槽式殺青理?xiàng)l機(jī)是兼具殺青和理?xiàng)l功能的茶葉炒制機(jī)械，適用于針形茶和扁形茶，也是茶葉初加工階段的常用設(shè)備。槽式殺青理?xiàng)l機(jī)的工作原理是通過(guò)茶葉在槽鍋中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并對(duì)鍋槽進(jìn)行傳導(dǎo)加熱，使茶葉快速失水做形，達(dá)到干茶炒制的要求。由于茶葉在槽式殺青理?xiàng)l機(jī)中作用時(shí)間短、變化快，當(dāng)鍋溫和往復(fù)頻率不符合茶鮮葉的理?xiàng)l要求時(shí)，就會(huì)造成過(guò)度理?xiàng)l或理?xiàng)l不足的情況。
近年來(lái)，智能技術(shù)已在茶葉理?xiàng)l工序中有所應(yīng)用，曹成茂等和傅杰等通過(guò)雙模糊控制算法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)理?xiàng)l參數(shù)的工藝調(diào)節(jié)，減少了制茶過(guò)程中的人為因素干擾，王小勇等通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序得出理?xiàng)l溫度93 ℃，理?xiàng)l時(shí)間5 min，投葉量為1.0 kg，為最佳工藝組合，劉青和尹凌鵬通過(guò)基于PLC的邏輯控制器的控制程序?qū)崿F(xiàn)了理?xiàng)l機(jī)的自動(dòng)化改進(jìn)。而在機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和預(yù)測(cè)模型的運(yùn)用方面，陳念等和陳榮等都通過(guò)SVM支持向量機(jī)算法分別對(duì)茶葉品質(zhì)和茶葉病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)方面進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，精確度均達(dá)到了90%以上，劉自強(qiáng)等通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)茶葉顏色和形狀進(jìn)行提取識(shí)別，來(lái)實(shí)現(xiàn)茶樹(shù)品種的分類(lèi)。
文章基于機(jī)器視覺(jué)與圖像處理技術(shù)，提出了一套對(duì)茶葉理?xiàng)l作業(yè)效果的檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)采集不同理?xiàng)l程度的茶樣圖像，獲取其外觀形態(tài)、顏色特征和紋理特征，再通過(guò)基于Python3.6環(huán)境中開(kāi)發(fā)的決策樹(shù)、隨機(jī)森林和支持向量機(jī)三種算法進(jìn)行模型訓(xùn)練，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)不同樣本的理?xiàng)l程度預(yù)測(cè)。采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)茶葉在殺青理?xiàng)l作業(yè)過(guò)程中進(jìn)行取樣分析，判斷茶葉的形態(tài)效果是否達(dá)到預(yù)期程度，能夠避免茶葉欠理?xiàng)l或過(guò)理?xiàng)l，提高茶葉加工效率。
01
材料與方法
實(shí)驗(yàn)選擇由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)自主選育并栽培的農(nóng)抗早品種進(jìn)行理?xiàng)l，實(shí)驗(yàn)用樣本均是在正常室外環(huán)境下生長(zhǎng)的長(zhǎng)度為3~5 cm的一芽一葉樣本，采摘時(shí)間為2022年7月上旬，這一環(huán)境下生長(zhǎng)的茶葉樣本含水量適中，葉片較大，葉形舒展，適合對(duì)比不同理?xiàng)l程度下茶樣的形態(tài)變化，便于特征參數(shù)讀取和分析。
1、樣本處理
理?xiàng)l是針形茶和扁形茶加工過(guò)程中的重要工藝，通過(guò)加熱失水和外力作用使茶葉均勻塑造成形，常用的理?xiàng)l機(jī)是通過(guò)電熱絲加熱和高頻次的左右移動(dòng)代替鍋溫加熱和手工外力作用，在茶葉加工領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)采用浙江君來(lái)茶葉機(jī)械有限公司生產(chǎn)的6CMD40/3型茶葉理?xiàng)l機(jī)，在鍋槽溫度150 ℃、振動(dòng)頻率150次/min的條件下進(jìn)行理?xiàng)l作業(yè);將采摘的農(nóng)抗早茶葉樣本分為三組(每組200個(gè)樣本)，分別在同一個(gè)鍋槽中理?xiàng)l作業(yè)2 min(理?xiàng)l時(shí)間不足)、4 min(理?xiàng)l時(shí)間適宜)、6 min(理?xiàng)l時(shí)間過(guò)長(zhǎng))，制得三組不同理?xiàng)l程度的茶樣。分別收集并迅速進(jìn)行拍照取樣，以防止茶葉受潮吸水影響作業(yè)效果。
2、圖像采集及處理
采用Basler相機(jī)在圖1所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行圖像采集，后將各個(gè)理?xiàng)l程度的樣本圖像，通過(guò)圖像處理程序經(jīng)過(guò)灰度化處理、二值化處理、形態(tài)學(xué)處理、區(qū)域分割的處理方法完成對(duì)茶葉樣本圖像的預(yù)處理過(guò)程，使圖像中的各個(gè)茶葉樣本可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)提取流程。
3、構(gòu)建特征提取算法
預(yù)處理工序完成之后的圖像效果如圖2所示，根據(jù)預(yù)處理后的圖像提取外觀物理特征信息，采用區(qū)域邊界內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)之間的距離來(lái)計(jì)算長(zhǎng)度，連通域中的實(shí)際像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為面積，葉片橢圓主軸為長(zhǎng)軸，次軸為短軸進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，共讀取9個(gè)形態(tài)特征參數(shù)(直徑D、矩形度R、圓形度E、對(duì)角線長(zhǎng)L、最小外接矩形的長(zhǎng)軸Ls、最小外接矩形的短軸S、邊界周長(zhǎng)C、細(xì)長(zhǎng)度T、緊湊度J)。
