茶葉CCD色選機技術特點參數(shù)說明

茶葉CCD色選機技術特點參數(shù)說明新聞作者：管理員點擊次數(shù)：108次新聞時間：2011-11-2911:06:26字體【大中小】茶葉加工中揀梗去雜是費工費時且又非常關鍵的工序，揀剔作業(yè)巳是茶葉精制中質量與成本控制的瓶頸環(huán)節(jié)。由于機械性能等原因，階梯式揀梗機、靜電揀梗機等常規(guī)設備，揀剔效果不理想。如工夫紅茶通過多次機揀、靜揀，仍需手揀予以輔助，手工揀茶費用占紅茶精制成本的10%—15%。近年來，茶鮮葉的人工采摘質量下降及機械采茶增多，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備的技術突破。色選技術是指利用特殊識別鏡頭捕捉物料表面像元素信號、采集物料透光率信號及其它成分的信息，并利用PLC控制及CPU處理，實現(xiàn)光電信號互換，并與標準信號對比分析出物料的品質優(yōu)劣，再利用壓縮空氣將該劣質物料剔除的集光、電、氣、機于一體高科技綜合技術，色選設備現(xiàn)巳廣泛應用于農(nóng)業(yè)，食品業(yè)、工礦業(yè)等領域。近年來，安徽等省一些企業(yè)在茶葉加工中巳成功利用色選機揀剔茶梗等夾雜物，揀剔質量高、工效高，制茶成本降低，制提率顯著提高，能夠廣泛應用于綠茶、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。1、茶葉色選機的技術特性色選機主要是一些多用途和泛用途的色選設備，應用于不同行業(yè)及產(chǎn)品時，部分組件和操作模式須作出相應的技術研究與測試，才能達到理想的質量要求。1.1茶葉色選機的工作原理茶葉色選機利用光電技術專門剔除異色物料，通過光電系統(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、風選及揀剔設備所無法達到的茶梗分離效果。色選機選別室內(nèi)有若干狹長的通道，通道出口處裝有高穩(wěn)定光源，當茶物料經(jīng)由振動喂料系統(tǒng)均勻地通過斜槽通道進入選別區(qū)域時，物料通過檢測區(qū)域之前，靠重力和落下的速度使每個茶葉以直線狀排列，依次落入光電檢測室。每個料槽有2個高分辨率的相機，加上數(shù)據(jù)處理硬件，在物料通過時從兩側對其檢查，確定異色品，光電傳感器測得反射光和投射的光量，并與基準色板反射光量比較，將其差值信號放大處理，當信號大于預定值時，驅動噴射系統(tǒng)（料槽末端的噴嘴）用壓縮空氣吹出異色物料。茶葉色選機采用新一代數(shù)字信號處理器（DSP）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工控機，并采用模糊邏輯算法與支持向量機（SVM）算法，對背景板角度及喂料速度進行自動調(diào)節(jié)，真正實現(xiàn)了色選機的全自動控制，同時使機器的性能在工作時自動達到最優(yōu)狀態(tài)。1.2茶葉色選機的基本結構茶葉色選機主要部件有：進料斗、振動喂料器、溜槽、光源、背景板、光電檢測器、數(shù)碼相機、副品槽、正品槽、噴氣閥、空氣壓縮機、空氣凈化器和過濾器、信號調(diào)理部件、時序部件及微機控制系統(tǒng)等。供料系統(tǒng)：由進料斗、振動喂料器和溜槽等組成。待分揀茶物料由進料斗進入振動喂料器，通過振動和導向機構使物料自動排列成一行行連續(xù)的線狀細束，再通過料槽加速后以恒定速度拋飛進入光電系統(tǒng)的探測區(qū)內(nèi)，以確保茶物料精確地呈現(xiàn)在光學區(qū)和噴射區(qū)內(nèi)。光電系統(tǒng)：光電系統(tǒng)是色選機的核心部分，主要由光源、背景板、數(shù)碼相機和有關輔助裝置組成。光源為被測物料和背景板提供穩(wěn)定的均勻照明。光電探測器將探測區(qū)內(nèi)被測物料的反射光轉化為電信號。背景板則為電控系統(tǒng)提供基準信號，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、空氣壓縮機及過濾器等相關附件組成。氣動噴嘴標配有近200個噴嘴，口徑僅2-3mm，分辨率高、壽命長、噴射精確。電控系統(tǒng)：電控系統(tǒng)由信號調(diào)理部件、時序部件和微機控制系統(tǒng)等組成。