一种水果糖酸度品质实时检测装置的制作方法

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种水果糖酸度品质实时检测装置。

背景技术：

水果因含有人体所需的多种矿物质、维生素等营养成分而被人们作为不可或缺的日常食用品,随着生活水平的提高,人们对食用水果的甜度好口感也有了更高的要求。传统的检测技术不但费时费力,而且还会对水果造成伤害。近年来,近红外光谱检测技术的快速发展使得采用近红外光谱分析技术实现对水果糖浓度的快速、无损检测成为可能。近红外光谱检测技术具有快速简便、无损、准确等特点,已在农业和食品行业中得到广泛应用。

国内外研究人员利用近红外(NIR)分析技术对水果内部品质指标检测已取得了重大成绩,Kawano选用680~1235nm光谱范围近红外光谱,采用透射的方法对柑橘的糖浓度进行了检测分析；Slaughter 采用近红外光谱分析技术对油桃内可溶性固形物含量、糖度和叶绿素A含量等指标进行了定量研究；McGlone 研究了不同的近红外检测系统对高速运动的苹果内部糖浓度检测的影响。在国内,近红外光谱分析技术在农副产品中的研究虽然起步比较晚,但也已取得了相当多的成就。孙通等采用近红外光谱结合可见光对南丰蜜桔的可溶性固形物含量的影响进行了研究；刘燕德等利用近红外漫反射技术对苹果糖浓度的影响进行了定量研究；董小玲等采用近红外漫反射技术结合小波压缩技术对马铃薯淀粉含量的影响进行了深入研究；高海龙等利用近红外漫反射光谱实现了对鲜枣品种的鉴别和对劣枣的剔除工作。前人通过大量的试验证明,采用近红外漫反射技术间接实现对水果糖浓度和酸度的检测是可行的,在这方面积累了大量的经验,然而大多数研究仅仅停留在试验层次,还没有一套完整的水果糖酸度实时检测的设计研究方案。

技术实现要素：

本发明的目的是为了实现水果糖度和酸度内部品质的检测，设计了一种水果糖酸度品质实时检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

水果糖酸度品质实时检测装置由传输单元、控制单元、光谱采集单元和数据处理单元等部分构成。

所述的传输单元包括托盘、轨道、输送小车等部分。设计轨道时，根据水果的实际大小和实现水果的平稳传输的要求,轨道采用市场上的型材加工而成,使用2根平行的三角铁型钢结构设计,保证2根角铁的平行,角铁的角为小车提供导向作用,保证小车的有向运动。

所述的控制单元由1对检测出发装置和用于试验台上所需控制的部件通信接口构成,负责控制小车的动作,完成水果定位、光谱采集等工作。

所述的光谱采集单元包括采集探头、光纤、光谱仪等部分构成，负责完成对每个水果的光谱采集的任务。

所述的数据处理单元先采用多元散色校正(MSC)的方法对水果的漫反射光谱进行预处理,去除杂波,然后采用偏最小二乘法(PLS)建立水果糖酸度预测模型,完成对水果糖酸度的预测。

本发明的有益效果是：

本研究首先对水果糖酸度近红外检测系统进行整体设计,主要对传输模块、光照模块、光谱采集模块和数据分析处理模块进行了详细设计说明 ,实验结果表明采用近红外光谱漫反射技术间接实现对水果糖酸度的检测是可行的,且具有较好的效果。其中,用光谱预处理后建立的水果糖酸度模型效果更佳,采用多元散色校正(MSC)的光谱预处理方法对光谱预处理后建立的模型最优。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统的整体设计图示。

图2-1是水果托盘的结构。

图2-2是小车的结构。

图3是光照系统设计结构。

图4是近红外光谱采集控制流程。

具体实施方式

如图1所示，水果糖酸度品质实时检测装置由传输单元、控制单元、光谱采集单元和数据处理单元等部分构成。传输单元包括托盘、轨道、输送小车等部分,输送小车带动装有水果的托盘在轨道上运动,完成水果传输的任务,输送小车的最终动力来源于电动机,控制系统通过控制电机的运转,达到控制水果的运输。控制单元由1对检测出发装置和用于试验台上所需控制的部件通信接口构成，负责控制小车的动作,完成水果定位、光谱采集等工作。光谱采集单元包括采集探头、光纤、光谱仪等部分构成,负责完成对每个水果的光谱采集的任务。数据处理单元由特定的DSP 处理器和事先建立的水果糖酸度预测算法模型组成,通过对光谱的预处理去除噪声,然后输入到预测模型得到水果的内部品质指标。

如图2所示，传输系统负责水果保持特定的姿态以一定的速度进入光谱检测箱中,为光谱的采集做好实现准备工作。这个环节的技术特点在于保证水果的稳定运动、托盘与水果之间的避光区、传输速度的调节等。水果托盘和小车的设计主要要完成水果的运输和定位功能。

如图3所示，光照系统由光源和光照箱两部分构成,为水果在线检测提供稳定、可控的近红外光源,使整个系统有足够强的光线被照射到水果表面,协助光谱采集模块完成漫反射光谱的采集工作。

如图4所示，光谱采集单元包括近红外探测器、光纤、光谱仪等部分,主要完成对水果漫反射回的近红外光谱进行实时采集,本系统中采用的近红外漫反射吸光度计算公式为: 式中:D为吸光度；R_∞ 为漫反射率；K为吸收系数(主要取决于漫反射体的化学成分)；S为漫反射体的散色系数(主要取决于漫反射体的物理特性,S≈421.67)。