一种基于花生物理特性的脱壳控制方法与脱壳装置与流程

本发明涉及荚果脱壳控制，特别是涉及一种基于花生物理特性的脱壳控制方法与脱壳装置。

背景技术：

1、在花生的脱壳生产过程或者针对花生进行脱壳试验等应用领域，需要针对脱壳效果进行反复地调节脱壳装置的运转参数以实现对脱壳效果的调节，现有技术中不乏可以对调节运转参数优化脱壳效果的技术，如专利cn112716326a提供了一种葵花籽壳仁分离机，其能够按需对脱壳间隙进行自动调整，沈阳农业大学学报2010年6月刊载的论文《花生疲劳脱壳试验研究》研究了花生的物理机械特征及脱壳机理，对多个品种的花生的摩擦系数与动态疲劳进行了测定，得出了多种材质对花生的疲劳测试实验结果。上述现有技术解决的问题较为局限，难以根据花生的特征快速确定针对花生品种的脱壳模式，需要进行较大的损耗后才能得到较好的脱壳效果，且需要对大量的样本进行脱壳试验时，测试效率很低。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够快速定位花生的脱壳难度并据此调整脱壳工作模式的基于花生物理特性的脱壳控制方法与脱壳装置。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明的基于花生物理特性的脱壳控制方法，所述方法包括：

3、获取被脱壳花生的物理特性的数值；所述物理特性包括果壳特性与果仁特性；

4、根据所述物理特性的数值计算果壳因子与果仁因子；

5、基于所述果壳因子、果仁因子以及预存于控制单元的判别模型确定所述被脱壳花生的脱壳难度级别；所述判别模型的具体公式为：

6、

7、其中，m为脱壳难度级别的总数，所述判别模型包含的m个公式分别对应于m个难度级别；y1、y2…ym为判别值，x1、x2…xn为果壳因子或果仁因子，n为果壳因子与果仁因子的总数；a1、a2…an为第1脱壳难度级别的对应的系数；b1、b2…bn为第2脱壳难度级别的对应的系数；c1、c2…cn为第m脱壳难度级别的对应的系数；

8、基于所述脱壳难度级别，切换脱壳装置的工作模式，对所述被脱壳花生实施脱壳作业。

9、进一步地，所述控制单元内预存有对应于各所述脱壳难度级别的部件型号和/或运行参数；所述基于所述脱壳难度级别，切换脱壳装置的工作模式包括：

10、改变脱壳滚筒与凹板筛之间的凹板间隙，和/或，改变所述脱壳滚筒的目标运转速度，和/或，进料闸门的开度，和/或，输出更换所述脱壳滚筒的型号或所述凹板筛的型号的建议。

11、进一步地，所述基于所述果壳因子、果仁因子以及预存于控制单元的判别模型确定所述被脱壳花生的脱壳难度级别包括：

12、将所述果壳因子与果仁因子分别代入所述判别模型所包含的m个公式，得到y1、y2…ym的具体数值；

13、对比y1、y2…ym的大小，得到最大的数值yk，k≤m；

14、确定所述被脱壳花生的脱壳难度级别为第k级。

15、进一步地，m＝3，n＝5；预存于所述控制单元的判别模型具体为：

16、

17、其中，x1、x2、x3、x4为果壳因子，x5为果仁因子；x1与外壳球度、外壳整齐度、外壳力学特性、缩缢这四种物理特性相关；x2与外壳饱满度及外壳平均几何直径这两种物理特性相关；x3与外壳网纹及外壳形状这两种物理特性相关；x4与果嘴这一项物理特性相关；x5与果仁球度、果仁整齐度、果仁力学特性以及果仁形状这四项物理特性相关。

