本发明涉及包装机械领域，尤其涉及一种基于差异分析的机械控制平台及方法。
背景技术：
机械设备种类繁多，机械设备运行时，其一些部件甚至其本身可进行不同形式的机械运动。机械设备由驱动装置、变速装置、传动装置、工作装置、制动装置、防护装置、润滑系统、冷却系统等部分组成。
例如，包装机械根据包装物与包装材料的供给方式，可分为全自动包装机械及半自动包装机械；若按包装物的使用范围划分，可分为通用包装机、兼用包装机及专用包装机；而依包装种类可分为个包装机、内包装机及外包装机等。用于加工包装材料和容器的包装机械包括复合材料加工机械、制袋机械、塑料中空容器加工机械等。
包装机械是包装工业的一大门类产品，它给行业提供必要的技术设备，以完成所要求的产品包装工艺过程。包装设备包括合成包装材料制造、印刷和容器成型等工序的机械和设备，是将原料经加工、印刷、成型等转换成包装容器的机器。该类设备大多数是成套生产线，与工艺和原料关系十分密切。
当前，用于物料颗粒包装的包装机械在使用过程中因为物料颗粒加工的差异以及物料颗粒本身的变形或者粉末脱落等原因，容易导致即将封装在一个包装体内的各颗物料颗粒分别占据的各个实体面积存在不一致的情况，一旦这些物料颗粒被包装发送，则不仅会形成消费者对商品质量的误判，也会导致消费者无法准确判断每次使用的颗粒数。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供了一种基于差异分析的机械控制平台，能够在针对性的硬件资源以及针对性的视觉分析机制的基础上对待包装的各颗物料颗粒的占据面积的差异性进行分析，以检测出占据面积差异较大的场景，从而避免面积差异过大的物料颗粒集合被封装到同一包装袋体内。
为此，本发明至少需要具备以下几处重要的发明点：
(1)对各颗物料颗粒的视觉占据面积进行基于均方差的差异分析，以在存在较大面积差异时进行相应信息的警示，从而保证包装后的各颗物料颗粒的面积的一致性；
(2)采用包括金属基座、电控箱、料斗、装膜支架、物料检测电路、下料转盘、振动机构、拉膜离合器、横封刀座、温度控制器、微电脑控制器、金属外壳和下料离合器的定制结构的自动化包装主体，为各颗物料颗粒的面积差异性分析提供分析硬件基础。
根据本发明的一方面，提供了一种基于差异分析的机械控制平台，所述平台包括：
自动化包装主体，包括内容捕获机构、金属基座、电控箱、料斗、装膜支架、物料检测电路、下料转盘、振动机构、拉膜离合器、横封刀座、温度控制器、微电脑控制器、金属外壳和下料离合器，所述料斗用于装入待包装的物料颗粒，为上宽下窄结构，所述装膜支架用于装置封装包装袋的膜体且被设置在所述料斗的左侧，所述物料检测电路被设置在所述料斗的底部，用于检测当前是否有物料颗粒从所述料斗处装入，所述下料转盘设置在所述物料检测电路的下方，用于对装入的物料颗粒进行转运，所述振动机构设置在所述下料转盘的底部，用于对所述下料转盘上的各颗物料颗粒进行振动以使得每一颗物料颗粒与附近的其他物料颗粒都保持间距，所述拉膜离合器设置在所述振动机构的下方，用于拉下来自所述装膜支架的膜体，所述下料离合器设置在所述拉膜离合器附近，用于将下料转盘上的预设数量的物料颗粒推离所述下料转盘，所述横封刀座包括刀体、封装机构和安装所述刀体的座体，所述刀体用于对所述拉膜离合器拉下的膜体进行切割，所述封装机构用于采用所述刀体切割下来的膜体实现被所述下料离合器推离所述下料转盘的预设数量的物料颗粒的封装；
所述内容捕获机构设置在所述下料转盘的上方，用于对所述下料转盘上的各颗物料颗粒所在的转运环境执行视觉内容的捕获操作，以获得对应的转运环境图像；
第一操作设备，设置在所述电控箱内，与所述内容捕获机构电性连接，用于对接收到的转运环境图像执行动态范围扩展操作，以获得对应的第一操作图像；
第二操作设备，设置在所述电控箱内，与所述第一操作设备连接，用于对接收到的第一操作图像执行直方图均衡处理，以获得对应的第二操作图像；
实体检测机构，与所述第二操作设备连接，用于基于物料颗粒的颜色成像特征识别所述第二操作图像中的每一个物料颗粒对应的成像区域，以获得所述第二操作图像中各个物料颗粒分别对应的各个成像区域；
参数提取机构，与所述实体检测机构连接，用于获取每一个物料颗粒对应的成像区域在所述第二操作图像中占据的像素数量以获得对应的占据像素数量；
