CN111562201A - 固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置包括：一振动给料机；一粒度测量元件，该粒度测量元件包括一遮光箱、一测量管道、一相机和一背光板，测量管道的一部分位于遮光箱的内部，相机和背光板均位于遮光箱的内部，并且相机和背光板位于测量管道相对的两个侧面；一第一颗粒收集子系统，该第一颗粒收集子系统包括一第一颗粒收集仓、一第一抽风机和两个阀门；一第二颗粒收集子系统，该第二颗粒收集子系统包括一第二颗粒收集仓、一第二抽风机和两个阀门；一计算机；一控制装置；以及一颗粒料传送带。本发明还涉及一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置和方法，属于自动化机械及设备技术领域。
背景技术
酒是中华民族的传统文化，是五千年华夏文明中的瑰宝。但目前我国的白酒制造行业还属于劳动密集型行业，机械化程度低，大部分的白酒企业还处于手工操作生产的原始模式。近年来，受到劳动力成本不断攀升、土地资源日益紧张以及国家发展高效、低耗产业政策的影响，中国白酒酿造生产行业进行技术革新、改变传统的生产方式已经迫在眉睫，数字化及智能化是其未来发展方向。
目前，白酒无论酱香型还是浓香型其酿造工艺都以固态发酵为主，酿造过程中用到多种颗粒类原料，包括粮食、酒曲及稻壳、糠壳等。粮食和酒曲的颗粒大小(即粒度)与酒糟的发酵过程有高度相关性，对酒糟发酵过程有直接影响。此外，酿造过程中还要用稻壳和糠壳作为发酵、蒸馏的辅料。稻壳和糠壳在发酵糟醅中起疏松调酸作用，同时使酒醅能保持一定的含氧量和疏松度，促进糖化，且对全发酵过程和蒸馏过程都有直接影响，并最终影响酒的质量和产量。
因此，对上述颗粒类原料的颗粒粒度进行监测是固态酿造白酒工艺过程中的重要环节。然而，现有颗粒类原料的粒度测量多通过人工抽取样本并经过筛分的方法进行，其对样本的依赖程度较大，机械化和自动化的程度仍然较低，并且精确程度低，时间成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置和方法，该装置和方法的机械化及自动化程度高，精确度高，且省时省力。
一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其包括：一振动给料机；一粒度测量元件，该粒度测量元件包括一遮光箱、一测量管道、一相机和一背光板，所述测量管道的一部分位于所述遮光箱的内部，所述相机和所述背光板均位于所述遮光箱的内部，并且所述相机和所述背光板位于所述测量管道相对的两个侧面；一第一颗粒收集子系统，该第一颗粒收集子系统包括一第一颗粒收集仓、一第一抽风机和两个阀门；一第二颗粒收集子系统，该第二颗粒收集子系统包括一第二颗粒收集仓、一第二抽风机和两个阀门；一计算机；一控制装置；以及一颗粒料传送带。
一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法，包括以下步骤：
S1，开始；
S2，通过所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置中的相机获取图像，进入步骤S3；
S3，判断图像是否含标尺，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
S4，使用默认比例，进入步骤S7；
S5，画辅助线量取标尺像素长度，进入步骤S6；
S6，计算比例，进入步骤S7；
S7，二值化处理，进入步骤S8；
S8，去除背景噪点，利用膨胀及腐蚀图像处理算法降低颗粒图像中不同颗粒的粘连，进入步骤S9；
S9，计算连通区域，分割不同颗粒，进入步骤S10；
S10，量化并计算颗粒尺寸参数，进入步骤S11；
S11，设置阈值，筛除异常颗粒，进入步骤S12；
S12，判断最大\最小颗粒是否异常，如果否，进入步骤S13，如果是，重复步骤S11；
S13，输出颗粒尺寸分布图，进入步骤S14；
S14，不同尺寸范围内颗粒占比统计分析，进入步骤S15；
S15，结束。
相较于现有依托人工少量取样并通过人工筛分的测量方法，本发明提供的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置和方法，可实现对固态酿造发酵过程中投放的颗粒状原料的粒度持续采样并实时在线监测，因此机械化及自动化程度高，并且省时省力；进一步，所述实时在线监测的测量结果有助于为酒品分级以及精细化的管理提供必要的数据支撑，让原料配比不再全靠人工，提高了精确度。
附图说明
图1是本发明提供的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置的示意图。
图2是本发明提供的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法的流程图。
图3是本发明提供的使用图1的测量装置中的相机所拍摄的实验样例照片。
图4是本发明提供的使用图1的测量装置和图2的测量方法对颗粒状原料的粒度实时测量的结果分析图。
主要元件符号说明
固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置 10
振动给料机 12
粒度测量元件 14
遮光箱 142
测量管道 144
相机 146
背光板 148
第一颗粒收集仓 166
第一抽风机 168
阀门 1-1，1-2，2-1，2-2
