一种用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统的制作方法

本实用新型属于光谱成像技术领域，具体涉及一种用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统。

背景技术：

果蔬干制品的检测分级主要涉及外部品质和内部品质。现有检测方式只能逐一进行检测，耗时耗力。多光谱成像技术是一种集光谱技术和成像技术于一体的无损检测技术，只需采集图像，搭配相关模型，就能同时用于果蔬干制品的内外部品质检测，从而达到快速确定果蔬干制品干燥终点、对果蔬干制品进行分级等目的。

目前，按照分光方式，多光谱成像技术可分为色散型、干涉型和滤光片型等。色散型和干涉型多光谱成像技术通过推扫或摆扫等方式获取二维目标的三维光谱信息，一次曝光可获取所有波段光谱信息，但是对平台的稳定性要求很高，不适用于低成本果蔬干制品的加工和检测过程。滤光片型多光谱成像技术的实现，目前主要采用两种方式。第一种是使用多个相机，每个镜头前分别放置不同波长的滤光片。这种方式能同时获取多个不同波长的图像，但是各个图像参数难以统一，且体积庞大，造价昂贵，同样不适用于低成本果蔬干制品的加工和检测过程。第二种方式只需使用一个相机，将不同波长的滤光片安装在转轮上，通过转轮切换滤光片至镜头下。例如申请公布号为CN 103308466 A的发明专利公开了一种便携式滤光片色轮型多光谱成像系统；授权公告号为CN 206074124 U的实用新型专利公开了一种滤光片转轮式多光谱成像系统。但是，当需放置多个滤光片时，滤光片转轮的结构庞大，且对系统结构稳定性要求高。

技术实现要素：

1、本实用新型的目的。

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统，可用于果蔬干制品多光谱图像的获取。

2、本实用新型所采用的技术方案。

本实用新型提出的一种用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统，包括暗箱(1)、卤素光源(2)、工业镜头(3)、工业相机(4)、相机支架(5)、步进电机(6)、步进电机驱动器(7)、滤光片(8)、滤光片放置台(9)、支撑台(10)和被测物放置区(11)。工业相机(4)上安装工业镜头(3)，整体固定于相机支架(5)，构成图像采集模块。滤光片放置台(9)放置滤光片(8)，由步进电机(6)控制其移动，构成滤光模块。工业相机(4)和步进电机(6)的运行均由数据收发模块控制。图像采集模块、滤光模块和数据收发模块共同构成多光谱成像系统。

作为优选，所述卤素光源(2)由四个相同功率的卤素灯组成，分别安装于所述暗箱(1)下层顶部四角，调整安装角度，使所述卤素光源(2)均能照射到所述被测物放置区(11)。

作为优选，所述滤光片放置台(9)上有与所述滤光片(8)相适应的N个(N为大于1的自然数)圆形滤光片安装槽，可安装1-N个所述滤光片(8)。安装槽采用下半部分镂空比上半部分口径略小的设计，便于放置所述滤光片(8)。

作为优选，所述滤光片(8)直径大于所述工业镜头(3)直径，所述支撑台(10)内侧采用上下贯通的圆台设计，保障图像采集无遮挡。

3、本实用新型的优点。

本实用新型将转轮改为长条型滤光片放置台(9)，其结构简单，易于开发；所述滤光片放置台(9)与所述支撑台(10)有相对应的安装槽设计，增加了系统结构的稳定性；所述相机支架(5)、滤光片放置台(9)和支撑台(10)制作材料为光敏树脂，均采用3D打印技术，成本低廉；本实用新型的结构装置可以快速获取果蔬干制品的多光谱图像，用于检测果蔬干制品内外部品质，适用范围广泛。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1：用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统的结构示意图

图2：用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统的相机支架示意图

图3：用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统的滤光片放置台示意图

图4：用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统的支撑台示意图

图中：1、暗箱，2、卤素光源，3、工业镜头，4、工业相机，5、相机支架，6、步进电机，7、步进电机驱动器，8、滤光片，9、滤光片放置台，10、支撑台，11、被测物放置区。

