专利名称：用于检测植物产品损伤的方法和设备的制作方法
技术领域：
0001本发明一般涉及用于检测植物产品损伤的方法和设备，更具体地是涉及使用大致单一波长的光进行柑橘类水果腐烂检测，并通过损伤类别来分类这些植物产品的方法和设备。
背景技术：
0002在植物产品处理工业，一些植物产品常常在一起储存和/或运输，同时被包装在一个封闭的空间内。如果一个或多个被包装的植物产品受到损伤(即使只是很小量的腐烂)，该封闭包装常常会使这一腐烂迅速蔓延到其它植物产品。此外，植物产品的收获前或收获后机械损伤(例如戳破的孔或切口)，可使腐烂更为迅速地破坏该植物产品(与外表面完整且没损伤的植物产品相比较而言)。由于腐烂的植物产品对于消费者是不健康且缺乏吸引力的，因此政府法规要求最小化提供给人们消费的植物产品中的腐烂量。腐烂对于植物产品的生产者而言代价可能非常高昂，因为如果出现高于政府规定等级的腐烂，那么所运输的全部植物产品可被零售商或消费者拒绝。
0003对于植物产品的处理机和包装机至关重要的是上述处理机和包装机在这些产品被包装以进行运输之前，至少部分地检测，甚至辨别所述植物产品的腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、瑕疵、茎、花、硬度，或含水量(下文统称“损伤”)，从而在一植物产品上的小腐烂斑点不会使腐烂遍及运输过程而蔓延。传统上，是由受过训练的人类检验员来进行损伤检验。然而，即使最为尽责的检验员也有疏忽的时候，并且检验员的视觉敏锐性也会随着长时间重复和乏味的检验工作而变得迟钝。而且，由于不充分的视角、非常小面积/数量的损伤，或者由于损伤具有和植物产品天然颜色相似的颜色，人类检验员看见损伤可能是非常困难的。
0004已经提出了许多用于检测植物产品中的损伤或异物不同方案。例如，1976年1月6日授权给Conway等人的美国专利第3,930,994号公开了一种系统，其使用红外线穿透植物产品，并由此产生对内部损伤的评价。然而，由于即使是同类植物产品在大小、形状和密度上的天然差异，使得穿过植物产品的光的传输不够均匀，不能提供可靠的结果，并且任何这样的检验系统必须丢弃许多“好”的植物产品以确保除去较高比例的“坏”植物产品。
00051996年1月30日授权给Satake等人的美国专利第5,487,472号显示了一替代性方案和装置(下文称为′472)。所述′472装置使用反射光来检测植物产品外表面的损伤。该反射光具有特别选定的多种波长，用以突显植物产品的损伤。不幸的是，对光谱或多个波长的使用大大增加了这一类型检验系统的成本、尺寸和复杂度，而且还增加了植物产品上可接受的花、茎或自然瑕疵引起假阳性损伤扫描的机会，造成好植物产品的浪费。此外，′472装置没有对植物产品基本上全部表面提供彻底的检验，这是因为植物产品是放在传送带上通过该检验系统的，因而该带会在视野中挡住该植物产品的一部分。
0006本发明致力于克服上面所提出的一个或多个问题。
发明内容
0007在本发明的一个实施例中，公开了一种基于植物产品的损伤来分类植物产品的方法。所述方法包括步骤朝植物产品的外表面发射照射光；检测大致单一波长的反射光，该反射光由植物产品响应照射光而产生；响应所述反射光来确定损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个；并响应该损伤确定来为植物产品分配损伤类别。
0008在本发明的一个实施例中，公开了一种基于植物产品的损伤来分类植物产品的设备。该设备包括一个第一束发射器、第一束检测器，以及控制单元。所述第一束发射器提供到植物产品的第一照射光；所述第一束检测器检测来自于植物产品的大致单一波长的第一反射光，并作为响应产生第一反射信号；所述控制单元接收至少一个第一反射信号，并作为响应为该植物产品分配一个损伤类别。该控制单元响应所述第一反射信号来确定损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个，并响应该损伤确定来为植物产品分配损伤类别。
0009在本发明的一个实施例中，公开了一个基于损伤来分类植物产品的设备。该设备包括，其响应于大致单一波长的光，来确定植物产品表面损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个的装置；以及用于响应该损伤确定而将所述植物产品分类到两个或更多损伤类别中某一类的装置。
0010在本发明的一个实施例中，公开了一种用来扫描植物产品以检测该植物产品损伤的设备。该设备包括至少一个束发射器、至少一个束检测器，以及一个控制单元。该束发射器提供到植物产品的照射光；该束检测器检测来自植物产品的反射光，并作为响应产生至少一个反射信号；所述控制单元接收至少一个反射信号，并作为响应产生一植物产品图像。该反射光具有大致单一波长，并且响应于所述植物产品图像来检测所述植物产品的损伤。
