茶叶色选机基本机械结构的研究

茶叶色选机基本机械结构的研究

摘要本文简介了目前市场上主流茶叶色选机的工作原理、基本机械结构及其他相关

技术特性。通过实践证明茶叶色选机可有效解决目前由于机械采茶造成的在人工拣梗去杂分级工序时劳动强度大、费工费时且拣剔效果差的问题。茶叶色选机可有效减少用人成本，提高工作效率、增加经济效益。

关键词茶叶剔除；色选机；机械结构

拣梗去杂分级是茶叶加工过程中一道费工费时且劳动强度高，但又是非常重要关键的工序，且拣剔分级可有效控制茶叶精制过程中质量和成本，为茶商、茶农带来更高的经济效益。目前由于大量采用机械采茶方式，造成原茶中茶梗和杂质量增加，给后续拣剔分级工序带来了困难。为解决这一问题孕育而生的茶叶色选机，可有效解决这一问题。色选技术是指利用特殊识别镜头捕捉物料表面像素信号、采集物料反射、透设光率信号及其它成分的信息，并利用计算机控制处理，实现光电信号互换，并与标准信号进行对比分析出物料的品质优劣。茶叶色选机正是应用了色选技术，把色选技术中反馈信号传给色选机的总控系统，总控系统利用空气压缩喷气枪将物料里的不合格的杂质去除和对物料分选。茶叶色选机是集光、机、电、气动于一体的高科技综合技术，是实现茶叶精制过程机械化、自动化必不可少的机电设备。

1、茶叶色选机的工作原理

茶叶色选机是利用色选光电传感器/CCD镜头对茶物料中异色叶片进行筛选工作。由于茶叶烘干后极易破碎，所以为在保证茶物料品相前提下提高色选精度顾茶叶色选机选择多层阶梯式机械结构。正常工作前，要根据不良茶物料的比例和种类，设置色选模式和机器产量；然后将待分选的茶物料通过专用茶叶提升机输送到色选机的摆动进料斗里，经摆动进料斗至振动喂料器，后通过振动喂料器振动向上层溜槽滑道（即色选通道）供料，茶物料在溜槽滑道中通过找正轨道排列，形成速率较为均匀的茶物料流下滑到上色选光电传感器检测区或上CCD镜头检测分选区进行扫描、分辨、判别，茶物料流中得不良米由高速喷气嘴喷气剔除茶物料中得不良品。通过上层分选的茶物料落入下层料斗进入下层溜槽滑道再次利用色选光电传感器检测区或上CCD镜头检测分选区进行扫描、分辨、判别，剔除，分选后经良品与二次次品仓进入下道工序。专门茶叶色选机工作原理见图1。

现以某品牌茶叶色选机对绿茶拣梗为例进行茶叶色选机的拣梗原理说明（参数值借用该品牌性能参数）。在进行绿茶拣梗时，其色差测定系统对茶叶色泽组成参数进行测定，从而得出茶叶色泽偏绿或偏黄的程度，一般情况下“-a*”值表示茶叶色泽偏绿的程度，“b*”值表示茶叶色泽偏黄的程度，“L”值代表茶叶的明亮度。而所有名优绿茶的插条和茶梗颜色存在颜色差别即色差，一般插条色泽绿翠，而茶梗色泽偏黄。故色差测定系统进行测定时，色泽偏绿的茶叶，“-a*”值也就偏大，并且茶条越嫩，“-a*”值就越大，满足一定要求的茶叶会被装有绿色色彩信号色差感应系统的茶叶摄像用彩色CCD镜头所捕捉，并进行摄影，然后将所摄影像输入计算机，通过计算，发出指令，使茶叶通过茶叶通道进入第2次拣梗或排出机外。而一般情况下茶梗偏黄，“b*”值偏大，茶梗越老，色泽越黄，“b*”值就越大，则更容易被装有黄色色彩型号的高精度的色差感应系统捕捉和收集，并输入计算机，由计算机彩色CCD镜头发出信号指令，对茶梗进行摄影，同样将所摄影像输入计算机，通过计算发出指令，使高速电磁阀接通，高压空气通过管道和喷气嘴吹出强风，把茶梗从含梗的茶叶中吹出，通过茶梗通道和茶梗出料口排出机外。色选机采用了两套相互垂直喂料系统和平板

