專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)，具體地說(shuō)是一種利用激 光誘導(dǎo)熒光高光譜圖像技術(shù)來(lái)無(wú)損檢測(cè)水果多種品質(zhì)的裝置。
技術(shù)背景隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，消費(fèi)者在選購(gòu)水果時(shí)除了注重大小、 顏色、外觀(guān)形狀等外部品質(zhì)之外，對(duì)于內(nèi)部品質(zhì)如硬度、糖度、酸度和內(nèi) 部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如維生素含量等指標(biāo)也極為看重。水果內(nèi)部品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)將 為消費(fèi)者提供直接、快速評(píng)定水果口味品質(zhì)的簡(jiǎn)便手段。為了滿(mǎn)足廣大消 費(fèi)者對(duì)于選購(gòu)高品質(zhì)水果，真正達(dá)到貨真價(jià)實(shí)之目的，研究開(kāi)發(fā)無(wú)損檢測(cè) 水果分級(jí)技術(shù)極具實(shí)用價(jià)值。目前，目前水果內(nèi)部品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)的研究方 法主要是方法有近紅外分析法。近紅外光譜技術(shù)對(duì)水果糖度、酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有比較好的預(yù)測(cè)能 力，但這種信息是一維的。由于農(nóng)畜產(chǎn)品往往是不規(guī)則體，表面各部分可 能有形狀、顏色甚至組織特征的差別。而光纖探頭檢測(cè)的部位又是很小的， 所以光譜表達(dá)的信息就顯得不全面。計(jì)算機(jī)圖像能表達(dá)二維信息，具有遠(yuǎn) 距離測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。此外，用計(jì)算機(jī)圖像可同時(shí)檢測(cè)多個(gè)農(nóng)畜產(chǎn)品對(duì)象，檢 測(cè)效率是很高的。當(dāng)前， 一種能集成光譜檢測(cè)和圖像檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)一 一高光譜圖像正好能滿(mǎn)足農(nóng)畜產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的需要。雖然近紅外光譜能較好地表征農(nóng)畜產(chǎn)品內(nèi)部品質(zhì)信息，對(duì)水果糖度、 酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的預(yù)測(cè)能力較好，但對(duì)質(zhì)地(硬度)的預(yù)測(cè)精度較差。 目前，尚沒(méi)有能對(duì)水果內(nèi)部品質(zhì)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，從而能夠方便、快速和準(zhǔn) 確的辨別水果內(nèi)部品質(zhì)的技術(shù)。因此有必要設(shè)計(jì)一種非破壞、非接觸、快 速的檢測(cè)裝置，以利對(duì)水果更精確的分級(jí)，提高水果國(guó)際巿場(chǎng)竟?fàn)幠芰Α?發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種應(yīng)用激光誘導(dǎo)熒光高光譜圖像技術(shù)來(lái) 快速無(wú)損檢測(cè)水果缺陷或損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 的裝置。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為 一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置包括水果輸送部件、熒光光譜圖像獲取 部件、電算部件和分級(jí)部件，所述的水果輸送部件由滑道及其直線(xiàn)分支好 果滑道和旁側(cè)分支差果滑道，以及位于滑道上、間隔串聯(lián)為一體的水果輪 和與其傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成；水果輪的軸向剖面是中間小、端部大的雙曲線(xiàn)形，它相對(duì)于滑道只移動(dòng)，不滾動(dòng)，位于其上的水果相對(duì)于水果輪是 靜止不動(dòng)的。