茶葉樣本在理?xiàng)l環(huán)節(jié)中處于一個(gè)不斷失水的狀態(tài)，其色澤、紋理特征也在不斷發(fā)生變化。圖像處理的常用顏色空間有RGB、HSV、HSI等。不同顏色空間特征參數(shù)有不同的描述效果，本系統(tǒng)選擇采集RGB圖像，并通過(guò)程序處理獲得HSV顏色空間的特征參數(shù)，獲取各個(gè)顏色特征的一階矩(Mean)、二階矩(Variance)和三階矩(Skewness)來(lái)表示茶葉樣本的顏色特征，其中C1、C2和C3分別代表紅色、綠色、藍(lán)色平面內(nèi)的一階矩;C4、C5和C6分別代表三個(gè)顏色平面內(nèi)的二階矩;C7、C8和C9分別代表三個(gè)顏色平面內(nèi)的三階矩;C10、C11和C12分別代表色調(diào)、飽和度和明亮度的一階矩;C13、C14和C15分別代表色調(diào)、飽和度和明亮度的二階矩;C16、C17和C18分別代表色調(diào)、飽和度和明亮度的三階矩。共讀取18個(gè)顏色特征參數(shù)。
茶葉的紋理特性隨著葉片在槽鍋中的不斷運(yùn)動(dòng)和高溫失水的作用下會(huì)不斷變化，系統(tǒng)通過(guò)將圖像信息輸入至灰度-梯度共生矩陣(GGCM)中，使其能夠讀取茶葉樣本圖像的紋理基元和排列信息，計(jì)算了小梯度優(yōu)勢(shì)T1、大梯度優(yōu)勢(shì)T2、灰度分布不均勻性T3、梯度分布不均勻性T4、能量T5、灰度T6、梯度T7、灰度均方差T8、梯度均方差T9、相關(guān)度T10、灰度熵T11、梯度熵T12、混合熵T13、慣性度T14和逆差矩T15，共計(jì)15個(gè)紋理特征參數(shù)。
總計(jì)42個(gè)外觀特征參數(shù)，能夠完整描述茶葉在各個(gè)理?xiàng)l作業(yè)程度下的效果。
4、多數(shù)據(jù)模型測(cè)試
為了實(shí)現(xiàn)在理?xiàng)l階段的茶葉理?xiàng)l作業(yè)品質(zhì)的準(zhǔn)確分析，實(shí)驗(yàn)采用了三種不同數(shù)據(jù)模型算法對(duì)茶葉樣本參數(shù)進(jìn)行分析處理，并對(duì)比各個(gè)預(yù)測(cè)模型的品質(zhì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，為茶葉理?xiàng)l作業(yè)的品質(zhì)分析選擇出最合適的數(shù)據(jù)分析模型。
決策樹(shù)模型是根據(jù)識(shí)別出的茶葉參數(shù)數(shù)據(jù)集中不同理?xiàng)l作業(yè)程度的參數(shù)差異劃定區(qū)域，創(chuàng)立分支，當(dāng)參數(shù)的數(shù)據(jù)種類(lèi)越多、決策樹(shù)分支越多，所能達(dá)到的分類(lèi)效果和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度就越高;隨機(jī)森林算法是在決策樹(shù)算法的基礎(chǔ)上演變出來(lái)的，通過(guò)多棵決策樹(shù)并組和形成隨機(jī)森林，利用多個(gè)決策樹(shù)模型共同作用進(jìn)行參數(shù)的分類(lèi)、預(yù)測(cè)、決策等工作，本質(zhì)是對(duì)決策樹(shù)算法的一種改進(jìn);支持向量機(jī)算法(SVM)可將識(shí)別到的參數(shù)以坐標(biāo)點(diǎn)的形式廣泛分布于坐標(biāo)系中，再在坐標(biāo)系中通過(guò)“超平面”的劃定區(qū)分不同參數(shù)范圍，以此實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同參數(shù)分類(lèi)預(yù)測(cè)的目的。
02
結(jié)果與分析
1、理?xiàng)l實(shí)驗(yàn)
選擇并采摘600個(gè)于同一區(qū)域生長(zhǎng)、梗尖長(zhǎng)度統(tǒng)一、含水量適中的農(nóng)抗早一芽一葉樣本，200個(gè)樣本為一組，共分為三組，三組樣本分別在槽式殺青理?xiàng)l機(jī)的同一鍋槽中進(jìn)行2、4、6 min的理?xiàng)l作業(yè)，然后以20個(gè)樣本為一組放入實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分別進(jìn)行樣本圖像采集，實(shí)驗(yàn)所用的理?xiàng)l機(jī)和圖像采集平臺(tái)如圖3所示。
2、數(shù)據(jù)集建立
將所采集的樣本圖像分類(lèi)保存并完成圖像預(yù)處理并對(duì)比效果如圖4所示，使其便于識(shí)別參數(shù)，用外觀特征提取算法進(jìn)行批量讀取，并建立特征數(shù)據(jù)集。
特征數(shù)據(jù)集建立完成后，將三種理?xiàng)l作業(yè)程度的茶葉樣本外觀特性參數(shù)按照形態(tài)特征、顏色特征和紋理特征劃分開(kāi)來(lái)，計(jì)算其平均值整理如表1~表3所示，簡(jiǎn)要分析后發(fā)現(xiàn)三類(lèi)特征參數(shù)隨著理?xiàng)l作業(yè)時(shí)間的變化大多均呈遞增或遞減，其中形態(tài)特征參數(shù)的趨勢(shì)變化符合程度為88.9%，顏色特征參數(shù)的趨勢(shì)變化符合程度為94.4%，紋理特征參數(shù)的趨勢(shì)變化符合程度為86.7%，表明通過(guò)顏色特征參數(shù)評(píng)判區(qū)分理?xiàng)l作業(yè)效果最為準(zhǔn)確。
3、特征參數(shù)顯著性分析
將讀取的茶葉樣本數(shù)據(jù)通過(guò)決策樹(shù)模型處理得到?jīng)Q策樹(shù)可視化圖像，前4級(jí)的決策樹(shù)分支均是通過(guò)顏色特征參數(shù)的劃分形成多級(jí)分支，分別為C14(飽和度二階矩)、C8(綠色平面的三階矩)、C9(藍(lán)色平面的三階矩)、C7(紅色平面的三階矩)、C3(藍(lán)色平面的一階矩)、C16(色調(diào)三階矩)、C5(綠色平面的二階矩)、C10(色調(diào)一階矩)、C1(紅色平面的一階矩)。
