一种基于白酒酒花图像的摘酒设备制造技术

本发明专利技术为一种基于白酒酒花图像的摘酒设备，包括相机固定部分和酒花采集部分，所述相机固定部分的作用为固定相机位置，采集图片；相机固定部分包括可调节固定支架及安装在固定支架上的相机；所述酒花采集部分的作用为控制酒杯采集原酒并移动酒杯至相机正中位置以方便采集酒花，同时又能将酒杯从采集位置返回至流酒口位置；酒花采集部分包括步进电机、凸轮连杆机构、末端支撑及固定在末端支撑上的酒杯，固定支架固定在白酒生产线的流酒口附近，步进电机驱动凸轮连杆机构动作进而能够带动酒杯在流酒口和相机的正下方往复移动。打破传统人工看花摘酒的不足，提高了自动化、智能化程度，减少人为误差，提高了酒质优品率。提高了酒质优品率。提高了酒质优品率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于白酒酒花图像的摘酒设备


[0001]本专利技术属于酿酒
，提出一种基于白酒酒花图像的摘酒设备。

技术介绍

[0002]白酒是我国特有的酒，传承以千年以上，中国白酒酿造采用固态蒸馏法，其固态法蒸馏方式由于其完美的香味保留特性被完好地继承了下来，并且在历史的发展中不断地进行技术改进和更新，但其摘酒方式一直依赖人工操作。传统酿造工艺对人依赖程度较高，当下进入新时代，亟需解决智能化、自动化设备与传统工艺融合问题，以确保实现“源于传统，优于传统”的目标。
[0003]目前白酒行业传统摘酒方式分为三种，分别是“看花摘酒”、“分段摘酒”、“量质摘酒”。三种方法相辅相成，核心为看花摘酒。看花摘酒的操作方式是通过摘酒工人用容器不断接酒，用眼睛观察白酒流出后酒花的大小、形状、持续时间来判断此时流酒的酒精度数，区分酒头、酒体、酒尾三段。这种传统的摘酒方式存在很多缺点：看花摘酒需要摘酒工人具有长时间的摘酒经验，每位操作人员的评定标准不一，评定方法多样，存在较大差距，且会受到操作人员本身的身体状况影响；而且看花摘酒这种传统传承方法全靠师傅带徒弟，缺乏理论标准，传承困难，人才短缺；酒花可分为大清花、小清花、云花、二花、油花五种，酒花的产生受温度和压力的影响，且随着酒精度数的不同酒花的消散速度也不同，所以易受到周围环境因素和操作人员检测速度的影响；摘酒效率及准确率不高，人为误差劣势不可避免，极大的降低了优质酒品率。
[0004]综上所述，目前传统的摘酒方式为人工操作看花摘酒，无法保证所摘酒的品质，生产周期长，效率低，对摘酒工个人依赖性较强。在酒花图像识别方面现有技术一般的采用对比的为单张图片，未考虑酒花图像的时序信息，使其在识别的过程中丢失大量相关特征，导致识别率低，识别酒花困难。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种基于白酒酒花图像的摘酒设备。根据传统看花摘酒的特点，实现自动看花摘酒。首先采用凸轮连杆机构控制酒杯实现短时间内的快速移动，之后酒花移动到相机正下方时，开始获取酒杯中的酒花图像，通过识别酒花图像来识别酒精度数，实现分段摘酒。不仅打破传统人工看花摘酒及其依赖经验的不足，还提高自动化、智能化程度，减少人为误差，提高了酒质优品率。
[0006]本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0007]一种基于白酒酒花图像的摘酒设备，包括相机固定部分和酒花采集部分，所述相机固定部分的作用为固定相机位置，采集图片；相机固定部分包括可调节固定支架及安装在固定支架上的相机；
[0008]所述酒花采集部分的作用为控制酒杯采集原酒并移动酒杯至相机正中位置以方便采集酒花，同时又能将酒杯从采集位置返回至流酒口位置；其特征在于，
[0009]酒花采集部分包括步进电机、凸轮连杆机构、末端支撑及固定在末端支撑上的酒杯，固定支架固定在白酒生产线的流酒口附近，且不干涉白酒的正常生产作业，步进电机驱动凸轮连杆机构动作进而能够带动酒杯在流酒口和相机的正下方往复移动，凸轮分为四个行程：推程、远休止、回程、近休止，推程阶段酒杯从流酒位置移动至相机位置，远休止阶段，相机采集酒花图像，并持续1.5
