一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置。光源部分通过下支架臂安装在输送机构的正下方，检测单元通过上支架臂同轴安装在输送机构的正上方，光源部分和检测单元之间装有鸡蛋的输送机构，检测单元产生的电压信号，在数据处理单元内通过放大器和A/D转换器将两个通道产生的电压信号转化成数字信号，并结合二元Logistic判别模型，公式为Y=121.9*A-149.361*B-16.028，其中A为580±10nm波段范围的平均吸光度值，B为600±10nm波段范围的平均吸光度值，当Y≥0时，判断为正常蛋，当Y<0时，判断为血斑蛋。本实用新型保证同时获得双波段光谱信息的前提下，减小光强的损失，提高了检测的灵敏度。
【专利说明】—种基于双波段的血斑蛋在线检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在线检测装置，尤其是涉及采用可见/近红外光谱技术的一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置。
【背景技术】
[0002]鸡蛋营养丰富，价格低廉，已成为人类不可或缺的营养来源之一。我国是鸡蛋生产大国，产量居于世界首位。然而，缺陷鸡蛋，如鸡蛋中出现血斑，将会严重影响了鸡蛋的品质。血斑是鸡蛋内部一种常见的缺陷，多为红色斑点或条纹，常见于蛋黄或蛋白中，通常是由于维生素缺乏、疾病或遗传等因素造成。大概会有2%-10%的鸡蛋中都会出现血斑，血斑的存在会影响消费者的观感以及购买欲，对禽蛋的销售价格及出口至关重要。2011年12月20日，我国商务部发布的鲜鸡蛋、鲜鸭蛋分级的行业标准指出，对于内部存在血斑、肉斑等异物的蛋，被定为不合格，不可食用。而对于这种血斑蛋的检测，目前是采用人工照蛋器来识别，这种方法耗时费力，并且检测率较低。
[0003]可见/近红外光谱检测技术由于具有快速、无损的特点，已变成一种非常受欢迎的检测技术，它适用于规模化、自动化的工业生产，可用于商品的在线检测，实现商品的自动分级。在现有的技术中已存在一些利用可见/近红外光谱检测血斑蛋的装置，如:
[0004]在美国专利US 2823800中，描述了一种用双波长检测血斑蛋的装置。为了获得双波长光谱信息，该装置通过同步电机带动旋转镜旋转，当旋转镜转向滤光片I时可获得578nm波长左右的光谱信息，当旋转镜转向滤光片2时，可获得595 nm波长左右的光谱信息。虽然此方法可以获得两不同波长下的光谱信息，但不是同时获得，鸡蛋在检测的时候需要停止，所以此装置检测缺乏实时性，检测效率低。
[0005]在美国专利US 4039259中，描述了一种用双波长检测血斑蛋的装置。为了获得双波长光谱信息，该装置将两个滤光片相隔180°安装在一个圆盘上，由电机带动圆盘旋转。当滤光片I经过光源时，可以获得575 nm波长左右的光谱信息，当滤光片2经过光源时，可以获得600 nm波长左右的光谱信息。和上一个专利相似，该装置虽然可以获得两个不同波长下的光谱信息，但不是同时获得，也缺乏实时性。
[0006]在美国专利US 7545487中，描述了一种用双波长检测血斑蛋的装置。为了获得双波长光谱信息，该装置采用半透明镜片，它可以实现某一波长下的光线发生反射，而其他光线发生透射。当反射的光线经过滤光片I时，可以获得577 nm波长左右的光谱信息；当透射光线进过滤光片2时，可以获得600 nm波长左右的光谱信息。虽然此装置可以同时获得两个不同波长下的光谱信息，但在用半透明镜片来实现一部分光反射和另一部分光透射的时候会产生光强损失，使得信号变弱，从而影响到检测的灵敏度。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的是提供一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，利用二分叉光纤，在保证同时获得双波段光谱信息的前提下，减小光强的损失，并且结合二元Logistic判别模型实现血斑蛋的实时在线检测。