將讀取到的三個(gè)理?xiàng)l加工時(shí)段茶葉特征參數(shù)用顯著性分析模型進(jìn)行讀取，進(jìn)一步驗(yàn)證顏色特征參數(shù)是否是評(píng)判茶葉理?xiàng)l作業(yè)樣本品質(zhì)的最顯著的特征。將42個(gè)外觀特征參數(shù)進(jìn)行顯著性分析排序，比較每個(gè)參數(shù)在分類(lèi)模型中所占的權(quán)重，最終得到如圖6所示的顯著性分析圖表，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)42個(gè)特征參數(shù)中在分類(lèi)模型中所占權(quán)重最高的均是顏色特征參數(shù)，分別是C17(飽和度三階矩)、C15(明亮度二階矩)、C10(色調(diào)一階矩)、C4(紅色平面內(nèi)的二階矩)、C14(飽和度二階矩)、C13(色調(diào)二階矩)、C18(明亮度三階矩)、C7(紅色平面內(nèi)的三階矩)、C9(藍(lán)色平面內(nèi)的三階矩)、C16(色調(diào)三階矩)。
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明外觀顏色特征中是茶葉理?xiàng)l環(huán)節(jié)中變化最為顯著且最易于對(duì)理?xiàng)l效果進(jìn)行分類(lèi)的物理特征。
4、算法測(cè)試結(jié)果
分別將建立所得的特征數(shù)據(jù)集輸入至決策樹(shù)、隨機(jī)森林、支持向量機(jī)三種訓(xùn)練模型中，分別將數(shù)據(jù)集樣本按照訓(xùn)練集與測(cè)試集的比例為9∶1和8∶2輸出理?xiàng)l作業(yè)效果分類(lèi)的準(zhǔn)確度，比較不同數(shù)據(jù)模型的分類(lèi)效果。
選擇9個(gè)形態(tài)特征參數(shù)、18個(gè)顏色特征參數(shù)、15個(gè)紋理特征參數(shù)建立樣本數(shù)據(jù)集，在決策樹(shù)、隨機(jī)森林、支持向量機(jī)三種算法模型下的準(zhǔn)確度指標(biāo)如表4所示。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3種不同分類(lèi)算法的分類(lèi)測(cè)試準(zhǔn)確度均達(dá)到了90%左右，其中決策樹(shù)算法的分類(lèi)準(zhǔn)確度達(dá)到了100%，這是因?yàn)闆Q策樹(shù)算法在樣本數(shù)量較少且參數(shù)種類(lèi)多的情況下衍生出了多級(jí)分支，因此達(dá)到了較好的分類(lèi)效果。而大量數(shù)據(jù)集下的分類(lèi)算法中支持向量機(jī)算法的準(zhǔn)確度顯著高于隨機(jī)森林算法。同時(shí)實(shí)驗(yàn)比較了訓(xùn)練集與測(cè)試集的比例為9∶1和8∶2時(shí)對(duì)分類(lèi)準(zhǔn)確度的影響，最終結(jié)果表明9∶1的訓(xùn)練、測(cè)試比例更好。
03
討論
文章基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，建立了一種針對(duì)茶葉理?xiàng)l環(huán)節(jié)作業(yè)效果快速識(shí)別并分析的方法，驗(yàn)證了決策樹(shù)、隨機(jī)森林和支持向量機(jī)三種分類(lèi)算法在農(nóng)抗早樣本數(shù)據(jù)集的處理分析準(zhǔn)確性上的分析效果，最終的結(jié)果表明：
(1)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以精確識(shí)別茶葉在理?xiàng)l環(huán)節(jié)中的形態(tài)變化、顏色變化和紋理變化，并且讀取出的參數(shù)種類(lèi)越多，對(duì)數(shù)據(jù)模型的分類(lèi)準(zhǔn)確度的幫助越大，其中顏色特征參數(shù)是三類(lèi)外觀特征參數(shù)中變化最為顯著的特征參數(shù)。
(2)三種算法模型中，決策樹(shù)模型的分類(lèi)效果達(dá)到了100%，這是因?yàn)闃颖緮?shù)據(jù)量少，同時(shí)參數(shù)種類(lèi)多，使得決策樹(shù)分支眾多，得以實(shí)現(xiàn)少量數(shù)據(jù)下的高精確度分類(lèi)。而大量數(shù)據(jù)下支持向量機(jī)算法的分類(lèi)準(zhǔn)確度顯著高于隨機(jī)森林算法，而隨著數(shù)據(jù)集的進(jìn)一步擴(kuò)大支持向量機(jī)算法的優(yōu)勢(shì)會(huì)更顯著。
(3)該方法也可以用于不同類(lèi)型的茶葉在不同加工流程中的作業(yè)效果分析，文章采用了一芽一葉的農(nóng)抗早品種在理?xiàng)l環(huán)節(jié)的作業(yè)分析，而針對(duì)實(shí)際情況可以運(yùn)用到更多不同的加工環(huán)節(jié)中去。
來(lái)源：中國(guó)茶葉加工
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2023年10月28日上午，由宣城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、宣州區(qū)人民政府主辦，安徽茶之源機(jī)械研發(fā)有限責(zé)任公司承辦的宣城市2023年新型茶葉理?xiàng)l機(jī)演示觀摩會(huì)順利舉行。宣城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、宣州區(qū)人民政府，安徽省農(nóng)科院茶葉研究所等有關(guān)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)出席活動(dòng)。宣城市及各縣(區(qū)、市)農(nóng)機(jī)管理、種植業(yè)(茶產(chǎn)業(yè))中心負(fù)責(zé)人以及來(lái)自全市及周邊黃山、池州、六安市茶葉種植主產(chǎn)區(qū)，江蘇、浙江、江西、福建和貴州等地的茶葉生產(chǎn)加工經(jīng)營(yíng)主體和種植大戶400余人參加觀摩會(huì)。
會(huì)議邀請(qǐng)安徽省農(nóng)科院茶葉研究所丁勇研究員就名優(yōu)茶精準(zhǔn)加工關(guān)鍵工藝與裝備，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)李尚慶教授就理?xiàng)l機(jī)制茶技術(shù)與大家進(jìn)行了分享與交流。
