本发明是申请号为2017102652732、申请日为2017年4月21日、发明名称为“自适应甘蔗榨汁平台”的专利的分案申请。
本发明涉及图像分析领域，尤其涉及一种自适应甘蔗榨汁平台。
背景技术：
甘蔗为喜温、喜光作物，年积温需5500℃-8500℃，无霜期330d以上，年均空气湿度60％，年降水量要求800-1200mm，日照时数在1195小时以上。根据甘蔗生长、产量形成以及糖分含量与气候的关系，提出以日平均气温≥20℃的活动积温和限制甘蔗能否越冬和长年生长的主要限制因子的年极端最低气温(tm)作为甘蔗气候区划指标。
甘蔗汁是老少皆宜的饮品，然而现有的甘蔗榨汁机过于依赖人工操作，需要操作人员基于历史经验，根据甘蔗当前榨汁部分的直径确定其进入榨汁设备的起压角，根据目测杯子的容量，确定切割下来进行榨汁的甘蔗长度，以及人工决定榨汁机的保养时间。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应甘蔗榨汁平台，首先搭建了精密的榨汁机械设备，然后，基于对甘蔗参数的检测，围绕榨汁机械设备集成了多个电子设备实现对待压榨部分长度的确定、进入榨汁机械设备的起压角的确定以及上油维护时间的确定，从而完全替代了操作人员的人工操作，提高甘蔗榨汁的智能化水准。
根据本发明的一方面，提供了一种自适应甘蔗榨汁平台，所述平台包括直径检测设备、起压角确定设备、起压角控制设备、挤压设备和出汁口，直径检测设备用于检测甘蔗待压部分的当前直径，起压角确定设备与直径检测设备连接，用于接收甘蔗待压部分的当前直径，并基于甘蔗待压部分的当前直径确定甘蔗待压部分的起压角，起压角控制设备与起压角确定设备连接，用于将甘蔗待压部分支起达到确定的起压角，挤压设备用于基于确定的起压角对甘蔗待压部分执行挤压操作以榨出甘蔗汁，出汁口与挤压设备连接，用于流出挤压设备榨出的甘蔗汁。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：
挤压设备，包括上下压辊、传动皮带和传动齿轮，上下压辊用于执行基于确定的起压角对甘蔗待压部分执行的挤压操作；
其中，传动皮带分别与上下压辊和传动齿轮连接，用于带动上下压辊滚动，传动齿轮用于带动传动皮带平移。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：接汁容器，位于所述出汁口下方，用于接收所述出汁口处流出的甘蔗汁，其中，所述出汁口采用水龙头构造。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：
自动加油设备，设置在传动齿轮上方，包括油脂储存盒、出油口和挤油设备，用于对传动齿轮执行自动油脂滴加；
动力检测设备，设置在传动齿轮上，用于实时检测传动齿轮的动力变化，并在传动齿轮动力小于预设动力阈值时，发出润滑度不足信号；
tf存储设备，用于预先存储各种甘蔗类型对应的各个基准甘蔗图案，还用于预先存储预设起压角阈值和接汁容器的容积；
类型检测设备，设置在甘蔗待压部分的对面，包括高清摄像头、图像膨胀单元、图像腐蚀单元、自适应滤波单元和类型匹配单元，所述高清摄像头用于对甘蔗待压部分进行图像数据采集以获得高清甘蔗图像，所述图像膨胀单元与所述高清摄像头连接，用于对高清甘蔗图像进行图像膨胀处理以获得高清膨胀图像，所述图像腐蚀单元与所述图像膨胀单元连接，用于对高清膨胀图像执行图像腐蚀处理以获得高清腐蚀图像，所述自适应滤波单元与所述图像腐蚀单元连接，用于基于所述高清腐蚀图像的干扰信号分析结果对所述高清腐蚀图像执行相应的滤波处理，以获得高清滤波图像，所述类型匹配单元分别与所述tf存储设备和所述自适应滤波单元连接，用于将所述高清滤波图像与各个基准甘蔗图案进行逐一匹配，将匹配度最高的基准甘蔗图案所对应的甘蔗类型作为目标类型输出；
水分含量检测设备，与所述类型检测设备连接，用于基于所述高清滤波图像中各个像素点的颜色分量确定所述高清滤波图像的颜色，并基于所述高清滤波图像的颜色和目标类型判断甘蔗待压部分的水分含量；
耗材长度获取设备，分别与所述水分含量检测设备、所述直径检测设备和所述tf存储设备连接，用于接收甘蔗待压部分的水分含量、甘蔗待压部分的当前直径和接汁容器的容积，基于甘蔗待压部分的水分含量和甘蔗待压部分的当前直径确定榨汁达到接汁容器的容积所需要的甘蔗长度并作为目标甘蔗长度输出；
甘蔗推送设备，用于将甘蔗待压部分推送到挤压设备内，并在推送的甘蔗待压部分的长度达到目标甘蔗长度时，对甘蔗待压部分进行自动切割，以完成一次对所述接汁容器的出汁；
