茶叶揉捻压力监控方法、自动揉捻流程、设备及存储介质技术

本发明专利技术属于茶叶加工器械领域，具体涉及一种茶叶揉捻压力监控方法、自动揉捻流程、设备及存储介质。本发明专利技术的茶叶揉捻压力监控方法包括以下步骤：通过布置用于监控压盖当前状态的浮动传感器，获得指定时间段内的压盖上浮时间数据或压盖上浮高度数据，从而判断当前揉捻机的揉捻压力阶段。本发明专利技术可以在揉捻过程中实时的准确检测判断当前揉捻压力阶段，能很方便的加装于现有各类揉捻机中，具备更新换代成本低和检测效率高的优点。和检测效率高的优点。和检测效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
茶叶揉捻压力监控方法、自动揉捻流程、设备及存储介质
[0001]本申请主张2021年07月02日申请的申请号为202110749902.5的“一种电动揉捻压力监控方法及相应揉捻控制设备”的优先权，原受理机构为中国。


[0002]本专利技术属于茶叶加工器械领域，具体涉及一种茶叶揉捻压力监控方法、自动揉捻流程、设备及存储介质。

技术介绍

[0003]揉捻是最常见的制茶工艺，在我国普遍用盘式揉捻机代替人工，揉捻时揉桶与揉盘通过水平相向回转运动，使鲜叶在揉桶侧壁及压盖压力、揉盘反作用力和棱骨摩擦力的共同作用下被反复揉搓、卷压，最终紧卷成条、茶汁溢出。一个揉捻流程一般包含多个压力阶段，也即空压阶段
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轻压阶段
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中压阶段
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重压阶段等等。
[0004]近年来杀青、理条、烘干等主要制茶工艺均普及了单机自动化和连续化，只有揉捻机因现有自动揉捻装置价格昂贵且效果一般，仅在大型茶厂连续生产线有少量应用，至今绝大多数中小茶厂仍全程依靠工人手动调整压力。自动揉捻的关键在于如何检测判断揉捻压力；传统自动揉捻装置常规采用压力传感器来实现检测目的，但业内普遍反映不起作用，究其根源除结构复杂且成本较高外，更主要的原因在于现有揉捻机为便于揉捻叶翻滚成团，其加压机构均为压盖提供了一定的独立浮动空间，使压盖可跟随揉桶内的叶团翻滚旋转以及上下浮动；但也正因如此，揉捻全程揉桶内原本松散的茶叶随时可能翻滚成团变高，撞击压盖致使揉捻压力剧增，松散时压力又会剧减；且轻压、空压阶段因鲜叶由松散至成团高度变化最大，实测轻压瞬间峰值揉捻压力反而经常比重压时大，这导致压力传感器获取的实际数据全程都是落差极大且随机性强的剧烈波动，就算用算法滤波后也难以用于判断压力，导致测算结果不尽如人意。
[0005]因业内长期无法在揉捻压力检测方面取得突破，故国内各大揉捻机大厂至今仍以生产手动调压的揉捻单机为主，而大多自动连续揉捻设备则选择放弃揉捻压力检测，机械化的按既定程序定时定次转动加压手轮，但制茶工艺的难点在于鲜叶作为典型的非标农产品，每天的老嫩、含水量都不同，所需压力也不同，机械化的定时定次加压显然难以满足要求。
[0006]此外，现有揉捻机主体均为铸铁故极耐用，平均寿命超过15年，即业内现存大量不同厂家、类型的手动调压揉捻机，单纯的使用全新的揉捻机来替换目前厂家手上已有的设备，显然困难重重。那么，是否能够在克服揉捻时因叶团翻滚致使压盖旋转和上下浮动干扰问题的同时，提供一种可作为外置挂件而附着于传统揉捻机上的揉捻压力监控方法，从而在确保检测效率和数据准确度的同时，减少更新换代成本，促进其普及应用，已成为本领域技术人员当前所亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种茶叶揉捻压力监控方法，其可以在揉捻过程中实时准确的检测判断当前揉捻压力阶段，能很方便的加装于现有各类揉捻机中，具备更新换代成本低和检测效率高的优点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0009]一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于包括以下步骤：