在隨后的現(xiàn)場(chǎng)演示活動(dòng)中，與會(huì)茶葉種植、生產(chǎn)加工企業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)操作、體驗(yàn)了安徽茶之源機(jī)械研發(fā)有限責(zé)任公司新研發(fā)的清潔化、智能化、高質(zhì)量、高效能6CL系列全自動(dòng)水平理?xiàng)l機(jī)，并與公司技術(shù)人員就機(jī)械相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和操作要領(lǐng)，茶葉加工技術(shù)，互相學(xué)習(xí)、交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同提升制茶技藝水平。
此次觀摩會(huì)，集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)演示、新機(jī)具展示、專(zhuān)家培訓(xùn)授課為一體，活動(dòng)內(nèi)容豐富，形式多樣，廣泛培訓(xùn)了一大批基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和茶葉種植大戶，大力宣傳了相關(guān)茶葉生產(chǎn)與加工機(jī)械，為推進(jìn)宣城市茶產(chǎn)業(yè)機(jī)械化和高質(zhì)量發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
來(lái)源/宣城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局
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綠茶是非發(fā)酵茶，較多地保留了鮮葉的天然物質(zhì)，含有茶多酚、葉綠素、咖啡堿、氨基酸、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，特別是多酚類(lèi)化合物含量高，具有較好的保健功能。2019年中國(guó)綠茶產(chǎn)量達(dá)到177萬(wàn)噸，占全國(guó)茶葉產(chǎn)量的63%。中國(guó)綠茶市場(chǎng)人均消費(fèi)量也呈上升走勢(shì)，2018年人均消費(fèi)量首次超過(guò)1 kg/人，達(dá)到1.03 kg/人，2019年達(dá)到1.05 kg/人。綠茶是中國(guó)茶葉中出口規(guī)模最大的茶類(lèi)，2019年綠茶出口量占茶葉出口總量的83%。
綠茶機(jī)械化制作工藝一般經(jīng)殺青、揉捻、做形、烘焙等工序，殺青、揉捻和烘焙一般可以由通用裝備來(lái)完成，但做形裝備則為專(zhuān)用裝備，對(duì)外形不同的綠茶應(yīng)由不同的做形裝備完成。文章綜述了芽(條)形、片形、顆粒形等典型綠茶做形裝備研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，并對(duì)綠茶做形裝備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。
01
芽(針、條)形綠茶做形裝備研究
▲ 安吉白茶(條形綠茶)
茶葉理?xiàng)l機(jī)是芽(針、條)形綠茶做形關(guān)鍵設(shè)備，最早出現(xiàn)于安徽宣城地區(qū)，利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)U形槽鍋實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用穩(wěn)定、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，深受我國(guó)茶農(nóng)喜愛(ài)，在茶葉加工生產(chǎn)線中已廣泛應(yīng)用。茶葉在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的U形槽鍋中被拋起與槽鍋壁產(chǎn)生碰撞，在動(dòng)摩擦、擠壓力的作用下使茶葉產(chǎn)生形變;在加熱裝置熱作用下茶葉葉片水分減少并軟化收縮，同時(shí)配合機(jī)械力的作用進(jìn)行做形;加熱過(guò)程產(chǎn)生熱化學(xué)作用會(huì)引起茶葉內(nèi)質(zhì)成分的變化，有利于茶葉色、香、味等重要特征的形成，U形槽鍋?zhàn)鳛槔項(xiàng)l機(jī)重要組成部件，其槽鍋形狀及設(shè)計(jì)參數(shù)直接影響到理?xiàng)l質(zhì)量。
國(guó)內(nèi)眾多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)理?xiàng)l機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)及創(chuàng)新設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，程玉明等曾對(duì)理?xiàng)l機(jī)的槽鍋展開(kāi)設(shè)計(jì)研究，U形槽寬加深為115 mm、U形槽深增加到100~110 mm、采用兩邊圓弧曲率半徑差為5 mm的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)、槽鍋底部增加三條導(dǎo)葉筋，以增強(qiáng)理?xiàng)l葉與鍋壁的撞擊力，加強(qiáng)筋對(duì)理?xiàng)l葉產(chǎn)生的搓擦效果，同時(shí)增強(qiáng)了茶葉的翻動(dòng)特性和透氣性，提高理?xiàng)l做形質(zhì)量;趙祖光對(duì)茶葉理?xiàng)l機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌進(jìn)行改進(jìn)，將雙圓柱形滑軌副改為一圓一平滑軌，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)得出新設(shè)計(jì)的滑軌副可以提高機(jī)器壽命，在一定程度上提高了制茶品質(zhì)。
