CN103292578B - 一种微波干燥机的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波干燥机的自动控制方法，包括以下步骤：调整热成像相机的高度和角度，使热成像相机的视野位于输送带区域上；根据物料的干燥要求预先在计算机上设置物料的目标干燥温度T_{_ 目标}以及允许温度偏差∆T；根据物料的热成像图像计算物料的平均干燥温度T_{_ 平均}；将计算出来的平均干燥温度T_{_ 平均}与预先设置的目标干燥温度T_{_ 目标}进行比较；使物料的平均干燥温度自动保持在设定的范围内，即T_{_ 目标}-∆T≤T_{_ 平均}≤T_{_ 目标}+∆T。

Description

一种微波干燥机的自动控制方法

技术领域

本发明属于微波干燥技术领域，具体涉及一种微波干燥机的自动控制方法。

背景技术

传统干燥方法，如火焰、热风、蒸汽、电加热等，均为外部加热干燥，物料表面吸收热量后，热量经传导渗透至物料内部，物料内部的水分向外扩散至表面并离开物料，从而使物料得到干燥。而微波干燥则完全不同，它是一种内部加热的方法，其热传导方向与水分扩散方向相同。与传统干燥方式相比，微波干燥具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、产品质量好等优点，因而在各个领域越来越受到重视。

在微波干燥过程中，及时掌握物料的干燥情况、动态调节干燥参数对于保证物料的干燥效果十分重要。目前微波干燥装置内物料干燥情况的感知方法主要有两类：一类是视镜方法，该方法在微波干燥装置上开设观察口，再配备辅助照明光源及屏蔽措施，依靠人工肉眼观察设备内物料的干燥情况。此类方法的劳动强度大，难以实时、准确的感知物料的干燥情况，同时若屏蔽措施不到位，容易对工人的身体造成影响。第二类方法如专利（200720031024.9、201020616615.4）所述，通过监视器获取干燥过程中设备内物料的图像，并将物料的图像实时的显示在显示器上。该类方法虽然可使工人远离辐射源、实时监控物料的干燥情况，但是对显示器上物料图像的判读仍然依靠工人的主观经验，使得整个监控的精度差、效率低；同时，该类方法也不能根据监控的结果，自动对微波干燥机的参数进行及时调整。

发明内容

本发明提出了一种微波干燥机的自动控制方法，用于精确感知物料的干燥状态以及自动调节微波干燥机的参数，实现微波干燥的全自动控制。

为了解决以上技术问题，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种微波干燥机的自动控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，依像素点的信号强度越高表示该像素点处物料的温度越高，调整热成像相机的高度和角度，使热成像相机的视野位于输送带区域上；

步骤二，根据物料的干燥要求预先在计算机上设置物料的目标干燥温度T_{_目标}以及允许温度偏差?T；

步骤三，当微波干燥机正常工作时，热成像相机实时获取出料口处输送带上物料的热成像图像，图像采集卡将热成像图像送入计算机，计算机则根据物料的热成像图像计算物料的平均干燥温度T_{_平均}；

步骤四，计算机不断将计算出来的平均干燥温度T_{_平均}与预先设置的目标干燥温度T_{_目标}进行比较，若T_{_平均}>T_{_目标}+?T，即当前平均干燥温度大于目标干燥温度与允许温度偏差的和的时候，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，降低微波发生器的功率或者增加输送带的速度，进而减少物料的微波干燥强度；

步骤五，若T__平均<T__目标-?T，即当前平均干燥温度小于目标干燥温度与允许温度偏差的差的时候，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，增加微波发生器的功率或者降低输送带的速度，进而增加物料的微波干燥强度；

步骤六，最终使物料的平均干燥温度自动保持在设定的范围内，即T_{_目标}-?T≤T_{_平均}≤T_{_目标}+?T。

所述物料的平均干燥温度T_{_平均}的计算过程如下：

过程一，对热成像相机进行标定，确定热成像图像信号G与实际温度T的对应关系，该对应关系以函数f表示，即T=f(G)；

过程二，确定物料热成像图像中物料区域和输送带区域的分割阈值G__分割：

 在微波干燥机处于工作状态但是输送带不放物料的情况下，计算在此条件下热成像图像的平均信号强度G__输送带，并将当前阈值G__当前赋值为G__输送带；

 在微波干燥机处于工作状态且输送带放入物料的情况下，获取输送带和物料的热成像图像，以当前阈值G__当前对热成像图像进行分割，若分割效果不理想，则进入步骤；若分割效果理想，则进入步骤；

 对当前阈值G__当前的值进行修正，并返回步骤；

 将当前阈值G__当前确定为分割阈值G__分割；

过程三，利用分割阈值G__分割对物料热成像图像进行分割，计算输送带区域外热成像图像中其它区域内像素点的平均信号强度G__平均；

过程四，根据过程一中热成像图像信号强度与实际温度的对应关系，过程三中平均信号强度转换为平均干燥温度即T_{_平均}=f(G__平均)。

本发明的有益效果是：利用热成像相机、采集卡和计算机精确的感知物料的干燥温度，并根据设定的目标干燥温度自动调节微波发生器功率和输送带传动电动机速度，提高了微波干燥的自动化和智能化水平。

