一种具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法

1.本发明涉及一种衡量监测技术，尤其涉及一种具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法。


背景技术：

2.传统的热风干燥试验箱不具有在线称重装置及实时图像监测功能，烘干时间一般凭经验设定，判定最终烘干结束的标志就是每隔一定时间，将样品取出称重，当相邻两次称重结果小于预计的理论值时，则认定干燥完成。
3.现有技术中，进行干燥的样品，每次干燥后都由人工取出进行重量的测量，色泽及收缩比的检测。在取样、送样、检测的过程中，外界环境的温度湿度不可避免的会对样品的质量、色泽、收缩比产生一定的影响(尤其是在湿度很高的地区)，即使变化是微量的，也会对实验结果造成一定的影响。所以，如何有效的避免干燥后重量、色泽及收缩比的测量误差，是本领域技术人员面临的重要问题。
4.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供了一种具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。可以用于干燥菌类、牧草、中药材等的监测干燥，为提高干燥实验的精确度提供有效的技术支持。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.本发明的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置，包括箱体1、热风干燥系统、在线称重系统和图像监测系统；
8.所述在线称重系统和图像监测系统在所述箱体1内配合所述热风干燥系统，在干燥的过程中实时在线进行质量、色泽和收缩比的检测；
9.所述在线称重系统与控制装置相连接，当干燥物料的水分干燥到目标值时，停止干燥，干燥过程结束。
10.上述具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置实现热风干燥的方法，具体包括以下步骤：
11.步骤s1、选取所需干燥的物料，根据物料的量搭建完整的称重托盘，按下归零按钮，使未放置物料前的质量数据显示为零；
12.步骤s2、将需要干燥的物料均匀的放置在网状干燥板13上，物料与物料之间没有重合且间隔均匀，为干燥过程中气体流动提供良好的条件；
13.步骤s3、设置测量的时间间隔(如每十分钟记录一次数据)，设置干燥完成标准数值参数，设置完毕后，启动热风干燥系统，开始干燥，所述参数包括：
14.当相邻两次的质量数据小于系统设置的差值时，视为干燥完成，热风干燥系统停止运行，本次干燥结束；
15.步骤s4、在干燥过程中，每干燥到设置的时间间隔时，在线称重系统自动记录实时的质量数据，同时工业相机14自动拍取实时的物料图像，记录色泽及收缩比数据进行存储；
16.步骤s5、当相邻两次记录的质量数据差值小于设置的值时，认为达到预计的干燥要求，干燥过程结束，同时进行最后一次色泽及收缩比数据的记录。
17.与现有技术相比，本发明所提供的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法，可以用于干燥菌类、牧草、中药材等物料，同时加入了称重、色泽及收缩比检测的功能，将物料进行干燥的同时，得出相关参数的值，并从中找到最优的干燥方案，为实际的干燥加工过程提供指导。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的外观正视图；
19.图2是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的内部结构正视图；
20.图3是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的轴测图；
21.图4是本发明实施例提供的一种热风干燥装置干燥腔体的局部图；
22.图5是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的研究技术路线图；
23.图6是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的温湿度检测控制流程图；
24.图7是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的干燥系统运行控制图；
25.图8是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的称重系统运行控制图；
26.图9是本发明实施例提供的一种热风干燥装置的图像检测系统运行控制图。
27.图中：
[0028]1‑
箱体；2
‑
箱门；3
‑
二级把手；4
‑
