大米色选机基本机械结构的研究

大米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的基于CCD传感器的大米色选机工作原理、基本

机械结构及其他相关技术特性。大米色选机是可将黄粒米、红粒米、腹白米、死米、霉变米、黑色病斑米等异色米粒，以及砂石、土块等异色颗粒状杂质从良品米、优质米中剔除出去的一种集光、机、电、气动等技术于一体的现代化、高科技粮食加工设备。

关键词CCD；色选机；机械结构

“食不厌精，脍不厌细”是我国5000年悠远流畅食文化的精髓。随着我国经济迅速发展，国民生活水平在日益提高，对饮食品质也提出了更高的要求，不仅要吃饱还要吃好、吃精、吃出品质和健康来。而色选是大米精加工中重要的一道工序，CCD大米色选机是实现色选工艺的加工机械。目前大米色选机在我国粮食加工行业中应用越来越普及，已经成为提高大米品质必不可少的高科技粮食加工设备。其作用被诸多有识之士所看重，并为众多农民及粮商带来丰厚的利益。

1、大米色选机的工作原理

大米色选是利用CCD光学成像技术对大米中异色颗粒及杂质进行筛选的一道工序。在米物料运抵加工地点后要确定其中异色颗粒及杂质所占比例即含杂率，米物料里的含杂率直接影响到大米色选机的色选精度，含杂率越高色选精度越低，效果越差。目前市场上大部分色选机在含杂率为2%时色选精度基本可以达到99.99%。除去含杂率会影响色选机色选效果外，单位时间内的产量也是关键因素之一，产量与色选机精度成反比即单位时间内产量越大色选效果越差。所以一般在开机工作前，根据米物料的含杂率、产量、种类等来设置色选机工作模式等相关参数。参数设置完毕后，将被选大米通过提升机械装入色选机进料斗内，大米此时从进料斗经振动喂料器为一选溜槽通道（即色选通道，其表面应平整光滑无跳米现象）供料。米粒在溜槽通道内进行摆列整形调速形成单层速度均匀的米流滑出溜槽通道，坠落到CCD镜头探测区内。色选机主控系统根据CCD镜头采集的数据对米流进行分析判别，将米流中不良品利用高速喷气阀吹出米流，进入不良品斗中。被一次分选的不良品经专用提升机进入二选进米斗进行二次色选。经过二次色选的优质米物料将被送入下道工序处理；不良品则判定为最终不良品，另行存储处理。

上述工作原理是以具有两次色选功能的大米色选机为例。由于某些机型只有一次色选，未带有二次色选功能，固其进料斗及二次色选溜槽通道等部机械结构有所不同。原粮只进行一次色选后由于带出比（在对不良品喷射剔除时会有一定几率将其附近优质良品连带喷出，每喷射一粒不良品与所带出良品比例称之为带出比）原因造成不良品中带有大量优质大米物料，造成不必要的浪费。如将一次色选后的不良品收集后定时人为二次色选，又会出现此时不良品中含杂率过高要重新调整色选机工作模式等一系列问题，费时费力且色选精度会下降。因此具有两次色选功能的色选机可以最大限度地减少废料中正常米的含量，省下人力、物力及时间，同时利于提高色选机单位时间内产量和色选精度。顾本文全部以具有两次色选功能机型为例，对大米色选机进行阐述。

图1为大米色选机工作原理图。图1中所示色选机可分选出三种品质大米物料，一类可以定义为未完全脱壳或水黄色等呈异色米物料；中间出料仓为优质米物料；另一为带有白色斑点米物料。此设计方式色选机可用于大米中带有较多白色斑点米物料情况下。带白色斑点米物料被单独分选出后可另行存储处理实现减少浪费，为粮商增加经济效益。

图1 大米色选机工作原理图

2、大米色选机的基本机械结构

大米色选机主要部件有：进料斗、振动喂料器、溜槽滑道、光源、背景板、CCD检测镜头、出料仓、喷气嘴、空气压缩机、空气净化器和过滤器等。

2.1 供料系统：由进料斗、振动喂料器和溜槽滑道等部件组成。待分拣大米物料由进料斗进入振动喂料器，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，以确保物料清晰的呈现在光学分选和喷射区内。供料系统除去为色选机提供待选原粮的功能外还可实现控制色选机产量。通过对进料斗流量控制板和振动料斗振动量的调整可实现对色选机单位时间内产量的控制。我国复原辽阔，某些地方由于空气潮湿会发生大米沿滑道滑落时与滑道粘连或互相粘连现象，影响色选精度，所以溜槽滑道要可对进入其内的大米有加热烘干功能。

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。实验结果表明蓝色LED 光源作为照明光源效果最佳。CCD镜头将探测区（探测区为密封哑光暗箱，目的为防止杂散光进入CCD镜头内，影响精度）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：分选系统由出料仓、喷气阀、空气压缩机及空气过滤净化器等附件组成。由于大米物料在经过高速喷嘴喷射后动能较大，顾出料仓空间要足够大且在物料与出料仓接触部有减震措施。防止大米因打在出料仓后反弹二次进入CCD镜头探测区内，造成误打现

象发生。气动喷嘴经实验证明，喷嘴间隔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。由于大米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链式连锁问题。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 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，根据大米物料具体情况方便快捷的实现调整。

3、结语

我国历来是产粮大国，实现农业机械化是必须且确实可行的。大米色选机已经成为粮食加工中不可或缺的设备，其发展前景十分光明。我们应尽可能瞄准国际先进水平，借鉴国际先进技术和设计思路，大力发展国产大米色选机，对国产大米色选机进行技术革新和产品升级；根据市场需求研制出符合我国国情的拳头产品。

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