本发明涉及一种糖厂煮糖罐附属装置，具体为一种糖厂煮糖罐晶粒观察装置，适用于煮糖过程中蔗糖晶粒情况变化的连续放大观察，实现煮糖过程中煮糖种子晶粒和煮糖罐内蔗糖晶体的形状、大小、均匀度和光泽的实时监察。
背景技术：
蔗糖晶粒是蔗糖分子构成的一种典型的晶体，是具有规则外形的固体。蔗糖由液态变成固态，即形成晶体。此为一个突变过程。在蔗糖结晶过程中，有两个与生产密切相关的问题：一个是晶核的形成，另一个是晶体的生长。这两点决定糖晶体的形态与数量，将直接影响产品的质量和数量。为了从糖浆中提取蔗糖晶体，必须将蒸发后的糖浆浓缩到一定的过饱和度，析出晶体，并逐渐养大晶体至所要求的颗粒度，煮成糖膏，然后卸入助晶装备中进行助晶，以尽可能多地提取蔗糖的糖分。煮糖罐结晶过程是糖厂物料处理的后阶段，结晶过程的操作的好坏将直接决定产品的回收和质量。
在煮糖过程中要先煮糖种，也就是糖膏中蔗糖分子结晶的晶核。煮制各种糖膏都要以糖种为核心，然后使母液中的蔗糖分子按结晶特性不断沉积于晶核表面，晶体不断增大，直至符合质量要求为止。对糖种的要求是：晶粒数量适当，合乎糖膏配料的纯度，晶体均匀整齐，母液吸收良好。糖种的质量直接关系着每罐糖膏的产品质量和糖分的收回率。
煮糖过程中大部份糖厂都是采用间歇入料来使蔗糖晶体生长。蔗糖结晶过程既是传热过程又是传质过程。由于结晶过程物料的纯度和浓度在不断变化，煮糖条件(如真空度和加热蒸汽的压力等)也时时波动，若糖浆稀浓变化较大，就可能会出现溶晶或伪晶的不正常情况。当出现溶晶或伪晶，就需要进行反复地再操作，才能使蔗糖晶粒均匀，且晶粒的大小和光泽符合白砂糖产品质量标准。反复操作必然会影响产品的回收率和质量，同时也降低了煮糖的效率，增加煮糖过程的能耗，还加大操作人员的劳动强度。
晶核的形成和晶体的生长都是蔗糖晶粒的变化过程，其颗粒均匀度、大小和光泽都取决于煮糖时的糖浆浓度、流动性、温度和杂质等多方面因素。在煮糖过程中，需要实时跟踪观察晶粒情况，以保证煮糖速度、产品质量和能耗趋向最优。目前糖厂在煮糖过程中现场主要通过将采样的糖膏置于验糖玻璃来观察检查蔗糖晶粒情况，操作人员需要就近煮糖罐，采样后才能进行观察，故观察是间断的。由于糖晶体颗粒细小，需要将采样的糖膏在验糖玻璃上迅速拨成很薄的膜，再置于验糖灯前观察晶粒大小和形状，对操作人员视力要求很高。当出现少量伪晶时，在验糖玻璃上看到的只是微小的闪亮点，难以及时发现；只有出现很大量伪晶时才被观察到。因此无法及时准确地观察蔗糖晶粒的变化，就无法据此及时调节煮糖过程中的真空度、加热蒸汽的压力等条件，以改进煮糖速度、产品质量和能耗。
目前糖厂急需一种煮糖过程能实时观察蔗糖晶粒的装置。
技术实现要素：
本发明的目的是设计一种糖厂煮糖罐晶粒观察装置，其安装于煮糖罐壁上的安装孔，其内的相机通过安装孔上的视镜摄取煮糖罐内的晶体的放大图像，其信号传送到显示屏。操作人员通过显示屏上的图像实时观察煮糖罐内蔗糖晶粒变化情况，以便及时调整煮糖罐内的煮糖条件。
本发明设计一种糖厂煮糖罐晶粒观察装置包括相机，控制电路板，显示屏和调节器，相机为数码相机，其经数据输出线与显示屏连接，将摄取的图像信号送到显示屏显示。调节器的控制信号线连接控制电路板。煮糖罐罐体的壁上有直径200～250mm的安装孔，与安装孔相配合的法兰固定安装于安装孔，适配器与法兰相配合、对接于法兰的外，适配器和法兰之间有密封圈21。适配器中心孔小于法兰中心孔，且处于法兰中心孔的投影范围内。在适配器外侧的视镜密封适配器的中心孔，环形的压板与适配器连接将视镜固定。所述视镜为透明的平面镜。
所述安装孔处于由煮糖罐底部起罐体的1/5至1/3高度处的罐壁上。
