CN105056831B - 具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，属于生物质机械装备技术领域。该装备包括原料输送系统、制粒部分，在制粒部分的出料口上设置有自动采样装置，自动采样装置采样后送入图像采集分析系统，图像分析系统连接有控制系统，在原料输送系统上设置有物料物性调节系统，所述的自动采样装置为真空吸入采样装置，所述的图像采集室全部为透明体或部分为透明体，图像采集室外设置有摄像头，摄像头连接至计算机，计算机中设置有图像分析系统，计算机连接至控制系统。本装备保证了制粒装备产出颗粒质量的持续合格，还可以有效的降低人力成本。

Description

具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备

技术领域

本发明涉及一种平模生物质制粒装备，特别涉及一种具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，属于生物质机械装备技术领域。

背景技术

生物质制粒装备的生产中的性能及工艺，与其产出颗粒的品相，也即外观质量，有着直接的关系。外观质量好的颗粒，不仅市场接受度高，而且与颗粒内在质量和颗粒的耐久性指数正相关，外观好的颗粒抵抗碰撞挤压能力更好些，对应的颗粒内在也质量更好。由于制粒过程是连续进行的，颗粒不断从出料口流出，不能直接对颗粒的外观进行观察判定。一般颗粒的外观检验是人工进行操作，先行手工抽取样品，等样品冷却后再行肉眼观察判断。这种方法受操作者的主观影响较大，容易产生误读误判，而且整个判断过程耗时长，效率低，不能实时在线进行，不利于制粒产品质量的保证。如能在较短的时间内对制粒装备刚制出的颗粒进行客观快速的外观评定，就可能及时的调整制粒的工艺参数，减少避免返工和浪费。影响颗粒外观质量的工艺参数主要有：温度、湿度、压制速度、压制强度、模具参数、原料等，对于特定的原料来说，这一参数不可改变，而模具参数也是对应原料进行了选择确定的，对于温度、湿度、压制速度、压制强度等过程工艺参数进行在线控制调整，快速改善颗粒的外观品相，从而保障了颗粒内在质量，实时颗粒外观质量判定也是对制粒过程的一种过程监控，是探索颗粒成型因素的必要方法，对改良制粒工艺及装备有着较大的促进作用。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的生物质制粒设备对产品外观检验中上述问题以及其对生产和产品的负面影响，提供一种具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，包括原料输送系统、制粒部分，在制粒部分的出料口上设置有自动采样装置，自动采样装置采样后送入图像采集分析系统，所述的图像采集分析系统包括与自动采样装置配合设置的图像采集室，图像采集室外设置有图像采集装置，图像采集装置连接有图像分析系统，图像分析系统连接有控制系统，在原料输送系统上设置有物料物性调节系统，物料物性调节装置连接控制系统，所述的自动采样装置为真空吸入采样装置，该采样装置包括设置在出料口上的采样管，采样管连接有真空发生装置，采样管后部连接有下料溜管，下料溜管下设置有图像采集室，所述的图像采集室全部为透明体或部分为透明体，图像采集室外设置有摄像头，摄像头连接至计算机，计算机中设置有图像分析系统，计算机连接至控制系统，进一步的，所述的图像采集室全部为透明体，为采用钢化玻璃制作的透明体，图像采集室外设置有灯光补偿装置，进一步的，所述的图像采集室部分为透明体，透明体部位采用钢化玻璃制作，所述的透明体部位与摄像头位置相适应，图像采集室外设置有灯光补偿装置，进一步的，所述的图像采集室内设置有样品清理装置，样品清理装置包括清理电机，清理电机的输出上连接有清扫臂，图像采集室上设置有样品出口，进一步的，所述清理电机设置在图像采集室的外部下方，所述的清扫臂为一刚性杆，刚性杆上连接有柔性清扫刷，所述的样品出口设置在图像采集室下料处相对的一端，样品出口通过样品清理滑道连接有样品收集盒，进一步的，原料输送系统的物料物性调节系统包括：自动调温装置，所述的自动调温装置包括温度检测装置和加热装置；自动调湿装置，所述的自动调湿装置包括湿度检测装置、加湿装置、排湿装置；原料输送系统上还设置有速度调节装置，所述的速度调节装置为连接在送料电机上的变频器，进一步的，所述的真空发生装置为风机，采样管后部连接的下料溜管为弧形向下，下料溜管远离取样口的壁上连接设置有弧形筛网，弧形筛网的下端固定连接在下料溜管壁上，弧形筛网的上端固定连接在采样管内壁顶上，进一步的，所述的风机后连接有除尘装置。

