CN109821780A - 动态茶叶精选系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态茶叶精选系统，它包括多个人工分选台，在人工分选台上方设有往复转动的分选皮带；分选皮带的表面为光滑的哑光材质；在各个人工分选台的上方设有不同颜色的光源。优选的方案中，所述的多个人工分选台按照上游高下游低的方式首尾连接。通过采用带有分选皮带的人工分选台，能够使富有丰富分选经验的熟练操作人员将注意力集中在分选工作中，以最小的动作最少的操作实现茶叶的分选，从而大幅提高分选效率。在最优化的方案中，本发明能够将日分选工作量提高到300%。

Description

动态茶叶精选系统

技术领域

本发明涉及茶叶生产领域，特别是一种动态茶叶精选系统。

背景技术

茶叶的品质根据外形、色泽、香气、滋味的标准分为多个级别，茶叶色泽除了看色度外，还可从外表光泽来辨别，光泽均匀、明毫发光的说明鲜叶细嫩，工艺好；而光泽不匀，明亮无光，说明鲜叶老嫩不匀，或者也可能是杀青不匀导致；而无光泽又暗枯的，则说明鲜叶粗老，或者是工艺不好导致。即普遍认为，茶叶的色泽与茶叶的质量相关。现有的茶叶自动化生产线中，常采用色选机作为基于色泽的分选手段。

例如中国专利文献CN201454877U中即记载了一种茶叶色选机，通过多个CCD（图像采集器）检测茶叶的颜色，配合高速空气喷嘴分选茶叶。但是在精品茶的分选过程中，茶叶色泽差异非常小，普通的色选机已经无法识别。中国专利文献CN204074554U记载了一种激光色选机，其中仅记载了分选室内设置有激光分选系统，所述激光分选系统包括激光发生器、背景板、传感器、CCD摄像头。本领域技术人员对如何利用激光发生器进行分选尚不明确。因此在现有技术中的教导中，机器分选对精品茶的分级尚无较为成熟的解决方案。在现有技术中通常采用人工分选，分选方式是在一个工作台上将茶叶摊铺开，然后根据操作人员的经验剔除不符合精品茶要求的茶叶。但是人工分选的效率极低，以精品绿茶为例，在合格率99.9%的质量要求下，每人每天仅能完成不到15公斤的茶叶分选。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态茶叶精选系统，能够大幅提高人工分选的效率。优选的方案中，能够引入机器与人工的组合分选方式，在确保分选质量的前提下，进一步提高分选效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种动态茶叶精选系统，它包括多个人工分选台，在人工分选台上方设有往复转动的分选皮带；

分选皮带的表面为光滑的哑光材质；

在各个人工分选台的上方设有不同颜色的光源。

优选的方案中，所述的多个人工分选台按照上游高下游低的方式首尾连接。

优选的方案中，人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置电连接；

在人工分选台的一侧还设有速度调节装置，速度调节装置与主控装置连接，以在线调节变频电机的转速。

优选的方案中，在人工分选台的一侧或两侧下方设有倾斜布置的集料槽，用于收集分选的弃料。

优选的方案中，所述的分选皮带至少为两层，表层材质为尼龙、聚四氟乙烯或超高分子聚乙烯；

基层为橡胶或硅胶。

优选的方案中，在分选皮带上层的下方设有至少一个固定板，还设有至少一个振动板，振动板通过弹性元件与支架连接，在振动板的底部设有振动装置，以使流经振动板上方的物料翻面。

优选的方案中，所述的光源至少包括一个白色光源和一个红色光源。

优选的方案中，在最上游的人工分选台的首端，还设有供料装置；

所述的供料装置设有可调角度的振动滑道，振动滑道通过弹性支撑柱与振动支架连接，在振动滑道的下方设有倾斜布置的振动电机。

优选的方案中，在振动滑道的尾端还设有激光分选装置；

所述的激光分选装置中设有竖直方向的垂直或倾斜的滑道，在滑道的一个侧面设有激光发射接收装置；

激光发射接收装置内设有波长428~550的激光发射装置；

还设有用于采集光线的光线采集器；

在激光发射接收装置的下方设有吹风装置，吹风装置相对的下方设有分料挡板；

激光发射接收装置与主控装置电连接，主控装置与吹风装置电连接。

优选的方案中，在激光分选装置中还设有图像采集装置；

图像采集装置与主控装置电连接，主控装置与振动电机电连接；

在激光分选装置下方的人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置电连接，该变频电机的速度与振动电机的速度联动。