電控系統(tǒng)對來自光電系統(tǒng)的色差電壓進行放大，并與設定色差閾值進行比較。核心技術是產(chǎn)品異色跟蹤模塊，以控制色選機光學系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動校正等，以實現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。操作系統(tǒng)：異色跟蹤軟件隨時跟蹤成品質量，保證色選機即使在長時間不間斷連續(xù)生產(chǎn)時，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多個預置樣品模式和保存100個用戶確認的樣品模式，樣品模式之間轉換瞬間即可完成。1.3茶葉色選機的性能指標茶葉色選機的主要性能指標均在異色物含量及流量額定的條件下測定，而且與異色物的種類、色澤、密度有關。通常在異色物含量相同和臺時產(chǎn)量額定的情況下，色選精度越高，帶出比越低，說明色選機的工藝性能越好。臺時產(chǎn)量：茶葉色選機有較大創(chuàng)新，采用雙鏡頭雙面搜索，每個通道處理能力增大，產(chǎn)量和色選精度大大提高，臺時處理量0.8-1.0toho這個數(shù)字僅是常規(guī)茶葉揀剔設備的數(shù)十倍左右，但精選效果卻是常規(guī)設備遠不可比擬的。選別率：選別率（揀梗率）是指含有異色物的茶葉經(jīng)過色選后，選出的雜質數(shù)量對茶原料中所含雜質含量的重量百分數(shù)，茶葉色選對雜質的選別率決定于茶葉含雜比，并在理論上排除了對雜質長短、形狀、比重的特殊要求，可按照不同茶葉級別的凈度要求，相應確定不同的色選工藝。帶出比：帶出比（誤揀比）是指茶葉經(jīng)過色選后，其副品帶出料中的異色物重量與合格茶葉的重量之比。即每噴出1個單位雜質帶出多少個單位合格品，一般可達到1:0.6左右。正品茶的凈度要求越高，越多的合格茶便可能被帶出。如果帶出比要求特別低，將會影響二次色選精度，過高則選出的物料很難處理，副品中茶葉出現(xiàn)跑料、走料。色選精度：色選精度是指含有異色物的被選茶原料經(jīng)過色選后，其正品合格茶與被選前茶原料的重量百分比。常規(guī)的茶葉揀剔設備主要是階梯式揀梗機、靜電揀梗機，階梯式揀梗機只能揀剔粗長筋梗，靜電揀梗機則以揀剔細筋嫩梗為主，這兩種茶機選別率低、誤揀比高。茶葉色選對雜質的辨認只在于顏色的深淺而不管其形狀和比重的大小，排除了其它許多不利因素的干擾。2、茶葉色選機的技術調(diào)控茶葉色選機對安裝使用環(huán)境、配套壓縮空氣系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)的要求較高，并在光電探測元件、光源光譜特性、雙面色選、噴氣閥性能、控制系統(tǒng)抗干擾能力、整機平均無故障時間等方面加以改進、優(yōu)化。2.1供料系統(tǒng)設計由于茶物料的外形規(guī)格與大米、小麥及大豆等相比差異較大，通用色選機的供料裝置難以滿足茶葉色選的技術要求。茶葉色選機對料斗裝置進行了創(chuàng)新設計，能達到茶物料平鋪直流而不是柱狀流動，平鋪直流能使物流均勻地、連續(xù)地送到振蕩盤，并實現(xiàn)自清理，所有茶物料都以相同速度流動，而常規(guī)色選機大多是柱狀流動，若付選茶葉則表現(xiàn)為中間流速快，兩側的速度慢，易產(chǎn)生潛在死角、造成堵塞。輸料斗將茶原料送到振蕩盤上時，可通過兩個螺絲進行上下調(diào)節(jié)料門，保證原料平鋪直流地被輸送到振蕩盤上。并且，整個喂料系統(tǒng)的零部件均由不銹鋼制成，堅固耐磨，色選時選用特種陽極化處理的通道式料槽，選別率高，產(chǎn)量增大。2.2光電與分選系統(tǒng)控制采用數(shù)碼影像新技術讓用戶對雜質和異色物同時進行多級閾值及多重參數(shù)設定，通過對茶物料中合格品及雜質的光譜特性分析，并根據(jù)茶物料平均色澤，以分出接受物和剔除物，利用特定光譜特性的光源，使合格品與雜質的反射光有較大差異。通過采用雙面色選技術，增加被揀物料的探測面積，獲取更全面信息，以提高揀梗剔筋的的選別率。茶葉色選機噴射茶物料采用順著物流從后往前吹，與料槽邊緣接觸的物流保持相對穩(wěn)定，能使噴嘴盡可能接近物流，噴嘴吹氣時物流自然分流。