0011为了更好地理解本发明，可将附图作为参考，其中0012图1是本发明一个优选实施例的方块图。
0013图2是本发明的优选实施例一部分的透视图。
0014图3是本发明一个优选实施例的逻辑流程图。
具体实施例方式
0015本发明的一个优选实施例提供了检测植物产品损伤以及基于该损伤确定来分类这些植物产品的方法和设备。植物产品可以是任何合适的非柑橘类水果、蔬菜、豆类、柑橘类水果等等，并且在此将其统称为“植物产品”。图1描述了根据本发明一实施例的检验系统100。该检验系统100包括至少一个束发射器102和至少一个束检测器104。图1所示的实施例包括两个束发射器102A、102B和两个束检测器104A、104B，但本发明可使用任何适当数量的束发射器102或束检测器104。此外，并不需要按图1所示的成对方式来提供束发射器102和束检测器104。例如，单个束发射器102可用宽束或宽光束来照射一个目标区域(即检验位置)，而多个束检测器104均可监测该检验位置的一个预定部分。因此，对于同一件植物产品可产生多个图像用于稍后的组合和处理。
0016束发射器102可以是下列装置中的至少一种激光器、发光二极管、广谱灯、装备有滤光器的广谱灯，或任何其它适合的束发射器102或束发射器102的组合。可选地，(一个或多个)发射器102可装备额外的光学元件(镜片、偏振器等等)。优选地，束发射器102是二极管型红外激光器，其具有大致单一波长的输出波长。
0017如在本领域内所公知的，“单一波长激光器”实际将发射某个波长范围的光，其所具有的功率谱将大致在所给出的波长处具有峰值功率，并且功率大小会从该峰值下跌。此外，还可在标准工业公差内指定所给出的波长，这不会对本发明带来阻碍。因此，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可允许具有“大致”单一波长输出的激光器产生具有与所给出的单一波长不同波长的有限数量的光，如在权利要求中所限定的。
0018另外，该单一波长优选处于900nm到1100nm的范围内，并且更具体的是980nm，这是因为试验显示这样的波长具有所期望的特点(这将在后面讨论)。可选地，束发射器102适合于发射窄光束，其大致沿着垂直于发射方向的线进行照射，这是通过扫描沿着垂直路径的光束、通过使光束穿过光学装置以同时记录下线的形状，或通过其它任何合适的方法来实现的。通常，该束发射器可根据检测器104的类型而改变，但应该为(一个或多个)束检测器104的视场(“FOV”)提供合适的照射。
0019束检测器104可以是下列装置中的至少一种光电二极管、光传感器、照相机、装备有滤光器的照相机、CCD传感器，或任何其它适当类型的检测器104或检测器104的组合。可选地，(一个或多个)检测器104可装备额外的光学元件(镜片、偏振器、滤光器、诸如光栅或棱镜之类的测光单元，等等)。在使用谱产生束发射器102的情况下，束检测器104可装备有滤光器，以使束检测器104只检测如前所述的大致单一波长的光。可选地，束检测器104适于基本沿着一条一维检测线来检测光束——例如，束检测器104可以是“线扫描”照相机。检验系统100在此将被描述成基本沿着这样的检测线来检测光束。或者，束检测器104的FOV可是二维区域——例如当用“区域扫描”照相机作为束检测器104时——此时对检验系统100的软件和光学元件进行适当改变。在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可容易地使用区域扫描束检测器104来代替所讨论的线扫描束检测器104。
0020可通过使用诸如多路复用器119这样的公知装置，将来自束检测器104A、104B的信息组合为单一数据流。发射器102A、102B，检测器104A、104B，多路复用器119，传送系统114，以及分类系统116的组合可涉及单个处理通道。可选地，如图1中虚线箭头所示，来自多个通道(每个包括了发射器、检测器和多路复用器)的信息可经过使用公知的集中器(concentrator)120而被组合或部分地处理，这与此处所讨论的单个通道方式基本类似。
0021控制单元106以任何合适的方式向检验系统100的其余部分提供接口和处理功能，优选地是通过包括处理器、存储器(可选地与处理器集成)，以及至少一个软件指令。合适的软件指令可包括用于以下功能的程序束发射器102的控制、束检测器104的控制、反射信号控制、反射信号组合、反射信号分析、图像生成、损伤评价、损伤类别分配、植物产品路由，或者任何其它适合的功能。该控制单元106可位于束发射器102和束检测器104附近，或较远地布置。该控制单元106可专用于给定的检验系统100、检验位置或处理线，或者被集中服务于多个检验系统100、多个检验位置或多个处理线。此外，尽管控制单元106在图1中被描述为虚线内的单一单元，但本发明并不要求控制单元106被装配成一个集成的整体，也不要求控制单元106在装配时将未显示或显示在虚线之外的元件排除在外。例如，可将信号处理功能的一部分配备在束检测器104内，这也是符合本发明的。
