【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及食品加工过程控制，具体为一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统。
技术介绍
1、石榴因其富含多种生物活性成分（如多酚、花青素和维生素c等），被广泛用于果汁和功能性饮品等食品的生产加工。在石榴饮品的生产过程中，石榴果皮与籽粒的分离作为其关键的前处理环节，直接影响了产品的风味、营养成分和加工效率。然而，由于石榴果皮坚韧且含有丰富的单宁，籽粒结构紧密，采用机械破碎方法往往存在分离不彻底、籽粒破损率高和杂质残留等问题，影响最终产品质量。因此，通过智能控制方法可以实时检测石榴的内部结构，从而优化石榴果皮与籽粒分离流程。
2、现有技术采用的石榴剥粒机可以模拟人工敲打切割后石榴的果皮，实现对石榴果皮与籽粒分离，降低了籽粒的破损率。然而，该石榴剥粒机既无法控制石榴切割过程中的籽粒破损情况，又忽略了不同石榴内部结构的差异性，可能造成敲打力度过重或过轻，从而导致内部白色隔膜渗入或石榴果皮和籽粒分离不彻底，进一步影响石榴饮品的风味和加工效率。
3、为此，提出一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，提取成熟石榴的最大直径、侧边长度和萼片直径等关键参数，计算果皮厚度估计值，确定顶部和侧部的切割深度和切割位置；通过分析切割后的石榴籽粒破损情况，构建切割参数控制器，动态调整切割深度控制参数；根据石榴重量、果皮厚度、最大直径等参数控制石榴敲击力度，依据籽粒重量变化率控制石榴旋转速度；实时监测敲
2、一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，包括：
3、石榴基础参数采集模块，采集成熟石榴的顶部图像和侧部图像，通过图像处理方法，获取成熟石榴的最大直径、侧边长度和萼片直径；
4、石榴切割控制模块，根据石榴最大直径、侧边长度和萼片直径，计算果皮厚度估计值，控制顶部切割位置和顶部切割深度；获取非石榴籽粒图像，通过图像分析算法提取果皮厚度、隔膜位置和隔膜长度，控制侧部切割位置和侧部切割深度；
5、切割参数自适应控制模块，获取石榴切割图，并识别石榴籽粒的总数量、破损数量和破损面积，计算石榴籽粒破损指数；构建切割参数控制器，结合所述石榴籽粒破损指数自适应控制顶部深度切割控制参数和侧部深度切割控制参数；
6、石榴分离控制模块，获取成熟石榴的重量，结合所述果皮厚度和所述最大直径，计算抗压硬度，通过非线性函数拟合石榴敲击力度；根据获取的石榴籽粒重量和敲击频率，计算石榴籽粒重量变化率，结合所述最大直径，控制石榴旋转速度；
7、分离参数自适应控制模块，获取石榴籽粒破损数量、隔膜掉落面积和石榴籽粒剩余数量，计算籽粒破损率、隔膜掉落指数和籽粒敲落程度，构建分离参数控制器，自适应调控敲击力度控制参数和旋转速度控制参数。
8、优选地，获取成熟石榴的所述最大直径、所述侧边长度和所述萼片直径的具体实现过程包括：
9、通过图像去噪、图像增强、图像分割和图像标准化操作，对所述顶部图像和所述侧部图像进行预处理操作，得到石榴顶部分割图和石榴侧部分割图；根据边缘检测算法，获取石榴顶部分割图中的石榴顶部轮廓，通过形态学处理方法计算所述最大直径和所述萼片直径；提取石榴侧部分割图中的石榴侧部图像，结合最小外接矩形算法计算所述侧边长度。
10、优选地，所述石榴切割控制模块的实现过程包括：
11、根据所述最大直径、所述侧边长度和所述萼片直径，计算所述果皮厚度估计值；结合所述侧边长度和顶部位置切割控制参数，通过控制所述顶部切割位置；根据所述果皮厚度估计值和顶部深度切割控制参数，结合控制所述顶部切割深度；
12、采集顶部切割后成熟石榴的顶部图像，得到石榴内部结构图；通过图像分割算法，提取石榴内部结构图中的非石榴籽粒区域，生成所述非石榴籽粒图像；采用图像分析算法，获取所述非石榴籽粒图像中的所述果皮厚度、所述隔膜位置和所述隔膜长度；根据第处隔膜的所述隔膜位置、所述果皮厚度、第处隔膜的所述隔膜长度和第处隔膜的侧部位置切割控制参数，结合控制第处所述侧部切割位置；结合所述果皮厚度、第处隔膜的所述隔膜长度和第处侧部切割位置的侧部深度切割控制参数，通过控制第处侧部切割位置的所述侧部切割深度。
13、优选地，所述切割参数自适应控制模块的具体实现过程包括：