所述适配器中心孔的直径为法兰中心孔直径的1/4至1/3。
所述相机固定安装于筒形的外壳内。适配器外侧固定连接安装支架，外壳固定于外壳下方的安装支架。相机的镜头与视镜相对。控制电路板固定于外壳内，相机的镜头焦距调节控制线与控制电路板连接，控制电路板接受调节器的信号调节镜头焦距。
所述相机为放大倍数200～500、像素500万或以上的工业数码相机。
为保证相机安全和防尘，外壳配有前盖和后盖，前盖上安装防尘镜，所述防尘镜为透明的平面镜，防尘镜等于或大于视镜，防尘镜与视镜平行。防尘镜与视镜的间距为40～100mm。防尘镜、视镜的中心均处于相机镜头的中心线的延长线上。
相机要获得图像，需要照明。本装置配有照明机构，其包括光源、导光纤维，光纤导管和辅光器，辅光器位于煮糖罐内与视镜相对，适配器中心孔外围有光纤过孔，光纤过孔处于法兰中心孔的投影范围内。硬质的光纤导管密封穿过适配器的光纤过孔进入煮糖罐内，光纤导管前端向回弯，管端密封连接辅光器，辅光器前端固定凸透镜，辅光器的前后均密封。外壳内固定光源，导光纤维一端连接光源，另一端进入光纤导管内，由光纤导管引导至辅光器的凸透镜的焦点上。光源发出的光由导光纤维传递到凸透镜的焦点，散射为平行光照射视镜前的空间。相机聚焦于视镜和辅光器之间。
光源的电源线与控制电路板连接，控制电路板接受调节器的信号接通或断开光源并调节光源电压。光源电压不同时，辅光器照射的光强度不同。
所述辅光器的中心线与相机镜头的延长线相交于视镜，辅光器与视镜的距离为10～30mm。
为避免煮糖罐内的糖膏粘在视镜上影响透明度，本装置配有清洗机构，其包括清洗喷头、清洗管及管上的止回阀和电磁阀，适配器中心孔外围有清洗过孔，清洗过孔处于法兰中心孔的投影范围内。清洗管密封穿过适配器的清洗过孔进入煮糖罐内，清洗管前端向回弯折，管端连接清洗喷头，清洗喷头与视镜相对。清洗管固定于清洗管支架，清洗管支架固定于适配器外侧。适配器外侧的清洗管前有止回阀，后有电磁阀，清洗管尾端经接头与清洗介质容器连接。止回阀防止煮糖罐内的糖液倒流进入清洗管，电磁阀与控制电路板连接，控制电路板接受调节器的信号，控制电磁阀启闭，电磁阀打开时，清洗介质经清洗管到达清洗喷头，对视镜喷出清洗液进行清洗。在清洗视镜时，反弹回的清洗液对辅光器前端进行清洗，防止糖液粘在辅光器上妨碍光照。
所述清洗喷头的中心线与相机镜头的延长线相交于视镜，清洗喷头与视镜的距离为10～30mm。
所述调节器包括中心处理器和中心处理器连接的多个开关或调节旋钮，中心处理器的控制信号输出端连接控制电路板。所述开关或调节旋钮键包括光源供电电压开关调节钮，相机焦距调节钮以及电磁阀的开关钮。
为了便于调节相机的聚焦点，本装置设置有相机调节机构，包括滑台座、电机、丝杆、滑块和导轨，外壳内固定滑台座，电机固定安装于滑台座，电机输出轴与丝杆连接、驱动丝杆转动。滑块上的螺孔套在丝杆上，导轨固定于滑台座，导轨与丝杆平行，滑块与导轨配合，丝杆转动时，滑块沿导轨直线运动。相机与滑块固定连接，相机的镜头的中心线与导轨平行。电机的电源线与控制电路板连接，驱动电机的开关钮位于调节器上，控制电路板接受调节器的信号启动或停止电机。电机运行时，丝杆转动，带动滑块和其连接的相机前后移动，从而协助调节相机镜头的聚焦点。
为了调节相机的俯仰状态，外壳经调节板固定于安装支架，2块竖直的调节板平行于相机中心线，固定于安装支架的左右两侧，调节板上有弧形槽，弧形的拱朝下，弧形的弦为水平。外壳两侧各有上固定螺栓和下固定螺栓连接该侧的调节板，上固定螺栓穿过调节板上与之相配合的过孔，下固定螺栓穿过调节板的弧形槽，当下固定螺栓处于弧形槽的不同位置，外壳中心线与水平面的交角不同，即手动调节外壳内相机中心线与水平面的交角，调节相机俯仰角度。当上下固定螺栓紧固，外壳稳定固定于安装支架。
