檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括箱體、電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、多光譜檢測(cè)系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)；本發(fā)明專利技術(shù)以多光譜可視化檢測(cè)技術(shù)作為精加工脫水系統(tǒng)的反饋方法，干燥與檢測(cè)一體化的控制方法革命了傳統(tǒng)的加工與檢測(cè)分離的模式，避免了重加工的步驟，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程。系統(tǒng)在多光譜可視化檢測(cè)水分含量分布的基礎(chǔ)上，采用分級(jí)電熱風(fēng)干燥不同水分含量區(qū)域，有利于提高干燥均勻度，提高了批量干燥時(shí)所用產(chǎn)品的共同達(dá)標(biāo)率。系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)反饋形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整干燥系統(tǒng)的參數(shù)，有節(jié)能、省時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)采用電熱風(fēng)干燥，干燥過(guò)程環(huán)保、無(wú)污染。

Closed loop drying system and method for detecting and dewatering

The invention discloses a drying system for closed loop detection and dehydration and method, the system comprises a box body, electric hot air drying system, multi spectral detection system and main control computer; the detection technology of multi spectral visualization as the feedback method of finishing dewatering system, control method of drying and detection integrated processing and revolution detection of traditional separation mode, to avoid the heavy processing steps, greatly simplifies the production process. The system based on multi spectral visual detection of water content distribution, the classification of electric hot air drying of different water content area, improve the dry uniformity, improve the common standard product with batch drying rate at. The system can form a closed loop control system by detecting the feedback, and adjust the parameters of the drying system in real time, which has the advantages of energy saving, time saving and high efficiency. The system uses the electric hot air drying, the drying process is environmental protection, no pollution.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)及方法，特別涉及在精加工中應(yīng)用多光譜可視化技術(shù)檢測(cè)水分含量及其均勻度并進(jìn)行分級(jí)電熱風(fēng)干燥的一種均勻干燥系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
干制水產(chǎn)品因?yàn)榫哂胸S富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而廣受消費(fèi)者青睞，其口味、質(zhì)地、形態(tài)以及貯藏性等與其水分含量息息相關(guān)。隨著對(duì)干制水產(chǎn)品風(fēng)味以及營(yíng)養(yǎng)衛(wèi)生的要求不斷提高，需要越來(lái)越精確地干燥水產(chǎn)品使其水分含量調(diào)控于標(biāo)準(zhǔn)范圍。據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局(2005)第75號(hào)《定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督管理辦法》的理化指標(biāo)要求，干制水產(chǎn)品的水分含量需要調(diào)控于一定的范圍，比如烤魚(yú)片17％-22％，魷魚(yú)絲22％-30％。在生產(chǎn)干制水產(chǎn)品的過(guò)程中，往往在粗加工中的烘烤或蒸煮等初次干燥后，進(jìn)行精加工中的二次干燥冷卻等步驟調(diào)控水分含量。目前精加工中的干燥調(diào)控溫度、時(shí)間等參數(shù)都是憑人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，由于是批量加工生產(chǎn)，一些產(chǎn)品初始水分含量不同造成加工后產(chǎn)品的水分含量難以很大限度地處于同一水平，增加了不合格率。檢測(cè)步驟也是在干燥結(jié)束后進(jìn)行稱重衡量，這種干燥與檢測(cè)分離的流程，對(duì)于水分含量不合格產(chǎn)品就需要再加工，使整個(gè)加工流程過(guò)于繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)及方法。