茶叶自动采摘机械装置的电子工作参数优化设计

窦崧源

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林 541004）

对于当前茶叶生产活动来说，使用自动采摘机械装置极为必要，其不仅是茶叶产业规模化生产与种植的要求，同时更是满足茶叶产品品质要求下的生产要求。对于茶叶自动采摘来说，自动采摘机械装置中所关联的各项电子工作参数，不仅关系到茶叶生产的品质，同时也直接影响到当前茶叶产业的规模化生产。

1 茶叶自动采摘机器应用的具体背景分析

茶叶中含有多种营养元素，据统计，其营养成分超过了400种。在茶叶采摘过程中，茶叶产品的采摘状况直接关系和影响到茶叶产品自身的品质，因此，想要采集到标准、纯正的鲜叶元素，就必须充分注重提升茶叶的采摘技术、水平。合理的茶叶采摘活动，不仅能够有效确保茶叶产品的品质，同时也能够有效确保茶树自身的成长。

通过及时采摘顶端茶叶，从而有效解除了顶芽对侧芽的影响，人为缩短了茶叶的生长过程，正是通过合理采摘，从而促进生长出更多嫩芽，实现茶叶产量的有效提升。对于茶叶采摘来说，想要提升其采摘效率，实现高档茶叶的品质要求，就必须对当前所具体使用茶叶采摘机械予以必要革新与创造，进而来具体满足不同品质、不同品种下的茶叶采摘要求，从而实现茶叶采摘的及时分类与分级。

通过对茶叶自动采摘机械装置的电子工作参数进行优化，其能够在完成采茶动作的同时，按照实际需要和采摘要求进行改进和优化，在对整个改进方案进行实际验证之后，对整个系统运行的优缺点进行分析，进而优化整个机械装置。此外，要在具体满足采摘机械装置性能要求的前提下，尽可能去降低其生产成本，通过对生产结构进行优化，通过有效把控其自动采摘效率，从而使得整个茶叶自动采摘机械化效率能够实现更为广泛的应用。

2 茶叶自动采摘机械装置的各项影响因素分析

在当前茶叶产业经营发展中，技术设备的创新已经发展成为现阶段该产业经营创新的关键所在。在传统的茶叶采摘加工过程中，其劳动强度较大，同时生产效率也比较低，成本也较高。尤其是随着当前手工采摘劳动力明显不足，大大影响了茶叶采摘的效率和品质，因此，在各个茶叶产区都注重开发和使用了“自动采茶机器”，其从某种程度上满足了茶叶采摘过程中的劳动力诉求，但是，结合当前茶叶采摘机的实际应用状况看，由于其并未实施分区域切割，因此，容易产生大量茶叶的“残缺叶”，进而加大了茶叶采摘浪费，同时也影响了茶树自身的成长，并且为后期茶叶的分类增加了相应的难度，尤其是不适宜于品质较高的茶叶，结合茶叶自动采摘机械装置的目标与特点看，其需要满足茶叶采摘过程中的单片采摘。

其一，要结合茶园和茶树自身的相关特点，设计相应的自动采摘机械装置，确保该机械能够横跨茶树进行采摘，整个自动采摘机械从X、Y、Z三个角度构建，通过使用滚珠丝杠结构，通过直流伺服电机驱动，X轴在整个茶棚两旁，使用同步运动。结合茶叶自身的采摘要求以及茶叶产品的外形特点，从而设计出合理的采摘手爪。整个手爪的手指上也要安装垫块和切刀，从而实现茶叶抓取以及切割茶叶。

其二，在整个茶叶自动采摘机械装置中，选择合适的系统作为控制系统，通过使用C语言和计算机汇编语言来构成合适的控制软件，通过将系统嵌入DSP控制板，从而实现对茶叶自动采摘机械数据的及时采集与处理，以及整个采摘机械的精准控制。在对茶叶自动采摘机械设备进行实验过程中，着重分析影响其采摘效率的主要因素，通过系统化研究，可以看到电机理想空载的转速、采摘机的负载量大小，以及脉冲输出的具体频率等因素是影响茶叶采摘机效率的主要因素，以二轴联动的采摘效率为例，其基本维持在每小时1950次至每小时2000次之间。