其中，自动加油设备与动力检测设备连接，用于在接收到润滑度不足信号时，控制挤油设备以将油脂储存盒内的油脂从出油口处滴加到传动齿轮上。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：手动拉杆，用于在出现负荷压停传动齿轮时，以手动方式拉动传动皮带以便将上下压辊倒转，从而将甘蔗待压部分退出上下压辊。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：电动按钮组合，包括顺按钮、停按钮和逆按钮，用于在按压情况下，分别对传动皮带执行顺行操作、停行操作和逆行操作。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中：所述挤压设备还包括传动电机，与传动齿轮连接，用于为传动齿轮的运行提供动力。
更具体地，在所述自适应甘蔗榨汁平台中，还包括：显示设备，分别与所述tf存储设备和所述起压角确定设备连接，用于在所述起压角确定设备确定的甘蔗待压部分的起压角大于等于所述预设起压角阈值时，显示挤压超限信息。
由此可见，本发明具有以下几个重要发明点：
(1)基于甘蔗待压部分的当前直径确定甘蔗待压部分的起压角；
(2)基于传动齿轮的动力检测，触发自动上油维护操作；
(3)基于甘蔗图像的颜色和甘蔗类型判断甘蔗待压部分的水分含量；
(4)基于甘蔗待压部分的水分含量和甘蔗待压部分的当前直径确定榨汁达到接汁容器的容积所需要的甘蔗长度。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的自适应甘蔗榨汁平台的结构方框图。
附图标记：1直径检测设备；2起压角确定设备；3起压角控制设备；4挤压设备；5出汁口
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的自适应甘蔗榨汁平台的实施方案进行详细说明。
甘蔗的分布主要在北纬33°至南纬30°之间，其中以南北纬25°之间，面积比较集中。甘蔗原产于印度，现广泛种植于热带及亚热带地区。甘蔗种植面积最大的国家是巴西，其次是印度，中国位居第三，种植面积较大的国家还有古巴、泰国、墨西哥、澳大利亚、美国等。
中国的主产蔗区，主要分布在北纬24°以南的热带、亚热带地区，包括广东、台湾、广西、福建、四川、云南、江西、贵州、湖南、浙江、湖北、海南等南方12个省、自治区。20世纪80年代中期以来，中国的蔗糖产区迅速向广西、云南等西部地区转移，至1999年广西、云南两省的蔗糖产量已占全国的70.6％(不包括台湾省)。随着生产技术的发展，在中国大陆的中原地区也有分散性大棚种植(如河南，山东，河北等地)。
甘蔗现场榨汁饮用，是甘蔗销售的主要渠道之一。当前使用的榨汁设备机械化和电子化程度都较低，导致工作效率低下，且容易浪费原材料，无法满足消费者和经营者的需求。为了克服上述不足，本发明搭建了一种自适应甘蔗榨汁平台，对现有的榨汁设备完成了升级。
图1为根据本发明实施方案示出的自适应甘蔗榨汁平台的结构方框图，所述平台包括直径检测设备、起压角确定设备、起压角控制设备、挤压设备和出汁口，直径检测设备用于检测甘蔗待压部分的当前直径，起压角确定设备与直径检测设备连接，用于接收甘蔗待压部分的当前直径，并基于甘蔗待压部分的当前直径确定甘蔗待压部分的起压角，起压角控制设备与起压角确定设备连接，用于将甘蔗待压部分支起达到确定的起压角，挤压设备用于基于确定的起压角对甘蔗待压部分执行挤压操作以榨出甘蔗汁，出汁口与挤压设备连接，用于流出挤压设备榨出的甘蔗汁。
接着，继续对本发明的自适应甘蔗榨汁平台的具体结构进行进一步的说明。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：挤压设备，包括上下压辊、传动皮带和传动齿轮，上下压辊用于执行基于确定的起压角对甘蔗待压部分执行的挤压操作，其中，传动皮带分别与上下压辊和传动齿轮连接，用于带动上下压辊滚动，传动齿轮用于带动传动皮带平移。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：接汁容器，位于所述出汁口下方，用于接收所述出汁口处流出的甘蔗汁；其中，所述出汁口采用水龙头构造。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：
自动加油设备，设置在传动齿轮上方，包括油脂储存盒、出油口和挤油设备，用于对传动齿轮执行自动油脂滴加；
动力检测设备，设置在传动齿轮上，用于实时检测传动齿轮的动力变化，并在传动齿轮动力小于预设动力阈值时，发出润滑度不足信号；
tf存储设备，用于预先存储各种甘蔗类型对应的各个基准甘蔗图案，还用于预先存储预设起压角阈值和接汁容器的容积；
