一种自动去皮刨片机的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动去皮刨片机的控制系统及方法，涉及一般的控制或调节系统领域，解决现有去皮加工领域方法固定、浪费较多、难以适应对不同外形、不同大小物料的去皮过程进行自适应控制的问题。该系统通过图片校正策略与轮廓提取策略，实现对物料轮廓数据的高效采集，并转换为控制系统所需的有效参考数据；通过构造胚体量化指标，实现对去皮后的保留的果肉体积的有效评估，并且实现对不同切割方式下的果肉保留效果的有效预测；通过根据轮廓图以及去皮机的刀片长度，寻找出经过去皮后保留果肉最多的特征点，并根据特征点计算出刀片倾斜角度与刀片悬挂距离，对去皮机进行控制，从而实现对物料的自适应去皮。实现对物料的自适应去皮。实现对物料的自适应去皮。

【技术实现步骤摘要】
一种自动去皮刨片机的控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及一般的控制或调节系统领域，具体为一种自动去皮刨片机的控制系统及方法。

技术介绍

[0002]去除外皮作为一些中药材、农产品精加工不可替代的核心环节，其性能直接影响着中药材及农产品加工业的发展。现有去皮刨片机主要采用机械自动化的方式，其普遍存在着加工损耗大、难以适应不同大小物料加工的问题。现有外皮自动化切削技术的落后制约了中药材及农产品加工业的发展，因此需要研究出适应性更强、加工损耗率更低的自动化刨片机及其控制系统。
[0003]如公开号为CN110384244A的中国专利公开了一种马铃薯去皮机及去皮控制系统，其包括：去皮筒体和与所述去皮筒体同轴心设置的转动盘，去皮筒体包括上下垛叠的上层筒体和下层筒体，下层筒体的内壁上设置一级去皮组件，上层筒体的内壁上设置有二级去皮组件，转动盘的底部设置有顶升机构，顶升机构用于驱动所述转动盘在所述下层筒体的底部位置和所述下层筒体的顶部位置之间来回切换。整个去皮过程，仅需转动盘在下层筒体的底部位置和下层筒体的顶部位置之间来回切换即可实现二级去皮效果，不存在设备卡滞的问题，马铃薯去皮机全程顺畅运行，大大提高了马铃薯去皮操作的工作效率，并且结构相对简单，设备的成本也得以降低。这种通过切换不同位置达到不同去皮效果的控制方法，存在不灵活且难以自适应不同形状物料的问题。
[0004]如公开号为CN115530387A的中国专利提供了一种能够对不同大小的山药进行去皮的山药酒制备用山药去皮装置，包括有底架、防护外壳、支撑板架、去皮机、放置板架和第一伸缩杆等；底架顶部连接有支撑板架，支撑板架上连接有防护外壳，支撑板架左右两侧均安装有去皮机，两个导向板架之间滑动式连接有放置板架，两个去皮机上侧之间连接有两个第一伸缩杆。该专利技术通过人们启动电动推杆和去皮机，使得在电动推杆的伸缩杆的带动下，去皮机向内侧移动，当顶块与山药接触时，去皮机与山药接触，以此实现了能够对不同大小的山药进行去皮的效果。该方法通过反馈的方式实现对不同大小的山药进行去皮的效果，对处理柱状物料时，效果较好，但在面对形状变化很大的物料时，将很难做到自适应控制。
[0005]综上所述，在去皮加工领域存在如下问题：1、对不同外形、不同大小的物料加工难度较大，很难对这种物料的自适应加工控制，现有技术通过反馈的方式实现，仅能解决外形变化不大的物料的去皮控制问题；2、缺少一种评价机制，评价去皮加工效果，使去皮加工过程缺乏标准化，造成物料的浪费；3、由于去皮机软硬件的设计问题，使得去皮方式固定，丢失了采取不同切割方式达到更好效果的可能性。
[0006]基于此，本专利技术提出一种自动去皮刨片机的控制系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种自动去皮刨片机的控制系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有去皮技术中方法固定、浪费较多、难以适应对不同外形、不同大小物料的去皮过程进行自适应控制的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种自动去皮刨片机的控制系统，包括图片采集模块、图片校正模块、轮廓提取模块、参数提取模块、时序控制器、刀片角度控制器和刀片悬臂控制器：其中，图片采集模块，用于对待去皮的样本进行图像采集，生成采集图片，并将采集图片传输至图片校正模块；图片校正模块，用于存储偏转角度、偏转角度增量、偏转程度标准值，并根据图片采集模块传输的采集图片，通过图片校正策略，生成校正后图片，并将校正图片传输至轮廓提取模块；轮廓提取模块，用于根据图片校正模块传输的校正后图片，通过轮廓提取策略，生成轮廓图，并将轮廓图传输至参数提取模块；参数提取模块，用于根据轮廓提取模块传输的轮廓图，通过参数提取策略，生成控制参数矩阵，包括：刀片倾斜角度、刀片悬挂距离，并将控制参数矩阵传输至时序控制器；时序控制器：用于根据参数提取模块传输的控制参数矩阵，根据时序控制信号生成策略，生成刀片倾斜角度控制信号、刀片悬挂距离控制信号，并将刀片倾斜角度控制信号传输至刀片角度控制器，将刀片悬挂距离控制信号传输至刀片悬臂控制器；刀片角度控制器：用于根据时序控制器传输的刀片倾斜角度控制信号，对刀片的倾斜角度进行控制；刀片悬臂控制器：用于根据时序控制器传输的刀片悬挂距离控制信号，对刀片的悬挂距离进行控制。