最后，结合茶叶自动采摘机械装置应用过程中的优缺点状况，及时优化、改进茶叶采摘过程中的效率，通过研制其双臂对称性布置结构，使得茶叶自动采摘机械臂能够独立作业，从而实现茶叶自动采摘效率的大幅提升。对于茶叶自动采摘机械装置来说，其需要结合茶树的实际生产状况以及茶园自身的基础状况，进行不断优化，通过及时调整采摘双臂的实际结构和臂长，对电子工作参数进行本质性调整，使其能够真正满足当前茶叶采摘过程中对机械装置的具体应用诉求。通过使用双臂独立采摘，进而使得整个茶叶自动采摘装置能够实现采摘效率的本质化提升。

3 优化设计茶叶自动采摘机械装置的电子工作参数方案

从茶叶采摘机的具体分类看，其主要有单人采摘机和双人采摘机两种分类，从行走方式、结构功能等多个角度看，茶叶自动采摘机械也有着自身的独特性，结合当前常见的茶叶采摘方法看，通过利用摘指与茶叶之间的静摩擦力，进而大量推广茶叶采摘机。结合当前常见的茶叶自动采摘机械装置参数看，其排气量在43.2CC，标定转速在7500转速之间，收割宽度在500毫米，使用单齿刀具，整个茶叶采摘机械的传动方式为“离心式摩擦”，根据具体采摘实效看，其效率为人工采摘量的五倍以上。

为了实现茶叶采摘过程中的智能化、机械化作业，需要结合茶树的生长实际，确定合适的茶叶采摘方法，比如使用笛卡尔坐标系作为采茶机械的主体结构，使用二手指作为采摘手爪来进行采摘，在根据茶园自身实际状况来优化茶叶自动采摘机械装置的电子参数设计方案。在该方案中，其使用单一的机械手结构，使用两根X轴进行同步带连接，确保茶叶采摘过程能够实现机械化与智能化。对于茶叶机械化采摘来说，其采摘过程中的移动速度需要予以合理把控。要针对茶园特点以及茶树特征来优化设计电子工作参数。

结合当前茶叶自动采摘机械装置来说，其控制系统主要使用电机控制和控制器、PC机等组成，控制器将接收到的图像处理坐标信息向X、Y、Z轴发送预定量和频率脉冲，从而确保电机能够按照相应速度进行信息反馈和角度调整。对于茶叶自动采摘机械装置来说，信号采集电路作为整个控制系统的关键，其各个轴的两段都要通过具体的行程开关来对滑台进行控制，尤其是要对各轴滑台的行程开关就行信号上的具体采集，当然，DSP芯片与EE-SX674的供电电压不同，因此要将获得的信号进行隔离采样处理，从而获取具体的信号处理与分析。

通过对茶叶采摘机械的控制系统进行详细设计，并且制定合理完善的控制方案，并且确定整个控制系统中的各项组成硬件，通过设计相关控制系统软件，进而对整个控制程序的各项模块进行详细解析和软件代码编写，确保茶叶自动采摘机械能够发挥其应有价值。对于茶叶自动采摘机械来说，电机系统是其关键，为了确保其能够实现最高转速，就需要做好最高工作频率的测试实验工作。具体方法为：

在不连接具体图像处理单元的前提下，通过使用CCS软件来对对脉冲输出的具体频率进行测试，确保X轴、Y轴等各轴的电机系统能够实现最快速度，在整个函数值中，通过对TRPX数值进行变革，从而变革f的数值，通过对TRPX数值的最小值进行分析，其得到的就是对用输出脉冲频率的最大值，在进行相应编译和调试之后，对电机驱动系统能否正常工作予以足够把控。

4 结语

对于茶叶自动化采摘机械装置来说，影响其工作频率的因素极为多样，比如电机自身的实际空转速度，比如滚珠丝杠自身的系统摩擦阻尼系统数也会影响整个机械装置的转速。此外，在茶叶自动采摘机械装置的电子工作参数中，整个机械装置负载量增大之后，会使得其采摘转速大幅下降。最后，其DSP输出脉冲频率相对较高，尤其是在负载转矩不变的情况下，要注重对电机转速进行优化调整。