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未耒智能-茶叶的视觉检测、分拣
发表时间:2018-12-05

1、引言

随着生态健康理念的普及,市场对千茶叶的需求与日俱增,带动了我国很多传统茶叶种植地区的发展。福建地区是我国重要的铁观音产地,该企业作为一家传统的铁观音茶叶加工厂,主要进行铁观音原叶的收购、加工、分拣、销售等。随着企业业务的发展,企业在茶叶的人工分选作业中遇到了发展瓶颈:人工分拣效率低下,不断增加的分拣工数量无疑增加了茶叶的本;分拣效果不尽如人意,由于没有统准,各个分拣工的分拣标准不一致,导致了分拣的茶叶参差不齐;人工分拣损坏茶叶品色,由于人工分拣的力度过大和茶叶易碎的特点,造成了分拣成品率的下降。未耒智能为了帮该企业解决检测的问题,引进了以色选机为核心的视觉检测系统,提升铁观音分拣作业的效率。


2、视觉检测系统在茶叶分拣作业中的应用

面对企业业务量增长中遇到的分拣效率低下和分拣效果不佳的问题,未耒智能积极探索高效的自动化分拣系统为企业解决当前的发展瓶颈。铁观音在分拣中是根据茶叶颜色进行区分的,因此采用了以色选机为核心的视觉检测系统来改善人工分拣的弊端。


2.1色选机硬件组成

未耒智能引进的色选机的硬件组成主要包括喂料器、滑道、光源、背景板、信号处理系统、喷阀、接收槽等,如1用震动喂料器,通过有规律的震动实现稳定有序的喂料。光源和背景板在信号处理系统的控制下,通过对原料进行色彩分析,从而实现原料的特性识别。喷阀作为分拣系统的动力设备,主要根据信号处理系统的反馈,通过空气动力实现原料的分拣。

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茶叶被震动喂料器匀速喂入进料口后,通过滑槽进入茶叶观察区(背景板和传感器的中间区域)。由于不同品次的茶叶颜色不同,当茶叶进入该区域时,在光源的作用下根据传感器接收到的茶叶反射的光的颜色强弱和颜色变化,信号控制系统控制喷阀吹走不合格的茶叶原料,从而达到分拣的目的。色选机对铁观音茶叶进行视觉检测和自动分拣的效果图如图2所示。

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2.2多次筛选的优化改进

在该企业应用色选机的过程中,为了对茶叶原料进行更加细致的区分,一般会将原料根据颜色的深浅区分为多个不同的品次,因此未耒智能选择了具有多次分拣功能的色选机。在该系统中,色选机首先会对不合格的茶叶原料进行初次筛选,在完成初次筛选后的合格原料中,系统根据事先设定的不同品次的茶叶颜色深浅进行初次分选,低千或刚刚满足该筛选标准的原料会留在接料槽中,而当茶叶原料颜色强度高千筛选要求时,会进入接下来的复选环节。在接下来的筛选标准中,通过增强传感器的灵敏度来提高对茶叶中斑点和颜色强弱的区分度,通过几次的复选后,最后剩下的就是品次最好的高档铁观音。如图3所,未耒智能经过多次筛选的流完成对茶叶原料不同品次的筛选,优化了传统色选机的分拣作业。

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未耒智能对色选机分拣作业的优化使茶叶满足了不同层次的市场需要。改进后的色选系统不断提高色选精度,虽然在一定程度上降低了复选的出品率,其中二次复选的出品率降至78%,但严格保证了高档铁观音的筛选质星,从而提高了客户满意度。


2.3基于视觉检测的茶叶分拣流程设计通过对色选机的不断调整,改进了茶叶分拣流程,如图4所示。

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(1)投料,工人将准备的茶叶原料均匀履带上,通过不断的测试调整每次的投料量,避过多或者过少,造成走料的现象。

(2)振动喂料,通过有规律的振动,使得进入喂料器中的原料以均匀的速度进入滑槽中,可以保证茶叶有序地进入分拣流程。

(3)传感器捕捉,当茶叶经过筛选区域时,光源会对茶叶进行补光,茶叶自身颜色的强弱以及斑点等会表现在光信号的强弱不同上,被两边的传感器捕捉到,传感器将茶叶的叶片和叶梗的光信号转变为电信号,等待下一分拣动作。

(4)喷阀制动,电信号被信号控制系统获取后,根据事先设四好的制动规律,不符合要求的原料经过喷阀处时,启动喷阀喷出压缩空气将不合格的茶叶吹入废料槽中,而合格的原料落入下方的料槽中,等待复选流程。

(5)升降机供应,初选获得的一次合格品积累到一定量后通过升降机提升到滑槽中,准备进行第二次筛选流程,在这个过程中一次合格品和茶叶原料是隔离的,防止了合格品与原料的混乱。

(6)一、二次复选,茶叶原料通过滑槽进入筛选区域时,该步骤重新回到第(3)、(4)步,在这里唯一不同的是对筛选标准进行了重新设定,对其中含有细小斑点的茶叶和颜色偏淡的茶叶进行分拣,从而得到品色趋千一致的茶叶,经过一、二次复选,最终得到一等品、二等品茶叶以及品色最佳的高档茶叶,从而完成茶叶的分拣作业。


2.4茶叶分拣效益分析经过不断调试和适应.该视觉检测系统在茶叶原抖的分拣上取得了作常不错的效果,主要表现在效率的提升和分拣作业的改善上。如图5所示。

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(1)作业效率提升,由千采用自动化系统替代人工拣选,作业效率获得f巨大的提升,达到300kg/h-500kg/h,茵此采几视觉检测系统的效率是俘统人工分拣效率的数百倍,为企业节约了大队的人工成本。

(2)效果稳定持续,采用机械化的分拣标准,可以杜绝人工分拣形成的标准不一致现象,对于企业后期的茶叶原料加工和销售具有良好效果。该系统目前在企业持续运行,能保证十亿次无故院分拣。

(3)分拣精度高,该系统采用非常灵敏的光学传感器,能对茶叶中非常细小的斑点进行识别,并且能对茶叶颜色的强度进行信号放大,从而增强了对千茶叶的识别粘度,提商了分拣精度。


3、结语

未耒智能以色选机为核心的视觉检测系统在该企业获得了巨大的成功。该系统能根据企业的应用要求和色选机的特点进行不断调整,不断满足企业的实际需要,使企业在分拣作业中实现了流程优化。通过对比分析,该系统除了在茶叶分拣中应用外,在优质大米、玉米等作物的分拣上也县有良好的应用前景,能很好地满足市场对农作物分拣的要求。

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