[0009]本专利技术的进一步改进在于，所述图片校正模块包括图片校正策略，所述图片校正策略包括以下具体步骤：S201：图片校正模块设置偏转角度和偏转角度增量，偏转程度标准值，测量图片水平中轴线距离下方边缘的距离，记作；S202：图片校正模块将图片逆时针方向偏转，偏转角度，得到偏转后图片；S203：图片校正模块将偏转后图片分成段，测量水平方向各区段的物料轮廓距离图片上方边缘的距离，记作，测量水平方向各区段的物料轮廓距离图片下方边缘的距离，记作；S204：根据偏转程度值计算公式，计算偏转后图片的偏转程度值，具体公式为：，其中，为偏转程度值，为图片校正模块将图片分割的段数，为1到中任意的一个数，为第段图片中物料轮廓距离图片上方边缘的距离，为第段图片中物料轮廓距离图片下方边缘的距离，为图片水平中轴线距离下方边缘的距离；
S205：判断偏转后的偏转程度值是否小于偏转程度标准值，如果小于偏转程度标准值，则执行S206，否则计算偏转角度，执行S202，偏转角度具体计算公式为：，其中，为当前执行次数，为下一次执行的偏转角度，为此次执行的偏转角度，为偏转角度增量，为预先设定值；S206：完成图片校正。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，所述图片校正模块包括轮廓提取策略，所述轮廓提取策略包括以下具体步骤：S301：轮廓提取模块提取校正后模块的所有像素点并显示为像素值形式，其中，表示红色色度，表示绿色色度，表示蓝色色度；S302：计算每个像素点与附近点的色差和，计算公式为：，其中表示为色差和，，，分别为该像素点的红色色度、绿色色度，蓝色色度，为1至8中任意一个整数，分别表示该像素点在左上、上、右上、左、右、左下、下、右下8个方向对应的序号，表示序号为的像素点的红色色度，表示序号为的像素点的绿色色度，表示序号为的像素点的蓝色色度。
[0011]S303：沿着水平方向找出水平方向色差和最大的像素点并保留，得到轮廓图。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述参数提取模块包括：数据提取单元、特征点提取单元、控制参数矩阵生成单元：其中，数据提取单元：用于存储基本提取长度，并根据图片轮廓提取单元传输的轮廓图，通过数据提取策略，生成轮廓数据，轮廓数据包括：物料长度、物料分割段数、轮廓向量，并将轮廓数据传输至特征点提取单元和控制参数矩阵生成单元；特征点提取单元：用于存储最大刀片长度，最小刀片长度，并根据数据提取单元传输的轮廓数据，通过特征点生成策略，生成最优特征点坐标，包括：最优特征点横坐标对应的实物的长度、最优特征点纵坐标对应的实物的高度，并将最优特征点坐标传输至控制参数矩阵生成单元；控制参数矩阵生成单元：用于根据特征点提取单元传输的特征点矩阵，通过控制参数矩阵生成策略，生成控制参数矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：包括图片采集模块、图片校正模块、轮廓提取模块、参数提取模块、时序控制器、刀片角度控制器和刀片悬臂控制器：其中，图片采集模块，用于对待去皮的样本进行图像采集，生成采集图片，并将采集图片传输至图片校正模块；图片校正模块，用于存储偏转角度、偏转角度增量、偏转程度标准值，并根据图片采集模块传输的采集图片，通过图片校正策略，生成校正后图片，并将校正图片传输至轮廓提取模块；轮廓提取模块，用于根据图片校正模块传输的校正后图片，通过轮廓提取策略，生成轮廓图，并将轮廓图传输至参数提取模块；参数提取模块，用于根据轮廓提取模块传输的轮廓图，通过参数提取策略，生成控制参数矩阵，包括：刀片倾斜角度、刀片悬挂距离，并将控制参数矩阵传输至时序控制器；时序控制器：用于根据参数提取模块传输的控制参数矩阵，根据时序控制信号生成策略，生成刀片倾斜角度控制信号、刀片悬挂距离控制信号，并将刀片倾斜角度控制信号传输至刀片角度控制器，将刀片悬挂距离控制信号传输至刀片悬臂控制器；刀片角度控制器：用于根据时序控制器传输的刀片倾斜角度控制信号，对刀片的倾斜角度进行控制；刀片悬臂控制器：用于根据时序控制器传输的刀片悬挂距离控制信号，对刀片的悬挂距离进行控制。