[發明專利]水果內部品質近紅外透射光譜在線檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201410554985.2
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104251837A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 郭志明;黃文倩;王慶艷;武繼濤;張馳;李江波;樊書祥;田喜
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種水果內部品質近紅外透射光譜在線檢測系統，其特征在于，所述系統包括：輸送單元、光源套件組、光譜采集單元、光電開關、機架以及計算機，其中：

所述輸送單元，包括：傳送皮帶、至少一個托盤，用于輸送水果，所述至少一個托盤等間距設置在所述傳送皮帶上，用于放置水果；

所述光源套件組，包括兩個光源套件，所述光源套件包括：光源、透鏡、外殼，所述光源的中心與所述透鏡的中心在同一法線上；所述光源套件組對稱布置在所述輸送單元的兩側并固定在所述機架上，用于提供光照；

所述光譜采集單元，包括：光纖光譜儀、光纖探頭；所述光纖探頭的第一端與所述光纖光譜儀連接，第二端安裝于所述傳送皮帶下方，所述第二端與所述光源套件組構成的平面與所述傳送皮帶所在直線垂直；所述光纖光譜儀與所述計算機連接，所述光譜采集單元置于封閉的暗箱內；

所述光電開關在水果離開所述光電開關所在位置時，向所述計算機發送數字信號；所述計算機在接收到所述數字信號之后，向所述光纖光譜儀發送控制信號；所述光纖光譜儀在接收到所述控制信號之后，通過所述光纖探頭獲得水果的近紅外透射光，并根據所述水果的近紅外透射光得到水果的近紅外透射光譜信號，并將所述水果的近紅外透射光譜信號發送到所述計算機；所述計算機在接收到所述水果的近紅外透射光譜信號之后，測量水果內部品質，所述內部品質包括內部組分和內部缺陷。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述至少一個托盤等間距設置在所述傳送皮帶上，包括：

所述傳送皮帶的中央位置等間距開有圓形孔，所述托盤為分離式果托，包括上果托、下果托，所述下果托安裝在所述圓形孔上，用于支撐水果，所述上果托用于遮光以及水果防損，由所述上果托的卡環連接所述下果托。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述上果托的上部形狀為喇叭口形，中部形狀為波形，下部為卡環，所述上果托、下果托均為硅膠模壓而成，所述上果托的硬度在35-45范圍內取值，所述下果托的硬度在75-85范圍內取值。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述光源為紅外擴展型鹵鎢燈杯，所述燈杯內鍍有全反射膜；所述透鏡為鍍膜平凸透鏡，所述鍍膜的材料根據所述水果的近紅外透射光譜的波段范圍確定，所述鍍膜平凸透鏡的直徑大小與燈杯外口徑大小相等。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，所述光纖光譜儀包括：SMA905標準接口、入射狹縫、準直鏡、平面全息光柵、聚光鏡、消二級衍射效應濾光片以及背照式CCD探測器；

所述水果的近紅外透射光經所述入射狹縫進入所述準直鏡準直后，由所述平面全息光柵色散成單色光，色散后的單色光由所述聚光鏡匯聚之后，經所述消二級衍射效應濾光片到達所述背照式CCD探測器。

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述光纖探頭，包括：數值孔徑為0.37的大芯徑雙包層石英光纖、透鏡組，所述透鏡組安裝在所述光纖探頭的第二端內，用于收集水果的近紅外透射光，所述透鏡組的透鏡間距可調。

7.基于根據權利要求1-6任一項所述系統的水果內部品質近紅外透射光譜在線檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

根據預設的適用性判別模型確定待測水果為適用果之后，獲取待測水果的近紅外透射光譜；

對所述待測水果的近紅外透射光譜進行透射率T計算，并根據所述透射率T得到吸光度A，其中：

T＝(I₀-I_D)/(I_W-I_D)×100％；

A＝Log(1/T)；

其中，I₀為待測水果的近紅外透射光譜，I_D為光纖光譜儀本身的暗噪音光譜，I_W為未放置待測水果時的相對參考光譜；

根據預設的內部組分校正模型以及所述待測水果的近紅外透射光譜信號，得到所述待測水果的內部組分；

根據預設的缺陷判別模型，得到所述待測水果的內部缺陷；

同時顯示所述內部組分和內部缺陷。