主机服务器；5
‑
工业控制触摸屏；6
‑
与fx系列plc连接的按键；7
‑
保温层；8
‑
干燥腔体(涂有漫反射层)；9
‑
称重装置；10
‑
支撑杆；11
‑
物料托盘；12
‑
放干燥板的支撑架；13
‑
网状干燥板；14
‑
工业相机；15
‑
光源；16
‑
通道；17
‑
热风出口；18
‑
透明视窗；19
‑
usb接口。
具体实施方式
[0029]
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0030]
首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0031]
术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
[0032]
术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
[0033]
术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权
利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
[0034]
术语“质量份”是表示多个组分之间的质量比例关系，例如：如果描述了x组分为x质量份、y组分为y质量份，那么表示x组分与y组分的质量比为x:y；1质量份可表示任意的质量，例如：1质量份可以表示为1kg也可表示3.1415926kg等。所有组分的质量份之和并不一定是100份，可以大于100份、小于100份或等于100份。除另有说明外，本文中所述的份、比例和百分比均按质量计。
[0035]
除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
[0036]
当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
[0037]
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
[0038]
本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0039]
本发明的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置，包括箱体1、热风干燥系统、在线称重系统和图像监测系统；
[0040]
所述在线称重系统和图像监测系统在所述箱体1内配合所述热风干燥系统，在干燥的过程中实时在线进行质量、色泽和收缩比的检测；
[0041]
所述在线称重系统与控制装置相连接，当干燥物料的水分干燥到目标值时，停止干燥，干燥过程结束。
[0042]
所述在线称重系统包括称重装置9，所述称重装置9放置在干燥腔体8内，支撑杆10放置在称重装置9上，物料托盘11放置在所述支撑杆10上，所述物料托盘11上布置有放干燥板的支撑架12，每个所述支撑架12上有多个卡槽，每个卡槽放置一块网状干燥板13。
[0043]
所述图像监测系统包括光源15、工业相机14、监视器输入输出单元及漫反射涂层，所述工业相机14包括图像采集单元、图像处理软件、网络通信装置，所述漫反射涂层均匀地涂抹于所述干燥腔体8的内表面上；
[0044]
所述干燥腔体8的内侧顶部和侧边分别布置有工业相机14；多层干燥时，在上层网状干燥板13的下侧也布置有工业相机14，所述干燥腔体8顶部的四个角落分别布置有光源15。
[0045]
所述箱体1的正面通过活动铰链安装有箱门2，所述箱门2的中间安装有透明视窗18，所述箱门2正面的侧边固定安装有二级把手3。
[0046]
5、根据权利要求2所述的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置，其特征在于所述称重装置9具有放物料前的归零设置，并具有定时记录质量数值的单元。
[0047]
所述网状干燥板13上均匀的分布着矩形空隙。
[0048]
所述工业相机14使用变焦镜头。
[0049]
上述具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置实现热风干燥的方法，具体包括以下步骤：
[0050]
步骤s1、选取所需干燥的物料，根据物料的量搭建完整的称重托盘，按下归零按钮，使未放置物料前的质量数据显示为零；
[0051]
步骤s2、将需要干燥的物料均匀的放置在网状干燥板13上，物料与物料之间没有重合且间隔均匀，为干燥过程中气体流动提供良好的条件；
[0052]
步骤s3、设置测量的时间间隔(如每十分钟记录一次数据)，设置干燥完成标准数值参数，设置完毕后，启动热风干燥系统，开始干燥，所述参数包括：
[0053]