第二颗粒收集仓 186
第二抽风机 188
计算机 11
控制装置 13
颗粒料传送带 15
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置和方法作进一步的详细说明。
请参见图1，本发明提供一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10，包括：一振动给料机12、一粒度测量元件14、一第一颗粒收集子系统、一第二颗粒收集子系统、一计算机11、一控制装置13和一颗粒料传送带15。
所述振动给料机12位于所述颗粒料传送带15的颗粒料下落处。所述颗粒料传送带15上的一部分颗粒状原料进入所述振动给料机12的料斗，同时由计算机11通过控制装置13来控制振动给料机12的给料速度。
所述粒度测量元件14包括一遮光箱142、一测量管道144、一相机146和一背光板148。测量管道144的一部分位于遮光箱142的内部，相机146和背光板148均位于遮光箱142的内部。在遮光箱142的内部，相机146和背光板148位于测量管道144相对的两个侧面。本实施例中，在遮光箱142的内部，相机146位于测量管道144的上侧，背光板148位于测量管道144的下侧，并且相机146与测量管道144间隔设置，背光板148与测量管道144间隔设置。测量管道144面向相机146镜头的管道部分采用透明材质(如钢化玻璃或有机玻璃)制作。测量管道144的形状优选为方形(即测量管道144的断面或横截面为矩形或正方形)。
所述第一颗粒收集子系统包括一阀门1-1、一阀门1-2、一第一颗粒收集仓166和一第一抽风机168。所述阀门1-1用于控制颗粒状原料由测量管道144进入第一颗粒收集仓166，所述阀门1-2用于控制颗粒状原料由第一颗粒收集仓166进入颗粒料传送带15。所述第一抽风机168用于促使颗粒状原料持续流经测量管道144，实现对被测颗粒状原料的连续在线采样。
所述第二颗粒收集子系统包括一阀门2-1、一阀门2-2、一第二颗粒收集仓186和一第二抽风机188。所述阀门2-1用于控制颗粒状原料由测量管道144进入第二颗粒收集仓186，所述阀门2-2用于控制颗粒状原料由第二颗粒收集仓186进入颗粒料传送带15。所述第二抽风机188用于促使颗粒状原料持续流经测量管道144，实现对被测颗粒状原料的连续在线采样。
所述第一颗粒收集子系统和第二颗粒收集子系统连接到测量管道144的下游。所述第一抽风机168和第二抽风机188均优选为离心式抽风机。当第一颗粒收集子系统处于颗粒收集状态时，阀门1-1处于“开”的状态，阀门1-2处于“关”的状态。当第一颗粒收集子系统处于颗粒排放状态时，阀门1-1处于“关”的状态，阀门1-2处于“开”的状态。当第二颗粒收集子系统处于颗粒收集状态时，阀门2-1处于“开”的状态，阀门2-2处于“关”的状态。当第二颗粒收集子系统处于颗粒排放状态时，阀门2-1处于“关”的状态，阀门2-2处于“开”的状态。
所述计算机11和控制装置13用于控制振动给料机12的给料速度，以及控制相机146获取颗粒状原料的图像，经过图像分析，根据图像所检测出的颗粒并采用相应量化方法获得当前图像中颗粒的尺寸。具体的，计算机11通过控制装置13来控制振动给料机12的给料速度，计算机11通过控制装置13来控制相机146获取颗粒状原料的图像。另外，控制装置13还用于控制第一颗粒收集子系统和第二颗粒收集子系统交替工作。
所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10的工作过程为：将振动给料机12置于颗粒传送带的颗粒料下落处，使一部分颗粒状原料进入振动给料机12的料斗，同时由计算机11通过控制装置13来控制振动给料机12的给料速度。由阀门、颗粒收集仓和抽风机构成两套完全一样的颗粒收集子系统(即第一颗粒收集子系统和第二颗粒收集子系统)连接到测量管道144的下游。控制装置13控制第一颗粒收集子系统和第二颗粒收集子系统交替工作。第一颗粒收集子系统处于颗粒收集状态时，第二颗粒收集子系统处于颗粒排放状态；第一颗粒收集子系统处于颗粒排放状态时，第二颗粒收集子系统处于颗粒收集状态。当第一颗粒收集子系统处于颗粒收集状态时，阀门1-1处于“开”的状态，阀门1-2处于“关”的状态。此时，第二颗粒收集子系统处于颗粒排放状态，阀门2-1处于“关”的状态，阀门2-2处于“开”的状态。排放出的颗粒状原料重新回到颗粒料传送带15上。第一颗粒收集子系统和第二颗粒收集子系统交替工作，即可实现对颗粒料传送带15上颗粒状原料的连续采样。当颗粒状原料流经测量管道144时，由计算机11通过控制装置13控制相机146获取颗粒状原料的图像，经过图像分析，由图像中检测出颗粒并采用相应量化方法获得当前图像中颗粒状原料的尺寸。通过不断拍照及统计，即可实现流经测量管道144的颗粒状原料的颗粒尺寸(粒度)的在线测量，并可根据需要上传测量结果。
请参见图2，本发明进一步提供一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法，包括以下步骤：
S1，开始；
S2，通过所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10中的相机146获取图像，进入步骤S3；
S3，判断图像是否含标尺，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