为便于外壳内的散热，外壳内在控制电路板的一侧安装有风扇。风扇的电源线与控制电路板连接，当本装置电源接通风扇即启动运行。
本装置安装于煮糖罐上后，先接通相机和光源的电源进行调节。在调节器上调节光源供电电压，在显示屏观看相机传回的图像，选择适当的光照强度。再手动调节外壳固定螺栓在调节板弧形槽的位置，调整外壳的水平角度，即调节相机的俯仰角度，最后在调节器上调节相机焦距，得到视镜前的清晰图像。
煮糖罐正常运行本装置使用时，操作人员观察显示屏的图像，即视镜和辅光器之间的糖膏晶体放大图像。当到了清洗时间，一般间隔5～90分钟,控制电路板启动清洗程序，清洗视镜。清洗时间间隔和清洗时间长短用调节器上的清洗旋钮键手动设置。当发现显示屏图像的光强度过强或过弱，用调节器手动调节光源供电电压；当发现显示屏上图像角度偏移，手动调整相机的俯仰角度；当发现显示屏上图像聚焦不当，用调节器对相机手动调焦。
与现有技术相比，本发明一种糖厂煮糖罐晶粒观察装置的优点为：1、煮糖过程中，在本装置显示屏上可连续放大观察蔗糖晶粒变化情况，及时掌握煮糖过程各时刻煮糖种子晶粒和煮糖罐内蔗糖晶体的形状、大小、均匀度和光泽，以便及时调整煮糖罐内的真空度和加热蒸汽压力等煮糖条件，防止溶晶或伪晶的不正常情况出现，提高产品的回收率和质量，增进煮糖的效率，减少煮糖的能耗；2、显示屏中的图像清晰可辨，对操作人员的视力没有特别要求，也无需采样、验糖玻璃上拨膜等操作，大大减轻操作人员的劳动强度，且可以连续实时观察，确保及时掌握晶粒变化；3、装置易于操作，便于调节；4、装置结构简单，适合于在各种煮糖罐上安装使用。
附图说明
图1为本糖厂煮糖罐晶粒观察装置实施例的整体结构示意图；
图2为本糖厂煮糖罐晶粒观察装置实施例从法兰所处的前端向后观看的本装置主体结构示意图；
图3为图1中外壳纵剖后的主体结构示意图；
图4为图1中前端照明机构纵剖后的主体结构示意图。
图中标号如下：
1、外壳，11、前盖，12、防尘镜，13、后盖，2、适配器，21、密封圈，22、视镜，23、压板，3、法兰，4、清洗喷头，41、止回阀，42、清洗管，43、电磁阀，44、清洗接头，5、辅光器，51、光源，52、光纤导管，53、凸透镜，54、导光纤维,6、安装支架，61、调节板，62、下固定螺栓，63、上固定螺栓，7、控制电路板，71、风扇，8、相机，81、滑块，82、滑台座，83、丝杆，84、镜头，85、电机。
具体实施方式
本糖厂煮糖罐晶粒观察装置实施例的整体结构如图1至4所示，包括相机8，控制电路板7，显示屏和调节器，相机8为数码相机，其经数据输出线与显示屏连接，将摄取的图像信号送到显示屏显示；调节器的控制信号线连接控制电路板7。本例调节器包括中心处理器和中心处理器连接的多个开关或调节旋钮，中心处理器的控制信号输出端连接控制电路板7；所述开关或调节旋钮键包括光源51开关和供电电压调节钮，以及电磁阀43的开关钮。
煮糖罐罐体的壁上有直径250mm的安装孔，本例安装孔处于由煮糖罐底部起罐体的1/4高度处的罐壁上。
与安装孔相配合的法兰3固定安装于安装孔，适配器2与法兰3相配合、对接于法兰3的外侧；适配器2和法兰3之间有密封圈21。适配器2中心孔直径为80mm，适配器2中心孔处于法兰3中心孔的投影范围上；在适配器2外侧的视镜22封闭适配器2的中心孔，环形的压板23与适配器2连接将视镜22固定，视镜22与适配器2之间使用液体硅胶进行密封；所述视镜22为透明的平面镜。