[0008]本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]本实用新型包括光源部分、输送机构、检测单元和数据处理单元；光源部分通过下支架臂安装在输送机构的正下方，检测单元通过上支架臂同轴安装在输送机构的正上方，光源部分和检测单元之间装有鸡蛋的输送机构，检测单元产生的电压信号接数据处理单
j Li ο
[0010]所述光源部分:包括灯罩、卤钨灯、透镜和风扇；透镜通过螺纹环安装在灯罩的前端，灯罩后端装有卤钨灯，透镜到卤钨灯的距离要等于透镜的焦距，卤钨灯侧面装有风扇。
[0011]所述输送机构:包括链条、马鞍形输送辊、小轴、轨道和摩擦皮带；马鞍形输送辊两外侧中心均有小轴，多个马鞍形输送辊通过各自的小轴等距安装在链条上，摩擦皮带安装在轨道和马鞍形输送辊之间，被测鸡蛋放在相邻的马鞍形输送辊上，链条转动时，马鞍形输送辊随链条平动并在摩擦皮带的作用下均匀转动，使放在相邻马鞍形输送辊上的鸡蛋发生均匀翻转，轨道与摩擦皮带上均开有圆孔，圆孔的直径与光源部分形成的光斑大小相同，且刚好是两个马鞍形输送辊间的最大距离，检测时圆孔与光源部分和检测单元中心成一线。
[0012]所述检测单元:为Y形的扇形架，在扇形架下端孔内装有第三半透镜，在扇形架上端两个开叉的通道内，从上而下的第一个通道中依次装有第一光电二极管、第一滤光片和第一半透镜，从上而下的另一个通道中依次装有第二光电二极管、第二滤光片和第二半透镜，第一半透镜、第二半透镜和第三半透镜后面分别经各自的光纤连接件连接二分叉光纤，第一半透镜到第一光电二极管的距离和第二半透镜到第二光电二极管的距离要等于各自半透镜的焦距；
[0013]所述数据处理单元:包括放大器、A/D转换器和计算机；由第一光电二极管和第二光电二极管产生的电压信号通过放大器和A/D转换器转化成数字信号后接计算机。
[0014]本实用新型采用双波段方法，卤钨灯发射的光束透过鸡蛋，被检测单元接收，被接收的光束通过二分叉光纤分别进入了两个通道，一个通道是接收580±10 nm的波段透射光，另一个通道是接收600± 10 nm的波段透射光，在数据处理单元结合二元Logistic判别模型实现血斑蛋的判别。
[0015]所述二元Logistic判别模型，其判别值公式为Y=121.9*Α_149.361*Β_16.028，其中A为580 ±10 nm波段范围的平均吸光度值，B为600 ±10 nm波段范围的平均吸光度值，当Y多O时，判断为正常蛋，当Y〈0时，判断为血斑蛋。
[0016]本实用新型具有的有益效果是:
[0017]本实用新型实现了在保证同时获得双波段光谱信息的前提下，减小光强的损失，提高了检测的灵敏度；同时本实用新型结构简单，操作方便，可实现血斑蛋的实时在线检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的多通道整体示意图。
[0019]图2是本实用新型的单通道整体示意图。
[0020]图3是本实用新型的单通道在没有工作时的示意图。[0021]图4是本实用新型的光源部分内部剖视图。
[0022]图5是本实用新型的检测单元内部剖视图。
[0023]图6是本实用新型的单通道输送机构主视图。
[0024]图1是本实用新型的单通道输送机构俯视图。
[0025]图8是本实用新型的实验结果分类图。
[0026]图中:1、光源部分；2、传输机构；3、鸡蛋；4、检测单元；5、上支架臂；6、数据处理单元；7、轨道；8、数据传输线；9、放大器；10、A/D转换器；11、电源线；12、卤钨灯；13、灯罩；14、透镜；15、螺纹环；16a、半透镜；16b、半透镜；16c、半透镜；17a、光纤连接件；17b、光纤连接件；17c、光纤连接件；18、二分叉光纤；19a、滤光片；1%、滤光片；20a、光电二极管；20b、光电二极管；21a、通道；21b、通道；22、扇形架；23、链条；24、马鞍形输送辊；25、小轴；26、圆孔；27、摩擦皮带；28、下支架臂；29、风扇。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0028]如图1、图2所示，本实用新型在检测血斑蛋时，既可以用于单通道检测，也可以用于多通道检测，可根据通道数来选择上支架臂5和下支架臂28的长度。