茶葉理?xiàng)l機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)設(shè)計(jì)的最小傳動(dòng)角過(guò)小，會(huì)造成機(jī)構(gòu)傳動(dòng)卡滯、沖擊及振動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)影響茶葉成形率。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法過(guò)程較繁，且一般較難獲得最大傳動(dòng)角，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組運(yùn)用蟻群算法對(duì)茶葉理?xiàng)l機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取最小傳動(dòng)角及成條率為目標(biāo)函數(shù)，以理?xiàng)l機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，根據(jù)茶葉理?xiàng)l機(jī)作業(yè)時(shí)具體結(jié)構(gòu)要求為約束條件，建立了茶葉理?xiàng)l機(jī)多元非線性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用蟻群算法和Matlab語(yǔ)言，編制了基于蟻群算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)求解程序，結(jié)果為，曲柄長(zhǎng)度a為59.1 mm，連桿長(zhǎng)度b為341.5 mm，偏心距e為57.5 mm，滑塊行程H為120 mm，輔助角β為8.26°，極位夾角θ為3.5°，最小傳動(dòng)角γmin為70.1°。優(yōu)化后的最小傳動(dòng)角由50°增大到70.1°，使傳動(dòng)更加平穩(wěn)，振動(dòng)減輕，噪音降低;槽鍋的卡滯現(xiàn)象消失，理?xiàng)l機(jī)的成條率也有所增加，理?xiàng)l機(jī)優(yōu)化前后的參數(shù)如表1所示。
曲柄滑塊機(jī)構(gòu)屬非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，理?xiàng)l機(jī)作業(yè)時(shí)連桿的慣性力難以平衡，造成振動(dòng)噪音較大。為了以最小的成本降低理?xiàng)l機(jī)的振動(dòng)噪音，在不改變理?xiàng)l機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組對(duì)理?xiàng)l機(jī)進(jìn)行了減振方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)理?xiàng)l機(jī)存在單機(jī)不對(duì)稱(chēng)，整機(jī)分為上下兩層，每層包括由各自的曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成的兩個(gè)相同的振動(dòng)單元，每個(gè)振動(dòng)單元的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心和連桿在連接板的鉸接點(diǎn)位于同一水平線上，能夠保證四個(gè)連桿的任意時(shí)間的慣性力均對(duì)稱(chēng)，以減小機(jī)器振動(dòng);為了平衡傳統(tǒng)理?xiàng)l機(jī)連桿產(chǎn)生的慣性力，設(shè)計(jì)了一種適用于茶葉連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)線的具有低振動(dòng)、低噪音的茶葉連續(xù)理?xiàng)l機(jī)，通過(guò)對(duì)稱(chēng)布置的、形狀和重量相同的四個(gè)平衡重以平衡理?xiàng)l機(jī)的慣性力，可以對(duì)一階及二階慣性力進(jìn)行有效平衡，提高了減振效果;以行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)取代曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，與后者相比，行星齒輪組具有良好的對(duì)稱(chēng)性，創(chuàng)新機(jī)構(gòu)具有更好的傳動(dòng)平穩(wěn)性及較低的振動(dòng)、噪音;張小福設(shè)計(jì)了一種理?xiàng)l機(jī)的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，利用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)、噪音較小的特點(diǎn)及易于電控的特點(diǎn)，以高速氣缸通過(guò)電磁閥換向驅(qū)動(dòng)往復(fù)式茶葉理?xiàng)l機(jī)，以紅外線陶瓷發(fā)熱板為加熱元件，具有熱效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。
隨著各種名優(yōu)茶生產(chǎn)線的建立，連續(xù)多級(jí)式理?xiàng)l機(jī)被廣泛引用。陳根生等根據(jù)芽形名優(yōu)綠茶品質(zhì)要求及工藝需求，在理?xiàng)l環(huán)節(jié)采用三級(jí)連續(xù)理?xiàng)l機(jī)組，通過(guò)試驗(yàn)研究確定了三個(gè)理?xiàng)l機(jī)組的振動(dòng)頻率及理?xiàng)l溫度，成條率可達(dá)80%以上，茶葉加工生產(chǎn)線中的理?xiàng)l機(jī)組各單機(jī)原理與現(xiàn)有的理?xiàng)l機(jī)相似，但由于每一級(jí)理?xiàng)l機(jī)的槽鍋的傾角、U形槽寬度與槽深等均可依工藝要求確定而不相同，故每一級(jí)的理?xiàng)l時(shí)間、溫度等工藝參數(shù)都可最大限度適應(yīng)該階段的茶葉加工工藝要求。
近年來(lái)浙江川崎茶業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的60K-S系列精揉機(jī)、寧波姚江源機(jī)械有限公司的6CRJ系列精揉機(jī)等可用于恩施玉露、雨花茶、古丈毛尖、安化松針、信陽(yáng)毛尖等針芽形名優(yōu)綠茶的做形工序。盤(pán)式揉捻機(jī)在進(jìn)行揉捻作業(yè)時(shí)，對(duì)揉捻葉只有機(jī)械力的作用，并且揉捻過(guò)程系在封閉的揉桶內(nèi)進(jìn)行。而精揉機(jī)除了對(duì)茶葉有機(jī)械力的作用外，還有熱的作用，更有利于茶葉成形，并能減小破碎率。同時(shí)精揉機(jī)為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，透氣性好，能有效地控制茶葉水分，保證茶葉葉底嫩綠明亮，故加工出的成品茶，條索緊細(xì)圓直，鋒苗挺秀，香氣清高。
▲ 川崎精揉機(jī)在雨花茶中的應(yīng)用
(南京盛峰茶業(yè)有限公司供圖)
02
片形綠茶做形裝備研究
▲ 龍井茶(片形綠茶)