18、进一步地，所述根据所述物理特性的数值计算果壳因子与果仁因子，包括：

19、分别将各所述果壳因子与所述果仁因子相关的物理特性的数值代入对应的线性方程，计算得到果壳因子与果仁因子的具体值。

20、进一步地，所述方法还包括：

21、对所述脱壳装置输出的物料进行脱壳指标监控，得到实时破损率与实时脱净率；

22、根据所述实时破损率与所述实时脱净率对运行参数进行调节，以使所述实时破损率与所述实时脱净率的综合值达到最佳，得到优化破损率与优化脱净率；

23、将所述优化破损率与优化脱净率以及被脱壳花生的物理特性综合成为样本数据录入所述控制单元。

24、一种脱壳装置，其包括进料斗、脱壳滚筒、凹板筛以及驱动所述脱壳滚筒运转的电机，所述进料斗的下端安装有进料量调节装置，还包括用于监测实时破损率与实时脱净率的监控单元；还包括控制单元，所述控制单元用于实施上述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，且所述控制单元能够控制所述电机的转速以及能够控制所述进料量调节装置运转。

25、进一步地，所述监控单元为相机，所述控制单元基于图像识别得到所述实时破损率与所述实时脱净率的数据。

26、有益效果：本发明的基于花生物理特性的脱壳控制方法与脱壳装置具有如下有益效果：

27、(1)判别模型充分考虑了花生的各项物理特性，包括考虑了外壳特性与果仁特性，如此根据被脱壳花生的具体物理特性，可以对被脱壳花生进行具体地量化评估分级，确定对被脱壳花生进行脱壳的难度等级，并据此以合适的工作模式进行脱壳作业，可以充分保证作业质量。

28、(2)本发明的脱壳装置不仅能用于正常的脱壳作业，最重要的是可以用于科研实验中，针对大量需要测试的花生品种进行数据录入的过程中，可以根据花生的物理特性快速确定花生的大致难度级别，并据此切换工作模式进行脱壳试验，在脱壳实验中根据实时破损率与实时脱净率对运行参数进行调整，并基于优化后的作业指标对判别模型进行迭代优化，对于新品种的花生，可以不需要从0开始试验慢慢得到较好的作业指标后作为样本录入，可以快速得到大致的难度级别并在此基础上优化作业指标得到合理的试验样本，如此，可以大大加速脱壳实验与判别模型优化的进程。

技术特征：

1.一种基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，所述控制单元内预存有对应于各所述脱壳难度级别的部件型号和/或运行参数；所述基于所述脱壳难度级别，切换脱壳装置的工作模式包括：

3.根据权利要求1所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，所述基于所述果壳因子、果仁因子以及预存于控制单元的判别模型确定所述被脱壳花生的脱壳难度级别包括：

4.根据权利要求3所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，m＝3，n＝5；预存于所述控制单元的判别模型具体为：

5.根据权利要求1所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，所述根据所述物理特性的数值计算果壳因子与果仁因子，包括：

6.根据权利要求1所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种脱壳装置，其特征在于，其包括进料斗、脱壳滚筒、凹板筛以及驱动所述脱壳滚筒运转的电机，所述进料斗的下端安装有进料量调节装置，还包括用于监测实时破损率与实时脱净率的监控单元；还包括控制单元，所述控制单元用于实施权利要求1-6任一项所述的基于花生物理特性的脱壳控制方法，且所述控制单元能够控制所述电机的转速以及能够控制所述进料量调节装置运转。

8.根据权利要求7所述的脱壳装置，其特征在于，所述监控单元为相机，所述控制单元基于图像识别得到所述实时破损率与所述实时脱净率的数据。

技术总结
本发明公开了一种基于花生物理特性的脱壳控制方法与脱壳装置，所述方法包括：获取被脱壳花生的物理特性的数值；所述物理特性包括果壳特性与果仁特性；根据所述物理特性的数值计算果壳因子与果仁因子；基于所述果壳因子、果仁因子以及预存于控制单元的判别模型确定所述被脱壳花生的脱壳难度级别；基于所述脱壳难度级别，切换脱壳装置的工作模式，对所述被脱壳花生实施脱壳作业。本发明中，判别模型充分考虑了花生的各项物理特性，包括考虑了外壳特性与果仁特性，如此根据被脱壳花生的具体物理特性，可以对被脱壳花生进行具体地量化评估分级，确定对被脱壳花生进行脱壳的难度等级，并据此以合适的工作模式进行脱壳作业，可以充分保证作业质量。

技术研发人员：谢焕雄,王建楠,刘敏基,颜建春,魏海,张会娟,游兆延,王申莹,廖轩,吴阳华,安继友
受保护的技术使用者：农业农村部南京农业机械化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10