[0029]如图2、图3所示，本实用新型包括光源部分1、输送机构2、检测单元4和数据处理单元6 ;光源部分I通过下支架臂28安装在输送机构2的正下方，检测单元4通过上支架臂5同轴安装在输送机构2的正上方，光源部分I和检测单元4之间装有鸡蛋3的输送机构2，检测单元4产生的电压信号接数据处理单元6。光源部分I和检测单元4的中心在同一条直线上，并且位于两个马鞍形输送辊24的中间，这样设计的目的是为了实现当鸡蛋3通过光源部分I和检测单元4时，光线可以最大程度的照射在鸡蛋3上，这样检测单元4可以获取最强的透射光。当本实用新型在没有工作的时候，可将检测单元4转动到水平位置，这样便于安装、维修和清洁。上支架臂5和下支架臂28其内部是中空的，数据传输线8布置在上支架臂5的内部，电源线11布置在下支架臂28的内部，这样可以保护线路不受损坏。
[0030]如图3、图4所示，所述光源部分I包括灯罩13、卤钨灯12、透镜14和风扇29 ;透镜14通过螺纹环15安装在灯罩13的前端，灯罩13后端装有卤钨灯12，透镜14到卤钨灯12的距离要等于透镜14的焦距，卤钨灯12侧面装有风扇29。在工作时，卤钨灯12会产生大量的热量，如果不及时散去热量会造成光源的不稳定，为了保证光源的稳定性，因此，在靠近卤钨灯12的一端装有风扇29。
[0031]如图6、图7所示，所述输送机构2包括链条23、马鞍形输送辊24、小轴25、轨道7和摩擦皮带27 ;马鞍形输送辊24两外侧中心均有小轴25，多个马鞍形输送辊24通过各自的小轴25等距安装在链条23上，摩擦皮带27安装在轨道7和马鞍形输送辊24之间，被测鸡蛋3放在相邻的马鞍形输送辊24上，链条23转动时，马鞍形输送辊24随链条23平动并在摩擦皮带27的作用下均匀转动，使放在相邻马鞍形输送辊24上的鸡蛋3发生均匀翻转，这样可以保证在检测的时候，检测单元4可以获取鸡蛋3整周的信息。轨道7与摩擦皮带27上均开有圆孔26，圆孔26的直径与光源部分I形成的光斑大小相同，且刚好是两个马鞍形输送辊24间的最大距离，检测时圆孔26与光源部分I和检测单元4中心成一线，保证光源部分I产生的光能照射到鸡蛋3上，并可以防止杂散光进入检测单元4，提高检测精度。
[0032]如图5所示，所述检测单元4为Y形的扇形架22，在扇形架22下端孔内装有第三半透镜16c，在扇形架22上端两个开叉的通道内，从上而下的第一个通道21a中依次装有第一光电二极管20a (型号为SM1PD1A)、第一滤光片19a (中心波长为580 nm，峰半高宽为10nm)和第一半透镜16a，从上而下的另一个通道21b中依次装有第二光电二极管20b (型号为SM1PD1A)、第二滤光片1% (中心波长为600麗，峰半高宽为10 nm)和第二半透镜16b，第一半透镜16a、第二半透镜16b和第三半透镜16c后面分别经各自的光纤连接件连接二分叉光纤18，第一半透镜16a到第一光电二极管20a的距离和第二半透镜16b到第二光电二极管20b的距离要等于各自半透镜的焦距。采用二分叉光纤18可在保证同时获得双波段光谱信息的前提下，减小光强的损失。
[0033]如图5所示，所述数据处理单元6包括放大器9 (型号为AD8021AR)、A/D转换器10 (型号为AD7705BNZ)和计算机；由第一光电二极管20a和第二光电二极管20b产生的电压信号通过放大器9和A/D转换器10转化成数字信号后接计算机。