本发明提供的一种动态茶叶精选系统，通过采用带有分选皮带的人工分选台，能够使富有丰富分选经验的熟练操作人员将注意力集中在分选工作中，以最小的动作最少的操作实现茶叶的分选，从而大幅提高分选效率。以现有技术的分选台相比，能够将日分选工作量提高到200%。优选的，通过设置的振动板的结构，能够使经过振动板的茶叶翻身，便于观察茶叶的整体形状和色泽，进一步提高分选质量。增设的激光分选装置，能够进一步提高分选效率，尤其是采用独特频段的激光，能够激发茶叶较宽的色域值，从而提高识别成功率，增加分选效率。在最优化的方案中，本发明能够将日分选工作量提高到300%。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中振动供料装置的结构示意图。

图3为本发明中激光分选装置的结构示意图。

图4为本发明中人工分选台的主视结构示意图。

图5为本发明中人工分选台的俯视结构示意图。

图6为本发明中皮带的横截面结构示意图。

图中：料斗1，料斗导轨101，物料检测装置102，物料闸门103，锁定装置104，振动支架2，振动滑道21，弹性支撑柱22，振动电机23，水平支架24，竖直支架25，上调节支架26，丝杠螺母机构27，下调节支架28，升降电机29，激光分选装置3，主控装置31，吹风装置32，激光发射接收装置33波长，图像采集装置34，分料挡板35，分料输送带36，第一人工分选台4，第一固定板41，振动板42，第二固定板43，分选振动电机44，集料槽45，集料皮带46，速度调节装置47，分选皮带48，表层481，基层482，第二人工分选台4'，第一光源5，第二光源5'，隔板6。

具体实施方式

本例中的附图为示意图，为了便于观察，部分省略了例如机架之类的结构。本例中的上下游是以茶叶的运行方向为准。出发的位置为上游。

实施例1：

如图1中，一种动态茶叶精选系统，它包括多个人工分选台，在人工分选台上方设有往复转动的分选皮带48；

分选皮带48的表面为光滑的哑光材质；优选的为白色哑光材质，避免光源的反射造成局部高反光。

在各个人工分选台的上方设有不同颜色的光源，优选的方案中，所述的光源至少包括一个白色光源和一个红色光源，采用红色光源使茶叶的色泽差异更容易被甄别。通过设置带有往复转动的分选皮带的人工分选台，并配合采用不同的光源照射，使熟练操作人员能够大幅提高分选效率，尤其是省略了反复摊铺和上下料的动作，使分选效率提高一倍。

优选的方案如图1中，所述的多个人工分选台按照上游高下游低的方式首尾连接，每个人工分选台均为大致水平，上游的人工分选台的茶叶以跌落的方式输送至下游的人工分选台。由此结构，通过调节各个人工分选台的分选皮带48的运行速度，从而能够使茶叶在分选皮带48上摊铺成不同的厚度。例如在下游可以采用较快的转速，从而使茶叶在分选皮带48上摊铺的更薄。

优选的方案中，人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置31电连接；本例中的主控装置31为PLC，通过PLC给出的频率信号，能够方便调节主动辊的转速，进而调节分选效率。本例中PLC优选采用西门子S7-300PLC。

