一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统，包括监测模块、热泵模块、干燥模块、PLC控制器及IPC工业计算机，所述监测模块、热泵模块及干燥模块均连接至所述PLC控制器，所述PLC控制器连接至所述IPC工业计算机。本发明专利技术通过参数监测模块及视觉监测模块实时将香菇干燥过程的参数传输至PLC控制器，同时PLC控制器能够上传至IPC工业计算机进行数据分析比对，并通过PLC控制器反馈至干燥模块及热泵模块，干燥模块及热泵模块能够对干燥参数进行实时调整，在香菇品质检测过程中不会中断热泵模块和干燥模块的运行，既提高了香菇的干燥品质，又保证了系统的稳定性。又保证了系统的稳定性。又保证了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统


[0001]本专利技术属于电工材料测量
，涉及聚合物薄膜材料的陷阱能级测量，特别涉及一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统。

技术介绍

[0002]香菇(Lentinus edodes)是世界第二大类食用菌，富含氨基酸、矿物质、多糖等营养成分。新鲜香菇含水量极高且新陈代谢旺盛，采摘之后短时间内就会软化褐变，失去商品价值。因此香菇采后需要选择合适的保藏方法来延长货架期，脱水干燥是香菇在贮藏加工中重要的工序之一，通过移除水分来抑制微生物生长以及子实体自身代谢活动。
[0003]目前，我国香菇干燥技术已经获得了快速发展，涌现出红外、微波、真空、冷冻等干燥技术，然而这些方法都存在局限性。而近几年研究的热泵干燥技术，具有烘干温度低、干燥时间短、干燥品质好等优点，使用热泵烘干香菇不仅能显著提高香菇干燥的效率，而且热泵烘干的香菇产品色泽较好，内在品质稳定。机器视觉实时监测系统能够根据干燥物料的脱水情况以及干燥介质(空气)变化及时地调整温度、湿度、风速等参数，能够提高能效利用率并进一步保证干燥物料品质，最大限度地保留产品的营养成分及其色、香、味。
[0004]香菇的颜色与收缩率是表征物料干燥品质的重要指标，现在的检测方法是定期干燥一段时间后，将干燥物料从干燥室内取出进行检测，从而得到香菇的颜色与收缩率，但是这样操作会影响到香菇的干燥品质和热泵干燥系统的稳定运行，并且无法根据香菇的干燥状态迅速调整热泵干燥机的介质参数。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统。
[0006]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统，其特征在于：包括监测模块、热泵模块、干燥模块、PLC控制器及IPC工业计算机，所述监测模块、热泵模块及干燥模块均连接至所述PLC控制器，所述PLC控制器连接至所述IPC工业计算机；
[0008]所述干燥模块包括干燥箱及安装于干燥箱上的循环风机、温度调节风机、排湿风机、加湿器、电辅热机构及物料小车，所述干燥箱内滑动设置有物料小车，所述物料小车内设置有若干层称重底板，所述干燥箱内侧壁上设置有循环风机、排湿风机、加湿器及电辅热机构，所述干燥箱外侧设置有排湿风管，所述排湿风管连接至所述排湿风机；
[0009]所述热泵模块包括压缩机、升温冷凝器、温度调节冷凝器及蒸发器，所述压缩机的出口连接至升温冷凝器，所述升温冷凝器连接至温度调节冷凝器，所述温度调节冷凝器经电子膨胀阀调节后连接至蒸发器，所述蒸发器连接至压缩机，所述温度调节风机设置于所述温度调节冷凝器一侧；
[0010]所述监测模块包括参数监测模块及视觉监测模块，所述参数监测模块包括温湿度
传感器、风速传感器及称重传感器，所述温湿度传感器及风速传感器设置于所述干燥箱内，所述称重传感器设置于所述称重底板下端，所述视觉监测模块包括工业相机、相机防护罩及相机固定支架，所述干燥箱的上端固定安装相机固定支架，所述相机固定支架上安装工业相机，所述工业相机发出的光源对准称重底板上的香菇物料。
[0011]而且，相机固定支架外侧设置有相机防护罩。
[0012]而且，所述系统的工作过程为：
[0013]1)将物料小车拉出并将香菇分层放置在物料小车内的称重底板上，再将物料小车推入干燥箱内；
[0014]2)通过PLC控制器启动热泵模块和干燥模块，首先干燥箱外的压缩机启动，热泵工质流过升温冷凝器冷凝成液体，而热泵工质冷凝放出的热量用于加热干燥箱内干燥介质，接着热泵工质流过温度调节冷凝器，通过变频技术控制温度调节风机转速，进而控制温度调节冷凝器散热量，调节干燥箱内温度，热泵工质流过蒸发器由气液混合物变成饱和或过热蒸气，而热泵工质蒸发吸收的热量用于对干燥介质的降温除湿，干燥介质流过升温冷凝器升温后进入干燥箱，吸收香菇水分后离开干燥箱后形成低温高湿的干燥介质流过热泵的蒸发器，除去一定的水分变成低温低湿的干燥介质，然后流过升温冷凝器加热至设定温度后再次进入干燥箱完成干燥介质的循环；
[0015]3)称重传感器实时检测香菇物料重量，将重量信号传输到PLC控制器中，PLC控制器根据香菇初始重量、香菇初始含水率和香菇干燥成品含水率，计算出香菇干燥成品重量；
[0016]4)当干燥过程中香菇重量未达到香菇干燥成品重量时，PLC控制器控制视觉监测模块的工业相机进行定时拍照，将拍好的照片传输到IPC工业计算机，IPC工业计算机利用HALCON软件对香菇的颜色、收缩速率进行处理分析；