[0034]本实用新型的判别模型是采用194只本鸡蛋，并给这194只鸡蛋标号，1-96作为正常蛋，97-194编号的鸡蛋为血斑蛋，在输送速度为4只/秒的条件下，获取光谱数据并建模分析得到。将96只正常蛋，分为建模集64只，预测集32只；98只血斑蛋，分为建模集66只，预测集32只。图8为建模分类结果图，分类用二元Logistic判别模型为Y=121.9*Α-149.361*Β_16.028，其中A为580±10 nm波段范围的平均吸光度值，B为600± 10 nm波段范围的平均吸光度值，当Y ^ O时，判断为正常蛋，当Y〈0时，判断为血斑蛋。表1为分类判别的具体结果，从表中可以看出，正常蛋和血斑蛋的总体判别率都达到了96.9%，可以满足血斑蛋的检测要求。
[0035]表1是本实用新型的实验结果
[0036]
【权利要求】
1.一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，其特征在于:包括光源部分(I)、输送机构(2)、检测单元(4)和数据处理单元(6);光源部分(I)通过下支架臂(28)安装在输送机构(2)的正下方，检测单元(4)通过上支架臂(5)同轴安装在输送机构(2)的正上方，光源部分(I)和检测单元(4)之间装有鸡蛋(3)的输送机构(2)，检测单元(4)产生的电压信号接数据处理单元(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，其特征在于，所述光源部分(I):包括灯罩(13)、卤钨灯(12)、透镜(14)和风扇(29);透镜(14)通过螺纹环(15)安装在灯罩(13)的前端，灯罩(13)后端装有卤钨灯(12)，透镜(14)?卤钨灯(12)的距离要等于透镜(14)的焦距，卤钨灯(12)侧面装有风扇(29)。
3.根据权利要求1所述的一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，其特征在于，所述输送机构(2):包括链条(23)、马鞍形输送辊(24)、小轴(25)、轨道(7)和摩擦皮带(27);马鞍形输送辊(24)两外侧中心均有小轴(25 )，多个马鞍形输送辊(24)通过各自的小轴(25 )等距安装在链条(23)上，摩擦皮带(27)安装在轨道(7)和马鞍形输送辊(24)之间，被测鸡蛋(3 )放在相邻的马鞍形输送辊(24 )上，链条(23 )转动时，马鞍形输送辊(24 )随链条(23 )平动并在摩擦皮带(27)的作用下均匀转动，使放在相邻马鞍形输送辊(24)上的鸡蛋(3)发生均匀翻转，轨道(7)与摩擦皮带(27)上均开有圆孔(26)，圆孔(26)的直径与光源部分(I)形成的光斑大小相同，且刚好是两个马鞍形输送辊(24)间的最大距离，检测时圆孔(26)与光源部分(I)和检测单元(4 )中心成一线。
4.根据权利要求1所述的一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，其特征在于:所述检测单元(4):为Y形的扇形架(22)，在扇形架(22)下端孔内装有第三半透镜(16c)，在扇形架(22)上端两个开叉的通道内，从上而下的第一个通道(21a)中依次装有第一光电二极管(20a)、第一滤光片(19a)和第一半透镜(16a)，从上而下的另一个通道(21b)中依次装有第二光电二极管(20b)、第二滤光片(1%)和第二半透镜(16b)，第一半透镜(16a)、第二半透镜(16b)和第三半透镜(16c)后面分别经各自的光纤连接件连接二分叉光纤(18)，第一半透镜(16a)到第一光电二极管(20a)的距离和第二半透镜(16b)到第二光电二极管(20b)的距离要等于各自半透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的一种基于双波段的血斑蛋在线检测装置，其特征在于:所述数据处理单元(6):包括放大器(9)、A/D转换器(10)和计算机；由第一光电二极管(20a)和第二光电二极管(20b)产生的电压信号通过放大器(9)和A/D转换器(10)转化成数字信号后接计算机。
【文档编号】B65G43/08GK203606275SQ201320831798
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】徐惠荣, 陈猛, 张卢锐, 郎雷 申请人:浙江大学