0022在图1描述的实施例中，控制单元106包括控制局域网络(CAN)卡108，其向增益控制器110提供指令，以激活束发射器102。控制单元106还包括至少一个接口112，其包括外部部分112A和处于控制单元内部的部分112B，该接口112以公知的方式在控制单元106和检验系统100的一个或多个其它元件之间来回输送信息。在图1中，接口112将来自束检测器104(经由多路复用器119和集中器120，如作为可选地实现的)和传送系统114的信息传送到控制单元106，再将信息从控制单元106向前传送到分类系统116。在上述布局的基础上，本领域技术人员将会意识到，多个束检测器104和束发射器102可被使用在同一或不同的检验位置、可被使用在单个或多个通道，以检验(一个或多个)相同或不同的独立植物产品230，并且控制单元106可配备必要的软件和硬件，以在(一个或多个)独立的检验位置和/或(一个或多个)植物产品230之间加以区分，以便准确地跟踪(一个或多个)植物产品230的损伤。对于单个植物产品230，可取得多个图像，每个图像组成一个包，并且通过多路复用器119将单独一件植物产品的多个包组合到一个单一数据流中，该数据流可通过控制单元106来处理。对于多个通道中的植物产品230，输入到集中器120(其接收相似的来自多路复用器119的多路输出)的数据流，将向前传递到控制单元106以进行进一步的处理。
0023图1所示的实施例中的控制单元106还包括数字信号处理(DSP)卡122，其用于收集、处理和/或帮助显示从束检测器104获得的信息并被处理。当来自多个束检测器104的信息被复用在一起时，如图1所示，DSP卡122包括解复用软件118，其将来自一个或多个线中的束检测器104的聚集和复用信息分离为一系列反射信号，每个反射信号都对应于一个束检测器104，以期望形式将这些反射信号独立地、暂时地或永久地存储为存储的反射信号124A、124B。例如，存储的反射信号124A、124B可以是数据阵列(或数组)、数字图像，或其它合适的信息组，和/或可被保存在短时存储器中用于立即处理或被保存在长时存储器中用于归档或其它目的。
0024然后，利用图像处理算法126来处理存储的反射信号124A、124B，以完成对给定植物产品230的检验处理，其中图像处理算法126例如将分析存储的反射信号124A、124B，并返回一个将与判定模块128中的阈值进行比较的数值。在示例性的逻辑128中，作出是否超过某个腐烂阈值的判定，如果未超过，则处理结束。可设定一个或多个阈值用于不同的判定。如果一个(或多个)阈值被超过，就可产生一个或多个螺线管激活信号，并将其向前传递到接口112。从而，根据对于某件给定植物产品230的损伤的确定结果，控制单元106可将一个或多个信号传递到分类系统116，以将这件植物产品230路由到两个或多个预定位置(例如，继续正常处理、一个废品箱，或任何其它期望目的地)之一。
0025图2是本发明一个实施例的局部透视图。显示了检验系统100的一部分，其包括束发射器102和束检测器104。对于检验系统100的某个给定应用，并不需要将束发射器102和束检测器104相对排列成图2所示的方式，根据实验很容易确定合适的间距和相对角度。传送系统114以任何适当方式将植物产品230在传送方向232上沿生产线移动(为便于描述，将传送方向232定义为相对于检验系统100的“纵向”方向)，经过束发射器102和束检测器104。合适的传送系统114的例子包括辊子(如图中所示)、皮带、水箱、推动器、重力系统、杯、静态表面(例如坡道或工作台)，或任何其它允许进行期望扫描的传送系统；向检验系统100提供植物产品230的确切机构对于本发明而言并不重要。
0026优选地，在植物产品230按传送方向232移动时，传送系统114还可按旋转方向234(围绕垂直于或横向于传送方向232的轴线)，并以预定旋转速率来旋转每个植物产品230，以使植物产品230的大致整个外表面暴露给束发射器102和束检测器104。或者，仅有植物产品230外表面的一部分(例如一端或一侧)可被暴露给束发射器102和束检测器104，并且可用一个合适的传送系统114将植物产品230定向到所期望的视野。