并設置通道式料槽，每個通道對一個噴嘴，一個噴嘴對準一個物料，帶出比極低，噴嘴水平噴射時能確保最大限度地控制氣體擴散，垂直噴射時受噴嘴閥門開o關的控制，其特制的開關頻率速度高達幾百個毫微秒，噴嘴速度可以達到300次o秒，物料跟蹤和自動校正使得色選機保持較高的精確度和產(chǎn)量。2.3電控及操作系統(tǒng)控制以茶葉色澤作為分選依據(jù)能實現(xiàn)其他常規(guī)分選方法無法實現(xiàn)的功能。經(jīng)過色選后的茶葉色澤均勻一致，品相改善，質量大大提高，產(chǎn)品的市場競爭能力顯著增強。為解決現(xiàn)有色選機光源不穩(wěn)定、雜質一次去除率不高及自動化程度較低等問題，用藍色高亮度發(fā)光二極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)燈管作為色選機光源，并采用自動調(diào)節(jié)動態(tài)閾值的方法設置色選機閾值。動態(tài)閾值法避免了人工干預，有利于提高色選系統(tǒng)的自動化程度，初步驗證了高亮度LED作為光源和動態(tài)閾值法的可行性。茶葉色選機使用的產(chǎn)品異色跟蹤模塊，控制色選機光學系統(tǒng)的背景燈亮度、灰塵清理和自動校正等，實現(xiàn)跟蹤、剔除異色物。并采用DSP、PLC等部件作為電控系統(tǒng)的控制核心，能在運行過程中自動監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動對供料系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、光電系統(tǒng)等進行調(diào)整，使色選機隨時保持最佳工作狀態(tài)。3、茶葉色選的技術應用茶葉色選為茶葉加工尤其是外銷茶加工的工效提高與成本控制創(chuàng)造了有利條件。同時，茶葉色選機的購置與使用又是十分謹慎的，實踐中需正確掌握、應用茶葉色選技術。3.1茶葉色選的原料控制茶葉色選進機原料茶的大小規(guī)格要求，是確定茶葉色選工藝及茶葉精制工藝的基礎條件。毛茶的葉長梗長、筋梗含量高，若以毛茶為原料進入振動喂料器，容易堵塞喂料器出口，無法通過振動和導向機構使物料自動排列成一行行連續(xù)的線狀細束，更無法順暢地通過料槽加速后以恒定的速度拋飛進入光電系統(tǒng)的探測區(qū)內(nèi)。滾筒圓篩等工序的分號茶雖然經(jīng)過粗分大小，并未過多切軋，仍然葉身長、大梗多，含雜量大、流動性差。因此，紅（綠）毛茶、毛茶頭及大篩號茶均不適宜作為色選機的茶原料。茶葉色選的選別率、帶出比及臺時產(chǎn)量等技術指標主要取決于茶原料的筋梗含量、片末含量。研究結果顯示精扇后的篩號茶選別率高、帶出比低及臺時產(chǎn)量較高，色選效果表現(xiàn)最佳。3.2茶葉色選的凈度控制不同級別茶物料中的茶梗等雜質含量差異很大，茶葉級別越低，茶原料中的筋梗越多。以細筋嫩梗為主的高檔茶雜質含量低，而筋梗異色程度也低，選出難度較大，以粗梗枝桿為主的低檔茶雜質含量高，而雜質異色程度也高，選出難度相對較容易。并且，不同級別商品茶的凈度要求同樣差異很大，高檔茶凈度要求高，低檔茶凈度要求低。因此，茶葉的色選揀剔工效，呈現(xiàn)與谷物色選相反的表現(xiàn)，雜質少、凈度要求高的高檔茶色選工效低及技術難度大，雜質多、凈度要求低的低檔茶色選工效高及技術難度小。對于同一級別或相似含雜量（筋梗量）的茶原料而言，商品茶凈度要求越高，在帶出比保持不變或變幅較小時，只能降低付選的茶葉流量或多次復選，從而茶葉色選機的臺時產(chǎn)量相應降低。否則茶葉色選的帶出比增大，出現(xiàn)茶葉精制中最忌諱的跑料、走料現(xiàn)象。茶葉精制中，通過茶葉色選機工作站技術模式的選擇、微調(diào)及確定，在保證茶葉揀剔帶出比、選別率達到工藝要求的前提下，實現(xiàn)茶葉色選機臺時產(chǎn)量的最大化。4、結語傳統(tǒng)茶葉揀梗采用機揀、手揀相結合的方法，誤揀比高，并耗費大量人力財力，揀梗質量和效率不能適應清潔化、工程化的加工要求。通過在茶葉加工中系統(tǒng)使用色選機揀剔茶梗等夾雜物，無需使交付色選的篩號茶長短粗細過于規(guī)格化，不但除雜效果好，還可優(yōu)化精制工