具体实施方式

如图1所示，一种用于果蔬干制品品质检测的多光谱成像系统，包括暗箱(1)、卤素光源(2)、工业镜头(3)、工业相机(4)、相机支架(5)、步进电机(6)、步进电机驱动器(7)、滤光片(8)、滤光片放置台(9)、支撑台(10)和被测物放置区(11)。工业相机(4)上安装工业镜头(3)，整体固定于相机支架(5)，构成图像采集模块。滤光片放置台(9)放置滤光片(8)，由步进电机(6)控制其移动，构成滤光模块。工业相机(4)和步进电机(6)的运行均由数据收发模块控制。图像采集模块、滤光模块和数据收发模块共同构成多光谱成像系统。本实施例中，本实用新型所采用的主要器件如下：

1、暗箱(1)：本实用新型所述暗箱(1)为长方体结构，分为上下两层，中间以铝板隔开。上层为图像采集模块和滤光模块，下层为所述卤素光源(2)和被测物放置区。铝板中间开圆形孔，大小与所述支撑台(10)内侧圆台状镂空底部相匹配，便于图像采集。所述暗箱(1)下层内壁(包括上、下、左、右、后五面)全部粘有纯黑吸光布，防止所述卤素光源(2)照射至内壁，产生镜面反射，影响被测物图像采集。

2、卤素光源(2)：本实用新型所述卤素光源(2)由四个功率为20W的卤素灯组成，分别安装于所述暗箱(1)下层顶部四角，与所述暗箱(1)中间铝板夹角为30°，使所述卤素光源(2)均能照射到所述被测物放置区(11)。

3、工业镜头(3)：本实用新型所述工业镜头(3)焦距为8mm，所述工业镜头(3)为f/1.4，镜头口径约为20mm。

4、工业相机(4)：本实用新型所述工业相机(4)的传感器为CMOS黑白图像传感器，采用USB2.0接口，光谱响应范围为380-1100nm，涉及可见光和部分近红外波段。

5、相机支架(5)：如图2所示，本实用新型所述相机支架(5)左右有安装槽设计，支持所述工业相机(5)上下移动。

6、滤光片(8)：如图3所示，实施例选择7个不同波长的滤光片，中心波长分别为450nm、465nm、…、950nm，按波长从小到大依次编号为801、802、…、807。所述滤光片801、802、…、806口径大小为24.5mm，所述滤光片807口径大小为38mm，基底材料为石英。

7、滤光片放置台(9)：如图3所示，本实用新型所述滤光片放置台(9)上有与所述滤光片(8)相适应的7个圆形滤光片安装槽，安装槽采用下半部分镂空比上半部分口径略小的设计，便于放置所述滤光片(8)。

8、支撑台(10)：如图4所示，本实用新型所述支撑台(10)与所述滤光片放置台(9)有相对应的安装槽设计，防止所述滤光片放置台(9)左右移动时前后晃动。所述支撑台(10)在安装槽处有滚珠设计，有助于所述滤光片放置台(9)左右移动。所述支撑台(10)内侧采用圆台状镂空设计，保障图像采集无遮挡，内壁均匀喷有黑漆，防止所述卤素光源(2)照射至内壁，产生镜面反射，影响被测物图像采集。

本实例具体实施方式如下：

连接电源，将所述工业相机(4)和步进电机驱动器(7)通过USB口连接至电脑。打开所述卤素光源(2)。通过数据收发模块控制所述步进电机(6)的运行，使所述工业镜头(3)和所述滤光片801同轴。被测物反射光从支撑台中间通过，经所述同轴滤光片801滤波后以单波长光谱形式在所述同轴工业镜头(3)汇聚成像，照射到所述工业相机(4)，经光电转换将图像传送至电脑端数据收发模块。接下来通过数据收发模块控制所述步进电机(6)的运行，使所述工业镜头(3)依次和所述滤光片802、803、…、807同轴，采集不同波长下被测物图像，这一系列图像形成被测物的多光谱图像。之后通过数据收发模块控制所述步进电机(6)的运行，使所述工业镜头(3)和所述滤光片801同轴，采集下一个被测物的多光谱图像。