竇崧源

（桂林電子科技大學信息科技學院，廣西桂林 541004）

對于當前茶葉生產(chǎn)活動來說，使用自動采摘機械裝置極為必要，其不僅是茶葉產(chǎn)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)與種植的要求，同時更是滿足茶葉產(chǎn)品品質(zhì)要求下的生產(chǎn)要求。對于茶葉自動采摘來說，自動采摘機械裝置中所關(guān)聯(lián)的各項電子工作參數(shù)，不僅關(guān)系到茶葉生產(chǎn)的品質(zhì)，同時也直接影響到當前茶葉產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)。

1 茶葉自動采摘機器應用的具體背景分析

茶葉中含有多種營養(yǎng)元素，據(jù)統(tǒng)計，其營養(yǎng)成分超過了400種。在茶葉采摘過程中，茶葉產(chǎn)品的采摘狀況直接關(guān)系和影響到茶葉產(chǎn)品自身的品質(zhì)，因此，想要采集到標準、純正的鮮葉元素，就必須充分注重提升茶葉的采摘技術(shù)、水平。合理的茶葉采摘活動，不僅能夠有效確保茶葉產(chǎn)品的品質(zhì)，同時也能夠有效確保茶樹自身的成長。

通過及時采摘頂端茶葉，從而有效解除了頂芽對側(cè)芽的影響，人為縮短了茶葉的生長過程，正是通過合理采摘，從而促進生長出更多嫩芽，實現(xiàn)茶葉產(chǎn)量的有效提升。對于茶葉采摘來說，想要提升其采摘效率，實現(xiàn)高檔茶葉的品質(zhì)要求，就必須對當前所具體使用茶葉采摘機械予以必要革新與創(chuàng)造，進而來具體滿足不同品質(zhì)、不同品種下的茶葉采摘要求，從而實現(xiàn)茶葉采摘的及時分類與分級。

通過對茶葉自動采摘機械裝置的電子工作參數(shù)進行優(yōu)化，其能夠在完成采茶動作的同時，按照實際需要和采摘要求進行改進和優(yōu)化，在對整個改進方案進行實際驗證之后，對整個系統(tǒng)運行的優(yōu)缺點進行分析，進而優(yōu)化整個機械裝置。此外，要在具體滿足采摘機械裝置性能要求的前提下，盡可能去降低其生產(chǎn)成本，通過對生產(chǎn)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，通過有效把控其自動采摘效率，從而使得整個茶葉自動采摘機械化效率能夠?qū)崿F(xiàn)更為廣泛的應用。

2 茶葉自動采摘機械裝置的各項影響因素分析

在當前茶葉產(chǎn)業(yè)經(jīng)營發(fā)展中，技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)階段該產(chǎn)業(yè)經(jīng)營創(chuàng)新的關(guān)鍵所在。在傳統(tǒng)的茶葉采摘加工過程中，其勞動強度較大，同時生產(chǎn)效率也比較低，成本也較高。尤其是隨著當前手工采摘勞動力明顯不足，大大影響了茶葉采摘的效率和品質(zhì)，因此，在各個茶葉產(chǎn)區(qū)都注重開發(fā)和使用了“自動采茶機器”，其從某種程度上滿足了茶葉采摘過程中的勞動力訴求，但是，結(jié)合當前茶葉采摘機的實際應用狀況看，由于其并未實施分區(qū)域切割，因此，容易產(chǎn)生大量茶葉的“殘缺葉”，進而加大了茶葉采摘浪費，同時也影響了茶樹自身的成長，并且為后期茶葉的分類增加了相應的難度，尤其是不適宜于品質(zhì)較高的茶葉，結(jié)合茶葉自動采摘機械裝置的目標與特點看，其需要滿足茶葉采摘過程中的單片采摘。

其一，要結(jié)合茶園和茶樹自身的相關(guān)特點，設(shè)計相應的自動采摘機械裝置，確保該機械能夠橫跨茶樹進行采摘，整個自動采摘機械從X、Y、Z三個角度構(gòu)建，通過使用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，通過直流伺服電機驅(qū)動，X軸在整個茶棚兩旁，使用同步運動。結(jié)合茶葉自身的采摘要求以及茶葉產(chǎn)品的外形特點，從而設(shè)計出合理的采摘手爪。整個手爪的手指上也要安裝墊塊和切刀，從而實現(xiàn)茶葉抓取以及切割茶葉。

其二，在整個茶葉自動采摘機械裝置中，選擇合適的系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，通過使用C語言和計算機匯編語言來構(gòu)成合適的控制軟件，通過將系統(tǒng)嵌入DSP控制板，從而實現(xiàn)對茶葉自動采摘機械數(shù)據(jù)的及時采集與處理，以及整個采摘機械的精準控制。在對茶葉自動采摘機械設(shè)備進行實驗過程中，著重分析影響其采摘效率的主要因素，通過系統(tǒng)化研究，可以看到電機理想空載的轉(zhuǎn)速、采摘機的負載量大小，以及脈沖輸出的具體頻率等因素是影響茶葉采摘機效率的主要因素，以二軸聯(lián)動的采摘效率為例，其基本維持在每小時1950次至每小時2000次之間。