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3s；回程阶段，凸轮所驱动的支撑连杆由弹簧拉动，弹簧会拉动支撑连杆时酒杯返回至流酒口处；近休止阶段，停止摆动，进行接酒，停留时间为酒杯恰好接满；在凸轮从回程至近休止位置的过程中，舵机正转带动酒杯转动，使得原酒倒入流酒管道中，之后反转使酒杯复位。
[0010]凸轮的设计和酒杯采集完成酒之后停留的时间有关，主要是保证两个方面：一是保证在相机下方位置停留两秒，二是在流酒口停留3
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4秒，保证能够使酒处于即将溢出状态；凸轮所驱动的支撑连杆的活动范围为15
‑
20
°
。
[0011]一种基于白酒酒花图像的摘酒方法，其特征在于，该摘酒方法使用权利要求1
‑
7任一所述的基于白酒酒花图像的摘酒设备，凸轮推动支撑连杆控制酒杯整体的移动，使得酒杯从流酒口移动到相机中心，当酒杯转移至相机下方时，相机进行采集照片，采集形式为照片流，采集时间为1.5
‑
3s，隔一帧取一张采集图片，选取挑出的前15
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18张图片作为神经网络的输入，输入训练好的神经网络中，输出结果，当实时酒精度数处于预设摘酒酒精度某一范围内时，白酒生产线的控制系统控制相应的摘酒容器处电磁阀开启，将原酒流向不同的原酒储存桶，实现分段摘酒；
[0012]与此同时，酒杯在相机位置停留两秒钟后，拉簧带动支撑连杆返回流酒口位置，舵机正转，酒杯中的酒被导入白酒生产线的下一工序的管道中，最后舵机反转酒杯复位，等待下一次摘酒。
[0013]所述的神经网络训练采用深度学习的方式，网络结构为RsNet和LSTM相结合的方式，RsNet网络采用RsNet50用于提取相应特征，LSTM网络用于提取时间序列信息，把RsNet网络最后一层分类去掉，使得对每张图片提取的特征直接输入进入LSTM网络；
[0014]神经网络中设置输入图片的数量为16张，输出的酒精度数范围在0％
‑
78％之间，输入图像大小为(720,720,3)，通过Input Stem阶段和四个Stage之后，输出为(2048,32,32,)，经过Flatten层之后输入提取的特征进入LSTM网络层之后输出训练结果；
[0015]摘酒分四段进行，摘酒容器处电磁阀设置有四个，第一段酒的酒精度数范围为大于75％，第二段酒的酒精度范围为72％—75％，第三段酒的酒精度数范围为48％—72％，第四段酒的酒精度数范围为0％—48％。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术根据不同酒精度的原酒具有不同酒花的原理，结合计算机视觉和深度学习的方法进行多段科学合理的摘酒。打破依靠传统看花摘酒的经验，提高自动化、智能化程度，实现“源于传统，优于传统”的目标。
[0018]本专利技术设备采用凸轮连杆机构控制酒杯往复移动，机构布局整洁、简单，且使用凸轮连杆机构使得动作连贯稳定，发生故障少，寿命较长。通过对凸轮形状的设计，使其能够实现短时间的快速摘酒，且在相机下方能够停留一定时间，获取酒花的时序信息，能够记录酒花的变化过程，也能在回程过程中实现酒杯倾倒，进行下次摘酒，凸轮形状的设计使其能够实现酒杯内能获得足够观察的酒，且酒的移送过程平稳。
[0019]本专利技术通过相机获取酒花序列图片，充分考虑酒花图像在时间轴上的变化，使用神经网络进行训练识别，提高酒花识别的准确性和实时性，并且使得酒花得以量化，可以代替人工识别。本专利技术充分考虑了酒花随时间的变化，考虑了时间因素，每隔一帧采集一张图像，总共提取15
‑
20张图片作为输入，输入的是统一序列图像，充分考虑了酒花的变化过程，能够捕捉不同度数下的酒花过程，采集识别精度较高，满足企业生产需求。
