[發(fā)明專利]水果內(nèi)部品質(zhì)近紅外透射光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554985.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN104251837A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
• 主分類號(hào): G01N21/3563
• 分類號(hào): G01N21/3563;G01N21/359
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水果質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水果內(nèi)部品質(zhì)近紅外透射光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)水果選擇已從注重外觀(表面)轉(zhuǎn)向口感、營(yíng)養(yǎng)和功能，水果內(nèi)部的隱性缺陷無(wú)法直觀的檢測(cè)，因此對(duì)采集后的水果進(jìn)行內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)顯得尤為重要。

近紅外光譜技術(shù)作為一種快速無(wú)損檢測(cè)方法已在水果品質(zhì)檢測(cè)方面得到廣泛關(guān)注。現(xiàn)有的水果品質(zhì)近紅外漫反射光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)存在的技術(shù)問(wèn)題是：檢測(cè)的精度及穩(wěn)定性的高低取決于檢測(cè)水果大小是否一致，果形是否正常，并且由于近紅外光對(duì)水果穿透能力有限，近紅外光漫反射光譜僅能獲取水果表層品質(zhì)信息。現(xiàn)有的水果品質(zhì)透射光譜檢測(cè)系統(tǒng)，采用透射光譜檢測(cè)水果品質(zhì)，存在如下技術(shù)問(wèn)題：透射光強(qiáng)度較弱，需要高效的光譜獲取手段；透射需要較高的光源強(qiáng)度，但對(duì)水果易產(chǎn)生熱損傷；一般針對(duì)特定水果設(shè)計(jì)，對(duì)水果的不同大小和種類適應(yīng)性差，即使同一種水果，不同品種和產(chǎn)地也會(huì)產(chǎn)生較大光譜響應(yīng)偏差。目前缺乏有效的在線檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)內(nèi)部缺陷果進(jìn)行檢測(cè)，內(nèi)部缺陷果在水果中占有一定比例，如水心病、霉心病、黑心病和內(nèi)部褐變。

對(duì)易損傷水果，如蘋果、梨、桃等薄皮水果，自動(dòng)化分選過(guò)程易造成損傷，需設(shè)計(jì)專用的托盤。現(xiàn)有的水果品質(zhì)近紅外漫反射光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)采用的輸送托盤，光源和探測(cè)器都安裝于水果的同一側(cè)，可避免水果另一側(cè)環(huán)境光進(jìn)入探測(cè)器，但同側(cè)光源在不規(guī)則水果表面的鏡面反射光能進(jìn)入探測(cè)器從而加大光譜信息中的噪音。

現(xiàn)有的水果內(nèi)部品質(zhì)檢測(cè)為破壞性檢測(cè)，無(wú)法滿足水果生產(chǎn)和加工過(guò)程規(guī)模化處理的需求。如何提升光譜獲取性能、降低水果熱損傷和機(jī)械損傷、提高檢測(cè)系統(tǒng)適應(yīng)性和水果內(nèi)部品質(zhì)(內(nèi)部組分、內(nèi)部缺陷)同步在線檢測(cè)能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)推動(dòng)近紅外光譜技術(shù)實(shí)用化具有推動(dòng)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種適用不同大小和種類的水果、能降低水果熱損傷和機(jī)械損傷的水果內(nèi)部品質(zhì)(內(nèi)部組分、內(nèi)部缺陷)同步在線檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

為此目的，第一方面，本發(fā)明提出一種水果內(nèi)部品質(zhì)近紅外透射光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：輸送單元、光源套件組、光譜采集單元、光電開關(guān)、機(jī)架以及計(jì)算機(jī)，其中：

所述輸送單元，包括：傳送皮帶、至少一個(gè)托盤，用于輸送水果，所述至少一個(gè)托盤等間距設(shè)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(gè)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(duì)稱布置在所述輸送單元的兩側(cè)并固定在所述機(jī)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(gòu)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(jì)算機(jī)連接，所述光譜采集單元置于封閉的暗箱內(nèi)；

所述光電開關(guān)在水果離開所述光電開關(guān)所在位置時(shí)，向所述計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)字信號(hào)；所述計(jì)算機(jī)在接收到所述數(shù)字信號(hào)之后，向所述光纖光譜儀發(fā)送控制信號(hào)；所述光纖光譜儀在接收到所述控制信號(hào)之后，通過(guò)所述光纖探頭獲得水果的近紅外透射光，并根據(jù)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(hào)，并將所述水果的近紅外透射光譜信號(hào)發(fā)送到所述計(jì)算機(jī)；所述計(jì)算機(jī)在接收到所述水果的近紅外透射光譜信號(hào)之后，測(cè)量水果內(nèi)部品質(zhì)，所述內(nèi)部品質(zhì)包括內(nèi)部組分和內(nèi)部缺陷。

可選的，所述至少一個(gè)托盤等間距設(shè)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(huán)連接所述下果托。

可選的，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(huán)，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(nèi)取值，所述下果托的硬度在75-85范圍內(nèi)取值。

可選的，所述光源為紅外擴(kuò)展型鹵鎢燈杯，所述燈杯內(nèi)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(jù)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。

可選的，所述光纖光譜儀包括：SMA905標(biāo)準(zhǔn)接口、入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、平面全息光柵、聚光鏡、消二級(jí)衍射效應(yīng)濾光片以及背照式CCD探測(cè)器；