0027在图2所示的实施例中，从动辊子236以旋转方向234来旋转植物产品230。辊子236也用来将可被成组传送的植物产品230分开，以致可通过辊子236的位置将每个正被检验的植物产品230容易地识别出来，从而向分类系统116提供了一种跟踪和分类每个独立的植物产品230以便路由到某个预定位置的方法。
0028束发射器102朝正被检验的植物产品230的外表面发射照射光238。优选地，如图2所示及上面所讨论的，该照射光238是一窄光束，其被提供在垂直于植物产品230的传送方向232的线上。然后，植物产品230响应于照射光238而产生反射光(未示出)。优选地，该反射光基本上是由植物产品230的外表面反射的，但是根据照射光238波长的不同，反射光可能至少部分是由植物产品230的这样的部分反射的，该部分处于严格定义的植物产品/空气界面之内，例如植物产品230的最外层部分(zest)或内壳(inner rind)。不论如何，为了本发明的目的，从植物产品230的这些名义上的内部部分反射的光被认为是“反射光”，因为对于所期望的检验系统100的应用而言，可轻易地选择照射光238的波长以最小化或最大化这一效应。此外，反射光可从植物产品230的预定部分被反射，如根据本发明特定应用所期望的，其并不基本上是植物产品230的外表面，例如末端区域或外表面的其它一些限定部分。
0029束检测器104基本上是检测反射光的单一波长，这可能是由于照射光238具有大致单一波长，或者是由于束检测器104装备有滤波装置——获取大致单一波长的确切装置对本发明并不重要。在用于检测柑橘类水果腐烂的一个优选实施例中，提供了980nm的波长，这是因为(1)与未腐烂表面相比，腐烂表面将以一种不同的方式来反射这种光，以及(2)(产生)大致980nm波长的光束的商用激光器相对便宜并且易于获得。束检测器104将所述反射光的信息传送给控制单元106；为了简明起见，在此将该信息表征为一个由束检测器104产生并被传输给控制单元106的反射信号124。
0030束检测器104的FOV是与检验位置相关联的。检验系统100可具有多个检验位置，每个检验位置对应于一个不同的束检测器104的FOV。注意，在不脱离本发明的情况下，FOV可以是部分重叠或基本上重叠的。与仅仅利用一个检验位置相比，多个检验位置可允许每个植物产品230大致整个外表面被更加彻底和/或更加有效地检测，但这种多重性需要对控制单元106进行较复杂的编程。例如，必须为所有的检验位置组合和集成所积累的被检测反射窄光束，以形成单个植物产品230的一个或多个图像。
0031反射光与任何可能出现在植物产品230外表面上或附近的损伤具有特定关系。即，基于所选定的单一波长，损伤所反射的照射光238的量与植物产品的未损伤外表面所反射的相比明显不同。为了便于描述，与未损伤外表面相比，假定损伤所反射的照射光238较少，因此会在基于该反射光的图像上产生“暗斑”。注意，虽然使用了术语“图像”来讨论反射光，但并不需要通过控制单元106来产生实在的图像。例如，反射光的返回量少于预期时所产生的反射信号124的值足够低，以致控制单元106勿需对可视化图像进行处理即可准确地确定在植物产品230上存在损伤。
0032当控制单元106接收到至少一个反射信号124时，就会响应该反射光，确定出正被检验的特定植物产品230的损伤是否存在、数量和严重程度中的至少一个。“损伤”由操作员预先定义，优选是通过选择反射光的波长来预先定义的，“损伤”可包括腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、以及瑕疵中的一个或多个。检测系统100还可以检测或改成检测植物产品230的诸如茎、花、硬度、含水量或其它任何期望特性的自然性质——尽管这些性质在传统检测中并不是必要的“损伤”，但是为了便于描述，本发明的说明书和权利要求书中所用的术语“损伤”被定义为包括这些特性(以及前面所述的腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、瑕疵)。
0033可选地，控制单元106能够响应该损伤确定来为每个植物产品230分配一个损伤类别。优选地，控制单元106然后响应于损伤类别，将植物产品230引导到两个或更多预定位置(例如废品箱、优质品(first quality)线、非食物质量线，或其它合适的位置)中的一个位置处。例如，如果植物产品230少于3％的表面包含损伤，就允许对植物产品230进行包装，而对于在3-10％表面上包含损伤的植物产品230则被送到榨汁线，而损伤高于10％的植物产品230被送到废品箱。优选地，对损伤类别进行调整，以使因现场条件或检验系统100的特性而被送到废品箱的好植物产品230的数量减至最少，而且有可能在检验系统100的操作过程中，通过图1所示的至控制单元106的技术员界面140或用户界面142来进行调整。上述示例中列出的百分数和数值完全是示例性的，对于检验系统100的某个给定应用，根据实验很容易确定这些百分数和数值。选择哪种具体的分类系统116对本发明而言并不重要，而且这对本领域普通技术人员而言很容易进行。