所述的電算部件包括安裝有檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)及與其相聯(lián)的圖像采集卡。所述的熒光光譜圖像獲取部件位于水果輸送部件的上方，熒光光譜圖 像獲取部件的聚光鏡安裝在激光器的前面，CCD攝像頭安裝在成像光譜儀 后面，激光器的軸線(xiàn)與CCD攝像頭的軸線(xiàn)相交于被檢測(cè)水果，激光器的軸 線(xiàn)與水果輸送部件的輸送平面的夾角為5-30度，CCD攝像頭的軸線(xiàn)垂直于 水果輸送部件的輸送平面；CCD攝像頭通過(guò)觸發(fā)器與激光器導(dǎo)線(xiàn)連接，CCD 攝像頭還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接到電算部件的圖像采集卡，與觸發(fā)器導(dǎo)線(xiàn)連接的位 置傳感器安裝在被檢測(cè)水果下方的長(zhǎng)條槽上，便于沿長(zhǎng)條槽調(diào)節(jié)傳感器的 準(zhǔn)確安裝位置；激光器為氦氖激光器，激光器發(fā)出的激光波長(zhǎng)選用6 32nm 或408nm。所述的分級(jí)部件包括受控于計(jì)算機(jī)的高壓噴氣嘴及通過(guò)輸氣管與其連 接的氣泵，高壓噴氣嘴安裝在滑道分叉處的差果滑道的對(duì)側(cè)。本實(shí)用新型的有益效果是 1 )不需要破壞和接觸被檢測(cè)的水果，采用激光誘導(dǎo)熒光高光譜圖像能 同時(shí)無(wú)損、快速、非接觸、在線(xiàn)地檢測(cè)水果多種的品質(zhì)，例如檢測(cè)水果的 缺陷、損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。2)對(duì)其它難以檢測(cè)的水果損傷和質(zhì)地(包括硬度)都有很好的預(yù)測(cè)能 力，建立的缺陷、損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)預(yù)測(cè)模 型的相關(guān)系數(shù)均能達(dá)到0.95以上。

圖l是本實(shí)用新型的原理及結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型分級(jí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 實(shí)施例如圖l、 2所示，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)包括1) 水果輸送部件由滑道13及其直線(xiàn)分支好果滑道15和旁側(cè)分支差 果滑道14,以及位于滑道13上、間隔串聯(lián)為一體的中間小、端部大的雙 曲線(xiàn)輪9和與其傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，在后者的驅(qū)動(dòng)下，雙曲線(xiàn)輪9 能沿滑道13 —起向前移動(dòng)，但不滾動(dòng)。2) 電算部件包括安裝有檢測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)1及與其相聯(lián)的圖像采集 卡2。3) 熒光光譜圖像獲取部件位于水果輸送部件的上方，熒光光譜圖像獲 取部件的聚光鏡6安裝在激光器4的前面，激光器4的軸線(xiàn)與水果輸送部 件的輸送平面的夾角為5-30度；CCD攝像頭12安裝在成像光譜儀5后面， CCD攝像頭12的軸線(xiàn)垂直于水果輸送部件的輸送平面，激光器4的軸線(xiàn)與相交于被檢測(cè)水果8; CCD攝像頭12通過(guò)觸發(fā)器3與 激光器4導(dǎo)線(xiàn)連接，CCD攝像頭12還通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接到電算部件的圖像采集 卡2,與觸發(fā)器3導(dǎo)線(xiàn)連接的近紅外位置傳感器10安裝在被檢測(cè)水果8下 方的長(zhǎng)條槽上，可沿長(zhǎng)條槽調(diào)節(jié)傳感器10的準(zhǔn)確安裝位置。位置傳感器 IO感應(yīng)信號(hào)后傳至觸發(fā)器3,觸發(fā)激光器4并啟動(dòng)CCD攝像頭12釆集圖像； 激光器4發(fā)出激光7照射到水果8的表面，水果8受激發(fā)出的熒光11經(jīng)成 像光譜儀5進(jìn)入CCD攝像頭12采集不同波長(zhǎng)處的熒光圖像；激光器4為氦 氖激光器，所發(fā)出的激光波長(zhǎng)選用6 32nm或408腿。4)分級(jí)部件包括受控于計(jì)算機(jī)1的高壓噴氣嘴16及通過(guò)輸氣管與其 連接的氣泵，高壓噴氣嘴16安裝在滑道13分叉處的差果滑道14的對(duì)側(cè)。 檢測(cè)軟件根據(jù)相關(guān)水果等或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做出判斷，如果不合格，計(jì)算機(jī)1 發(fā)出信號(hào)控制高壓噴氣嘴16噴氣，將不合格的水果8吹入差果滑道14。 本裝置的檢測(cè)步驟如下1 )水果輸送部件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)雙曲線(xiàn)輪9沿滑道13 —起向前移動(dòng)， 但不滾動(dòng)；水果8以赤道部位向上放置在兩個(gè)雙曲線(xiàn)輪9中間的凹部并隨 之前進(jìn)，它相對(duì)于雙曲線(xiàn)輪9是靜止不動(dòng)的，以利拍攝水果8的激光誘導(dǎo) 熒光高光譜圖像。2)被測(cè)水果8到達(dá)激光器4和CCD攝像頭12的軸線(xiàn)交點(diǎn)，位于其下 方的位置傳感器10感應(yīng)信號(hào)后傳至觸發(fā)器3,觸發(fā)激光器4并啟動(dòng)CCD攝 像頭12采集圖像；激光器4發(fā)出的激光東7照射到水果表面，水果受激發(fā) 出的熒光11進(jìn)入成像光譜儀5和CCD攝像頭12 —起釆集不同波長(zhǎng)處的熒 光圖像。3 )通過(guò)圖像采集卡2、成像光譜儀5、CCD攝像頭12采集64 0nm至1100nm區(qū)間內(nèi)各個(gè)波長(zhǎng)處的熒光高光譜圖像。4 )在每個(gè)波長(zhǎng)處的熒光高光譜圖像中，以激光點(diǎn)為中心截取長(zhǎng)100mm、 寬50mm的子塊圖像，統(tǒng)計(jì)子塊圖像的灰度值平均值。