如图5中，在人工分选台的一侧还设有速度调节装置47，速度调节装置47与主控装置31连接，以在线调节变频电机的转速。本例中的速度调节装置47采用调速旋钮或者触控板。调速旋钮为一电位器，通过给出调速信号通过PLC控制变频电机的转速。优选的采用触控板调速，本例中的触控板为电容式触控板。采用触控板能够相比调速旋钮提高约10%的工作效率。触控板的调节方式为多种，一种是定速调节，如图5中所示，当向右侧滑动时，触控板接收到一个从左到右的滑动信号，则将变频电机的转速提升一挡，而向左侧滑动时，则将变频电机的转速下降一挡。优选的，通过采集触控板上的滑动速度，实现无极调速。例如将滑动速度从慢到快映射为百分比，分别与最低加速度和最高加速度相对应，由此结构，大幅提高速度调节的效率。

优选的方案如图4中，在人工分选台的一侧或两侧下方设有倾斜布置的集料槽45，用于收集分选的弃料。优选的集料槽45较低一端的下方还设有集料皮带46或集料框。优选的，分选皮带48的宽度被设置为一侧的操作者手指尖能够超出另一侧的边缘。由此方案，操作人员可以通过划动的动作将不符合质量要求的茶叶剔除，剔除的茶叶从分选皮带48的两侧落入到集料槽45内，大幅提高分选效率，降低劳动强度。而且这个动作也和调节分选皮带48运行速度的动作一致。

优选的方案如图6中，所述的分选皮带48至少为两层，表层材质为尼龙、聚四氟乙烯或超高分子聚乙烯；

基层为橡胶或硅胶，优选的，基层内还设有强化骨架，例如钢丝、碳纤维或芳纶纤维。由此结构，分选皮带48的表层致密光滑，摩擦力小，便于分选茶叶，也不会污损茶叶。基层便于传动。

优选的方案如图4中，在分选皮带48上层的下方设有至少一个固定板，固定板确保分选皮带48具有足够的平整度。还设有至少一个振动板42，振动板42通过弹性元件与支架连接，在振动板42的底部设有振动装置，以使流经振动板42上方的物料翻面。在经过振动板42时，茶叶会自动在分选皮带48翻面，从而便于操作人员将不符合质量的茶叶剔除。本例中振动装置的振动频率采用30-60Hz/分钟，振动频率为可调。采用的方案是相比驱动分选皮带48转动的变频电机更小的变频电机，该变频电机与减速器连接，减速器采用RV减速器或行星齿轮减速器。另一可选的方案是电磁式振动装置，采用一组或两组电磁铁，在电磁铁之间或者电磁铁与振动板42之间设置导杆，导杆上设有可滑动的永磁铁，通过PLC输出频率信号控制电磁铁的电路换向，使电磁铁的磁场换向，驱动永磁铁往复运动，实现振动。该方案价格更低，振动翻面的效果更好。

优选的方案如图1、2中，在最上游的人工分选台的首端，还设有供料装置；

所述的供料装置设有可调角度的振动滑道21，振动滑道21通过弹性支撑柱22与振动支架2连接，在振动滑道21的下方设有倾斜布置的振动电机23。如图2中，水平支架24与竖直支架25铰接，水平支架24的另一端与上调节支架26固定连接，上调节支架26与下调节支架28套接，在上调节支架26与下调节支架28之间设有丝杠螺母机构27，其中螺母通过关节轴承与上调节支架26连接，丝杠与升降电机29连接，升降电机29与下调节支架28连接，从而实现自动化的调节振动滑道21的倾角。振动电机23采用带有偏心块的较小的变频电机。倾斜布置的振动电机23每次振动使茶叶产生一个向前运动的分力。本例中的振动电机23同时具有使料斗1和使茶叶沿振动滑道21运行和摊铺均匀的效果。在料斗1上还设有可调的物料闸门103，以调节一次落料的量。还设有物料检测装置102，本例中的物料检测装置102采用翻板式物料检测装置，用于检测料斗1内茶叶的量。