0034在产生植物产品230的图像的本发明的实施例中，控制单元106接收多个反射信号124，每个反射信号124对应于沿反射光的检测线获得的植物产品230外表面的一个“切片”视图。然后，控制单元106将这些多个反射信号124组合成植物产品230大致整个外表面的图像，植物产品230在转动方向234上的运动有利于这种组合。优选地，存储反射信号124，然后在控制单元106大致扫描了植物产品230的整个外表面时组合这些反射信号，从而生成特定植物产品230的可视化图像，以便进行损伤确定。本领域技术人员基于所提供的公开内容，无须过多试验即可轻易实现将多个分离的检测图像整合为单个图像或多个图像以便进行比较或判断的编程。或者，可使用其他合适的方法，例如将反射信号124的值相加，而植物产品230的损伤类别由最终的总和来确定。在任意例子中，控制单元106被配备为当每个独立的植物产品230已经进入检测位置时进行检测，收集对应于植物产品230的至少一个反射信号124，当束检测器104扫描了植物产品表面时进行检测，并确定植物产品表面上的损伤量。根据目前光学元件和处理线的限制，可以预见上述步骤优选地将在80ms或更少的时间内被执行，以允许植物产品230平稳通过所述系统。然而，检测系统100的速度性能对于本发明并不是重要。检验过程可在所述植物产品相对于检测系统100以任意速度传输时被执行——或者甚至在保持静态时被执行。
0035图3描述了本发明的逻辑的流程图。控制开始于开始块300，并经过第一控制块302，其中向束检测器104的FOV提供照射光。然后，控制经过第二控制块304，其中束检测器104对反射光进行检测。然后，控制进行到第三控制块306，其中执行了一个可选(如虚线所示)步骤，即对反射光的信息进行存储，如果需要的话。
0036无论是否执行了第三控制块306的逻辑，控制随后进行到第一判定块308，其中将传送系统114的辊子236的位置与一个先前观测的位置相比较。如果辊子236的位置没有发生变化，那么控制返回到开始块300，并且重复图3的逻辑。如果辊子236的位置发生了变化，则将控制进行到第二判定块310。
0037在第二判定块310处，估计在预定检验位置(由给定检验系统100的特定配置定义)是否存在或不存在植物产品230。如果在检验位置没有植物产品230，控制就返回到开始块300。然而，如果植物产品230存在于该检验位置，控制就进行至第四控制块312，在其中识别该特定植物产品230。
0038对于检验系统100的每个检验位置重复图3的逻辑，即从第一控制块302到第二判定块312(如虚线所示)。因此，可提供多个束发射器102和束检测器104，并可同时检测相同或不同的植物产品230，这仍然落入所附权利要求的范围中。本领域普通技术人员能够轻易地提供软件和硬件来实现任何利用了本发明的检验系统100，而不会被限制于在此作为例子示出和讨论的精确的检验系统100。
0039控制从第四控制块312进行至第五控制块314，在其中根据所选损伤算法，执行所识别的植物产品230的损伤确定。通过与标准、参考图像、设置在存储器中的阈值比较，或者通过其它合适的方案，可作出该确定。各种判断技术都是公知的，可根据正被检验的植物产品来优选其中的某种判断技术。本领域技术人员应意识到，在分析和判定过程中可使用一个或多个参数和/或阈值。
0040控制从第五控制块314进行到第三判定块316，在其中确定所检测的损伤的可接受性。如果其中没有损伤或如果损伤是可接受的，所识别的植物产品230就被允许在第六控制块318通过检验系统100。然而，如果损伤是不可接受的，那么控制进行到第七控制块320，将所识别的植物产品230送到一个替换或备用位置，而不允许其通过正常的处理过程。从第六或第七控制块318、320之一，对于单件植物产品的处理就结束于结束块322，接着用于处理下一件植物产品的新的处理将在块300开始。
0041根据检验系统100期望功能的需要，图3的逻辑可被重复。此外，多个被识别的植物产品230可在同一时间处于该逻辑的不同阶段，而且控制单元106跟踪每个独立的被识别植物产品230，并对多个被识别的植物产品230进行并行处理。最后，在不影响本发明的操作的情况下，可根据需要使用公知的安全装置，这些安全装置可防止检验系统100因缺陷元件、瑕疵逻辑或其它已知的损害电子系统的原因而出现故障。