本装备利用抽吸式自动样品采集系统，对制粒装备出料口处流动的颗粒进行样品采集，并平滑导入到图像采集分析系统，采入的同时对样品进行了强制的对流冷却；图像采集分析系统随之进行自动图像采集，通过对采集的数据与特征点进行分析处理，处理数据传送至控制系统，由控制系统发讯，对原料温度、湿度、上料速度、压制力等参数进行控制调节，从而在短时间内快速改善了颗粒的质量，提高了颗粒品质，避免减少了返工浪费。由于本设备通过抽吸式采样系统、图像采集分析系统和控制系统对颗粒的品相进行了在线实时控制，能够最短时间内发现问题，保证了制粒装备产出颗粒质量的持续合格，实现了该装备的长期稳定可靠工作，本装备还可以有效的降低人力成本。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明采样装置和图像采集分析系统的示意图。

图3是本发明中采集到的部分产品外观图像例。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进行进一步详细的说明，附图中各标记为：1：控制部分；2：图像采集分析系统；21：图像采集室；22：灯光补偿装置；23：摄像头；24：计算机；25：样品收集盒；26：清理电机；27：清扫臂；28：样品清理滑道；29：图像采集窗口；3：采样装置；31：采样管；32：弧形筛网；33：风机；34：真空发生电机；35：除尘装置；36：下料溜管；4：制粒部分；41：出料口；5：动力部分；6：主轴部分；7：周向布料器；8：润滑部分；9：压制力调整系统；10. 物料物性调节系统；101：送料电机；102：自动调温装置；103：加湿装置；104：排湿风机。如附图所示，具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，该装备包括动力部分5，动力部分5带动竖直方向的主轴部分6旋转，在主轴上上下滑动设置有压辊架，压辊架上设置有水平方向的压辊轴，压辊通过轴承转动设置在压辊轴上，压辊下设置有模盘，模盘上下浮动连接在顶升装置上，顶升装置连接顶升力发生装置，构成压制力调制系统9，制粒装备工作时，动力部分5通过减速带动主轴部分6，将动力传递到制粒部分4，驱动制粒部分4中的压辊公转并自转，这种旋转运动形成对压制力调整系统9内的模盘物料攫取和压制作用，压制力调整系统9可在控制部分1信号下实现微量的上下运动，以实时调节制粒过程的压力；周向布料器7固定在主轴部分6的主轴上，与主轴同步旋转，将物料均匀分布于模盘圆周上，润滑系统8对整个装备在工作过程中进行润滑。以上是对装备整体的简介。装备中在制粒部分4的出料口41上设置有自动采样装置3，所述的自动采样装置3为真空吸入采样装置，该采样装置包括设置在出料口上的采样管31，采样管31连接有真空发生装置，所述的真空发生装置为风机33，风机33由真空发生电机34驱动，风机33后连接有除尘装置35，采样管31后部连接的下料溜管36为弧形向下，下料溜管36远离取样口的壁上连接设置有弧形筛网32，弧形筛网32的下端固定连接在下料溜管壁上，弧形筛网的上端固定连接在采样管3内壁顶上下料溜管下设置有图像采集室自动采样装置3采样后送入图像采集分析系统2，图像采集分析系统2包括与自动采样装置3配合设置的图像采集室21，图像采集室21上有图像采集窗口29，图像采集室21外设置有图像采集装置，图像采集室全部为透明体或部分为透明体，图像采集室外设置有摄像头23，摄像头23即为图像采集装置，摄像头连接至计算机24，计算机24中设置有图像分析系统，计算机24连接至控制系统，图像采集室外设置有灯光补偿装置22，在图像采集室内设置有样品清理装置，样品清理装置包括清理电机26，清理电机设置在图像采集室21的外部下方，清理电机26的输出上连接有清扫臂27，清扫臂27为一刚性杆，刚性杆上连接有柔性清扫刷，样品采集室21上设置有样品出口，样品出口设置在图像采集室21下料处相对的一端，样品出口通过样品清理滑道28连接有样品收集盒25，在原料输送系统上设置有物料物性调系统10，物料物性调节系统连接控制系统，原料输送系统的物料物性调节系统包括：自动调温装置102，自动调温装置包括温度检测装置和加热装置；自动调湿装置，所述的自动调湿装置包括湿度检测装置、加湿装置103、排湿装置104；原料输送系统上还设置有速度调节装置，所述的速度调节装置为连接在送料电机101上的变频器。