当相邻两次的质量数据小于系统设置的差值时，视为干燥完成，热风干燥系统停止运行，本次干燥结束；
[0054]
步骤s4、在干燥过程中，每干燥到设置的时间间隔时，在线称重系统自动记录实时的质量数据，同时工业相机14自动拍取实时的物料图像，记录色泽及收缩比数据进行存储；
[0055]
步骤s5、当相邻两次记录的质量数据差值小于设置的值时，认为达到预计的干燥要求，干燥过程结束，同时进行最后一次色泽及收缩比数据的记录。
[0056]
具体实施中，可以根据干燥物料的多少确定网状干燥板13的数量。称重传感器和工业控制触摸屏(5)通过传输线连接于干燥箱的plc控制系统中。
[0057]
优选地，所述称重传感器具有开始前自动归零的设置，所述自动归零即无论称重托盘上放多少非物料装置，放干燥物料之前点归零按钮，在放入所需的干燥物料后，最终显示的重量读数即物料的净重。所述的归零设置，使每次得到的数据都可以直接使用，无需进行作差计算。
[0058]
优选地，所述工业控制触摸屏(5)有定时记录的功能，所述定时功能与plc控制系统相连接，根据实验的需要，设置间隔多少时间记录一次数据，如十分钟记录一次。所述记录功能紧接着定时功能，设置的时间一到，相应的数据就会保存一次。物料的净重在连续两次记录的数据差值小于一定数值时，视为干燥过程完成，实验结束。在实验过程中记录的数据，会自动生成数据表格和与之对应的干燥特性曲线，显示于干燥箱右上方的显示屏中，判断本组数据可行，可导出使用。
[0059]
其中，所述实时图像监测系统包含有光源15、工业相机14、机器视觉技术及漫反射涂层。所述工业相机14安装在干燥箱顶部与侧面，所述光源15均匀地分布在箱体顶部的四个角落。所述输出单元与工业控制触摸屏(5)相连接，将拍摄到的香菇色泽，按深浅程度转化为数据的形式输出；将拍摄到的物料正面与侧面尺寸变化结合起来，形成三维立体模型
为实际体积，与先前的进行比较，得出收缩比。所述漫反射涂层涂在干燥腔体的内壁面上，保证光场反射的均匀性。
[0060]
优选地，所述图像采集单元是工业相机14的重要组成部分，将规定时间所拍到的干燥物料进行记录，这样不需要每次都将物料取出，进行色泽和收缩比的测量。
[0061]
优选地，所述光源15共均匀的分布在箱体顶部，保证形成强度稳定、分布均匀的光场。每次拍摄时亮起，为色泽测定提供优质光源。
[0062]
优选地，所述漫反射涂层涂在干燥腔体的内壁面上，保证光场反射的均匀性，提高测定数值的可靠性和可重复性，保证色泽测定结果的正确性和客观性。
[0063]
本发明由于干燥箱加入了在线称重和实时图像监测功能，与普通的热风干燥箱相比，可以在干燥过程中实时监测物料质量、色泽和收缩比的变化，无需取出物料单独进行测量，确保了检测的精度，并以称重的测量结果来控制干燥的结束时间。
[0064]
此干燥箱由于采用了热回收组件，使干燥箱内排出的高温高湿空气(排风)先经过热交换芯后再排掉环境新风先经过热交换芯再送入干燥箱，这两股空气在热交换芯内部进行热量交换由于两股空气完全隔离，排风的湿气不会混入新风，新风吸收排风的热量后温度会大幅上升而含湿量不会变化，排风在与新风热量交换后产生大量冷凝水，温度也会下降，随后排出到室外环境中，由于新风经热交换后温度会显著升高，可大幅减少将新风加热到干燥箱所需温度的能耗。
[0065]
本发明可根据需要搭建远程管理平台，通过app移动端、pc端实现对整个热风干燥箱的远程控制。科研人员可以通过移动设备连接云服务器，管理自己的云资源，进行相应操作。该干燥箱可以利用现代科技手段加强物料干燥过程的管理，提升参数检测的精确度，从而最大限度地保证干燥品质；该干燥箱若建立远程管理平台更加有利于远程协作，能够有效解决果蔬保鲜日常管理问题，大大节约运维成本，提高工作效率。
[0066]
具体实施例：
[0067]
参见图1
‑
图9，本发明的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法，包括热风干燥箱体1、在线称重系统以及图像监测系统，其中，称重装置9设置在干燥腔体8内，与相连的支撑杆10、物料托盘11等部件形成一个完整的称重系统，称重装置用于测量整个实验过程中物料的质量变化，记录干燥过程中质量的变化趋势，控制干燥结束的时间节点。称重装置与工业控制触摸屏5相连，用以查看和输出实验过程中记录的数据与图表。本发明采用将称重装置安入干燥箱体的方法，即在线称重，对不同时刻物料的实时质量进行测量，通过设定干燥目标，例如干燥到初始水分的30％时，停止干燥，然后技术人员可以在工业控制触摸屏5上查看并输出整个干燥过程中质量的变化数据及曲线图，以实现称重过程的全自动测量，为干燥箱内的在线称重系统提供有效的技术支撑。
[0068]