0042虽然已经参考上面的优选实施例，具体示出和描述了本发明的各个方面，但本领域技术人员将会意识到，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可想到多种额外的实施例。例如，在扫描植物产品230的整个外表面之前，可进行损伤确定；控制单元106的硬件、软件，或配置可不同于所描述的硬件、软件，或配置；或者可使用不同的损伤确定方案(例如单一阈值损伤级触发丢弃)。然而，合并有这样的实施例的装置或方法应被理解为落在本发明基于所附权利要求及其任何等同物所确定的范围内。通过对附图、公开内容以及所附权利要求的研究可获得本发明的其它方面、目标和优点。
权利要求
1.一种基于植物产品的损伤来分类植物产品的方法，所述方法包括以下步骤朝向一个植物产品的外表面发射照射光；检测由所述植物产品响应于所述照射光而产生的大致单一波长的反射光；响应于所述反射光，确定损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个；以及响应于损伤确定，为所述植物产品分配一个损伤类别。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发射照射光的步骤包括发射具有大致单一波长的照射光。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述响应于所述反射光来确定损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个的步骤包括确定所述植物产品的腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、瑕疵、茎、花、硬度，或含水量中至少一种的存在、数目和严重程度中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤对所述反射光的信息进行存储；响应于所存储的信息，生成所述植物产品的一个表面的图像；以及响应于所生成的图像，将所述损伤类型分配给所述植物产品。
5.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤基于所述植物产品的所述损伤类别，将所述植物产品引导到两个或更多预定位置中的一个位置处。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物产品是下列产品中的至少一种非柑橘类水果、蔬菜、豆类，以及柑橘类水果。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述单一波长基本上在900nm到1100nm的范围内。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述植物产品的损伤与所述植物产品未损伤的外表面相比，将较少的所述照射光反射为反射光。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述响应于所述反射光，确定损伤的存在、数目和严重程度中至少一个的步骤；以及响应于所述损伤确定，为所述植物产品分配一个损伤类别的步骤，都是在80ms或更短的时间间隔内完成的。
10.根据权利要求4所述的方法，其中所述响应于所存储的信息，生成所述植物产品的一个表面的图像的步骤包括以下步骤以预定旋转速率绕一轴线来旋转所述植物产品。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测由所述植物产品响应于所述照射光而产生的大致单一波长的反射光的步骤包括以下步骤在第一传送方向中移动所述植物产品；以及大致沿垂直于所述第一传送方向的线来检测所述反射光。
12.一种针对植物产品的损伤检验植物产品的设备，包括第一束发射器，用于向一个植物产品提供第一照射光；第一束检测器，用于检测来自所述植物产品的大致单一波长的第一反射光，并作为响应产生第一反射信号；以及控制单元，用于接收至少一个第一反射信号，并作为响应将一个损伤类别分配给所述植物产品；其中所述控制单元响应于所述第一反射信号，确定了损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个，并且响应于损伤确定，为所述植物产品分配所述损伤类别。
13.根据权利要求12所述的设备，包括第二束发射器，用于向所述植物产品提供第二照射光；以及第二束检测器，用于检测来自所述植物产品的大致单一波长的第二反射光，并作为响应产生第二反射信号；其中所述控制单元接收第一反射信号和第二反射信号每个中的至少一个，并作为响应为所述植物产品分配所述损伤类别。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制单元响应于所述第一反射信号生成所述植物产品的图像。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述植物产品以预定旋转速率绕一轴线被旋转，并且所述控制单元生成所述植物产品大致整个外表面的图像。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制单元包括处理器、存储器，以及至少一个软件指令。
