[發明專利]檢測與脫水一體化的閉環干燥系統及方法

有效

• 申請號: 201610932565.2
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106596422B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 黃慧;張德鈞;南立文;沈曄;詹舒越;王杭州;宋宏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N1/28;F26B21/00;F26B21/10;F26B9/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

1.一種檢測與脫水一體化的閉環干燥系統，其特征在于：該系統包括箱體、電熱風干燥系統、多光譜檢測系統和主控計算機(1)；

所述箱體由不透光箱壁(2)組成，箱體上設置上出風口(3)和下進風口(4)；

所述電熱風干燥系統置于箱體內，包括從上至下設置的網狀圓形托盤(9)、電熱層(7)和吹風平臺(5)；所述電熱層(7)設有若干豎向擋風隔板(6)，豎向擋風隔板(6)將網狀圓形托盤(9)和吹風平臺(5)之間的空間分為若干獨立的通風空間；所述電熱層(7)包含電加熱元件和溫度傳感器(8)；所述吹風平臺(5)包含若干可獨立調節風力的吹風機，每一吹風機對應一獨立的通風空間；

所述多光譜檢測系統包括光源(10)、濾光片輪(11)、鏡頭(12)、成像探測單元(13)；所述光源(10)、鏡頭(12)、濾光片輪(11)置于箱體內部上方，所述成像探測單元(13)與主控計算機(1)連接；所述濾光片輪(11)包含能透過所需特征波長的光譜波段的多個濾光片；

所述多光譜檢測系統采集所有待精加工產品的整體光譜圖像信息，經過主控計算機(1)處理得到產品的水分含量分布圖像，根據水分含量的高低劃分成若干個區域，轉動網狀圓形托盤(9)使不同水分含量的區域對應不同的吹風機，并根據各個區域的水分含量設定各個吹風機風力，再根據產品的整體水分含量設定電熱層(7)的溫度進行干燥，多光譜檢測系統在干燥過程中每隔一段時間檢測一次網狀圓形托盤(9)上的產品水分含量，并根據結果不斷重新劃分區域，重新轉動網狀圓形托盤(9)及調節吹風機的風力以達到均勻干燥的效果，最后使絕大部分產品達到目標水分含量范圍。

2.一種利用權利要求1所述系統進行閉環干燥的方法，其特征在于：該方法包括正向控制步驟和反饋調控步驟，其中正向控制步驟包含如下子步驟：

(1)初始化檢測：通過多光譜檢測系統對放入托盤中的待加工產品的水分含量及分布進行多光譜可視化檢測；

(2)改變托盤位置：根據待加工產品的水分含量分布的可視化檢測結果，將托盤劃分為若干個區域，區域數量與吹風機數量一致，轉動托盤，使劃分區域對應每個吹風機干燥區域；

(3)設置各個吹風機風力：根據每個吹風機對應的托盤區域的水分含量設置每個吹風機的風力；

(4)設置電熱層溫度：在不超過溫度上限的調節范圍內，根據待加工產品的整體水分含量，設置電熱層溫度；

反饋調控步驟包含如下子步驟：

(1)間隔性檢測：每隔一段時間對加工產品的水分含量及分布進行一次多光譜可視化檢測；

(2)預測判斷：根據檢測結果與上一次檢測的整體水分含量的差值，預測下一次檢測時的整體水分含量，若預測結果顯示下一次檢測的整體水分含量接近目標范圍上限，關閉電熱層，縮短之后檢測間隔的時間；

(3)調整干燥參數：根據加工產品的水分含量分布的檢測結果，調整托盤位置，調整各吹風機風力，保持電熱層溫度恒定。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述正向控制的步驟(4)中所述的溫度上限為能保持被檢對象的正常光學特性的最大溫度，由溫度傳感器控制。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述反饋調控的步驟(2)中所述的預測判斷方法中，由于在干燥后期相同時間間隔的水分含量變化越來越小，所以用上一個間隔的水分含量變化值作為下一個間隔的變化預測值能保留有裕量，可以防止過度干燥；具體為：本次加工目標水分含量范圍上限為H，在第k次檢測得到的整體水分含量值為T(k)時，預測第k+1次檢測的水分含量T’(k+1)＝T(k)-[T(k-1)-T(k)]，當預測值T’(k+1)接近H時,關閉電熱層，并將每次檢測時間間隔縮短。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述正向控制的步驟(1)與反饋調控的步驟(1)中的檢測方法為多光譜可視化檢測，該方法需要的前期準備如下：光譜圖像獲取、光譜圖像處理、特征數據提取、數學模型建立。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述光譜圖像獲取方法是面掃描法，所建立的數學模型為多元線性回歸模型。