[0010]通过布置用于监控压盖当前状态的浮动传感器，获得指定时间段内的压盖上浮时间数据或压盖上浮高度数据，从而判断当前揉捻机的揉捻压力阶段。
[0011]优选的，获得指定时间段内的压盖上浮时间数据或压盖上浮高度数据后，通过基于压盖上浮时间数据的上浮时间比例法或基于压盖上浮高度数据的上浮高度平均方差值法来判断当前揉捻压力阶段。
[0012]优选的，所述上浮时间比例法包括以下子步骤：
[0013]采集指定时间段内压盖上浮的总耗时，以下式计算获得总耗时占指定时间段的比例η，并和设定的揉捻压力阶段数据比对，以此区分揉捻压力阶段：
[0014][0015]其中：
[0016]T为指定时间段的时长；
[0017]t为压盖上浮的总耗时。
[0018]优选的，所述上浮高度平均方差值法包括以下子步骤：
[0019]在指定时间段内连续采集揉捻过程中压盖上浮的高度并存为若干组数组，然后分别计算数组的平均值和方差值；设定揉捻压力阶段数据，以上浮高度的平均值与揉捻压力阶段数据比对，用以判断空压、重压和过重；通过表示压盖波动的大小的方差值与揉捻压力阶段数据比对，用以区分轻压和中压。
[0020]优选的，将浮动传感器安装至揉捻机上后，在该台揉捻机上手工控压揉捻，将揉捻全程以指定时间段加以分隔，然后在每个指定时间段内连续采集揉捻过程中的压盖上浮高度数据或压盖上浮时间数据，再以当前手工控压揉捻的揉捻压力阶段将上述数据分类标记储存；随后，建立卷积神经网络模型，将分类标记储存的数据投入卷积神经网络模型中进行深度学习，获得对应的模型参数，进而得到的带有对应的模型参数的卷积神经网络模型；最后，正常采集压盖上浮高度数据或压盖上浮时间数据，并将之与带有模型参数的卷积神经网络模型比对，获得结果。
[0021]优选的，所述浮动传感器为接近开关或行程开关或距离传感器。
[0022]优选的，当采用上浮时间比例法时，设定的揉捻压力阶段数据为：
[0023]当对象为带有缓冲弹簧的单臂丝杆式揉捻机时，空压阶段区域为(0,20％]，轻压阶段区域为(20％,40％]，中压阶段区域为(40％,85％]，重压阶段区域为(85％,99％]，过重阶段区域为(99％,100％]；
[0024]当对象为带有缓冲弹簧的A类双柱龙门式揉捻机时，空压阶段区域为(0,10％]，轻压阶段区域为(10％,35％]，中压阶段区域为(35％,80％]，重压阶段区域为(80％,95％]，过重阶段区域为(95％,100％]；
[0025]当对象为带有缓冲弹簧的B类双柱龙门式揉捻机时，空压阶段区域为(0,5％]，轻压阶段区域为(5％,25％]，中压阶段区域为(25％,70％]，重压阶段区域为(70％,90％]，过重阶段区域为(90％,100％]；
[0026]当对象为带有浮动式压盖和缓冲弹簧的C类双柱龙门式揉捻机且检测对象为压盖时，空压阶段区域为(0,15％]，轻压阶段区域为(15％,60％]，中压阶段区域为(60％,98％]，重压阶段区域为(98％,100％)，过重阶段区域为100％；
[0027]当对象为带有浮动式压盖和缓冲弹簧的C类双柱龙门式揉捻机且检测对象为缓冲弹簧时，空压阶段区域为0％，轻压阶段区域为(0,9％]，中压阶段区域为(9％,45％]，重压阶段区域为(45％,90％]，过重阶段区域为(90％,100％]。
[0028]优选的，当采用上浮高度平均方差值法时，设定的揉捻压力阶段数据为：