2.根据权利要求1所述的一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：所述图片校正模块包括图片校正策略，所述图片校正策略包括以下具体步骤：S201：图片校正模块设置偏转角度 和偏转角度增量，偏转程度标准值，测量图片水平中轴线距离下方边缘的距离，记作；S202：图片校正模块将图片逆时针方向偏转，偏转角度，得到偏转后图片；S203：图片校正模块将偏转后图片分成段，测量水平方向各区段的物料轮廓距离图片上方边缘的距离，记作，测量水平方向各区段的物料轮廓距离图片下方边缘的距离，记作；S204：根据偏转程度值计算公式，计算偏转后图片的偏转程度值，具体公式为：，其中，为偏转程度值，为图片校正模块将图片分割的段数，为1到中任意的一个数，为第段图片中物料轮廓距离图片上方边缘的距离，为第段图片中物料轮廓距离图片下方边缘的距离，为图片水平中轴线距离下方边缘的距离；S205：判断偏转后的偏转程度值是否小于偏转程度标准值，如果小于偏转程度标准值，则执行S206，否则计算偏转角度，执行S202，偏转角度具体计算公式为：，
其中，为当前执行次数，为下一次执行的偏转角度，为此次执行的偏转角度，为偏转角度增量，为预先设定值；S206：完成图片校正。3.根据权利要求2所述的一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：所述图片校正模块包括轮廓提取策略，所述轮廓提取策略包括以下具体步骤：S301：轮廓提取模块提取校正后模块的所有像素点并显示为像素值形式，其中，表示红色色度，表示绿色色度，表示蓝色色度；S302：计算每个像素点与附近点的色差和，计算公式为：，其中，表示为色差和，，，分别为该像素点的红色色度、绿色色度，蓝色色度，为1至8中任意一个整数，分别表示该像素点在左上、上、右上、左、右、左下、下、右下8个方向对应的序号，表示序号为的像素点的红色色度，表示序号为的像素点的绿色色度，表示序号为的像素点的蓝色色度；S303：沿着水平方向找出水平方向色差和最大的像素点并保留，得到轮廓图。4.根据权利要求3所述的一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：所述参数提取模块包括：数据提取单元、特征点提取单元、控制参数矩阵生成单元：其中，数据提取单元：用于存储基本提取长度，并根据图片轮廓提取单元传输的轮廓图，通过数据提取策略，生成轮廓数据，轮廓数据包括：物料长度、物料分割段数、轮廓向量，并将轮廓数据传输至特征点提取单元和控制参数矩阵生成单元；特征点提取单元：用于存储最大刀片长度，最小刀片长度，并根据数据提取单元传输的轮廓数据，通过特征点生成策略，生成最优特征点坐标，包括：最优特征点横坐标对应的实物的长度、最优特征点纵坐标对应的实物的高度，并将最优特征点坐标传输至控制参数矩阵生成单元；控制参数矩阵生成单元：用于根据特征点提取单元传输的特征点矩阵，通过控制参数矩阵生成策略，生成控制参数矩阵，并将控制参数矩阵传输至时序控制器。5.根据权利要求4所述的一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：所述参数提取模块包括参数提取策略，所述参数提取策略包括以下具体步骤：S401：数据提取单元根据图片轮廓提取单元传输的轮廓图，通过数据提取策略，生成轮廓数据，轮廓数据包括：物料长度、物料分割段数、轮廓向量，并将轮廓数据传输至特征点提取单元和控制参数矩阵生成单元；S402：特征点提取单元根据数据提取单元传输的轮廓数据，通过特征点生成策略，生成最优特征点坐标，并将最优特征点坐标传输至控制参数矩阵生成单元；S403：控制参数矩阵生成单元根据特征点提取单元传输的最优特征点坐标、数据提取单元传输的轮廓数据，通过控制参数矩阵生成策略，生成控制参数矩阵，并将控制参数矩阵传输至时序控制器。
6.根据权利要求5所述的一种自动去皮刨片机的控制系统，其特征在于：所述数据提取单元包括数据提取策略，所述数据提取策略包括以下具体步骤：S401a：数据提取单元对轮廓图中物料长度进行测量，得到物料长度；S401b：数据提取单元根据物料长度计算物料分割段数，计算公式为：，其中，为基本提取长度；S401c：将轮廓图中的物料沿着垂直方向均匀分割成段；S401d：根据轮廓图中的物料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，
申请(专利权)人：南京康善制药设备有限公司，
类型：发明
国别省市：