类型检测设备，设置在甘蔗待压部分的对面，包括高清摄像头、图像膨胀单元、图像腐蚀单元、自适应滤波单元和类型匹配单元，所述高清摄像头用于对甘蔗待压部分进行图像数据采集以获得高清甘蔗图像，所述图像膨胀单元与所述高清摄像头连接，用于对高清甘蔗图像进行图像膨胀处理以获得高清膨胀图像，所述图像腐蚀单元与所述图像膨胀单元连接，用于对高清膨胀图像执行图像腐蚀处理以获得高清腐蚀图像，所述自适应滤波单元与所述图像腐蚀单元连接，用于基于所述高清腐蚀图像的干扰信号分析结果对所述高清腐蚀图像执行相应的滤波处理，以获得高清滤波图像，所述类型匹配单元分别与所述tf存储设备和所述自适应滤波单元连接，用于将所述高清滤波图像与各个基准甘蔗图案进行逐一匹配，将匹配度最高的基准甘蔗图案所对应的甘蔗类型作为目标类型输出；
水分含量检测设备，与所述类型检测设备连接，用于基于所述高清滤波图像中各个像素点的颜色分量确定所述高清滤波图像的颜色，并基于所述高清滤波图像的颜色和目标类型判断甘蔗待压部分的水分含量；
耗材长度获取设备，分别与所述水分含量检测设备、所述直径检测设备和所述tf存储设备连接，用于接收甘蔗待压部分的水分含量、甘蔗待压部分的当前直径和接汁容器的容积，基于甘蔗待压部分的水分含量和甘蔗待压部分的当前直径确定榨汁达到接汁容器的容积所需要的甘蔗长度并作为目标甘蔗长度输出；
甘蔗推送设备，用于将甘蔗待压部分推送到挤压设备内，并在推送的甘蔗待压部分的长度达到目标甘蔗长度时，对甘蔗待压部分进行自动切割，以完成一次对所述接汁容器的出汁；
其中，自动加油设备与动力检测设备连接，用于在接收到润滑度不足信号时，控制挤油设备以将油脂储存盒内的油脂从出油口处滴加到传动齿轮上。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：手动拉杆，用于在出现负荷压停传动齿轮时，以手动方式拉动传动皮带以便将上下压辊倒转，从而将甘蔗待压部分退出上下压辊。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：电动按钮组合，包括顺按钮、停按钮和逆按钮，用于在按压情况下，分别对传动皮带执行顺行操作、停行操作和逆行操作。
另外，所述的自适应甘蔗榨汁平台中：所述挤压设备还包括传动电机，与传动齿轮连接，用于为传动齿轮的运行提供动力。
所述自适应甘蔗榨汁平台中还可以包括：显示设备，分别与所述tf存储设备和所述起压角确定设备连接，用于在所述起压角确定设备确定的甘蔗待压部分的起压角大于等于所述预设起压角阈值时，显示挤压超限信息。
另外，基于所述高清腐蚀图像的干扰信号分析结果对所述高清腐蚀图像执行相应的滤波处理包括，使用不同类型的小波滤波器对所述高清腐蚀图像执行相应的滤波处理。小波(wavelet)这一术语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指他具有衰减性；而称之为“波”则是指它的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率的局部化分析，他通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了fourier变换的困难问题，成为继fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有人把小波变换称为“数学显微镜”。
小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。他已经在科技信息产业领域取得了令人瞩目的成就。电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，他的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构(或恢复)。从数学地角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理(图像可以看作是二维信号)，在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。对于其性质随时间是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大多数信号是非稳定的，而特别适用于非稳定信号的工具就是小波分析。
采用本发明的自适应甘蔗榨汁平台，针对现有技术中榨汁操作麻烦且容易浪费材料的技术问题，提高榨汁机器的机械化程度，基于甘蔗参数的检测确定甘蔗的起压角，基于榨汁机器的动力检测判断维护触发时间，更为关键的是，基于甘蔗待压部分的水分含量和甘蔗待压部分的当前直径确定榨汁达到接汁容器的容积所需要的甘蔗长度并作为目标甘蔗长度输出，从而控制甘蔗推送设备将甘蔗待压部分推送到挤压设备内，并在推送的甘蔗待压部分的长度达到目标甘蔗长度时，对甘蔗待压部分进行自动切割，以完成一次对所述接汁容器的出汁，从而解决了上述技术问题。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。