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括箱體、電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、多光譜檢測(cè)系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)；所述箱體由不透光箱壁組成，箱體上設(shè)置上出風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口；所述電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)置于箱體內(nèi)，包括從上至下設(shè)置的網(wǎng)狀圓形托盤(pán)、電熱層和吹風(fēng)平臺(tái)；所述電熱層設(shè)有若干豎向擋風(fēng)隔板，豎向擋風(fēng)隔板將網(wǎng)狀圓形托盤(pán)和吹風(fēng)平臺(tái)之間的空間分為若干獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述電熱層包含電加熱元件和溫度傳感器；所述吹風(fēng)平臺(tái)包含若干可獨(dú)立調(diào)節(jié)風(fēng)力的吹風(fēng)機(jī)，每一吹風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、濾光片輪、鏡頭、成像探測(cè)單元；所述光源、鏡頭、濾光片輪置于箱體內(nèi)部上方，所述成像探測(cè)單元與主控計(jì)算機(jī)連接；所述濾光片輪包含能透過(guò)所需特征波長(zhǎng)的光譜波段的多個(gè)濾光片；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)采集所有待精加工產(chǎn)品的整體光譜圖像信息，經(jīng)過(guò)主控計(jì)算機(jī)處理得到產(chǎn)品的水分含量分布圖像，根據(jù)水分含量的高低劃分成若干個(gè)區(qū)域，轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)使不同水分含量的區(qū)域?qū)?yīng)不同的吹風(fēng)機(jī)，并根據(jù)各個(gè)區(qū)域的水分含量設(shè)定各個(gè)吹風(fēng)機(jī)風(fēng)力，再根據(jù)產(chǎn)品的整體水分含量設(shè)定電熱層的溫度進(jìn)行干燥，多光譜檢測(cè)系統(tǒng)在干燥過(guò)程中每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次網(wǎng)狀圓形托盤(pán)上的產(chǎn)品水分含量，并根據(jù)結(jié)果不斷重新劃分區(qū)域，重新轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)及調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)力以達(dá)到均勻干燥的效果，最后使絕大部分產(chǎn)品達(dá)到目標(biāo)水分含量范圍。所述系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)干燥的方法包括正向控制步驟和反饋調(diào)控步驟，其中正向控制步驟包含如下子步驟：(1)初始化檢測(cè)：通過(guò)多光譜檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)放入托盤(pán)中的待加工產(chǎn)品的水分含量及分布進(jìn)行多光譜可視化檢測(cè)；(2)改變托盤(pán)位置：根據(jù)待加工產(chǎn)品的水分含量分布的可視化檢測(cè)結(jié)果，將托盤(pán)劃分為若干個(gè)區(qū)域，區(qū)域數(shù)量與吹風(fēng)機(jī)數(shù)量一致，轉(zhuǎn)動(dòng)托盤(pán)，使劃分區(qū)域?qū)?yīng)每個(gè)吹風(fēng)機(jī)干燥區(qū)域；(3)設(shè)置各個(gè)吹風(fēng)機(jī)風(fēng)力：根據(jù)每個(gè)吹風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的托盤(pán)區(qū)域的水分含量設(shè)置每個(gè)吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)力；(4)設(shè)置電熱層溫度：在不超過(guò)溫度上限的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，根據(jù)待加工產(chǎn)品的整體水分含量，設(shè)置電熱層溫度。反饋調(diào)控步驟包含如下子步驟：(1)間隔性檢測(cè)：每隔一段時(shí)間對(duì)加工產(chǎn)品的水分含量及分布進(jìn)行一次多光譜可視化檢測(cè)；(2)預(yù)側(cè)判斷：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果與上一次檢測(cè)的整體水分含量的差值，預(yù)測(cè)下一次檢測(cè)時(shí)的整體水分含量，若預(yù)測(cè)結(jié)果顯示下一次檢測(cè)的整體水分含量接近目標(biāo)范圍上限，關(guān)閉電熱層，縮短之后檢測(cè)間隔的時(shí)間；(3)調(diào)整干燥參數(shù)：根據(jù)加工產(chǎn)品的水分含量分布的檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整托盤(pán)位置，調(diào)整各吹風(fēng)機(jī)風(fēng)力，保持電熱層溫度恒定。進(jìn)一步地，所述正向控制的步驟(4)中所述的溫度上限為能保持被檢對(duì)象的正常光學(xué)特性的最大溫度，由溫度傳感器控制。進(jìn)一步地，所述反饋調(diào)控的步驟(2)中所述的預(yù)測(cè)判斷方法中，由于在干燥后期相同時(shí)間間隔的水分含量變化越來(lái)越小，所以用上一個(gè)間隔的水分含量變化值作為下一個(gè)間隔的變化預(yù)測(cè)值能保留有裕量，可以防止過(guò)度干燥；具體為：本次加工目標(biāo)水分含量范圍上限為H，在第k次檢測(cè)得到的整體水分含量值為T(mén)(k)時(shí)，預(yù)測(cè)第k+1次檢測(cè)的水分含量T’(k+1)＝T(k)‐[T(k‐1)‐T(k)]，當(dāng)預(yù)測(cè)值T’(k+1)接近H時(shí),關(guān)閉電熱層，并將每次檢測(cè)時(shí)間間隔縮短。