滑道式送料器，并可采用一种简明易识的触摸键操作平台，可根据拣梗分级的不同状态将色选精度方便的调整至客户最满意状态。

图1 工作原理示意图

2、茶叶色选机的基本机械结构

茶叶色选机主要部件有：摆动进料斗、振动喂料器、溜槽滑道、光源、背景板、CCD 检测镜头、良品槽、一次次品槽、二次次品槽、喷气嘴、空气压缩机、空气净化器和过滤器等。

2.1 供料系统：由摆动进料斗、振动喂料器和溜槽滑道等部件组成。待分拣茶物料由摆动进料斗进入振动喂料器（两次振动后可使茶叶充分打散便于在滑道中呈单层下滑利于检测分选），通过振动和导向机构使物料自动排列成一列列连续的现状细束，在通过料槽加速后以恒定速度坠落至光电分选的探测区内。

2.2 光电系统：光电系统是色选机的核心部分，主要由光源、背景板、CCD镜头和有关辅助装置组成。光源为被测物料和背景板提供稳定的均匀照明。CCD镜头将探测区内被测物料的反射光转化为电信号。背景板则为电控系统提供基准信号，其反光特性与合格品的反光特性基本等效，而与剔除物差异较大。

2.3 分选系统：分选系统由良品槽、一次次品槽、二次次品槽、喷气阀、空气压缩机及空气过滤净化器等附件组成。气动喷嘴经实验证明，溜槽滑道宽度为220mm情况下选用个喷口处截面长约为4.5mm、宽1mm的喷嘴即可。喷嘴过小造成精度过高，加工成本高等问题。喷嘴大则会影响精度及分辨率。实验证明喷嘴大小及喷嘴个数是影响色选机精度的关键

因素之一。

2.4 清扫系统：清扫系统由气缸、玻璃雨刷器等部件组成。由于茶叶在色选过程中会产生灰尘及其他易附着于玻璃上的杂质。视窗玻璃上一旦附着过多灰尘及杂质，透过视窗玻璃对茶物料进行分选检测的光电系统就会容易产生误检等连锁问题。轻则对色选精度、色选带出比产生影响，重则造成喷气嘴频繁工作，减少喷嘴及控制系统寿命设置烧毁喷嘴控制系统。玻璃雨刷器安装于气缸上，由总控系统按预设时间通过控制气缸阀门开关推动气缸活塞滑动达到定时清扫玻璃上灰尘杂质效果。

2.5 摆动出料系统：摆动出料系统由电机带动出料仓摆动使被最终分选的茶物料排出机外，进入下道制茶工序。

2.6 操作系统：采用大屏幕宽视角彩色触摸操作平台，为客户预设多个色选模式。并建立友好的人机界面，根据茶物料具体情况方便快捷的实现调整。

3、结语

传统人工式茶叶拣梗分选的方法，误拣比高，并耗费大量人力物力财力，拣梗质量和效率不能适应茶叶精制现代化、清洁化、自动化的加工要求。通过在茶叶加工中系统使用色选机拣剔茶梗等夹杂物，不但除杂效果好，还可优化精制工艺，减少反复切、抖、撩等筛制作业，避免茶叶过多的断碎，达到拣剔质量高、工效高、制茶成本降低的加工效果，基本解决了以往茶叶拣剔质量差和工效低的缺陷。一台茶叶色选机的处理能力可节省百名人工，企业产能被有效激活，加工周期大为缩短。此外，茶叶不经过人手拣茶接触，避免了手工拣剔的潜在污染，从而更加卫生洁净，达到了清洁化、规范化加工。

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