作为本发明实施例可选地实施方式，在线称重系统包括称重装置9、支撑杆10、物料托盘11、放干燥板的支撑架12、网状干燥板13等，支撑杆10放置在称重装置9上，物料托盘11支撑杆10上，放干燥板的支撑架12放置在物料托盘11上且网状干燥板13放置在放干燥板的支撑架12上；本发明提供的物料托盘11上有可以放置多层网状干燥板13的支撑架12，与普通的物料托盘相比，可以干燥更多的物料、操作方便、可以自动称重并控制停止干燥的时间；自动称重系统不仅可以在设定的时间段测量即时的质量，而且可以设定干燥目标来控制干燥的结束时间。
[0069]
参见图1
‑
图7，本发明的具有在线称重及图像监测系统的热风干燥设备，包括热风干燥箱体1、在线称重系统以及图像监测系统，其中，工业相机14设置在干燥腔体8上内壁的顶部及侧面，光源15设置在干燥腔体8内上壁，干燥腔体8内壁涂有漫反射涂层，工业相机14与图像处理软件和视器输入输出单元相配合，上述设备共同组成图像监测系统，在干燥过程中检测物料的色泽及收缩比的变化。图像监测系统与工业控制触摸屏5相连，用以查看和输出实验过程中记录的数据与图表。本发明采用将图像监测系统安入干燥箱体的方法，即图像实时监测，对不同时刻物料的实时色泽及三维体积进行测量，干燥过程结束后，技术人员可以在工业控制触摸屏5上查看并输出整个干燥过程中色泽及收缩比的变化数据及曲线图，以实现自动检测，为干燥箱内的图像监测系统提供有效的技术支撑。
[0070]
作为本发明实施例可选地实施方式，图像监测系统包括工业相机14、光源15和漫反射涂层等；本发明提供的工业相机14可以根据镜头与物料之间的距离，进行自动调焦，保证拍摄的清晰度。包含在干燥箱内的图像监测系统，与普通的色泽测量仪相比，操作方便，消除了主观因素，提高了测定结果的准确度、客观性和测试速度；与实验室常用的游标卡尺法和置换法相比，更加精确方便。
[0071]
作为本发明实施例可选地实施方式，参见图2和图4，在线称重系统的具体结构可以如下：物料托盘11上装有放干燥板的支撑架12，每个放干燥板的支撑架12上有多个卡槽，可以根据干燥物料的多少放置相应数量的网状干燥板13。另外，整个干燥腔体空间很大，可以干燥各种尺寸的物料。
[0072]
本发明提供了一种具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置，可以用于干燥菌类、牧草、中药材等物料，同时加入了称重、色泽及收缩比检测的功能，将物料进行干燥的同时，得出相关参数的值，并从中找到最优的干燥方案，为实际的干燥加工过程提供指导。通过多组变量实验并进行对比分析的方法，对某相关尺寸的某物料找出最优的干燥方案，最终整理成册，用以生产加工过程提供指导。
[0073]
本发明的具有在线称重及图像监测系统的热风干燥方法，在干燥物料时，包括以下步骤：
[0074]
在物料托盘11上放置好所需设备，按下归零按钮，使未放置物料前的质量数据显示为零，将需要干燥的物料均匀的放置在网状干燥板13上，启动热风干燥系统，同时设置测量的时间间隔。每干燥到设置的时间间隔时，在线称重系统自动记录实时的质量数据，图像监测系统自动记录实时的色泽及收缩比数据，等数据达到设定的干燥要求后，系统停止运行，干燥过程结束。以上方法具体包括以下内容：
[0075]
步骤s1、选取所需干燥的物料，根据物料的量搭建完整的称重托盘，按下归零按钮，使未放置物料前的质量数据显示为零；
[0076]
步骤s2、将需要干燥的物料均匀的放置在网状干燥板13上，物料与物料之间没有重合且间隔均匀，为干燥过程中气体流动提供良好的条件；
[0077]
步骤s3、设置测量的时间间隔(如每十分钟记录一次数据)，设置干燥完成标准数值(当相邻两次的质量数据小于系统设置的差值时，视为干燥完成，热风干燥系统停止运行，本次干燥结束)等参数，设置完毕后，启动热风干燥系统，开始干燥；
[0078]
步骤s4、在干燥过程中，每干燥到设置的时间间隔时，在线称重系统自动记录实时的质量数据，同时工业相机14自动拍取实时的物料图像，记录色泽及收缩比数据进行存储；
[0079]
步骤s5、当相邻两次记录的质量数据差值小于设置的值时，认为达到预计的干燥要求，干燥过程结束，同时进行最后一次色泽及收缩比数据的记录。
[0080]
本发明的具有在线称重及图像监测功能的热风干燥装置及方法，涉及菌类、牧草、中药材等干燥加工设备技术领域。传统的热风烘干试验箱没有称重(即在线称重)及实时图像监测(即色泽、收缩比记录)功能，烘干过程完全靠经验；本发明具有在线称重及图像监测功能，箱体内具有保温层，箱体内还具有热回收组件、箱体上还具有风口和检修门，箱体内具有称重装置，称重装置通过桥式电阻信号采集电路、信号放大电路与控制器连接，控制器上还连接有工业控制触摸屏、干燥箱内的温度传感器和超重、超温、烘干结束报警器，箱体上还具有风机。可应用于食品、农特产品等的热风干燥试验。
[0081]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。