最后，結(jié)合茶葉自動采摘機械裝置應用過程中的優(yōu)缺點狀況，及時優(yōu)化、改進茶葉采摘過程中的效率，通過研制其雙臂對稱性布置結(jié)構(gòu)，使得茶葉自動采摘機械臂能夠獨立作業(yè)，從而實現(xiàn)茶葉自動采摘效率的大幅提升。對于茶葉自動采摘機械裝置來說，其需要結(jié)合茶樹的實際生產(chǎn)狀況以及茶園自身的基礎(chǔ)狀況，進行不斷優(yōu)化，通過及時調(diào)整采摘雙臂的實際結(jié)構(gòu)和臂長，對電子工作參數(shù)進行本質(zhì)性調(diào)整，使其能夠真正滿足當前茶葉采摘過程中對機械裝置的具體應用訴求。通過使用雙臂獨立采摘，進而使得整個茶葉自動采摘裝置能夠?qū)崿F(xiàn)采摘效率的本質(zhì)化提升。

3 優(yōu)化設(shè)計茶葉自動采摘機械裝置的電子工作參數(shù)方案

從茶葉采摘機的具體分類看，其主要有單人采摘機和雙人采摘機兩種分類，從行走方式、結(jié)構(gòu)功能等多個角度看，茶葉自動采摘機械也有著自身的獨特性，結(jié)合當前常見的茶葉采摘方法看，通過利用摘指與茶葉之間的靜摩擦力，進而大量推廣茶葉采摘機。結(jié)合當前常見的茶葉自動采摘機械裝置參數(shù)看，其排氣量在43.2CC，標定轉(zhuǎn)速在7500轉(zhuǎn)速之間，收割寬度在500毫米，使用單齒刀具，整個茶葉采摘機械的傳動方式為“離心式摩擦”，根據(jù)具體采摘實效看，其效率為人工采摘量的五倍以上。

為了實現(xiàn)茶葉采摘過程中的智能化、機械化作業(yè)，需要結(jié)合茶樹的生長實際，確定合適的茶葉采摘方法，比如使用笛卡爾坐標系作為采茶機械的主體結(jié)構(gòu)，使用二手指作為采摘手爪來進行采摘，在根據(jù)茶園自身實際狀況來優(yōu)化茶葉自動采摘機械裝置的電子參數(shù)設(shè)計方案。在該方案中，其使用單一的機械手結(jié)構(gòu)，使用兩根X軸進行同步帶連接，確保茶葉采摘過程能夠?qū)崿F(xiàn)機械化與智能化。對于茶葉機械化采摘來說，其采摘過程中的移動速度需要予以合理把控。要針對茶園特點以及茶樹特征來優(yōu)化設(shè)計電子工作參數(shù)。

結(jié)合當前茶葉自動采摘機械裝置來說，其控制系統(tǒng)主要使用電機控制和控制器、PC機等組成，控制器將接收到的圖像處理坐標信息向X、Y、Z軸發(fā)送預定量和頻率脈沖，從而確保電機能夠按照相應速度進行信息反饋和角度調(diào)整。對于茶葉自動采摘機械裝置來說，信號采集電路作為整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，其各個軸的兩段都要通過具體的行程開關(guān)來對滑臺進行控制，尤其是要對各軸滑臺的行程開關(guān)就行信號上的具體采集，當然，DSP芯片與EE-SX674的供電電壓不同，因此要將獲得的信號進行隔離采樣處理，從而獲取具體的信號處理與分析。

通過對茶葉采摘機械的控制系統(tǒng)進行詳細設(shè)計，并且制定合理完善的控制方案，并且確定整個控制系統(tǒng)中的各項組成硬件，通過設(shè)計相關(guān)控制系統(tǒng)軟件，進而對整個控制程序的各項模塊進行詳細解析和軟件代碼編寫，確保茶葉自動采摘機械能夠發(fā)揮其應有價值。對于茶葉自動采摘機械來說，電機系統(tǒng)是其關(guān)鍵，為了確保其能夠?qū)崿F(xiàn)最高轉(zhuǎn)速，就需要做好最高工作頻率的測試實驗工作。具體方法為：

在不連接具體圖像處理單元的前提下，通過使用CCS軟件來對對脈沖輸出的具體頻率進行測試，確保X軸、Y軸等各軸的電機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最快速度，在整個函數(shù)值中，通過對TRPX數(shù)值進行變革，從而變革f的數(shù)值，通過對TRPX數(shù)值的最小值進行分析，其得到的就是對用輸出脈沖頻率的最大值，在進行相應編譯和調(diào)試之后，對電機驅(qū)動系統(tǒng)能否正常工作予以足夠把控。

4 結(jié)語

對于茶葉自動化采摘機械裝置來說，影響其工作頻率的因素極為多樣，比如電機自身的實際空轉(zhuǎn)速度，比如滾珠絲杠自身的系統(tǒng)摩擦阻尼系統(tǒng)數(shù)也會影響整個機械裝置的轉(zhuǎn)速。此外，在茶葉自動采摘機械裝置的電子工作參數(shù)中，整個機械裝置負載量增大之后，會使得其采摘轉(zhuǎn)速大幅下降。最后，其DSP輸出脈沖頻率相對較高，尤其是在負載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，要注重對電機轉(zhuǎn)速進行優(yōu)化調(diào)整。