具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机及其自动揉捻方法技术

本发明专利技术属于茶叶加工器械领域，具体涉及一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机及其自动揉捻方法。本发明专利技术包括机架以及设置于机架上的龙门弯梁，龙门弯梁上设置加压结构从而驱动压盖产生铅垂升降动作，且压盖浮动式的安装在加压结构处；其特征在于：该揉捻机还包括用于监控压盖当前浮动状态的第一浮动传感器；该第一浮动传感器可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，随之判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。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，并具备更新换代成本低和检测效率高的优点，从而为自动化揉捻的实现打下坚实基础。动化揉捻的实现打下坚实基础。动化揉捻的实现打下坚实基础。

【技术实现步骤摘要】
具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机及其自动揉捻方法
[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，具体涉及一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机及其自动揉捻方法。

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。具体参考图1，并见公告号为CN103766516A的专利名称为“具有自动浮动装置的茶叶揉捻机”的专利技术专利中的记载：包括机架10以及设置在机架10上且与机架10间固接的揉盘20，揉盘20上方设有与揉盘20产生相对运动的揉桶30，揉桶30内用来放置待揉捻的茶叶。揉桶30连接可使其产生运动的传动机构，揉桶30上方布置有可施加作用力于揉桶内的加压结构40。通过加压结构40如调压手轮等可使得调压螺杆41上下运动，调压螺杆41的上下运动带动压盖60的上下运动，从而起到给茶叶加压减压的效果。调压螺杆41本身螺纹配合在螺杆轴套71上，而螺杆轴套71则通过缓冲弹簧42从而弹性往复运动式的安装在龙门弯梁70处。对于压盖60本身，则通过铰接或阶梯孔配合的浮动方式浮动的挂在调压螺杆41底端处；为保证压盖60的动作精确性，还额外布置两组导杆50，导杆50导向配合在龙门弯梁70上，且两组导杆50的底端通过副弯梁51连接彼此，而调压螺杆41穿过副弯梁51处安装孔后再通过径向销等一体式的固定在安装孔处，调压螺杆41底端再通过光轴43浮动连接压盖60，此时副弯梁51与压盖60之间显然存在着一段空隙，使压盖60在内置的缓冲弹簧42之外额外多了第二重浮动空间。工作时，对于上述结构，揉捻师傅仅凭肉眼当然是看不清压盖的浮动的，大多依托操作时间等结合经验判断，这显然对揉捻师傅提出了极高的要求，普适性极差，误差率也极高，尤其还需揉捻师傅适时的准确区分出当前所处的空压、轻压、重压等压力阶段，显然操作门槛骤增。当然，人们曾寄希望于依靠压力传感器测数值的方式来监控揉捻压力变化；然而，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，后来就逐渐遗弃不用。
[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，提供一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，其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，并具备更新换代成本低和检测效率高的优点，从而为自动化揉捻的实现打下坚实基础。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0009]一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，包括机架以及设置于机架上的龙门弯梁，龙门弯梁上设置加压结构从而驱动压盖产生铅垂升降动作，且压盖浮动式的安装在加压结构处；其特征在于：该揉捻机还包括用于监控压盖当前浮动状态的第一浮动传感器；该第一浮动传感器可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，随之判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。
[0010]优选的，调压螺杆上螺纹配合有螺杆轴套，螺杆轴套与龙门弯梁之间通过缓冲弹簧弹性连接彼此，从而实现调压螺杆沿铅垂方向的蓄力上行和释力下行动作，调压螺杆底端通过作为延伸段的光轴浮动式的安装压盖，且调压螺杆与用于导向调压螺杆动作方向的带有导杆的副弯梁间形成固接配合；该揉捻机还包括用于监控调压螺杆或螺杆轴套的上行数据的第二浮动传感器，上行数据包括调压螺杆或螺杆轴套在指定时间段内的上浮时间数据或上浮高度数据，从而结合压盖上浮数据，综合判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。
[0011]优选的，所述第一浮动传感器安装在副弯梁处且感应端指向压盖；龙门弯梁处布置支架，支架处安装第二浮动传感器，第二浮动传感器的感应端指向调压螺杆或螺杆轴套。
[0012]优选的，在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揉捻机的当前揉捻压力阶段。
[0013]优选的，所述上浮时间比例法包括以下子步骤：
[0014]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：
[0015][0016]其中：
[0017]T为指定时间段的时长；
[0018]t为压盖上浮的总耗时；
[0019]所述上浮高度平均方差值法则包括以下子步骤：
[0020]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。
[0021]优选的，安装各浮动传感器后，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，包括机架(10)以及设置于机架(10)上的龙门弯梁(70)，龙门弯梁(70)上设置加压结构(40)从而驱动压盖(60)产生铅垂升降动作，且压盖(60)浮动式的安装在加压结构(40)处；其特征在于：该揉捻机还包括用于监控压盖(60)浮动状态的第一浮动传感器(A)；该第一浮动传感器(A)可获得指定时间段内的压盖(60)上浮时间数据或压盖(60)上浮高度数据，随之判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。2.根据权利要求1所述的一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，其特征在于：调压螺杆(41)上螺纹配合有螺杆轴套(71)，螺杆轴套(71)与龙门弯梁(70)之间通过缓冲弹簧(42)弹性连接彼此，从而实现调压螺杆(41)沿铅垂方向的蓄力上行和释力下行动作，调压螺杆(41)底端通过作为延伸段的光轴(43)浮动式的安装压盖(60)，且调压螺杆(41)与用于导向调压螺杆(41)动作方向的带有导杆(50)的副弯梁(51)间形成固接配合；该揉捻机还包括用于监控调压螺杆(41)或螺杆轴套(71)的上行数据的第二浮动传感器(B)，上行数据包括调压螺杆(41)或螺杆轴套(71)在指定时间段内的上浮时间数据或上浮高度数据，从而结合压盖(60)上浮数据，综合判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。3.根据权利要求2所述的一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，其特征在于：所述第一浮动传感器(A)安装在副弯梁(51)处且感应端指向压盖(60)；龙门弯梁(70)处布置支架(C)，支架(C)处安装第二浮动传感器(B)，第二浮动传感器(B)的感应端指向调压螺杆(41)或螺杆轴套(71)。4.根据权利要求1或2或3所述的一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，其特征在于：在获得指定时间段内的压盖(60)上浮时间数据或压盖(60)上浮高度数据后，通过基于压盖(60)上浮时间数据的上浮时间比例法或基于压盖(60)上浮高度数据的上浮高度平均方差值法来判断揉捻机的当前揉捻压力阶段。5.根据权利要求4所述的一种具备浮动式压盖的龙门双柱式揉捻机，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(60)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(60)上浮的总耗时；所述上浮高度平均方差值法则包括以下子步骤：在指定时间段内采集揉捻过程中压盖(60)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...

【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：