S4，使用默认比例，进入步骤S7；
S5，画辅助线量取标尺像素长度，进入步骤S6；
S6，计算比例，进入步骤S7；
S7，二值化处理，进入步骤S8；
S8，去除背景噪点，利用膨胀及腐蚀图像处理算法降低颗粒图像中不同颗粒的粘连，进入步骤S9；
S9，计算连通区域，分割不同颗粒，进入步骤S10；
S10，量化并计算颗粒尺寸参数，进入步骤S11；
S11，设置阈值，筛除异常颗粒，进入步骤S12；
S12，判断最大\最小颗粒是否异常，如果否，进入步骤S13，如果是，重复步骤S11；
S13，输出颗粒尺寸分布图，进入步骤S14；
S14，不同尺寸范围内颗粒占比统计分析，进入步骤S15；
S15，结束。
所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法是一种基于图像的颗粒粒度测量方法。
图3是使用所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10中的相机146所拍摄的实验样例照片。图4是使用所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10和所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法对颗粒状原料的粒度实时测量的结果分析图。由图4可知，通过所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10和方法，可以得到颗粒状原料的颗粒尺寸(粒度)分布。
所述固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10和方法具有以下优点：第一、本发明提供的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置10和方法，可实现对固态酿造发酵过程中投放的颗粒状原料的粒度持续采样并实时在线监测，因此机械化及自动化程度高，并且省时省力；第二、所述实时在线监测的测量结果有助于为酒品分级以及精细化的管理提供必要的数据支撑，让原料配比不再全靠人工，提高精确度；第三、该技术对我国白酒酿造工艺环节的数字化进行了一些初步的探索，有望对白酒行业的酿造生产走向数字化和智能化，以及生产管理的精细化起到推进作用。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，其包括：
一振动给料机；
一粒度测量元件，该粒度测量元件包括一遮光箱、一测量管道、一相机和一背光板，所述测量管道的一部分位于所述遮光箱的内部，所述相机和所述背光板均位于所述遮光箱的内部，并且所述相机和所述背光板位于所述测量管道相对的两个侧面；
一第一颗粒收集子系统，该第一颗粒收集子系统包括一第一颗粒收集仓、一第一抽风机和两个阀门；
一第二颗粒收集子系统，该第二颗粒收集子系统包括一第二颗粒收集仓、一第二抽风机和两个阀门；
一计算机；
一控制装置；以及
一颗粒料传送带。
2.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述振动给料机位于所述颗粒料传送带的颗粒料下落处。
3.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述相机位于所述测量管道的上侧，所述背光板位于所述测量管道的下侧，并且所述相机与所述测量管道、所述背光板均间隔设置。
4.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述测量管道面向所述相机中镜头的管道采用透明材质。
5.如权利要求4所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述透明材质为钢化玻璃或有机玻璃。
6.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述测量管道的形状为方形。
7.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述测量管道的断面为矩形或正方形。
8.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述第一抽风机和所述第二抽风机均为离心式抽风机。
9.如权利要求1所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置，其特征在于，所述第一颗粒收集子系统和所述第二颗粒收集子系统交替工作。
10.一种固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量方法，包括以下步骤：
S1，开始；
S2，通过如权利要求1至9中任一项所述的固态酿造制酒颗粒状原料粒度在线测量装置中的相机获取图像，进入步骤S3；
S3，判断图像是否含标尺，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
S4，使用默认比例，进入步骤S7；
S5，画辅助线量取标尺像素长度，进入步骤S6；
S6，计算比例，进入步骤S7；
S7，二值化处理，进入步骤S8；
S8，去除背景噪点，利用膨胀及腐蚀图像处理算法降低颗粒图像中不同颗粒的粘连，进入步骤S9；
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