長(zhǎng)板式扁形茶炒制機(jī)是名優(yōu)扁形綠茶(龍井茶)做形的關(guān)鍵設(shè)備之一，于1999年研制成功，經(jīng)改進(jìn)和優(yōu)化后投入實(shí)際加工生產(chǎn)中。將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用到扁形茶炒制機(jī)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將茶農(nóng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，降低了對(duì)操作者的技術(shù)要求，提高了茶葉加工的科技水平。2000年左右，浙江新昌茶區(qū)開(kāi)始應(yīng)用長(zhǎng)板式扁形茶炒制機(jī)進(jìn)行龍井茶做形，因?yàn)樵摍C(jī)在一定程度上具有磨光作用，能較好地適應(yīng)龍井茶的做形工藝需求。隨著長(zhǎng)板式扁形茶炒制機(jī)的推廣使用，扁形茶的炒制作業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，并能與多功能電熱理?xiàng)l機(jī)配合使用，發(fā)揮各自性能優(yōu)點(diǎn)，提高成茶品質(zhì)和工作效率。
隨著設(shè)計(jì)水平的不斷創(chuàng)新，長(zhǎng)板式單鍋扁形茶炒制機(jī)自動(dòng)化程度獲得顯著提高。機(jī)器在工作時(shí)，使用者可通過(guò)人機(jī)對(duì)話設(shè)置各加工參數(shù)，儲(chǔ)存在電腦內(nèi)的數(shù)據(jù)直接對(duì)整個(gè)炒茶過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，無(wú)需人為干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)茶葉加工過(guò)程全程自動(dòng)化;夏建仁等對(duì)龍井茶機(jī)械化加工工藝進(jìn)行了研究，將全自動(dòng)和半自動(dòng)的兩臺(tái)長(zhǎng)板式龍井茶炒制機(jī)組合進(jìn)行扁茶做形，優(yōu)化了扁形茶機(jī)械加工工藝，提高了扁形茶做形品質(zhì)。
由于茶葉需求日益提高，扁形茶單機(jī)加工機(jī)械雖能滿足龍井(扁形)茶做形要求，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，為滿足龍井(扁形)茶半連續(xù)化及連續(xù)化、智能化生產(chǎn)方式，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)、高校開(kāi)展研究并取得一定進(jìn)展。為滿足上述需求，杭州千島湖豐凱實(shí)業(yè)有限公司進(jìn)行了如表2所示的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，即將3臺(tái)或4臺(tái)長(zhǎng)板式龍井(扁形)茶炒制機(jī)前后串聯(lián)，作業(yè)時(shí)，第一臺(tái)炒制機(jī)主要負(fù)責(zé)殺青工序，第二臺(tái)負(fù)責(zé)繼續(xù)殺青和初步做形工序，第三臺(tái)主要負(fù)責(zé)繼續(xù)做形工序，第四臺(tái)主要負(fù)責(zé)磨光工序。通過(guò)這四個(gè)工序，龍井(扁形)茶炒制的全過(guò)程得以完成，目前該裝備已應(yīng)用于龍井茶生產(chǎn)線中。
▲ “豐凱牌”6CCB-983D型三鍋連續(xù)扁茶炒制機(jī)
扁形綠茶具有代表性的產(chǎn)品類(lèi)型有西湖龍井(有梗)及六安瓜片。兩者雖都是扁形，但在外形上具有較大差別。前者為較平的片形，后者則為形如瓜子、略帶彎曲。上述長(zhǎng)板式扁形茶炒制機(jī)只能用于龍井茶做形，不能用于六安瓜片。
六安瓜片的做形一般是用理?xiàng)l機(jī)，但容易使條形過(guò)直、卷曲欠缺，在多年的制茶實(shí)踐中，通常在理?xiàng)l機(jī)的U形槽鍋中放置加壓棒來(lái)完成做形工序，在U形槽鍋的帶動(dòng)下，槽鍋內(nèi)的茶葉沿U形槽產(chǎn)生翻滾、拋起、與槽鍋壁產(chǎn)生碰撞，同時(shí)U形槽鍋內(nèi)的加壓棒在槽鍋內(nèi)做以槽鍋寬度為直徑的似圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)槽鍋內(nèi)的茶葉產(chǎn)生沖擊壓力作用，最終成形，但加壓棒的釋放及回收還是要靠人工完成，這不僅加大了勞動(dòng)強(qiáng)度，也不利于茶葉清潔化生產(chǎn)，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，另外茶葉加工質(zhì)量要受到工人技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的制約，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)要求，影響成茶品質(zhì)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組設(shè)計(jì)了一種具有自動(dòng)加壓功能做形裝備用于六安瓜片的做形工序，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了六安瓜片連續(xù)化、清潔化生產(chǎn)。所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)式自動(dòng)加壓茶葉理?xiàng)l機(jī)如圖1所示，是一種機(jī)、電、氣一體化的茶葉自動(dòng)化加工設(shè)備，由氣缸、活塞桿、吊環(huán)支架和吊環(huán)組成，實(shí)現(xiàn)了做形工序的自動(dòng)加壓，該設(shè)備于2007年應(yīng)用在六安瓜片生產(chǎn)線至今，效果良好。
03
顆粒形及卷曲形綠茶做形裝備研究
▲ 貴州綠寶石(顆粒形綠茶)
不同顆粒形綠茶機(jī)制加工工藝雖然不同，但主要由殺青、揉捻、做形和烘焙等關(guān)鍵工序組成，而做形工序?qū)︻w粒形綠茶形成獨(dú)特卷曲外形起著關(guān)鍵作用，雙鍋曲毫炒干機(jī)是顆粒形綠茶做形的關(guān)鍵設(shè)備，茶葉在高溫炒鍋內(nèi)受炒手板推壓力、茶葉間摩擦力、茶葉與炒鍋內(nèi)壁摩擦力、茶葉自身重力等多個(gè)方向的作用力下，逐漸向內(nèi)收緊成圓球顆粒狀，以完成做形工序。
20世紀(jì)80年代，84型珠茶炒干機(jī)研制成功并在全國(guó)珠茶生產(chǎn)區(qū)推廣使用，因其茶灶的設(shè)計(jì)會(huì)造成環(huán)境和茶葉的污染，不符合我國(guó)茶葉無(wú)公害化生產(chǎn)的理念，需對(duì)茶灶進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，浙江省上虞市改進(jìn)的新茶灶應(yīng)用時(shí)間雖短、整體不夠完善，但對(duì)茶葉清潔化生產(chǎn)具有重要意義。