進(jìn)一步地，所述正向控制的步驟(1)與反饋調(diào)控的步驟(1)中的檢測(cè)方法為多光譜可視化檢測(cè)，該方法需要的前期準(zhǔn)備如下：光譜圖像獲取、光譜圖像處理、特征數(shù)據(jù)提取、數(shù)學(xué)模型建立。進(jìn)一步地，所述光譜圖像獲取方法是面掃描法，所建立的數(shù)學(xué)模型為多元線性回歸模型。本專利技術(shù)的有益效果在于：1.本專利技術(shù)以多光譜可視化檢測(cè)技術(shù)作為精加工脫水系統(tǒng)的反饋方法，干燥與檢測(cè)一體化的控制方法革命了傳統(tǒng)的加工與檢測(cè)分離的模式，避免了重加工的步驟，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程。2.系統(tǒng)在多光譜可視化檢測(cè)水分含量分布的基礎(chǔ)上，采用分級(jí)電熱風(fēng)干燥不同水分含量區(qū)域，有利于提高干燥均勻度，提高了批量干燥時(shí)所用產(chǎn)品的共同達(dá)標(biāo)率。3.系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)反饋形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)整干燥系統(tǒng)的參數(shù)，有節(jié)能、省時(shí)、高效的優(yōu)點(diǎn)。4.系統(tǒng)采用電熱風(fēng)干燥，干燥過(guò)程環(huán)保、無(wú)污染。5.利用系統(tǒng)內(nèi)的溫度傳感器調(diào)控溫度，能避免溫度對(duì)檢測(cè)造成的影響，以及避免干燥溫度過(guò)高對(duì)產(chǎn)品造成的熱損傷。6.系統(tǒng)以多光譜可視化技術(shù)來(lái)建立水分含量的檢測(cè)模型，使水分含量檢測(cè)具有快速、精度高的特點(diǎn)。7.系統(tǒng)的控制方法中具有可靠的預(yù)測(cè)機(jī)制，能保障產(chǎn)品的水分含量不會(huì)超出目標(biāo)范圍下限，造成過(guò)度干燥。附圖說(shuō)明圖1是檢測(cè)與干燥一體化的閉環(huán)系統(tǒng)的裝置示意圖；圖2是檢測(cè)與干燥一體化的閉環(huán)系統(tǒng)的控制方法步驟框圖；圖3是利用本專利技術(shù)系統(tǒng)檢測(cè)水分含量及劃分等級(jí)區(qū)域示意圖；圖1中，主控計(jì)算機(jī)1、箱壁2、上出風(fēng)口3、下進(jìn)風(fēng)口4、吹風(fēng)平臺(tái)5、豎向擋風(fēng)隔板6、電熱層7、溫度傳感器8、網(wǎng)狀圓形托盤(pán)9、光源10、濾光片輪11、鏡頭12、成像探測(cè)單元13。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本專利技術(shù)提供的檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括箱體、電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、多光譜檢測(cè)系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)1；所述箱體由不透光箱壁2組成，箱體上設(shè)置上出風(fēng)口3和下進(jìn)風(fēng)口4；所述電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)置于箱體內(nèi)，包括從上至下設(shè)置的網(wǎng)狀圓形托盤(pán)9、電熱層7和吹風(fēng)平臺(tái)5；所述電熱層7設(shè)有若干豎向擋風(fēng)隔板6，豎向擋風(fēng)隔板6將網(wǎng)狀圓形托盤(pán)9和吹風(fēng)平臺(tái)5之間的空間分為若干獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述電熱層7包含電加熱元件和溫度傳感器8；所述吹風(fēng)平臺(tái)5包含若干可獨(dú)立調(diào)節(jié)風(fēng)力的吹風(fēng)機(jī)，每一吹風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)包括光源10、濾光片輪11、鏡頭12、成像探測(cè)單元13；所述光源10、鏡頭12、濾光片輪11置于箱體內(nèi)部上方，所述成像探測(cè)單元13與主控計(jì)算機(jī)1連接；所述濾光片輪11包含能透過(guò)所需特征波長(zhǎng)的光譜波段的多個(gè)濾光片；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)采集所有待精加工產(chǎn)品的整體光譜圖像信息，經(jīng)過(guò)主控計(jì)算機(jī)1處理得到產(chǎn)品的水分含量分布圖像，根據(jù)水分含量的高低劃分成若干個(gè)區(qū)域，轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括箱體、電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、多光譜檢測(cè)系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)(1)；所述箱體由不透光箱壁(2)組成，箱體上設(shè)置上出風(fēng)口(3)和下進(jìn)風(fēng)口(4)；所述電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)置于箱體內(nèi)，包括從上至下設(shè)置的網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)、電熱層(7)和吹風(fēng)平臺(tái)(5)；所述電熱層(7)設(shè)有若干豎向擋風(fēng)隔板(6)，豎向擋風(fēng)隔板(6)將網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)和吹風(fēng)平臺(tái)(5)之間的空間分為若干獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述電熱層(7)包含電加熱元件和溫度傳感器(8