14、采集侧部切割后成熟石榴的顶部图像，得到所述石榴切割图；识别所述石榴切割图中的石榴籽粒的总数量、破损数量和破损面积，计算所述石榴籽粒破损指数，具体公式表示为：
15、；
16、其中，表示所述石榴籽粒破损指数；表示石榴籽粒的破损数量；表示石榴籽粒的总数量；表示破损石榴籽粒的破损面积；表示石榴切割图中石榴籽粒的总面积；
17、构建所述切割参数控制器，通过所述石榴籽粒破损指数，对所述顶部深度切割控制参数和所述侧部深度切割控制参数进行自适应控制，具体计算公式为：
18、；
19、其中，表示下一成熟石榴切割过程中的所述顶部深度切割控制参数；表示当前所述顶部深度切割控制参数；表示的调节系数；表示下一成熟石榴切割过程中的所述侧部深度切割控制参数；表示当前成熟石榴第处隔膜的所述侧部深度切割控制参数；表示的调节系数。
20、优选地，通过非线性函数拟合所述石榴敲击力度的具体实现过程包括：
21、获取成熟石榴的重量，结合所述果皮厚度、所述最大直径、石榴基础参数影响因子和果皮厚度的指数调节系数，通过计算成熟石榴的所述抗压硬度；根据所述抗压硬度、所述最大直径和侧部切割数量，通过非线性映射函数拟合得到所述石榴敲击力度，具体公式为：
22、；
23、其中，表示所述石榴敲击力度；表示所述敲击力度控制参数；表示自然常数为底的指数函数；表示侧部切割数量；表示侧部切割数量的指数调节系数。
24、优选地，计算所述石榴旋转速度的具体实现过程包括：
25、实时采集敲落石榴籽粒的重量，得到所述石榴籽粒重量；结合所述敲击频率和所述石榴籽粒重量，通过，计算所述石榴籽粒重量变化率；其中，表示第次敲击下的所述石榴籽粒重量；结合石榴籽粒重量变化率和所述最大直径，控制成熟石榴的所述石榴旋转速度；具体计算公式为：
26、；
27、其中，表示所述石榴旋转速度；表示所述最大直径的影响因子；表示所述最大直径；表示自然常数为底的指数函数；表示所述旋转速度控制参数；表示预定重量变化阈值。
28、优选地，所述分离参数自适应控制模块的具体实现过程包括：
29、采集敲落石榴籽粒图像，识别所述石榴籽粒破损数量和所述隔膜掉落面积；根据所述石榴籽粒破损数量和敲落石榴籽粒总数量，计算所述籽粒破损率；通过所述隔膜掉落面积和敲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，获取成熟石榴的所述最大直径、所述侧边长度和所述萼片直径的具体实现过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，所述石榴切割控制模块的实现过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，所述切割参数自适应控制模块的具体实现过程包括：
5.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，通过非线性函数拟合所述石榴敲击力度的具体实现过程包括：
6.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，计算所述石榴旋转速度的具体实现过程包括：
7.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，所述分离参数自适应控制模块的具体实现过程包括：
【技术特征摘要】
1.一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，获取成熟石榴的所述最大直径、所述侧边长度和所述萼片直径的具体实现过程包括：
3.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，所述石榴切割控制模块的实现过程包括：
4.根据权利要求1所述的一种石榴果皮与籽粒分离的智能化控制系统，其特征在于，所述切割...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩然，李双孝，李超，郭亮，鹿颜，李永帅，王帅，
申请(专利权)人：吉美大健康产业山东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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