6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機(jī)作為名優(yōu)茶加工做形的重要機(jī)型之一，關(guān)鍵在于炒茶溫度、炒板擺速與擺幅等，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算控制理念逐漸應(yīng)用于茶葉加工領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，降低茶農(nóng)的技術(shù)要求，提高經(jīng)濟(jì)效益，可進(jìn)行大規(guī)模批量生產(chǎn)加工，浙江紅五環(huán)制茶裝備股份有限公司研制生產(chǎn)的6CCQ-60型炒干機(jī)采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)炒茶溫度、時(shí)間、炒板擺幅等參數(shù)的自動(dòng)控制，提高了炒茶機(jī)械的智能化水平。
▲ “春江牌”6CCQ-50型雙鍋曲毫機(jī)
做形工序中所應(yīng)用的雙鍋曲毫機(jī)，主要利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來(lái)模擬人工炒茶作業(yè)。曲柄為主動(dòng)件，帶動(dòng)搖桿左右擺動(dòng)，搖桿驅(qū)動(dòng)與其同軸安裝的炒板在炒鍋內(nèi)不斷擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)顆粒型綠茶做形。
由于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不緊湊，占用空間較大;曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度及速度均有較大變化，導(dǎo)致茶葉受熱不均勻、振動(dòng)噪音較大。加之上述機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)為主，運(yùn)動(dòng)性能不佳，易造成運(yùn)動(dòng)卡滯及較大振動(dòng)，影響成品茶品質(zhì)。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組對(duì)上述機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。以最小傳動(dòng)角最大化為目標(biāo)函數(shù)，建立雙鍋炒茶機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用Matlab編制基于蟻群算法的優(yōu)化程序進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算及驗(yàn)證又通過(guò)3因素3水平正交試驗(yàn)，探究貴州珠茶初烘葉含水率、第一次造形時(shí)間、第二次造形炒板的擺動(dòng)頻率對(duì)珠茶成形勻度和碎茶率的影響，獲得的最佳參數(shù)組合分別為：初烘葉含水率50%、第一次造形時(shí)間50 min、第二次造形炒板的擺動(dòng)頻率2.58 Hz;李為寧等用Solidworks建立了雙鍋曲毫機(jī)的3D虛擬樣機(jī)，基于離散元法建立茶葉顆粒及接觸力學(xué)模型，運(yùn)用EDEM軟件對(duì)做形過(guò)程進(jìn)行了仿真計(jì)算，以成形率最大化和碎茶率最小化為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)炒板關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用2因素3水平試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，獲得了弧形炒板的最優(yōu)擺速及擺幅;鄭紅發(fā)等以6CCGQ-50型雙鍋曲毫炒干機(jī)為試驗(yàn)對(duì)象，開(kāi)展螺形茶造型技術(shù)研究，得到了曲毫的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)為投葉量6 kg/鍋、曲毫溫度180 ℃、炒制時(shí)間75 min，上述優(yōu)化結(jié)果如表3所示。
傳統(tǒng)的珠茶炒干機(jī)仍為單機(jī)生產(chǎn)，作業(yè)中需人工操作，以完成上料、出料及并鍋環(huán)節(jié)，難以適應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)需求。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組設(shè)計(jì)出一種基于自動(dòng)供料的珠茶連續(xù)化做形控制系統(tǒng)以及控制方法，該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，基于程控的自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)定量加料，設(shè)計(jì)的基于雙搖桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)槽鍋支架翻轉(zhuǎn)自動(dòng)下茶，PLC控制并鍋環(huán)節(jié)可進(jìn)行復(fù)炒，實(shí)現(xiàn)珠茶做形的連續(xù)化生產(chǎn)。
一些曲毫類(lèi)卷曲形綠茶做形(如碧螺春)，可用揉捻機(jī)進(jìn)行初步揉捻成條，然后采用6CB-180型碧螺春整形機(jī)，6CCQ-50G型曲毫炒干機(jī)，6CL-30型名茶搓螺機(jī)，6SCG-50CDT型雙鍋曲毫機(jī)，6CRQ-60型瓶式曲毫機(jī)等完成做形。般溫度設(shè)定在60~80 ℃，在熱及機(jī)械力的同時(shí)作用下完成做形工序，同時(shí)要求透氣，保持茶葉色澤翠綠。上述時(shí)間一般為20~30 min，炒至茶條卷曲，含水量為10%左右，可出茶攤涼。
04
茶葉加工溫度控制系統(tǒng)研究