[0020]本专利技术摘酒设备有利于形成规模化、现代化摘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于白酒酒花图像的摘酒设备，包括相机固定部分和酒花采集部分，所述相机固定部分的作用为固定相机位置，采集图片；相机固定部分包括可调节固定支架及安装在固定支架上的相机；所述酒花采集部分的作用为控制酒杯采集原酒并移动酒杯至相机正中位置以方便采集酒花，同时又能将酒杯从采集位置返回至流酒口位置；其特征在于，酒花采集部分包括步进电机、凸轮连杆机构、末端支撑及固定在末端支撑上的酒杯，固定支架固定在白酒生产线的流酒口附近，且不干涉白酒的正常生产作业，步进电机驱动凸轮连杆机构动作进而能够带动酒杯在流酒口和相机的正下方往复移动，凸轮分为四个行程：推程、远休止、回程、近休止，推程阶段酒杯从流酒位置移动至相机位置，远休止阶段，相机采集酒花图像，并持续1.5
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3s；回程阶段，凸轮所驱动的支撑连杆由弹簧拉动，弹簧会拉动支撑连杆时酒杯返回至流酒口处；近休止阶段，停止摆动，进行接酒，停留时间为酒杯恰好接满；在凸轮从回程至近休止位置的过程中，舵机正转带动酒杯转动，使得原酒倒入流酒管道中，之后反转使酒杯复位。2.根据权利要求1所述的摘酒设备，其特征在于，凸轮的设计和酒杯采集完成酒之后停留的时间有关，主要是保证两个方面：一是保证在相机下方位置停留两秒，二是在流酒口停留3
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4秒，保证能够使酒处于即将溢出状态；凸轮所驱动的支撑连杆的活动范围为15
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20
°
。3.根据权利要求1所述的摘酒设备，其特征在于，凸轮选用盘式凸轮摆杆机构，首先摆杆的运动规律选用正弦加速度运动规律作为摆杆运动规律，凸轮推程和回程的公式分别为：：推程：回程：其中，s为摆杆的位移、v为速度、a为加速度、δ为凸轮转角，δ0′
为推程运动角，δ0为推程运动角，h为摆杆行程，ω运动角速度；凸轮的基圆半径为20mm，孔半径为3mm，厚度为10mm，其推程、近休止、回程和远休止周期的安排为：近休止时间为凸轮运动周期T的1/3，推程时间为凸轮运动周期T的1/6，远休止时间为凸轮运动周期T的1/3，回程时间为凸轮运动周期T的1/6。4.根据权利要求1所述的摘酒设备，其特征在于，可调节固定支架包括纵轴支撑杆、主滑块、水平支撑杆、相机、左右卡板，纵轴支撑杆作为支撑主体固定在生产线流酒口附近的地面上，纵轴支撑杆的上安装有主滑块，主滑块能固定在纵轴支撑杆上的任意位置上，主滑块上固定安装有水平支撑杆，水平支撑杆与纵轴支撑杆垂直，调节水平支撑杆固定在主滑块上的位置，能够调节相机的水平位置，通过调节主滑块在纵轴支撑杆上的位置能够调节
相机在垂直方向上的高度；在水平支撑杆末端上具有包裹型调节板，调节板上设置有滑轨，在滑轨上安装左右板卡，左右板卡能够在滑轨上移动并固定在任意位置上，相机夹紧在左右板卡之间，通过调节左右板卡的夹紧程度实现相机的固定。5.根据权利要求1所述的摘酒设备，其特征在于，酒花采集部分还包括箱体上盖、箱体下盖、动力提供箱体上盖、动力提供箱体下盖、拉簧、底部支撑架、舵机；凸轮连杆机构包括凸轮、支撑连杆、两个锥齿轮、轴，箱体上盖、箱体下盖组成长方形箱体，在箱体下盖的一侧面上设置有长条形开槽，长条形开槽为末端支撑往复移动过程提供移动空间，在箱体内安装动力提供箱体下盖和动力提供箱体上盖，动力提供箱体下盖和动力提供箱体上盖盖合构成动力提供箱，在动力提供箱内通过电机支撑架固定安装步进电机，步进电机作为整体动力源，步进电机的输出轴与一个锥齿轮连接，该锥齿轮与步进电机输出轴通过轴承定位，轴承安装在轴承支撑架内，通过轴承支撑架与动力提供箱固定，在与步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，薛原，赵岩，富大伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：