6、在所述载物台的直线运动下，所述支撑杆的底部抵于所述载物台上表面，并当所述载物台完全脱离所述自动清理模块时，所述支撑杆带动所述所述清理刷向下运动，从而恢复至原始状态；步骤7、所述载物台继续在大步进电机驱动下达到所述图像采集模块；步骤8、当所述载物台完全遮蔽所述背光源时，所述电控箱控制大步进电机停止工作，从而使得所述工业相机能对所述载物台上的茶叶进行图像采集并传递给所述计算机；步骤9、当完成图像采集，所述电控箱控制大步进电机反向驱动所述载物台回程，并在经过所述自动清理模块时，所述支撑杆绕着所述悬挂轴转动，而清理刷保持不动并对所述载物台上的茶叶进行清扫至所述机架的底部。所述步骤2中的步进电机与大步进电机的脉冲数是按如下步骤获得：步骤2.1、利用式(1)计算所述电控箱每次给大步进电机一个脉冲信号时，所述载物台的移动距离l1：式(1)中：θ1为所述大步进电机(4)的步进角，δ表示所述大步进电机(4)所采用的细分数目，L1为所述大步进电机(4)旋转一周后载物台(5)的直线移动距离；步骤2.2、利用式(2)计算所述电控箱(1)每次给步进电机(3)一个脉冲信号时，所述滚筒筛(14)的转动角度θ0：式(2)中：θ为所述步进电机(3)的步进角，δ表示所述步进电机(3)所采用的细分数目；步骤2.3、利用式(3)计算所述电控箱(1)每次给步进电机(3)一个脉冲信号时，所述滚筒筛(14)的外表面上任意一点移动的距离l0：式(3)中：D为滚筒筛直径。根据所述步进电机(3)和大步进电机(4)的脉冲周期，按照式(4)-式(6)得到所述载物台(5)或所述滚筒筛(14)的相关参数：利用式(4)得到所述载物台(5)的移动速度V1：式(4)中：T1为大步进电机(4)的脉冲周期。利用式(5)得到所述滚筒筛(14)旋转线速度V0：式(5)中：T0为步进电机(3)的脉冲周期。利用式(6)得到所述滚筒筛(14)旋转角速度ω0：与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术通过采用滚筒筛模块，直线位移模块、自动清理模块、图像采集模块、电控箱和暗箱，实现了茶叶以相互无遮挡的状态均匀分布；将图像采集与茶叶分离技术相结合，实现了茶叶叶片分离到机器视觉识别和处理的全自动化过程，提高了茶叶等级识别的精度和效率；2、本专利技术通过采用滚筒筛模块和直线位移模块，在电控箱的控制下，使两者之间协同运动，实现了茶叶叶片以相互无遮挡的状态均匀分布，为图像采集模块对茶叶形状参数的采集和处理提供有利条件；3、本专利技术通过采用自动清理模块，在载物台运送已分离茶叶至图像采集区域时，不会清理茶叶样本；在图像采集完成，载物台返程过程中，会清理干净载物台上方的茶叶样本，为下一次工作做好准备。附图说明图1是本专利技术的总体示意图；图2是本专利技术的内部示意图；图3是本专利技术的滚筒筛模块示意图；图4是本专利技术的自动清理模块示意图。图中标号，1电控箱、2遮光板、3步进电机、4大步进电机、5载物台、6光学玻璃、7同步带滑台、8限位开关、9背光源、10联动轴、11联轴器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种茶叶分离装置，其特征包括：滚筒筛模块、直线位移模块、自动清理模块、图像采集模块、电控箱(1)和暗箱；所述暗箱是在机架(13)的六个面上分别设置遮光板(2)构成；/n所述滚筒筛模块是在所述机架(13)的上方通过悬挂架(15)支撑有滚筒轴(16)，在所述滚筒轴(16)上设置有滚筒筛(14)，并由步进电机(3)驱动；所述滚筒筛(14)的一侧均匀分布有筛孔，另一侧设置有装、卸料口(18)；所述装、卸料口(18)上设置有转动盖(17)，用于开启和封闭所述装、卸料口(18)；/n所述直线位移模块是在所述机架(13)的底部设置有一对同步带滑台(7)，并由大步进电机(4)驱动；且在一对同步带滑台(7)的端部之间通过联轴器(11)设置有联动轴(10)；/n所述两个同步带滑台(7)上横跨固定有载物台(5)；在所述载物台(5