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茶葉色選機(jī)的技術(shù)特性與應(yīng)用
茶葉加工中揀梗去雜是費(fèi)工費(fèi)時(shí)且又非常關(guān)鍵的工序, 揀剔作業(yè)已是茶葉精制中質(zhì)量與成本控制的瓶頸環(huán)節(jié)。由于機(jī)械性能等原因, 階梯式揀梗機(jī)、靜電揀梗機(jī)等常規(guī)設(shè)備, 揀剔效果不理想。如工夫紅茶通過(guò)多次機(jī)揀、靜揀, 仍需手揀予以輔助, 手工揀茶費(fèi)用占紅茶精制成本的10%~15%。近年來(lái), 茶鮮葉的人工采摘質(zhì)量下降及機(jī)械采茶增多, 茶葉加工中揀梗量隨之增加, 業(yè)內(nèi)一直期待著茶葉揀剔設(shè)備的技術(shù)突破。色選技術(shù)是指利用特殊識(shí)別鏡頭捕捉物料表面像元素信號(hào)、采集物料透光率信號(hào)及其它成分的信息, 并利用PLC控制及CPU處理, 實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)互換, 并與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)比分析出物料的品質(zhì)優(yōu)劣, 再利用壓縮空氣將該劣質(zhì)物料剔除的集光、電、氣、機(jī)于一體高科技綜合技術(shù), 色選設(shè)備現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè), 食品業(yè)、工礦業(yè)等領(lǐng)域。近年來(lái), 安徽等省一些企業(yè)在茶葉加工中已成功利用色選機(jī)揀剔茶梗等夾雜物, 揀剔質(zhì)量高、工效高, 制茶成本降低, 制提率顯著提高, 能夠廣泛應(yīng)用于綠茶、紅茶、烏龍茶精制中的揀剔作業(yè)及名優(yōu)茶去片去梗的精選處理等。
茶葉色選機(jī)利用光電技術(shù)專門(mén)剔除異色物料, 通過(guò)光電系統(tǒng)分析茶物料表面的外觀色澤, 以區(qū)分茶、梗及非茶類夾雜物, 能解決常規(guī)使用篩分、風(fēng)選及揀剔設(shè)備所無(wú)法達(dá)到的茶梗分離效果。色選機(jī)選別室內(nèi)有若干狹長(zhǎng)的通道, 通道出口處裝有高穩(wěn)定光源, 當(dāng)茶物料經(jīng)由振動(dòng)喂料系統(tǒng)均勻地通過(guò)斜槽通道進(jìn)入選別區(qū)域時(shí), 物料通過(guò)檢測(cè)區(qū)域之前, 靠重力和落下的速度使每個(gè)茶葉以直線狀排列, 依次落入光電檢測(cè)室。每個(gè)料槽有2個(gè)高分辨率的相機(jī), 加上數(shù)據(jù)處理硬件, 在物料通過(guò)時(shí)從兩側(cè)對(duì)其檢查, 確定異色品, 光電傳感器測(cè)得反射光和投射的光量, 并與基準(zhǔn)色板反射光量比較, 將其差值信號(hào)放大處理, 當(dāng)信號(hào)大于預(yù)定值時(shí), 驅(qū)動(dòng)噴射系統(tǒng) (料槽末端的噴嘴) 用壓縮空氣吹出異色物料。茶葉色選機(jī)采用新一代數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工控機(jī), 并采用模糊邏輯算法與支持向量機(jī) (SVM) 算法, 對(duì)背景板角度及喂料速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié), 真正實(shí)現(xiàn)了色選機(jī)的全自動(dòng)控制, 同時(shí)使機(jī)器的性能在工作時(shí)自動(dòng)達(dá)到*狀態(tài)。
茶葉色選機(jī)主要部件有:進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器、溜槽、光源、背景板、光電檢測(cè)器、數(shù)碼相機(jī)、副品槽、正品槽、噴氣閥、空氣壓縮機(jī)、空氣凈化器和過(guò)濾器、信號(hào)調(diào)理部件、時(shí)序部件及微機(jī)控制系統(tǒng)等。
供料系統(tǒng):由進(jìn)料斗、振動(dòng)喂料器和溜槽等組成。待分揀茶物料由進(jìn)料斗進(jìn)入振動(dòng)喂料器, 通過(guò)振動(dòng)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)使物料自動(dòng)排列成一行行連續(xù)的線狀細(xì)束, 再通過(guò)料槽加速后以恒定速度拋飛進(jìn)入光電系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)內(nèi), 以確保茶物料精確地呈現(xiàn)在光學(xué)區(qū)和噴射區(qū)內(nèi)。
光電系統(tǒng):光電系統(tǒng)是色選機(jī)的核心部分, 主要由光源、背景板、數(shù)碼相機(jī)和有關(guān)輔助裝置組成。光源為被測(cè)物料和背景板提供穩(wěn)定的均勻照明。光電探測(cè)器將探測(cè)區(qū)內(nèi)被測(cè)物料的反射光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。背景板則為電控系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào), 其反光特性與合格品的反光特性基本等效, 而與剔除物差異較大。
分選系統(tǒng):分選系統(tǒng)由副品槽、成品槽、噴氣閥、空氣壓縮機(jī)及過(guò)濾器等相關(guān)附件組成。氣動(dòng)噴嘴標(biāo)配有近200個(gè)噴嘴, 口徑僅2~3 mm, 分辨率高、壽命長(zhǎng)、噴射準(zhǔn)確。
電控系統(tǒng):電控系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理部件、時(shí)序部件和微機(jī)控制系統(tǒng)等組成。電控系統(tǒng)對(duì)來(lái)自光電系統(tǒng)的色差電壓進(jìn)行放大, 并與設(shè)定色差閾值進(jìn)行比較。核心技術(shù)是產(chǎn)品異色跟蹤模塊, 以控制色選機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動(dòng)校正等, 以實(shí)現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。
操作系統(tǒng):異色跟蹤軟件隨時(shí)跟蹤成品質(zhì)量, 保證色選機(jī)即使在長(zhǎng)時(shí)間不間斷連續(xù)生產(chǎn)時(shí), 也能保持性能的穩(wěn)定性。中文觸摸屏式操作界面可以保留20多個(gè)預(yù)置樣品模式和保存100個(gè)用戶確認(rèn)的樣品模式, 樣品模式之間轉(zhuǎn)換瞬間即可完成。