本例外壳1配有前盖11和后盖13，前盖11上安装防尘镜12，本例防尘镜12为透明的平面镜，本例防尘镜12等于视镜22，防尘镜12与视镜22平行。
本例防尘镜12与视镜22的间距为60mm；防尘镜12、视镜22的中心均处于相机8的镜头84中心线的延长线上。
本例相机8为放大倍数200～500、像素500万或以上的工业数码相机。本例相机8固定安装于筒形的外壳1内；适配器2外侧固定连接安装支架6，外壳1固定于外壳1下方的安装支架6；相机8的镜头84与视镜22相对；控制电路板7固定于外壳1内，相机8的镜头22焦距调节控制线与控制电路板7连接。
本例外壳1经调节板61固定于安装支架6，两块竖直的调节板61平行于相机8中心线，固定于安装支架6的左右两侧，调节板61上有弧形槽，弧形的拱朝下，弧形的弦为水平；外壳1两侧各有上固定螺栓63和下固定螺栓62连接该侧的调节板61，上固定螺栓63穿过调节板61上与之相配合的过孔，下固定螺栓62穿过调节板61的弧形槽，当下固定螺栓62处于弧形槽的不同位置，外壳1中心线与水平面的交角不同；当上、下固定螺栓63、62紧固，外壳1固定于安装支架6。
本装置配有照明机构，其包括光源51、导光纤维54，光纤导管52和辅光器5，辅光器5位于煮糖罐内、与视镜22相对，适配器2中心孔外围有直径10mm的光纤过孔，光纤过孔处于法兰3中心孔的投影范围内；硬质的光纤导管52密封穿过适配器2的光纤过孔进入煮糖罐内，光纤导管52前端向回弯，其管端密封连接辅光器5，辅光器5前端固定凸透镜53，辅光器5的前后均密封；本例辅光器5的中心线与相机8镜头84的延长线相交于视镜22的中心，本例辅光器5与视镜22的距离为15mm。
外壳1内固定光源51，导光纤维54一端连接光源51，另一端进入光纤导管52内，由光纤导管52引导至辅光器5的凸透镜53的焦点上；相机8聚焦于视镜22和辅光器5之间；光源51的电源线与控制电路板7连接。
本装置配有清洗机构，其包括清洗喷头4、清洗管42及清洗管42上安装的止回阀41和电磁阀42，适配器2中心孔外围有直径为20mm的清洗过孔，清洗过孔处于法兰3中心孔的投影范围内；清洗管42密封穿过适配器2的清洗过孔进入煮糖罐内，清洗管42前端向回弯折，其管端连接清洗喷头4，清洗喷头4与视镜22相对；本例清洗喷头4的中心线与相机8镜头84的延长线相交于视镜22的中心，本例清洗喷头5与视镜的距离为15mm。
本例清洗管42固定于清洗管支架，清洗管支架固定于适配器2外侧。适配器2外侧的清洗管42前有止回阀41，后有电磁阀43，清洗管42尾端经清洗接头与清洗介质容器连接；电磁阀43的控制线与控制电路板7连接，控制电路板7接受调节器的信号，控制电磁阀43启闭。
本装置设置有相机调节机构，包括滑台座82、电机85、丝杆83、滑块81和导轨，外壳1内固定滑台座82，电机85固定安装于滑台座82，电机85输出轴与丝杆83连接、驱动丝杆83转动；滑块81上的螺孔套在丝杆83上，导轨固定于滑台座82，导轨与丝杆83平行，滑块81与导轨配合，丝杆83转动时，滑块81沿导轨直线运动；相机8与滑块81固定连接，相机84的镜头84的中心线与导轨平行；电机85的电源线与控制电路板7连接，控制电路板7接受调节器的信号启动或停止电机85；电机85运行时，丝杆83转动，带动滑块81和其连接的相机8前后移动；驱动电机85的开关钮位于调节器上。
本例外壳1内，在控制电路板7的一侧安装有风扇71，风扇71的电源线与控制电路板7连接，当本装置电源接通，风扇71即启动运行。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。