溫度是綠茶做形工序中的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)茶葉的成型和品質(zhì)提升有著重要的意義。理?xiàng)l是使茶葉在一定溫度下受熱的作用使葉片軟化，溫度的控制精度直接影響成條率，李文萃等研究了香茶機(jī)械化、連續(xù)化加工滾炒溫度、次數(shù)對(duì)其成茶品質(zhì)的影響。趙瑤等根據(jù)針形茶做形要求，研制CJL-5型針形茶自動(dòng)控溫整形操作臺(tái)，采用遠(yuǎn)紅外加熱方式并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫。范起業(yè)等研究了不同殺青溫度對(duì)香茶品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)80型電磁滾筒殺青機(jī)殺青，在投葉量為130 kg/h時(shí)，滾筒三段式加熱元件溫度為290 ℃-280 ℃-265 ℃時(shí)，可獲最佳的成茶品質(zhì)。
傳統(tǒng)茶葉理?xiàng)l機(jī)理?xiàng)l溫度控制波動(dòng)較大，為了防止茶葉在理?xiàng)l過(guò)程中出現(xiàn)色澤變黃、變暗或產(chǎn)生焦味的現(xiàn)象，需要精確控制理?xiàng)l溫度，提高茶葉的加工質(zhì)量。傅杰設(shè)計(jì)了茶葉理?xiàng)l工藝參數(shù)模糊決策控制器及模糊PID溫度控制器，并利用Matlab/simulink對(duì)上述控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，以解決茶葉理?xiàng)l機(jī)溫度控制精度不高的問(wèn)題;近年來(lái)模糊控制相關(guān)算法已成功應(yīng)用于工程控制中，王小勇等通過(guò)模糊算法進(jìn)行理?xiàng)l機(jī)溫度控制，運(yùn)用Matlab對(duì)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)，使得理?xiàng)l機(jī)的主副加熱部件具有較高的穩(wěn)定性，穩(wěn)態(tài)精度高，抗干擾能力強(qiáng)，提高了理?xiàng)l的成茶品質(zhì);任桂英等通過(guò)PLC和相關(guān)控制元件組成控制系統(tǒng)，對(duì)溫度、頻率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了茶葉理?xiàng)l過(guò)程的自動(dòng)化，便于用戶簡(jiǎn)單操作;烏蘭等通過(guò)IPSO對(duì)模糊PID控制器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，使得控制系統(tǒng)可根據(jù)烘干機(jī)熱風(fēng)爐的實(shí)時(shí)溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)排煙量，保證烘干機(jī)溫度的恒定。
根據(jù)茶葉物料烘焙時(shí)具有遲滯、大慣性和非線性的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)PID控制時(shí)溫度控制精度不高，超調(diào)量較大，魯棒性差，李兵等設(shè)計(jì)了一種基于模糊 PID控制原理設(shè)計(jì)的溫度控制器，用于六安瓜片茶烘焙，具有較好的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能，溫度控制精度高、超調(diào)小，當(dāng)葉溫設(shè)置為80 ℃時(shí)，能得到較好的烘焙品質(zhì);安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶機(jī)課題組設(shè)計(jì)了一種基于動(dòng)態(tài)矩陣控制的茶葉烘干機(jī)，烘干機(jī)采用多層隧道式，采用上加熱方式，加熱元件為電加熱遠(yuǎn)紅外輻射板，運(yùn)用DMC-PID串級(jí)溫度控制系統(tǒng)(如圖2)，前級(jí)的DMC算法提高溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力與魯棒性;后級(jí)PID算法提高系統(tǒng)的抗干擾性能。
傳統(tǒng)PID控制、FUZZY-PID及DMC-PID控制技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于茶葉溫度控制系統(tǒng)中，上述三種溫度控制系統(tǒng)的溫度響應(yīng)曲線如圖3所示，常規(guī)PID溫控精度低且超調(diào)量為15%，F(xiàn)UZZY-PID溫控的超調(diào)量為10.5%，而采用DMC-PID串級(jí)溫控的超調(diào)量為5.9%，可提高溫度控制精度及成茶品質(zhì)。
05
發(fā)展趨勢(shì)
綠茶做形裝備是形成各種綠茶獨(dú)特品質(zhì)的關(guān)鍵，也是模擬人工炒茶的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其發(fā)展趨勢(shì)從最初的單機(jī)作業(yè)逐漸向連續(xù)化、智能化方向發(fā)展。成熟的工業(yè)自動(dòng)化控制及傳感器技術(shù)正逐步輻射至茶機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更多地應(yīng)用了傳感器技術(shù)和機(jī)、電、氣一體化等先進(jìn)技術(shù);做形裝備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也從簡(jiǎn)單的平面機(jī)構(gòu)向空間機(jī)構(gòu)發(fā)展，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更加緊湊、傳動(dòng)效率更高、運(yùn)行振動(dòng)噪音更小、同時(shí)產(chǎn)生了多種創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。通過(guò)運(yùn)用現(xiàn)代智能算法進(jìn)行了關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，相關(guān)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平得以提高。
今后，茶葉做形機(jī)械將以食品工程、機(jī)械電子、自動(dòng)化技術(shù)及人工智能多學(xué)科交叉為特點(diǎn)，同時(shí)做形生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化及智能化水平也將日益提高。
來(lái)源：中國(guó)茶葉加工
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