)；所述吹風(fēng)平臺(tái)(5)包含若干可獨(dú)立調(diào)節(jié)風(fēng)力的吹風(fēng)機(jī)，每一吹風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)包括光源(10)、濾光片輪(11)、鏡頭(12)、成像探測(cè)單元(13)；所述光源(10)、鏡頭(12)、濾光片輪(11)置于箱體內(nèi)部上方，所述成像探測(cè)單元(13)與主控計(jì)算機(jī)(1)連接；所述濾光片輪(11)包含能透過(guò)所需特征波長(zhǎng)的光譜波段的多個(gè)濾光片；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)采集所有待精加工產(chǎn)品的整體光譜圖像信息，經(jīng)過(guò)主控計(jì)算機(jī)(1)處理得到產(chǎn)品的水分含量分布圖像，根據(jù)水分含量的高低劃分成若干個(gè)區(qū)域，轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)使不同水分含量的區(qū)域?qū)?yīng)不同的吹風(fēng)機(jī)，并根據(jù)各個(gè)區(qū)域的水分含量設(shè)定各個(gè)吹風(fēng)機(jī)風(fēng)力，再根據(jù)產(chǎn)品的整體水分含量設(shè)定電熱層(7)的溫度進(jìn)行干燥，多光譜檢測(cè)系統(tǒng)在干燥過(guò)程中每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)上的產(chǎn)品水分含量，并根據(jù)結(jié)果不斷重新劃分區(qū)域，重新轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)及調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)力以達(dá)到均勻干燥的效果，最后使絕大部分產(chǎn)品達(dá)到目標(biāo)水分含量范圍。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種檢測(cè)與脫水一體化的閉環(huán)干燥系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括箱體、電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)、多光譜檢測(cè)系統(tǒng)和主控計(jì)算機(jī)(1)；所述箱體由不透光箱壁(2)組成，箱體上設(shè)置上出風(fēng)口(3)和下進(jìn)風(fēng)口(4)；所述電熱風(fēng)干燥系統(tǒng)置于箱體內(nèi)，包括從上至下設(shè)置的網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)、電熱層(7)和吹風(fēng)平臺(tái)(5)；所述電熱層(7)設(shè)有若干豎向擋風(fēng)隔板(6)，豎向擋風(fēng)隔板(6)將網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)和吹風(fēng)平臺(tái)(5)之間的空間分為若干獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述電熱層(7)包含電加熱元件和溫度傳感器(8)；所述吹風(fēng)平臺(tái)(5)包含若干可獨(dú)立調(diào)節(jié)風(fēng)力的吹風(fēng)機(jī)，每一吹風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一獨(dú)立的通風(fēng)空間；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)包括光源(10)、濾光片輪(11)、鏡頭(12)、成像探測(cè)單元(13)；所述光源(10)、鏡頭(12)、濾光片輪(11)置于箱體內(nèi)部上方，所述成像探測(cè)單元(13)與主控計(jì)算機(jī)(1)連接；所述濾光片輪(11)包含能透過(guò)所需特征波長(zhǎng)的光譜波段的多個(gè)濾光片；所述多光譜檢測(cè)系統(tǒng)采集所有待精加工產(chǎn)品的整體光譜圖像信息，經(jīng)過(guò)主控計(jì)算機(jī)(1)處理得到產(chǎn)品的水分含量分布圖像，根據(jù)水分含量的高低劃分成若干個(gè)區(qū)域，轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)使不同水分含量的區(qū)域?qū)?yīng)不同的吹風(fēng)機(jī)，并根據(jù)各個(gè)區(qū)域的水分含量設(shè)定各個(gè)吹風(fēng)機(jī)風(fēng)力，再根據(jù)產(chǎn)品的整體水分含量設(shè)定電熱層(7)的溫度進(jìn)行干燥，多光譜檢測(cè)系統(tǒng)在干燥過(guò)程中每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)上的產(chǎn)品水分含量，并根據(jù)結(jié)果不斷重新劃分區(qū)域，重新轉(zhuǎn)動(dòng)網(wǎng)狀圓形托盤(pán)(9)及調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)力以達(dá)到均勻干燥的效果，最后使絕大部分產(chǎn)品達(dá)到目標(biāo)水分含量范圍。2.一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)干燥的方法，其特征在于：該方法包括正向控制步驟和反饋調(diào)控步驟，其中正向控制步驟包含如下子步驟：(1)初始化檢測(cè)：通過(guò)多光譜檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)放入托盤(pán)中的待加工產(chǎn)品的水分含量及分布進(jìn)行多光譜可視化檢測(cè)；(2)改變托盤(pán)位置：根據(jù)待加工產(chǎn)品的水分含量分布...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃慧，張德鈞，南立文，沈曄，詹舒越，王杭州，宋宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33