工作开始前，对物料进行预检，然后按经验数据进行对物料进行初步处理。控制部分开机启动，发讯润滑部分按程式对装备进行润滑，润滑后启动动力部分、物料物性调节系统，将物料加入到装备的上料口，导进制粒部分，在动力部分的驱动下下制粒部分开始进行制粒。设定时间到达制粒过程稳定出粒后，自动采样装置开始取样，利用高压风机吸引，将制粒产出的颗粒抽吸引入到图像采集分析系统的图像采集室；采样的同时利用高速空气流对物料进行强制对流冷却，以提高颗粒的稳定性，规定时间到达后停止采样，图像采集部分开始采集样品图像，采取后的样品图像由图像处理器进行特征分析，图3是实际采集的部分图像实例，下表是得到附图3中对应的图像后控制系统控制设备进行所对应的调整，图3中A-J为得到的实际采集分析的样品图像。分析数据传输至控制部分；数据传输后进行样品的清理工作，由样品清理装置将样品扫入到样品收集盒，同时将图像采集室的底部的钢化玻璃的采集窗口清理，以备下次的图像采集；控制部分对图像采集分析系统传输的数据处理后发讯，控制物料物性调整系统和压制力调节系统，采取提高温度、加大湿度、改变速度及加强压力等改善颗粒外观质量的措施，调整完成后进行延时2到3分钟，再后启动下一个图像采集分析过程；对于颗粒质量合格的，控制部分发讯启动采样间隔周期，在采样间隔周期结束后再次进行颗粒图像分析的在线测控过程。在线的颗粒图像采样分析控制，实现快速便捷的对不同物料制粒初期的快速调整，保证了颗粒的质量，减少了返工浪费，而且在线的颗粒图像采样分析对颗粒品相的实时控制，保证了制粒装备的长期连续的合格产出，保障了装备的长期连续运行，提升了整套装备工作的可靠性。采样装置包括除尘装置35、真空发生电机34、风机33、弧形筛网32和采样管31采样管31直接插入到制粒装备的出料口41，其真空发生电机带动高压风机33，风机33高速旋转形成对颗粒的抽吸力，将出料口的物料抽吸到采样管，弧形筛网32将出料口的抽吸来的物料平滑无损的导入到图像采集分析系统，抽吸过程形成的高速气流对抽吸来的物料进行了冷却，图像采集分析系统接受来取样装置的样品,样品平滑进入到图像采集室，图像采集开始进行图像采集,采集后图像导入减速机分析处理,处理结果上传控制部分，数据上传后进行样品的清理工作，由样品清理装置将样品扫入样品清理滑道，由滑道将采集后的样品导入到样品收集盒，同时将图像采集室底部的钢化玻璃的采集窗口清理，以备下次的图像采集；图像采集室、样品清理滑道、样品收集盒均为封闭结构，避免杂物的外漏。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (6)

1.具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，包括原料输送系统、制粒部分，其特征在于：在制粒部分的出料口上设置有自动采样装置，自动采样装置采样后送入图像采集分析系统，所述的图像采集分析系统包括与自动采样装置配合设置的图像采集室，图像采集室外设置有图像采集装置，图像采集装置连接有图像分析系统，图像分析系统连接有控制系统，在原料输送系统上设置有物料物性调节系统，原料物性调节装置连接控制系统，所述的自动采样装置为真空吸入采样装置，该采样装置包括设置在出料口上的采样管，采样管连接有真空发生装置，采样管后部连接有下料溜管，下料溜管下设置有图像采集室，所述的图像采集室全部为透明体或部分为透明体，图像采集室外设置有摄像头，摄像头连接至计算机，计算机中设置有图像分析系统，计算机连接至控制系统，所述的真空发生装置为风机，采样的同时利用高速空气流对物料进行强制对流冷却，采样管后部连接的下料溜管为弧形向下，下料溜管远离取样口的壁上连接设置有弧形筛网，弧形筛网的下端固定连接在下料溜管壁上，弧形筛网的上端固定连接在采样管内壁顶上；原料输送系统的物料物性调节系统包括：自动调温装置，所述的自动调温装置包括温度检测装置和加热装置；自动调湿装置，所述的自动调湿装置包括湿度检测装置、加湿装置、排湿装置；原料输送系统上还设置有速度调节装置，所述的速度调节装置为连接在送料电机上的变频器。

2.根据权利要求1所述的具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，其特征在于：所述的图像采集室全部为透明体，为采用钢化玻璃制作的透明体，图像采集室外设置有灯光补偿装置。

3.根据权利要求1所述的具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，其特征在于：所述的图像采集室部分为透明体，透明体部位采用钢化玻璃制作，所述的透明体部位与摄像头位置相适应，图像采集室外设置有灯光补偿装置。

4.根据权利要求1所述的具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，其特征在于：所述的图像采集室内设置有样品清理装置，样品清理装置包括清理电机，清理电机的输出上连接有清扫臂，图像采集室上设置有样品出口。

5.根据权利要求4所述的具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，其特征在于：所述清理电机设置在图像采集室的外部下方，所述的清扫臂为一刚性杆，刚性杆上连接有柔性清扫刷，所述的样品出口设置在图像采集室下料处相对的一端，样品出口通过样品清理滑道连接有样品收集盒。

6.根据权利要求1所述的具有颗粒在线图像分析控制的平模生物质制粒装备，其特征在于：所述的风机后连接有除尘装置。