优选的方案如图1、3中，在振动滑道21的尾端还设有激光分选装置3；本例中的激光分选装置3为可选件。

所述的激光分选装置3中设有竖直方向的垂直或倾斜的滑道，在滑道的一个侧面设有激光发射接收装置33；

激光发射接收装置33内设有波长428~550的激光发射装置；进一步的，优选为两组激光发射装置，一组为蓝光，一组为绿光，两组交替照射下落的茶叶，在激光照度下，茶叶的色泽被充分的显色。此处的交替有两种方式，一种是两组激光发射装置的高度位置不同，茶叶分别穿过蓝光激光发射装置和绿光发射装置的照射区域，由光线采集器采集。另一种方式是两组激光发射装置的高度位置接近，以高速交替照射下落的茶叶，由光线采集器分别采集两组图像进行甄选。根据茶叶品种的不同，在主控装置中存储有每种茶叶品种在蓝光激光发射装置和绿光发射装置照射下反射的色值范围，超出该色值范围的茶叶则被判定为不合格。

进一步优选的如图3中，还设有用于采集光线的光线采集器；

激光发射接收装置33与主控装置31电连接，主控装置31与吹风装置32电连接。该方案有两个层面利于分选，一个层面是，茶叶的色彩范围被扩展，例如在普通光照条件下，光线采集器优选的采用CCD进行采集，采集到的图像色彩差异较小。而在激光光照条件下，色彩差异被放大，从而提高分选准确率。另一个层面是，对于部分存在病变的茶叶，在激光照射下，能够自发荧光反应，便于分选识别，从而进一步提高分选质量。需要说明的图3中仅为示意，实际的滑道为倾斜布置。当有瑕疵不符合质量要求的茶叶落下，吹风装置32即启动，将茶叶吹过分料挡板35，并落入到分料输送带36上。

优选的方案中，在激光分选装置3中还设有图像采集装置34；图像采集装置34与主控装置31电连接，主控装置31与振动电机23电连接；图像采集装置34通过采集下落的茶叶的图像，从而判断进料的数量，实现自动调节。图像采集装置34的图像进行灰度处理后，分析黑色占比，从而得出进料数量。根据预设的阀值，即黑色占比的百分比，主控装置31对振动电机23的振动频率进行调节，从而调节进料的数量。当黑色占比超过预设的百分比上限，则降低振动电机23的振动频率。当黑色占比低于预设的百分比下限，则增加振动电机23的振动频率。

优选的，图像采集装置34也可以单独的设置，以用于控制供料速度。

在激光分选装置3下方的人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置31电连接，该变频电机的速度与振动电机23的速度联动。此处的速度联动是指，人工分选台的变频电机的转速是振动电机23的转速的参考值，即变频电机的转速越高，在一个区间范围内，该区间范围由激光分选装置3的处理能力决定，振动电机23的转速随之提高。以和下游的第一人工分选台4的分选速度相匹配，从而大幅提高分选效率。