具体实施方式

以下通过各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

所述微波干燥机的自动控制方法为：

（1）根据物料的干燥要求预先在计算机上设置物料的目标干燥温度T_{_目标}=80℃以及允许温度偏差?T=5℃。

（2）当微波干燥机正常工作时，热成像相机实时获取出料口处输送带上物料的热成像图像，图像采集卡将热成像图像送入计算机，计算机则根据物料的热成像图像计算物料的平均干燥温度。

（3）计算机能够根据物料的热成像图像，快速的计算出物料的平均干燥温度T_{_平均}；

物料的平均干燥温度T_{_平均}的计算过程如下：

1）对热成像相机进行标定，确定热成像图像信号G与实际温度T的对应关系；设定热成像相机的光圈和曝光时间后，对不同温度的物体进行热成像，将热成像图像信号G和实际温度T进行回归分析，得到它们之间的对应关系并用函数f表示，即T=f(G)=0.363G+7.07。

2）确定热成像图像中物料区域和输送带区域的分割阈值G__分割：

 在微波干燥机处于工作状态但是输送带不放物料的情况下，计算在此条件下热成像相机得到输送带热成像图像的平均信号强度G__输送带=60，并将当前阈值G__当前赋值为G__输送带；

 在微波干燥机处于工作状态且输送带放入物料的情况下，获取输送带和物料的热成像图像，以当前阈值G__当前对热成像图像进行分割，若分割效果不理想，则进入步骤；若分割效果理想，则进入步骤；

 对当前阈值G__当前的值进行修正，并返回步骤；

 将当前阈值G__当前确定为分割阈值G__分割，最终确定分割阈值G__分割=80；

3）利用分割阈值G__分割对物料热成像图像进行分割，计算除了输送带区域以外热成像图像中其它区域内像素点的平均信号强度G__平均；

4）根据步骤（1）中热成像图像信号强度与实际温度的对应关系，将步骤3）中平均信号强度转换为平均干燥温度，即T_{_平均}=f(G__平均)= 0.363G__平均+7.07。

（4）计算机不断将计算出来的平均干燥温度T_{_平均}与预先设置的目标干燥温度T_{_目标}=80℃进行比较；当前平均干燥温度大于目标干燥温度与允许温度偏差的和的时候，若T_{_平均}>T_{_目标}+?T 即T_{_平均}>80℃+5℃，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，减小微波发生器的功率或者增加输送带的速度，进而减少物料的微波干燥强度。

（5）当前平均干燥温度小于目标干燥温度与允许温度偏差的差的时候，若T_{_平均}<T_{_目标}-?T即T_{_平均}<80℃-5℃，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，增加微波发生器的功率或者降低输送带的速度，进而增加物料的微波干燥强度。

（6）最终使得物料的平均干燥温度T_{_平均}自动保持在设定的范围内T_{_目标}-?T≤T_{_平均}≤T_{_目标}+?T即80℃-5℃≤T_{_平均}≤80℃+5℃。

Claims (1)

1.一种微波干燥机的自动控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，依像素点的信号强度越高表示该像素点处物料的温度越高，调整热成像相机的高度和角度，使热成像相机的视野位于输送带区域上；

步骤二，根据物料的干燥要求预先在计算机上设置物料的目标干燥温度T_{_目标}以及允许温度偏差?T；

步骤三，当微波干燥机正常工作时，热成像相机实时获取出料口处输送带上物料的热成像图像，图像采集卡将热成像图像送入计算机，计算机则根据物料的热成像图像计算物料的平均干燥温度T_{_平均}；

步骤四，计算机不断将计算出来的平均干燥温度T_{_平均}与预先设置的目标干燥温度T_{_目标}进行比较，若T_{_平均}>T_{_目标}+?T，即当前平均干燥温度大于目标干燥温度与允许温度偏差的和的时候，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，降低微波发生器的功率或者增加输送带的速度，进而减少物料的微波干燥强度；

步骤五，若T__平均<T__目标-?T，即当前平均干燥温度小于目标干燥温度与允许温度偏差的差的时候，计算机则通过可编程控制器向微波发生器和输送带传动电动机发出控制信号，增加微波发生器的功率或者降低输送带的速度，进而增加物料的微波干燥强度；

步骤六，最终使物料的平均干燥温度自动保持在设定的范围内，即T_{_目标}-?T≤T_{_平均}≤T_{_目标}+?T；

所述物料的平均干燥温度T_{_平均}的计算过程如下：

过程一，对热成像相机进行标定，确定热成像图像信号G与实际温度T的对应关系，该对应关系以函数f表示，即T=f(G)；

过程二，确定物料热成像图像中物料区域和输送带区域的分割阈值G__分割：

 在微波干燥机处于工作状态但是输送带不放物料的情况下，计算在此条件下热成像图像的平均信号强度G__输送带，并将当前阈值G__当前赋值为G__输送带；

 在微波干燥机处于工作状态且输送带放入物料的情况下，获取输送带和物料的热成像图像，以当前阈值G__当前对热成像图像进行分割，若分割效果不理想，则进入步骤；若分割效果理想，则进入步骤；

 对当前阈值G__当前的值进行修正，并返回步骤；

 将当前阈值G__当前确定为分割阈值G__分割；

过程三，利用分割阈值G__分割对物料热成像图像进行分割，计算输送带区域外热成像图像中其它区域内像素点的平均信号强度G__平均；

过程四，根据过程一中热成像图像信号强度与实际温度的对应关系，过程三中平均信号强度转换为平均干燥温度即T_{_平均}=f(G__平均)。