17.根据权利要求13所述的设备，其中所述控制单元响应于所述第一反射信号和所述第二反射信号生成所述植物产品的图像。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制单元包括用于下列至少之一的软件指令束发射器控制、束检测器控制、反射信号存储、反射信号组合、反射信号分析、图像生成、损伤评价、损伤类别分配，以及植物产品路由。
19.根据权利要求12所述的设备，包括传送系统，其携带一个或多个植物产品通过所述第一束发射器和所述第一束检测器。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述传送系统用于在每个植物产品运动通过所述第一束发射器和所述第一束检测器时，以预定速率沿一轴线旋转每个植物产品。
21.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束发射器提供大致单一波长的第一照射光。
22.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束发射器提供大致单一波长的第二照射光。
23.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束发射器是下列装置中的至少一种激光器、发光二极管、广谱灯、以及包括滤光器的广谱灯，并且其中所述第一束检测器是下列装置中的至少一种光电二极管、照相机、包括滤光器的照相机、以及CCD传感器。
24.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束发射器是二极管型激光器。
25.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束发射器是下列装置中的至少一种激光器、发光二极管、广谱灯、以及包括滤光器的广谱灯，并且其中所述第二束检测器是下列装置中的至少一种光电二极管、照相机、包括滤光器的照相机、以及CCD传感器。
26.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束发射器是二极管型激光器。
27.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一反射光的所述单一波长大致在900nm到1100nm的范围内。
28.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二反射光的所述单一波长大致在900nm到1100nm的范围内。
29.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一反射光的所述单一波长是980nm。
30.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二反射光的所述单一波长是980nm。
31.根据权利要求12所述的设备，其中所述植物产品是下列产品中的至少一种非柑橘类水果、蔬菜、豆类、以及柑橘类水果。
32.根据权利要求12所述的设备，其中所述损伤是下列损伤中的至少一种所述植物产品的腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、瑕疵、茎、花、硬度，或含水量。
33.根据权利要求12所述的设备，其中所述植物产品的损伤作为第一反射光所反射的所述第一照射光，要少于所述植物产品未损伤的外表面作为第一反射光所反射的第一所述照射光。
34.根据权利要求13所述的设备，其中所述植物产品的损伤与所述植物产品未损伤的外表面相比，将较少的所述第二照射光反射为第二反射光。
35.根据权利要求19所述的设备，其中所述传送系统基于所述植物产品的所述损伤类别，将所述植物产品引导到两个或更多预定位置中的一个位置处。
36.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束发射器提供了第一照射光的一条线，其垂直于所述植物产品的传送方向。
37.根据权利要求36所述的设备，其中所述第一束发射器通过下列至少之一来提供所述第一照射光的所述线沿预定路径扫描第一照射光的一个点；并使来自第一光源的所述第一照射光穿过一光学装置，以同时形成第一照射光的线。
