葡萄糖度无损检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及葡萄糖度无损检测技术领域，尤其涉及一种葡萄糖度无损检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前在酿造红酒的过程中，为了保证红酒质量，需要选用高质量的原材料，也就是需要选用高品质的葡萄，则提前确认葡萄的各方面参数对于红酒产品质量的起到了至关重要的作用。对于酿酒所需的葡萄，糖度是衡量其是否适用于酿造的重要参数。
[0003]在现有的基于可见近红外透射光谱的葡萄糖度无损检测中，待测葡萄中葡萄籽的存在会影响葡萄糖度检测的精度。
[0004]鉴于此，如何在葡萄糖度无损检测中消除葡萄籽影响，以提高葡萄糖度的检测精度成为当前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种葡萄糖度无损检测装置及方法，可以实现葡萄糖度无损检测中待测葡萄样本最大透射光谱位置的自动获取，消除葡萄籽对葡萄糖度检测的影响，提高葡萄糖度的检测精度。
[0006]第一方面，本发明提供一种葡萄糖度无损检测装置，包括:宽带光源、内嵌准直透镜的第一接口、葡萄载台、暗室、内嵌聚焦透镜的第二接口、光纤、光谱仪、上位机、步进电机控制器、步进电机和固定台；
[0007]所述暗室具有两个光孔，对称设置在所述暗室相对的两侧面，所述第一接口通过第一个光孔与所述暗室连接，所述第二接口通过第二个光孔与所述暗室连接，所述光谱仪通过所述光纤与所述第二接口连接，所述上位机分别与所述光谱仪、步进电机控制器连接，所述步进电机控制器与所述步进电机连接，所述暗室设置在所述固定台上，所述步进电机在所述暗室内固定在所述固定台上，所述葡萄载台固定在所述步进电机的转轴上；
[0008]其中，所述宽带光源发出的光通过所述第一接口内嵌的准直透镜形成入射光斑照射所述暗室内的所述葡萄载台上放置的待测葡萄样本；所述第二接口内嵌的聚焦透镜将透射过所述待测葡萄样本的光线进行聚焦，再通过光纤将聚焦后的光线传输至所述光谱仪；所述光谱仪根据接收的光线获取透射光谱，并将所述透射光谱发送至上位机；所述上位机通过所述步进电机控制器控制所述步进电机的转动，以及获取所述光谱仪发送的与所述步进电机的转动同步的透射光谱。
[0009]可选地，所述准直透镜、所述聚焦透镜和所述待测葡萄样本的中心位于所述第一接口及所述第二接口的中心线上。
[0010]可选地，所述葡萄载台为上表面设有半球形凹槽的圆柱体，所述葡萄载台的下表面固定在所述步进电机的转轴上。
[0011]可选地，所述宽带光源为卤钨灯；
[0012]和/ 或，
[0013]所述光谱仪采用可见近红外光谱仪。
[0014]可选地，所述第一接口与第二接口均为SMA905接口 ；
[0015]相应地，所述宽带光源为SMA905接口宽带光源，所述光纤为SMA905接口光纤，所述光谱仪为SMA905接口光谱仪。
[0016]可选地，所述光纤采用石英光纤，芯径及数值孔径分别为Imm和0.48mm。
[0017]可选地，所述准直透镜的直径为10_，获取3_的入射光斑；
[0018]和/ 或，
[0019]所述聚焦透镜的直径为10mm。
[0020]可选地，所述上位机通过USB数据线与所述光谱仪连接；
[0021]和/ 或，
[0022]所述固定台为铝制固定台。
[0023]第二方面，本发明提供一种基于上述葡萄糖度无损检测装置的葡萄糖度无损检测方法，包括:
[0024]上位机向步进电机控制器发送第一脉冲信号，以使所述步进电机控制器根据所述第一脉冲信号控制步进电机按照预设步距角旋转360度，并获取光谱仪在所述步进电机按照预设步距角旋转360度时所获取的每旋转一个预设步距角对应的透射光谱，并将获取的透射光谱按照旋转顺序从I开始由小到大进行编号；
[0025]根据获取的透射光谱、获取的透射光谱对应的编号以及预设步距角，确定步进电机的旋转度数；
[0026]根据所确定的旋转度数，向步进电机控制器发送第二脉冲信号，以使所述步进电机控制器根据所述第二脉冲信号控制步进电机按照旋转360度时的旋转方向旋转所确定的旋转度数，并获取光谱仪此时获取的透射光谱；
[0027]向步进电机控制器发送第三脉冲信号，以使所述步进电机控制器根据所述第三脉冲信号控制步进电机按照旋转360度时的旋转方向旋转180度，并获取光谱仪此时获取的透射光谱；
[0028]根据光谱仪在步进电机旋转所确定的旋转度数时获取的透射光谱及光谱仪在步进电机旋转180度时获取的透射光谱，通过预设的葡萄糖度无损检测数学模型，获取消除了葡萄籽影响的待测葡萄样本的葡萄糖度。
[0029]可选地，所述根据获取的透射光谱、获取的透射光谱对应的编号以及预设步距角，确定步进电机的旋转度数，包括:
[0030]将获取的透射光谱进行对比，获取对大的透射光谱对应的编号，将该编号与预设步距角的乘积作为步进电机的旋转度数。
