一种自动茶叶揉捻机的控制系统及方法与流程

本发明涉及茶叶加工技术领域，尤其涉及一种自动茶叶揉捻机的控制系统及方法。

背景技术：

传统的茶叶加工中，在揉捻环节，将经过杀青或萎凋变软的鲜叶用手工或粗糙的的机器揉捻成条形、针形、颗粒、片等形状。由于茶叶采摘时出现的茶叶品质参差不齐如老、嫩叶参杂等，及此类茶叶加工厂在生产线的控制系统都或多或少存在着技术粗糙、条件苛刻、操作复杂等问题，出现无法对揉捻力，揉捻时间进行精准控制，造成茶叶破碎、揉捻不均匀等问题。而人工揉捻也更依赖于人的经验，加之越来越昂贵的劳动力，采用人工揉捻已不符合大势趋。

目前，国内茶叶生产厂家在揉捻环节做了大量研究，也已投入使用了一批茶叶揉捻设备。但这些机器采用的是单桶揉捻且种类单一，揉捻力控制精度低，揉捻效果差等问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动茶叶揉捻机的控制系统及方法，旨在针对于茶叶揉捻设备进行控制系统的改进，使之在原先的基础上能够根据openmv图像处理得到茶叶的颜色、纹理、几何的特征参数和压力传感器反馈的信号进行实时调节，做到对揉捻时进料、松包、加压、出料以及转速的自动控制。进而解决目前揉捻设备普遍存在的揉捻环节控制精度低，可靠性差，工作效率低，安全性差，耗费人力的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种自动茶叶揉捻机的控制系统，包括plc控制系统和揉捻机机械系统，所述plc控制系统包括多个压力传感器、em231模块、plc控制器、em232模块、触摸屏、变频器，所述多个压力传感器通过em231模块电连接plc控制器，所述plc控制器通过em232模块电连接变频器；所述揉捻机机械系统包括杀青叶输送带、上料电机、openmv摄像头、揉捻缸、龙门架、落锤、揉桶固定架、出料电机、出舱门、气缸、揉盘；所述plc控制器还电连接触摸屏、四个电磁阀、上料电机、出料电机，所述变频器电连接四个揉捻缸，所述四个电磁阀分别电连接四个气缸；所述上料电机置于杀青叶输送带上方并带动杀青叶输送带，所述openmv摄像头用支架立于杀青叶输送带前方并使openmv摄像头与茶叶下落成垂直角度，所述揉捻缸通过龙门架连接落锤，所述落锤悬挂于揉桶固定架固定的揉捻桶上，所述气缸置于揉捻桶底部用于控制出料，所述气缸下部为出舱门，所述出舱门下部为输出传送带，所述输出传送带通过出料电机带动。

优选的，所述揉捻桶底部还设置揉盘。

优选的，所述变频器型号为mm440。

优选的，所述上料电机额定功率0.75kw，所述出料电机额定功率1.5kw。

优选的，所述plc控制器型号为plcs7-200。

优选的，所述触摸屏为型号smart700-ie的触摸屏。

优选的，所述openmv摄像头包括openmv集成电路stm32f7和摄像头ov7725。

优选的，所述压力传感器为jlbs拉压传感器。

一种自动茶叶揉捻机的控制方法，具体为：

检测控制，openmv摄像头置于杀青之后的传送带前方，在茶叶鲜叶下落至输送槽时，摄像头对杀青后的叶片实现实时采集茶叶图像传输给plc；压力传感器置于揉捻桶的底部，经变送器转换成0-10v电压信号，传输至模拟量输入模块，用于检测揉捻力的大小，将检测到的压力反馈给plc；plc结合上料系统中传送带底部的称重传感器，测得茶叶的重量和openmv摄像头处理的得到的茶叶颜色、纹理、几何特征参数作为评定茶叶等级的标准发送给plc，plc根据茶叶实际进行自动控制调节揉捻力和揉捻时间；

动力控制，根据上述检测控制检测的揉捻缸内茶叶揉捻的实际情况，plc控制器进行自适应调节上料电机转速和出料电机转速，控制进出料的速度，进而控制揉捻时间；同时，plc控制器通过变频器自动控制落锤的升降速度控制揉捻力，反复揉捻；