数值分析机构，与所述参数提取机构连接，用于获取各个物料颗粒分别对应的各个占据像素数量，对所述各个占据像素数值执行均方差计算以获得对应的参考均方差；
差异辨识机构，与所述数值分析机构连接，用于在接收到的参考均方差超过预设均方差限量时，发出尺寸差异辨识信号，否则，发出尺寸一致辨识信号。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于差异分析的机械控制方法，所述方法包括使用如上述的基于差异分析的机械控制平台以对各颗物料颗粒的视觉占据面积进行基于均方差的差异分析并基于分析结果判断包装前的各颗物料颗粒的面积是否一致。
本发明的基于差异分析的机械控制平台及方法运行智能、设计紧凑。由于能够对待包装的各颗物料颗粒的占据面积的差异性进行分析，以检测出占据面积差异较大的场景，从而保证封装在同一包装袋体内的各颗物料颗粒的尺寸的一致性。
具体实施方式
下面将对本发明的基于差异分析的机械控制平台及方法的实施方案进行详细说明。
一般地，用于物料颗粒包装的包装机械在维护方面需要注意以下事项：
1、定期检查机件，每月进行一次，检查各个活动部分是否转动灵活和磨损情况，发现缺陷应及时修复，不得勉强使用；
2、机器应放在干燥清洁的室内使用，不得在大气中含有酸类以及其他对机体有腐蚀性的气体流通的场所使用；
3、机器使用完毕后或停止时，应取出旋转滚筒进行清洗和刷清斗内剩余粉子，然后装妥，为下次使用做好准备工作；
4、如停用时间较长，必须将机器全身揩擦清洁，机件的光面涂上防锈油，用布蓬罩好。
当前，用于物料颗粒包装的包装机械在使用过程中因为物料颗粒加工的差异以及物料颗粒本身的变形或者粉末脱落等原因，容易导致即将封装在一个包装体内的各颗物料颗粒分别占据的各个实体面积存在不一致的情况，一旦这些物料颗粒被包装发送，则不仅会形成消费者对商品质量的误判，也会导致消费者无法准确判断每次使用的颗粒数。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于差异分析的机械控制平台及方法，能够有效解决相应的技术问题。
根据本发明实施方案示出的基于差异分析的机械控制平台包括：
自动化包装主体，包括内容捕获机构、金属基座、电控箱、料斗、装膜支架、物料检测电路、下料转盘、振动机构、拉膜离合器、横封刀座、温度控制器、微电脑控制器、金属外壳和下料离合器，所述料斗用于装入待包装的物料颗粒，为上宽下窄结构，所述装膜支架用于装置封装包装袋的膜体且被设置在所述料斗的左侧，所述物料检测电路被设置在所述料斗的底部，用于检测当前是否有物料颗粒从所述料斗处装入，所述下料转盘设置在所述物料检测电路的下方，用于对装入的物料颗粒进行转运，所述振动机构设置在所述下料转盘的底部，用于对所述下料转盘上的各颗物料颗粒进行振动以使得每一颗物料颗粒与附近的其他物料颗粒都保持间距，所述拉膜离合器设置在所述振动机构的下方，用于拉下来自所述装膜支架的膜体，所述下料离合器设置在所述拉膜离合器附近，用于将下料转盘上的预设数量的物料颗粒推离所述下料转盘，所述横封刀座包括刀体、封装机构和安装所述刀体的座体，所述刀体用于对所述拉膜离合器拉下的膜体进行切割，所述封装机构用于采用所述刀体切割下来的膜体实现被所述下料离合器推离所述下料转盘的预设数量的物料颗粒的封装；
所述内容捕获机构设置在所述下料转盘的上方，用于对所述下料转盘上的各颗物料颗粒所在的转运环境执行视觉内容的捕获操作，以获得对应的转运环境图像；
第一操作设备，设置在所述电控箱内，与所述内容捕获机构电性连接，用于对接收到的转运环境图像执行动态范围扩展操作，以获得对应的第一操作图像；
第二操作设备，设置在所述电控箱内，与所述第一操作设备连接，用于对接收到的第一操作图像执行直方图均衡处理，以获得对应的第二操作图像；
实体检测机构，与所述第二操作设备连接，用于基于物料颗粒的颜色成像特征识别所述第二操作图像中的每一个物料颗粒对应的成像区域，以获得所述第二操作图像中各个物料颗粒分别对应的各个成像区域；
参数提取机构，与所述实体检测机构连接，用于获取每一个物料颗粒对应的成像区域在所述第二操作图像中占据的像素数量以获得对应的占据像素数量；
数值分析机构，与所述参数提取机构连接，用于获取各个物料颗粒分别对应的各个占据像素数量，对所述各个占据像素数值执行均方差计算以获得对应的参考均方差；
差异辨识机构，与所述数值分析机构连接，用于在接收到的参考均方差超过预设均方差限量时，发出尺寸差异辨识信号，否则，发出尺寸一致辨识信号。