以最优的实施方式为例。使用时，如图1、2中，将茶叶装入到料斗1内，调节物料闸门103沿着料斗导轨101滑动，调节物料闸门103与振动滑道21表面的距离，从而调节每次振动的出料量，调节到位后，以锁定装置104锁定，锁定装置104为一个手调的螺钉。当料斗内的茶叶量不足时，物料检测装置102反馈至主控装置31，主控装置31发出加料报警信号。控制升降电机29的转动，使上调节支架26上下伸缩，以调节振动滑道21的倾斜度，通常采用向下倾斜1°~5°，配合倾斜的振动电机23的椭圆形振动，茶叶在振动滑道21上均匀摊铺，并在每次振动时，向前前进一段距离。在振动滑道21的右端，如图3中，茶叶落入到滑道，优选为倾斜的滑道，激光发射接收装置33中的多组激光发射器，例如氩激光的蓝光波长488nm；氩激光绿光波长514或氦氖激光的绿光波长543，交替的照射在茶叶上，频率为kHz级别，光线采集器采集茶叶上的反射光，通过处理后，将色泽在阀值外的茶叶以及有荧光反应超出阀值的茶叶，以吹风装置32吹过分料挡板35，完成了自动化分选步骤，经过DP人工智能算法，该方案的分选准确率达到86%以上。初步分选后的茶叶先落到第一人工分选台4上，通过操作人员调节速度调节装置47能够调节茶叶在第一人工分选台4表面的运行速度以及供料的速度，此处的第一光源5采用白色光源，如图4中，操作人员在第一固定板41的上方，先将不符合质量要求的茶叶通过手划动的方式剔除，剔除的茶叶从集料皮带46的两侧落入到集料槽45中，送到下一个配色工序。茶叶经过振动板42上方时，振动装置优选采用电磁式振动装置，使振动板42产生频率为30~50次/分钟的振动，振动板42带动分选皮带48振动，茶叶在分选皮带48上翻身，在下一个第二固定板43上方时，操作人员将不符合质量要求的茶叶通过手划动的方式剔除。当第一人工分选台4分选工作完成后，茶叶落入到第二人工分选台4'，第二人工分选台4'上方的第二光源5'为红色光源，在第一光源5与第二光源5'之间设有隔板6，以免互相干扰。第二人工分选台4'的操作方式与第一人工分选台4的操作方式相同，在第二人工分选台4'通过速度调节装置47调节分选皮带48的运行速度，能够调节茶叶在第二人工分选台4'上的摊铺厚度，通常第二人工分选台4'的分选皮带48的转速要高于第一人工分选台4的转速。也相当于一道质检工序，进一步确保分选的质量。通过以上处理，得到质量合格率达到99.9%的精品茶叶，且处理效率相比传统手工分选的方式提高约300%，处理量能够达到每人每天45公斤的茶叶分选量。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态茶叶精选系统，其特征是：它包括多个人工分选台，在人工分选台上方设有往复转动的分选皮带（48）；

分选皮带（48）的表面为光滑的哑光材质；

在各个人工分选台的上方设有不同颜色的光源。

2.根据权利要求1所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：所述的多个人工分选台按照上游高下游低的方式首尾连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置（31）电连接；

在人工分选台的一侧还设有速度调节装置（47），速度调节装置（47）与主控装置（31）连接，以在线调节变频电机的转速。

4.根据权利要求1或2所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：在人工分选台的一侧或两侧下方设有倾斜布置的集料槽（45），用于收集分选的弃料。

5.根据权利要求1所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：所述的分选皮带（48）至少为两层，表层材质为尼龙、聚四氟乙烯或超高分子聚乙烯；

基层为橡胶或硅胶。

6.根据权利要求1所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：在分选皮带（48）上层的下方设有至少一个固定板，还设有至少一个振动板（42），振动板（42）通过弹性元件与支架连接，在振动板（42）的底部设有振动装置，以使流经振动板（42）上方的物料翻面。

7.根据权利要求1所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：所述的光源至少包括一个白色光源和一个红色光源。

8.根据权利要求1所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：在最上游的人工分选台的首端，还设有供料装置；

所述的供料装置设有可调角度的振动滑道（21），振动滑道（21）通过弹性支撑柱（22）与振动支架（2）连接，在振动滑道（21）的下方设有倾斜布置的振动电机（23）。

9.根据权利要求8所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：在振动滑道（21）的尾端还设有激光分选装置（3）；

所述的激光分选装置（3）中设有竖直方向的垂直或倾斜的滑道，在滑道的一个侧面设有激光发射接收装置（33）；

激光发射接收装置（33）内设有波长428~550的激光发射装置；

还设有用于采集光线的光线采集器；

在激光发射接收装置（33）的下方设有吹风装置（32），吹风装置（32）相对的下方设有分料挡板（35）；

激光发射接收装置（33）与主控装置（31）电连接，主控装置（31）与吹风装置（32）电连接。

10.根据权利要求9所述的一种动态茶叶精选系统，其特征是：在激光分选装置（3）中还设有图像采集装置（34）；

图像采集装置（34）与主控装置（31）电连接，主控装置（31）与振动电机（23）电连接；

在激光分选装置（3）下方的人工分选台的主动辊与变频电机连接，变频电机与主控装置（31）电连接，该变频电机的速度与振动电机（23）的速度联动。