[0017]5)IPC工业计算机将分析的结果通过Visual Studio人机交互平台传输到MATLAB软件，利用MATLAB软件中SIMULINK仿真平台的模糊控制器，将香菇当前颜色和香菇干燥结束时需要颜色的色差、香菇当前收缩速率和香菇需要收缩速率的差值作为输入量，将干燥箱内温度、湿度、风速的变化作为输出量，进行数据的处理，将得到数据结果通过通过OPC通讯协议传输到Visual Studio人机交互平台，由Visual Studio人机交互平台再传输到PLC控制器；
[0018]6)PLC控制器接收到信号后，控制热泵模块和干燥模块进行相应工作，通过视觉监测模块的工业相机拍照严格监测香菇颜色值预判变化趋势，当颜色有变深预兆时，提前控制温度调节风机，增大频率，增加散热量同时减少电子膨胀阀的开度，降低制冷剂流量，以便有效调节干燥箱内干燥介质温度，来控制颜色变化；香菇当前收缩速率大与标准收缩速率时，循环风机降低频率，干燥箱风速降低，加湿器开启，干燥箱湿度升高，香菇当前收缩速率小于标准收缩速率时，排湿风机开启，关闭加湿器，同时增加电子膨胀阀开度，调节干燥介质温度，干燥箱湿度降低；
[0019]7)参数达到指定数值后，等待下一次相机拍照分析处理的信号传输到PLC控制器，干燥过程中香菇重量达到香菇干燥成品重量时，热泵模块和干燥模块停机，完成干燥。
[0020]本专利技术的优点和有益效果为：
[0021]本专利技术的香菇干燥系统，通过参数监测模块及视觉监测模块实时将香菇干燥过程的参数传输至PLC控制器，同时PLC控制器能够上传至IPC工业计算机进行数据分析比对，并
通过PLC控制器反馈至干燥模块及热泵模块，干燥模块及热泵模块能够对干燥参数进行实时调整，在香菇品质检测过程中不会中断热泵模块和干燥模块的运行，既提高了香菇的干燥品质，又保证了系统的稳定性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的主视图；
[0023]图2为图1的A
‑
A向剖视图；
[0024]图3为本专利技术的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术视觉监测模块的结构示意图。
[0026]1、IPC工业计算机；2、PLC控制器；3、监测模块；4、热泵模块；5、干燥模块；21、温湿度传感器；22、风速传感器；23、称重传感器；31、工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统，其特征在于：包括监测模块(3)、热泵模块(4)、干燥模块(5)、PLC控制器(2)及IPC工业计算机(1)，所述监测模块(3)、热泵模块(4)及干燥模块(5)均连接至所述PLC控制器(2)，所述PLC控制器(2)连接至所述IPC工业计算机(1)；所述干燥模块(5)包括干燥箱(57)及安装于干燥箱(57)上的循环风机(51)、温度调节风机(52)、排湿风机(53)、加湿器(54)、电辅热机构(55)及物料小车(59)，所述干燥箱(57)内滑动设置有物料小车，所述物料小车内设置有若干层称重底板(56)，所述干燥箱内侧壁上设置有循环风机(51)、排湿风机(53)、加湿器(54)及电辅热机构(55)，所述干燥箱(57)外侧设置有排湿风管(58)，所述排湿风管(58)连接至所述排湿风机(53)；所述热泵模块(4)包括压缩机(41)、升温冷凝器(42)、温度调节冷凝器(43)及蒸发器(45)，所述压缩机(41)的出口连接至升温冷凝器(42)，所述升温冷凝器(42)连接至温度调节冷凝器(43)，所述温度调节冷凝器(43)经电子膨胀阀(44)调节后连接至蒸发器(45)，所述蒸发器(45)连接至压缩机(41)，所述温度调节风机(52)设置于所述温度调节冷凝器(43)一侧；所述监测模块(3)包括参数监测模块及视觉监测模块，所述参数监测模块包括温湿度传感器(21)、风速传感器(22)及称重传感器(23)，所述温湿度传感器(21)及风速传感器(22)设置于所述干燥箱(57)内，所述称重传感器(23)设置于所述称重底板(56)下端，所述视觉监测模块包括工业相机(31)、相机防护罩(33)及相机固定支架(34)，所述干燥箱(57)的上端固定安装相机固定支架(34)，所述相机固定支架(34)上安装工业相机(31)，所述工业相机(31)对准称重底板(56)上的香菇物料。2.根据权利要求1所述基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统，其特征在于：所述相机固定支架(34)外侧设置有相机防护罩(33)。3.根据权利要求1或2所述基于机器视觉实时监测的香菇热泵干燥系统，其特征在于：所述系统的工作过程为：1)将物料小车拉出并将香菇分层放置在物料小车内的称重底板上，再将物料小车推入干燥箱内；2)通过PLC控制器启动热泵模块和干燥模块，首先干燥箱外的压缩机启动，热泵工质流...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恩龙，史天宇，刘力源，于德沅，董浩然，崔振斌，李昱辰，王远远，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：