一种激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及鲜肥肝质量等级的检测和判定，属于农产品加工与检测领域，尤其是一种激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统及其方法。
【背景技术】
[0002]目前，在传统的鲜肥肝加工行业中，通常采用人工方法对鲜肥肝的质量等级进行分级。我国鲜肥肝质量等级主要包括感官指标等级、重量等级、理化指标等级等。鲜肥肝的感官指标主要包括鲜肥肝的弹性、色泽、气味、损征、纹理等。弹性等级作为鲜肥肝感官等级评价指标之一，通常是由专业评级人员，在鲜肥肝加工现场，通过判断指压鲜肥肝凹陷处的大约恢复时间与程度来人工确定弹性等级。但是人工指压弹性评级方法有其根本的缺点:一是具有主观性，当两个评级员对相同的鲜肥肝进行弹性等级评定时，其评定结果可能不同；二是存在不一致性，当同一个评级员对相同鲜肥肝进行两次弹性等级评定时，其评定结果也可能不相同；三是该方法的评级成本高、效率低。因此，有必要对鲜肥肝弹性等级分级方法和技术进行深入研宄，以期开发一种客观、准确、高效的鲜肥肝弹性自动分级系统和方法，弥补人工评级的不足，实现鲜肥肝弹性等级的在线无损快速检测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对鲜肥肝加工现场人工弹性评级时具有主观性、不一致性和评级效率低等问题，提出一种能够适应鲜肥肝加工现场要求的激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统及其方法。
[0004]本发明的主要技术方案是:
一种激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统及其方法，它包括鲜肥肝带式输送机、激光测距传感器、高压喷气嘴、空气增压泵、鲜肥肝弹性自动分级模块和固定支架，带式输送机传送鲜肥肝通过激光测距传感器和高压喷气嘴下方，高压喷气嘴喷出高压空气使得鲜肥肝发生弹性形变，激光测距传感器测量鲜肥肝经高压空气喷射前后的高度变化，鲜肥肝弹性自动分级模块根据鹅肥肝高度变化情况自动划分鲜肥肝等级，空气增压泵用于为高压喷气嘴提供持续稳定的高压空气，固定支架用于激光测距传感器和高压喷气嘴的固定。
[0005]一种利用如上所述的激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统的方法，包括以下步骤:
(I)鲜肥肝弹性等级的人工分级与记录:以3人为一个弹性等级评定小组，对鲜肥肝样本根据国家标准《NY 67-1988》进行人工指压弹性评级，评级标准为:一级，指压后凹陷很快恢复；二级，指压后凹陷较快恢复；三级，指压后凹陷恢复较慢。将弹性等级人工划分为3个等级后，用数值1、2、3鲜肥肝样本进行记录。
[0006](2)鲜肥肝原始高度曲线的采集:将鲜肥肝置于鲜肥肝带式输送机的带式输送机上，传送带将鲜肥肝传送至激光测距传感器的正下方，当鲜肥肝经过激光测距传感器时，激光测距传感器即可扫描出鲜肥肝的原始高度曲线(曲线1，如图2所示)，并传送曲线I数据至鲜肥肝弹性自动分级模块。
[0007](3)鲜肥肝经高压空气喷射后的高度曲线的采集:鲜肥肝带式输送机将鲜肥肝传送至安装有高压喷气嘴的激光测距传感器的正下方，高压喷气嘴固定在激光测距传感器的出光口的正下发，空气增压泵为高压喷气嘴提供2Bar的持续高压空气，当鲜肥肝通过第二个激光测距传感器时，激光测距传感器即可扫描出经高压空气喷射后的鲜肥肝高度曲线(曲线2，如图2所示)，并传送曲线2数据至鲜肥肝弹性自动分级模块。
[0008](4)鲜肥肝弹性特征参数的提取:鲜肥肝弹性自动分级模块根据曲线I与曲线2的数据，计算出反映鲜肥肝等级的5个弹性特征参数，特征描述如下:
特征1:曲线2总面积与曲线I总面积之比。
[0009]特征2:曲线2峰值与曲线I峰值之比。
[0010]特征3:高度大于5mm的曲线2面积与曲线I面积之比。
[0011]特征4:高度大于1mm的曲线2面积与曲线I面积之比。
[0012]特征5:高度大于15mm的曲线2面积与曲线I面积之比。
[0013](5)鲜肥肝弹性等级数据库的建立:重复步骤(1)~ (4)，建立鲜肥肝弹性等级数据库，数据库的每条记录由步骤(4)中的5个弹性特征参数和步骤(I)中的弹性等级组成.(6)鲜肥肝弹性分级模型的建立:对鲜肥肝弹性等级数据库中的每条记录都作为训练集，以每条记录的5个弹性特征参数为输入，以弹性等级值为输出，根据多元线性回归分析方法，建立鲜肥肝弹性多元线性回归分级模型(鲜肥肝弹性分级模型)。
[0014](7)鲜肥肝弹性自动分级:将未进行人工弹性评级的鲜肥肝置于鲜肥肝带式输送机的传送带上，鲜肥肝依次通过2个激光测距传感器的正下方，激光测距传感器将测得的曲线I数据与曲线2数据发送至鲜肥肝自动分级模块，鲜肥肝自动分级模块则从曲线数据中提取5个鲜肥肝弹性特征参数，最后根据步骤(6)所建立的鲜肥肝弹性分级模型，计算出鲜肥肝的弹性等级。由于分级模型为多元线性回归方程，计算所得的鲜肥肝弹性等级值为非整数，因此有必要对鹅肥肝等级进行取整判定，具体取整规定如下:
若分级模型计算所得的弹性等级值小于1.5，则判定弹性等级为I。
[0015]若分级模型计算所得的弹性等级值介于1.5与2.5之间，则判定弹性等级为2级。
[0016]若分级模型计算所得的弹性等级值大于2.5，则判定弹性等级为3。
[0017]本发明的有益效益:
本发明集成传感器技术、统计学理论和计算机语言编程技术，开发了一种激光喷气式鲜肥肝弹性自动分级系统，系统首先采集得到鲜肥肝经高压空气喷射前后的高度变化情况，然后自动提取鲜肥肝的弹性特征特征参数并计算弹性等级，从而实现了对鲜肥肝弹性等级的自动分级，弥补了鲜肥肝加工现场人工弹性评级的不足，大大提高了现场弹性分级的客观性、准确性和工作效率。
[0018]本发明中所使用的两个激光测距传感器的选型以及安装位置高度，都是经过反复试验论证的，可以精确测量鲜肥肝的高度变化情况。
[0019]本发明中的高压喷气嘴连接空气增压泵，喷射出固定压力的持续高压空气，并安装在激光传感器出光口正下方，这保证了鲜肥肝在经过高压喷气嘴正下方发生弹性形变时，激光测距传感器能够同时采集到鲜肥肝弹性变化信息。
[0020]本发明中建立的鲜肥肝弹性分级模型，在激光测距传感器选型与安装条件、高压喷气嘴喷出高压空气条件一致时，可以不对现有分级模型进行修改，就可适用于不同规模的鲜肥肝弹性分级流水线，实现鲜肥肝弹性等级的在线自动分级要求。
[0021]本发明是针对鲜肥肝弹性等级自动分级检测而设计的系统及其方法，但也可应用于其他相关农产品的弹性或嫩度检测，只需更换研宄对象、调整系统相关参数，建立对应的分级模型，即可方便地检测其他农产品的弹性或嫩度。