[0029]当对象为带有缓冲弹簧的单臂丝杆式揉捻机时，空压阶段平均值区域为(0,8]，重压阶段平均值区域为(40,55]，过重阶段平均值区域为(55,60]，以上阶段均无需比较方差值；而当平均值落入(8，40]内时，此时计算方差值，该方差值落入(0，50]区域内的为轻压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于包括以下步骤：通过布置用于监控压盖状态的浮动传感器，获得指定时间段内的压盖上浮时间数据或压盖上浮高度数据，从而判断当前揉捻机的揉捻压力阶段。2.根据权利要求1所述的一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于：获得指定时间段内的压盖上浮时间数据或压盖上浮高度数据后，通过基于压盖上浮时间数据的上浮时间比例法或基于压盖上浮高度数据的上浮高度平均方差值法来判断当前揉捻压力阶段。3.根据权利要求2所述的一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于：所述上浮时间比例法包括以下子步骤：采集指定时间段内压盖上浮的总耗时，以下式计算获得总耗时占指定时间段的比例η，并和设定的揉捻压力阶段数据比对，以此区分揉捻压力阶段：其中：T为指定时间段的时长；t为压盖上浮的总耗时。4.根据权利要求2所述的一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于：所述上浮高度平均方差值法包括以下子步骤：在指定时间段内采集揉捻过程中压盖上浮的高度并存为数组，然后分别计算数组的平均值和方差值；设定揉捻压力阶段数据，以上浮高度的平均值与揉捻压力阶段数据比对，用以判断空压和重压；通过表示压盖波动的大小的方差值与揉捻压力阶段数据比对，用以区分轻压和中压。5.根据权利要求2或3或4所述的一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于：将浮动传感器安装至揉捻机上后，在该台揉捻机上手工控压揉捻，将揉捻全程以指定时间段加以分隔，然后在每个指定时间段内采集揉捻过程中的压盖上浮高度数据或压盖上浮时间数据，再以当前手工控压揉捻的揉捻压力阶段将上述数据分类标记储存；随后，建立卷积神经网络模型，将分类标记储存的数据投入卷积神经网络模型中进行深度学习，获得对应的模型参数，进而得到的带有对应的模型参数的卷积神经网络模型；最后，正常测试压盖上浮高度数据或压盖上浮时间数据，并将之与带有模型参数的卷积神经网络模型比对，获得结果。6.根据权利要求3所述的一种茶叶揉捻压力监控方法，其特征在于：当采用上浮时间比例法时，设定的揉捻压力阶段数据为：当对象为带有缓冲弹簧的单臂丝杆式揉捻机时，空压阶段区域为(0,20％]，轻压阶段区域为(20％,40％]，中压阶段区域为(40％,85％]，重压阶段区域为(85％,99％]，过重阶段区域为(99％,100％]；当对象为带有缓冲弹簧的A类双柱龙门式揉捻机时，空压阶段区域为(0,10％]，轻压阶段区域为(10％,35％]，中压阶段区域为(35％,80％]，重压阶段区域为(80％,95％]，过重阶段区域为(95％,100％]；当对象为带有缓冲弹簧的B类双柱龙门式揉捻机时，空压阶段区域为(0,5％]，轻压阶段区域为(5％,25％]，中压阶段区域为(25％,70％]，重压阶段区域为(70％,90％]，过重阶段区域为(90％,100％]；
当对象为带有浮动式压盖和缓冲弹簧的C类双柱龙门式揉捻机且检测对象为压盖时，空压阶段区域为(0,15％]，轻压阶段区域为(15％,60％]，中压阶段区域为(60％...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，陈丹丹，王均奇，陈晓军，王昱丞，
申请(专利权)人：黄山优团电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：