5 )根據(jù)子塊圖像的灰度值平均值，釆用主成分分析方法確定最佳波長(zhǎng) 區(qū)間的熒光高光譜圖像；再根據(jù)最佳區(qū)間熒光高光譜圖像的子塊圖像灰度 值平均值，建立預(yù)測(cè)水果缺陷或損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、酸度和內(nèi)部營(yíng) 養(yǎng)物質(zhì)的模型。6) 檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)最佳波長(zhǎng)區(qū)間的熒光高光譜圖像進(jìn)行子塊圖像灰度平均 值統(tǒng)計(jì)，然后再根據(jù)運(yùn)算值代入水果的缺陷或損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、 酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的預(yù)測(cè)模型，從而判斷出水果8的等級(jí)。7) 檢測(cè)軟件根據(jù)相關(guān)水果等級(jí)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)位于滑道13分叉處的被 測(cè)水果8出判斷，如果不合格，計(jì)算機(jī)1發(fā)出信號(hào)控制高壓噴氣嘴16噴氣， 將不合格的水果8吹入差果滑道14。
權(quán)利要求1、 一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置，其特征在于包括水果輸送部件、熒光光譜 圖像獲取部件、電算部件和分級(jí)部件，所述的水果輸送部件由滑道(13)及其直線(xiàn)分支 好果滑道(15)和旁側(cè)分支差果滑道(14)，以及位于滑道(13)上、間隔串聯(lián)為一體的水 果輪(9)和與其傳動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成；所述的電算部件包括安裝有檢測(cè)軟件的計(jì)算 機(jī)(1)及與其相聯(lián)的圖像采集卡(2);所述的熒光光譜圖像獲取部件位于水果輸送部件 的上方，熒光光譜圖像獲取部件的聚光鏡(6)安裝在激光器(4)的前面，CCD攝像頭(12) 安裝在成像光譜儀(5)后面，激光器(4)的軸線(xiàn)與CCD攝像頭(12)的軸線(xiàn)相交于被檢測(cè) 水果(8)， CCD攝像頭(12)通過(guò)觸發(fā)器(3)與激光器(4)導(dǎo)線(xiàn)連接，CCD攝像頭(12)還通 過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接到電算部件的圖像采集卡(2)，與觸發(fā)器(3)導(dǎo)線(xiàn)連接的位置傳感器(10)安 裝在被檢測(cè)水果(8)下方的長(zhǎng)條槽上；所述的分級(jí)部件包括高壓噴氣嘴(16)及通過(guò)輸氣 管與其連接的氣泵，高壓噴氣嘴(16)安裝在滑道(13)分叉處的差果滑道(14)的對(duì)側(cè)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 水果輪(8)的軸向剖面是中間小、端部大的雙曲線(xiàn)形，它相對(duì)于滑道(13)只移動(dòng)，不滾 動(dòng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 激光器(4)的軸線(xiàn)與水果輸送部件的輸送平面的夾角為5-30度，CCD攝像頭(12)的軸 線(xiàn)垂直于水果輸送部件的輸送平面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置，其特征在于所述的 激光器(4)為氦氖激光器，激光器(4)發(fā)出的激光波長(zhǎng)選用632nm或408nm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)損檢測(cè)水果品質(zhì)的裝置，包括水果輸送部件、熒光光譜圖像獲取部件、電算部件和分級(jí)部件，水果輸送部件由滑道及位于其上的水果輪和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成；電算部件包括計(jì)算機(jī)及圖像采集卡；熒光光譜圖像獲取部件位于輸送部件的上方，它的聚光鏡安裝在激光器的前面，CCD攝像頭安裝在成像光譜儀后面，激光器與CCD攝像頭的軸線(xiàn)相交于被檢測(cè)水果，CCD攝像頭與圖像采集卡以及通過(guò)觸發(fā)器與激光器導(dǎo)線(xiàn)連接，與觸發(fā)器導(dǎo)線(xiàn)連接的傳感器安裝在被檢測(cè)水果的下方；分級(jí)部件包括安裝在滑道分叉處的高壓噴氣嘴及氣泵。本實(shí)用新型能同時(shí)無(wú)損、快速、在線(xiàn)地檢測(cè)水果內(nèi)部的缺陷或損傷、顏色、糖度、質(zhì)地、酸度和內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等多種品質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N33/00GK201021922SQ20072010667
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者劉木華, 周小梅, 徐輝輝, 林懷蔚, 胡淑芬 申請(qǐng)人:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)