38.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束检测器检测第一反射光的线，其垂直于植物产品的传送方向，而且所述控制单元对多个第一反射信号进行组合，以作为响应生成所述植物产品的损伤确定。
39.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一束检测器检测第一反射光的一个区域。
40.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束发射器提供了第二照射光的一条线，其垂直于植物产品的传送方向。
41.根据权利要求40所述的设备，其中所述第二束发射器通过下列至少之一提供第二照射光的所述线沿预定路径扫描第二照射光的一点；以及使来自所述第二光源的所述第二照射光穿过光学设备，以同时形成第二照射光的线。
42.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束检测器检测第二反射光的线，其垂直于植物产品的传送方向，而且所述控制单元对多个第一反射信号和第二反射信号进行组合，以作为响应产生所述植物产品大致整个表面的损伤确定。
43.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二束检测器检测第二反射光的一个区域。
44.一种基于损伤来分类植物产品的设备，包括用于确定的装置，其响应于大致单一波长的光，来确定所述植物产品的表面损伤的存在、数目和严重程度中的至少一个；以及用于分类所述植物产品的装置，其响应于损伤确定，将所述植物产品分类为两个或更多损伤类别中的一个。
45.根据权利要求44所述的设备，其中所述用于确定的装置包括下列装置中的至少一个用于产生大致单一波长的照射光的装置；以及用于检测大致单一波长反射光的装置。
46.根据权利要求44所述的设备，其中所述单一波长大致在900nm到1100nm的范围内。
47.根据权利要求44所述的设备，其中所述植物产品是下列产品中的至少一种非柑橘类水果、蔬菜、豆类、以及柑橘类水果。
48.根据权利要求44所述的设备，其中所述损伤是下列损伤中的至少一种所述植物产品的腐烂、收获前机械损伤、收获后机械损伤、瑕疵、茎、花、硬度、或含水量。
49.根据权利要求44所述的设备，其中所述植物产品的损伤与所述植物产品未损伤的外表面相比，所反射的单一波长的光较少。
50.根据权利要求44所述的设备，其包括用于相对于所述用于确定的装置来移动所述植物产品的装置，以使所述植物产品的表面被暴露给所述用于确定的装置。
51.根据权利要求50所述的设备，其中所述用于移动的装置包括用于旋转的装置，其使所述植物产品以预定速率绕一轴线旋转。
52.一种用于扫描植物产品以检测植物产品损伤的设备，包括至少一个束发射器，用于向所述植物产品提供照射光；至少一个束检测器，用于检测来自所述植物产品的反射光，并作为响应产生至少一个反射信号；以及控制单元，用于接收所述至少一个反射信号，并作为响应产生一个植物产品图像；其中所述反射信号具有大致单一波长，且其中所述植物产品的损伤响应于所述植物产品图像而被检测。
53.根据权利要求52所述的设备，其中所述束发射器是激光器。
54.根据权利要求52所述的设备，其中所述单一波长大致在900nm到1100nm的范围内。
55.根据权利要求52所述的设备，其中所述控制单元将多个反射信号组合，以产生一所述植物产品的大致整个表面的植物产品图像。
56.根据权利要求52所述的设备，其中所述至少一个束检测器大致沿检测线来检测所述反射光。
57.根据权利要求56所述的设备，其中所述植物产品沿一条基本垂直于所述检测线的生产线移动。
58.根据权利要求52所述的设备，其中所述植物产品以预定旋转速率绕一轴线旋转，以提供所述植物产品的表面的植物产品图像。
全文摘要
本发明公开了一种基于植物产品的损伤来分类所述植物产品的方法和设备。束发射器(102A、102B)朝植物产品的外表面发射照射光。束检测器(104A、104B)检测由植物产品响应照射光而产生的大致单一波长的反射光。控制单元(106)响应于所述反射光，确定损伤存在、数目和严重程度中的至少一个。控制单元(106)响应所述损伤确定，为所述植物产品分配损伤类别。
文档编号G01N21/85GK1890032SQ200480035641
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月12日 优先权日2003年12月5日
发明者J·G·伊巴拉, J·B·谢夫勒, M·C·小冈萨雷斯, R·D·赫克, H·A·艾费尔德 申请人:新奇士种植者公司