[0031]由上述技术方案可知，本发明的葡萄糖度无损检测装置及方法，可以实现葡萄糖度无损检测中待测葡萄样本最大透射光谱位置的自动获取，消除葡萄籽对葡萄糖度检测的影响，提高葡萄糖度的检测精度。
【附图说明】
[0032]图1为本发明一实施例提供的一种葡萄糖度无损检测装置的结构示意图；
[0033]图2为本发明一实施例提供的一种基于图1所示葡萄糖度无损检测装置的葡萄糖度无损检测方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]图1示出了本发明一实施例提供的一种葡萄糖度无损检测装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的葡萄糖度无损检测装置，包括:宽带光源1、内嵌准直透镜8的第一接口 2、葡萄载台4、暗室5、内嵌聚焦透镜10的第二接口 13、光纤6、光谱仪7、上位机9、步进电机控制器11、步进电机12和固定台14 ;
[0036]所述暗室5具有两个光孔，对称设置在所述暗室5相对的两侧面，所述第一接口 2通过第一个光孔与所述暗室5连接，所述第二接口 13通过第二个光孔与所述暗室5连接，所述光谱仪7通过所述光纤6与所述第二接口 13连接，所述上位机9分别与所述光谱仪7、步进电机控制器11连接，所述步进电机控制器11与所述步进电机12连接，所述暗室5设置在所述固定台14上，所述步进电机12在所述暗室5内固定在所述固定台14上，所述葡萄载台4固定在所述步进电机12的转轴上；
[0037]其中，所述宽带光源I发出的光通过所述第一接口 2内嵌的准直透镜8形成入射光斑照射所述暗室5内的所述葡萄载台4上放置的待测葡萄样本3 ;所述第二接口 13内嵌的聚焦透镜10将透射过所述待测葡萄样本3的光线进行聚焦，再通过光纤6将聚焦后的光线传输至所述光谱仪7 ;所述光谱仪7根据接收的光线获取透射光谱，并将所述透射光谱发送至上位机9 ;所述上位机9通过所述步进电机控制器11控制所述步进电机12的转动，以及获取所述光谱仪7发送的与所述步进电机12的转动同步的透射光谱。
[0038]在具体应用中，本实施例所述准直透镜8、所述聚焦透镜10和所述待测葡萄样本3的中心位于所述第一接口 2及所述第二接口 13的中心线上。
[0039]在具体应用中，本实施例所述葡萄载台4可优选为上表面设有半球形凹槽的圆柱体，以确保步进电机12低速旋转时待测葡萄样本3能够稳定放置；
[0040]所述葡萄载台4的下表面固定在所述步进电机的转轴上，其整体高度确保待测葡萄样本3的赤道位置基本落在所述第一接口 2及所述第二接口 13的中心线上。
[0041]在具体应用中，本实施例所述宽带光源I可优选为发光角度小、大功率的卤钨灯。
[0042]在具体应用中，本实施例所述光谱仪7可优选采用可见近红外光谱仪。
[0043]在具体应用中，本实施例所述光纤6可优选采用石英光纤，光纤6接收光线的角度受光纤数值孔径限制，数值孔径越大，接收角越大。为了更好接收透射光线，本实施例所述光纤6可选用大芯径大数值孔径的石英光纤，芯径及数值孔径可分别为Imm和0.48mm。
[0044]在具体应用中，举例来说，本实施例所述第一接口 2与第二接口 12可均优选为SMA905 接口 ；
[0045]相应地，所述宽带光源I为SMA905接口宽带光源，所述光纤6为SMA905接口光纤，所述光谱仪7为SMA905接口光谱仪。
[0046]在具体应用中，本实施例所述准直透镜8的直径可优选为10mm，获取3mm的入射光斑；所述聚焦透镜10的直径可优选为10mm，聚焦透射过待测葡萄样本3的光线进入光纤6，可提高透射光线进入光纤6的效率。
[0047]在具体应用中，本实施例所述上位机9可通过USB数据线与所述光谱仪7连接。
[0048]在具体应用中，本实施例所述固定台14可优选为铝制固定台，便于增加适量配重确保固定在其上的步进电机12的稳定。
[0049]可理解的是，本实施例所述葡萄载台4、步进电机控制器11及固定台14构成待测样品转动系统。
[0050]应说明的是，镶嵌在测葡萄果肉中的葡萄籽基本对称分布在葡萄中间位置，并且葡萄籽中间有一定厚度的果肉区。使用可见近红外透射光谱检测葡萄糖度时，获取光谱时会有两种极端情况:
[0051]一、当光线垂直于葡萄籽照射葡萄中间位置时，由于葡萄籽密度过大，透过较少光线，获取最低透射光谱；
[0052]二、当光线平行于葡萄籽照射葡萄时，由于光线透过葡萄籽中间一定厚度的果肉区时无需透过葡萄籽，透过较多光线，获取最大透射光谱。
[0053]因此，本发明在葡萄糖度无损检测过程中，在提高光源利用效率的情况下，选用获取的最大透射光谱来建立葡萄糖度无损检测的模型，可以消除葡萄籽的影响。获取最大透射光谱前，需要找到最大透射光谱的位置，而步进电机可以通过设置步距角来准确控制转动的角度，因此可以使用步进电机带动待测葡萄样本转动一周(即360度)，获取每个步距角对应透射光谱并按照转动角度由低到高的顺序从I开始从小到大进行编号，对比已编号的