气动控制，输送槽送料到揉捻桶口上方时，由电磁阀伸缩将茶叶送入揉捻桶内，电磁阀的信号送至模拟量输入模块。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种茶叶揉捻机的自动控制系统，对茶叶生产的揉捻环节进行模糊控制，涉及模糊控制、数据采集、图像处理、茶叶加工等技术领域，其中将机器视觉硬件模块加入茶叶生产。openmv的图像处理将茶叶等级发送给plc，plc根据茶叶的老嫩程度不同，进行对揉捻力、揉捻时间进行调控。做到对揉捻时进料、松包、加压、出料以及转速的自动控制。针对生产线上不同等级，不同质量的鲜叶，通过智能控制系统，匹配不同的加工工艺标准。通过这套设计，能够实现对茶叶揉捻时的有效控制，从而提高茶叶揉捻的效率，提升揉捻出的茶叶质量。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的茶叶揉捻机的自动控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的plc控制系统框图；

图3是本发明实施例提供的是生产控制系统总图；

图4是本发明实施例提供的触摸屏仿真界面；

图5是本发明实施例提供的人机交互程序流程图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种自动茶叶揉捻机的控制系统，包括plc控制系统和揉捻机机械系统，plc控制系统包括多个压力传感器、em231模块、plc控制器、em232模块、触摸屏、变频器，多个压力传感器通过em231模块电连接plc控制器，plc控制器通过em232模块电连接变频器；揉捻机机械系统包括杀青叶输送带1、上料电机2、openmv摄像头3、揉捻缸4、龙门架5、落锤6、揉桶固定架7、出料电机8、出舱门9、气缸10、揉盘11；plc控制器还电连接触摸屏、四个电磁阀、上料电机2、出料电机8，变频器电连接四个揉捻缸4，四个电磁阀分别电连接四个气缸10；上料电机2置于杀青叶输送带1上方并带动杀青叶输送带1，openmv摄像头3用支架立于杀青叶输送带1前方并使openmv摄像头3与茶叶下落成垂直角度，揉捻缸4通过龙门架5连接落锤6，落锤6悬挂于揉桶固定架7固定的揉捻桶上，气缸10置于揉捻桶底部用于控制出料，气缸10下部为出舱门9，出舱门9下部为输出传送带，输出传送带通过出料电机8带动。

其中，揉捻桶底部还设置揉盘11。变频器型号为mm440。上料电机2额定功率0.75kw，出料电机8额定功率1.5kw。plc控制器型号为plcs7-200。触摸屏为型号smart700-ie的触摸屏。openmv摄像头3包括openmv集成电路stm32f7和摄像头ov7725。压力传感器为jlbs拉压传感器。

如图3所示，一种自动茶叶揉捻机的控制方法，具体为：

检测控制，openmv摄像头置于杀青之后的传送带前方，在茶叶鲜叶下落至输送槽时，摄像头对杀青后的叶片实现实时采集茶叶图像传输给plc；压力传感器置于揉捻桶的底部，经变送器转换成0-10v电压信号，传输至模拟量输入模块，用于检测揉捻力的大小，将检测到的压力反馈给plc；plc结合上料系统中传送带底部的称重传感器，测得茶叶的重量和openmv摄像头处理的得到的茶叶颜色、纹理、几何特征参数作为评定茶叶等级的标准发送给plc，plc根据茶叶实际进行自动控制调节揉捻力和揉捻时间；

动力控制，根据上述检测控制检测的揉捻缸内茶叶揉捻的实际情况，plc控制器进行自适应调节上料电机转速和出料电机转速，控制进出料的速度，进而控制揉捻时间；同时，plc控制器通过变频器自动控制落锤的升降速度控制揉捻力，反复揉捻；

气动控制，输送槽送料到揉捻桶口上方时，由电磁阀伸缩将茶叶送入揉捻桶内，电磁阀的信号送至模拟量输入模块。

如图4所示，本发明实施例提供的触摸屏仿真界面图。设置进料、松包、一次加压、二次加压、三次加压、出料的工作指示灯和工作时间人机交互界面。精确掌握加工时间和工作状态。

如图5所示，本发明实施例提供的人机交互程序流程图。给定进了时间，到达时间后自动松包。通过三次加压，分别是轻压、重压、轻压反复揉捻，对每次加压时间进行精确控制。

综上，本发明提供了一种茶叶揉捻机的自动控制系统，对茶叶生产的揉捻环节进行模糊控制，涉及模糊控制、数据采集、图像处理、茶叶加工等技术领域，其中将机器视觉硬件模块加入茶叶生产。openmv的图像处理将茶叶等级发送给plc，plc根据茶叶的老嫩程度不同，进行对揉捻力、揉捻时间进行调控。做到对揉捻时进料、松包、加压、出料以及转速的自动控制。针对生产线上不同等级，不同质量的鲜叶，通过智能控制系统，匹配不同的加工工艺标准。通过这套设计，能够实现对茶叶揉捻时的有效控制，从而提高茶叶揉捻的效率，提升揉捻出的茶叶质量。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。