[發明專利]一種果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201711163909.9
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108051333B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 蔡健榮;盧越;白竣文;孫力
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01B11/00;G01B11/24;G01N21/25
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• 代理人: 暫無信息

1.一種果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，包括立體視覺檢測裝置、動態稱重裝置、對物料進行干燥處理的干燥裝置、電子控制單元、兩個支撐桿導管(17)和計算機；

所述干燥裝置包括干燥室，所述干燥室的左右兩個側壁上分別設有進風口(8)和出風口(9)，干燥室的頂壁上設有玻璃可視窗口(7)，干燥室內設有物料托盤(10)、物料托盤底座(14)、溫濕度傳感器(15)和風速傳感器(16)，所述物料托盤(10)放置于物料托盤底座(14)上，所述溫濕度傳感器(15)和風速傳感器(16)位于物料托盤(10)的一側，用于實時監控干燥過程中的溫度、濕度和風速；

所述立體視覺檢測裝置包括不透光的光源箱(18)，所述光源箱(18)內設有左相機(2)、右相機(5)、相機固定板(1)、調整裝置(4)和條形光源(6)，所述相機固定板(1)垂直設于光源箱(18)的中心平面上，并位于物料托盤(10)的上方，所述相機固定板(1)上設有左右對稱的兩個滑槽(3)，兩個滑槽(3)呈倒V形，滑槽(3)內設有與滑槽(3)滑動連接的調整裝置(4)，所述左相機(2)和右相機(5)分別安裝在兩個滑槽(3)內的調整裝置(4)上，通過調整裝置(4)調整左相機(2)和右相機(5)在滑槽(3)內的位置以及相機光軸的角度，并將調整后的位置固定，兩個條形光源(6)緊貼于玻璃可視窗口(7)的上表面兩端，使光線照向干燥室的內部；

所述動態稱重裝置位于干燥室的下方，包括稱重傳感器(12)和兩個豎直的支撐桿(11)，兩個所述支撐桿(11)的頂端分別穿過干燥室底壁上的兩個通孔與托盤底座(14)固定連，底端與稱重傳感器(12)固定連接；

兩個所述支撐桿導管(17)分別空套于兩個支撐桿(11)位于干燥室內的部分上，所述支撐桿導管(17)與支撐桿(11)同軸，并且支撐桿導管(17)的直徑遠大于支撐桿(11)的直徑，所述支撐桿導管(17)的底端與干燥室底壁上的小孔固定連接；

所述干燥裝置與電子控制單元電連接，電子控制單元接收溫濕度傳感器(15)和風速傳感器(16)傳輸的信號，通過干燥裝置控制干燥室內的溫度、濕度和風速；所述左相機(2)和右相機(5)與計算機電連接，所述計算機根據左相機(2)和右相機(5)傳輸的圖片利用三維重建方法反映出物料的三維結構，并根據三維結構的參數變化以及稱重傳感器(12)獲得的參數變化實時控制干燥裝置的干燥參數。

2.根據權利要求1所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，所述物料托盤(10)位于干燥室的中央，物料托盤(10)的上表面進行磨砂處理。

3.根據權利要求1所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，所述玻璃可視窗口(7)采用石英玻璃，所述石英玻璃的表面進行防霧涂膜處理。

4.根據權利要求1所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，所述光源箱(18)為立方體結構，底部開口與干燥室連通，光源箱(18)的外側包裹有黑色絨布。

5.根據權利要求4所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，所述玻璃可視窗口(7)為可開合結構。

6.根據權利要求1所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置，其特征在于，所述物料托盤(10)由食品級不銹鋼材質制成。

7.一種如權利要求5所述的果蔬干燥過程物性變化的在線檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：進行相機位置調整，使得左相機(2)和右相機(5)觀察到物料托盤(10)的公共視野最大；

S2：進行相參數設置，使得拍攝圖片特征清晰明顯，并進行稱重校準；

S3：將玻璃可視窗口(7)對左相機(2)和右相機(5)產生的畸變進行校正，具體包括如下步驟：

S301：打開玻璃可視窗口(7)，將標定板放置于物料托盤(10)上，拍攝一組標定板的圖像；

S302：關閉玻璃可視窗口(7)，標定板的位置不動，再拍攝一組標定板的圖像；

S303：移動標定板的位置，重復S101～S102，使標定板遍歷相機視野各個角落，拍攝12～16組標定板的圖像；

S304：采用張正友標定算法計算出左相機(2)和右相機(5)在玻璃可視窗口(7)開閉兩種情況下的位姿矩陣，通過兩個位姿矩陣計算得出玻璃可視窗口(7)開閉兩種情況下對應的兩組圖像的投影變換矩陣，從而對玻璃可視窗口(7)產生的畸變進行校正，具體如下：

R,T是沒有玻璃板時標定板坐標系和相機坐標系的旋轉和平移矩陣，R’,T’是有玻璃板時標定板坐標系和相機坐標系之間的旋轉和平移矩陣，(x_c,y_c,z_c,1)^T為相機坐標系中所對應的點；

S4：對立體視覺裝置的左相機(2)和右相機(5)進行立體標定；

S5：將物料放入物料托盤(10)內；

S6：啟動干燥裝置開始物料干燥；

S7：每隔10～15分鐘停止干燥裝置工作，記錄稱重傳感器(12)的參數，并通過計算機啟動左相機(2)和右相機(5)拍攝物料的圖片，然后干燥裝置繼續工作，左相機(2)和右相機(5)將拍攝的圖片傳輸至計算機，計算機根據步驟S1得到的投影變換矩陣對圖片校正后，利用三維重建方法中的NCC算法反映出物料的三維結構；

S8：計算S7得到的三維結構的三維參數變化；

S9：判別步驟S7獲得稱重傳感器(12)的參數以及步驟S8獲得的三維參數變化情況，若參數變化在容許范圍內，則重復步驟S6-S9，若參數變化不在容許范圍內，則調整干燥參數并記錄干燥參數的變化后，重復步驟S6-S9，直至干燥終止。