)的中间凹槽中设置有光学玻璃(6)，用于承接滚筒筛(14)筛下的茶叶；在其中一个同步带滑台(7)的两端分别设置有限位开关(8)，用于防止载物台(5)超出行程；/n所述自动清理模块设置在所述滚筒筛模块的下游，并通过支撑架(23)固定在机架(13)上，在所述支撑架(23)之间通过U型孔设置有悬挂轴(19)，在所述悬挂轴(19)的两端设置有支撑杆(22)，且所述支撑杆(22)的底部为斜面，并与所述U型孔的倾斜角度一样；在所述U型孔的斜向下方向上设置有凸台(20)，用于对所述支撑杆(22)形成向上运动的限位功能；在所述悬挂轴(19)的中间位置处设置有清理刷(21)；/n所述图像采集模块是由工业相机(12)、背光源(9)和计算机组成；所述背光源(9)设置在机架(13)的底部；所述工业相机(12)固定在所述背光源(9)的正中心上方的机架(13)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种茶叶分离装置，其特征包括：滚筒筛模块、直线位移模块、自动清理模块、图像采集模块、电控箱(1)和暗箱；所述暗箱是在机架(13)的六个面上分别设置遮光板(2)构成；
所述滚筒筛模块是在所述机架(13)的上方通过悬挂架(15)支撑有滚筒轴(16)，在所述滚筒轴(16)上设置有滚筒筛(14)，并由步进电机(3)驱动；所述滚筒筛(14)的一侧均匀分布有筛孔，另一侧设置有装、卸料口(18)；所述装、卸料口(18)上设置有转动盖(17)，用于开启和封闭所述装、卸料口(18)；
所述直线位移模块是在所述机架(13)的底部设置有一对同步带滑台(7)，并由大步进电机(4)驱动；且在一对同步带滑台(7)的端部之间通过联轴器(11)设置有联动轴(10)；
所述两个同步带滑台(7)上横跨固定有载物台(5)；在所述载物台(5)的中间凹槽中设置有光学玻璃(6)，用于承接滚筒筛(14)筛下的茶叶；在其中一个同步带滑台(7)的两端分别设置有限位开关(8)，用于防止载物台(5)超出行程；
所述自动清理模块设置在所述滚筒筛模块的下游，并通过支撑架(23)固定在机架(13)上，在所述支撑架(23)之间通过U型孔设置有悬挂轴(19)，在所述悬挂轴(19)的两端设置有支撑杆(22)，且所述支撑杆(22)的底部为斜面，并与所述U型孔的倾斜角度一样；在所述U型孔的斜向下方向上设置有凸台(20)，用于对所述支撑杆(22)形成向上运动的限位功能；在所述悬挂轴(19)的中间位置处设置有清理刷(21)；
所述图像采集模块是由工业相机(12)、背光源(9)和计算机组成；所述背光源(9)设置在机架(13)的底部；所述工业相机(12)固定在所述背光源(9)的正中心上方的机架(13)上。


2.根据权利要求1所述的茶叶分离装置的控制方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤1、所述电控箱(1)控制步进电机(3)驱动所述滚筒筛(14)旋转一定角度后，使得所述滚筒筛(14)内的茶叶通过所述筛孔下落到光学玻璃(6)上；
步骤2、所述电控箱(1)控制步进电机(3)的转动速度加快，并使得所述步进电机(3)和大步进电机(4)的脉冲周期比为3:1；
设置所述步进电机(3)与大步进电机(4)的脉冲数，使得所述电控箱(1)控制步进电机(3)驱动所述滚筒筛(14)转动的同时，能控制所述大步进电机(4)驱动一对同步带滑台(7)做直线运动，以实现协同运动，使得茶叶能均匀且相互无遮挡地分布在所述光学玻璃(6)上；
步骤3、当所述滚筒筛(14)旋转完一圈后，所述电控箱(1)控制步进电机(3)停止工作；
步骤4、所述载物台(5)继续在大步进电机(4)驱动下达到所述自动清理模块；
步骤5、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彦，徐飞扬，宁井铭，章荣剑，李露青，张正竹，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34