接着，继续对本发明的基于差异分析的机械控制平台的具体结构进行进一步的说明。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
基于物料颗粒的颜色成像特征识别所述第二操作图像中的每一个物料颗粒对应的成像区域，以获得所述第二操作图像中各个物料颗粒分别对应的各个成像区域包括：物料颗粒的颜色成像特征为物料颗粒成像区域中像素的各个颜色分量的分布范围；
其中，物料颗粒的颜色成像特征为物料颗粒成像区域中像素的各个颜色分量的分布范围包括：在lab颜色空间下，像素的各个颜色分量的分布范围包括红绿分量的分布范围、黑白分量的分布范围和黄蓝分量的分布范围。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
所述实体检测机构、所述参数提取机构、所述数值分析机构和所述差异辨识机构都设置在所述电控箱内。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
所述第一操作设备、所述第二操作设备、所述实体检测机构、所述参数提取机构、所述数值分析机构和所述差异辨识机构分别采用不同门数的可编程逻辑器件来实现。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
在所述自动化包装主体中，所述温度控制器和所述微电脑控制器设置在所述控制面板上，所述温度控制器用于执行对所述下料转盘的盘体的温度的控制。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
在所述自动化包装主体中，所述微电脑控制器实现所述自动化包装主体内各个电子部件的工作时序控制。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
在所述自动化包装主体中，所述控制面板设置在所述电控箱上，所述电控箱设置在所述金属基座上，所述金属基座为采用金属外壳围设的基座。
所述基于差异分析的机械控制平台中：
在所述自动化包装主体中，所述料斗、所述装膜支架、所述物料检测电路、所述下料转盘、所述振动机构、所述拉膜离合器、所述横封刀座和所述下料离合器都设置在所述金属基座上。
同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种基于差异分析的机械控制方法，所述方法包括使用如上述的基于差异分析的机械控制平台以对各颗物料颗粒的视觉占据面积进行基于均方差的差异分析并基于分析结果判断包装前的各颗物料颗粒的面积是否一致。
另外，传统的包装机械多采用机械式控制，如凸轮分配轴式，后来又出现了光电控制、气动控制等控制形式。但是，随着食品加工工艺的日益提高，对包装参数的要求不断增多，原有的控制系统已难以满足发展的需要，应采用新的技术改变食品包装机械的面貌。当今的食品包装机械是集机、电、气、光、磁于一体的机械电子设备，在设计时，应着力于提高包装机械的自动化程度，将包装机械的研发与计算机结合，实现机电一体化控制。
机电一体化的实质就是从系统观点出发，运用过程控制原理，将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合，实现整体最佳化。总体讲，它是将微机技术引入到包装机械，应用机电一体化技术，开发智能化包装技术，按产品自动包装工艺要求组合成全自动包装系统进行生产，生产过程的检测与控制、故障的诊断与排除将实现全面自动化，实现高速、优质、低耗和安全生产。可用于水产加工食品的精确计量、高速充填和包装过程自动控制等，将使包装机械结构大为简化，提高包装产品质量。如最常见的塑料袋封口机，其封口质量与包装材料、热封温度和运行速度等有关。如材料(材质、厚度)发生变化，那温度和速度也要随之改变，但变化多少却难把握。如采用微机控制，将各种包装材料的封口温度和速度的最佳参数匹配输入微机存储器，再配上必要的传感器，组成自动跟踪系统，这样，不管哪个工艺参数改变，都能保证最佳的封口质量。
本发明可以不同形式实施和实践，而不偏离其精神和主要特征。因此，所述实施例在所有方面可认为是示例性的，而没有限制含义。本发明的范围通过所附权利要求限定，而不是通过以上描述限定。所打算的是包括落入所附权利要求的等同范围内的所有变型和改型。