专利名称：一种无损检测水果品质的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农产品内部质量的无损检测，具体地说是一种利用激 光诱导荧光高光谱图像技术来无损检测水果多种品质的装置。
技术背景随着人们生活质量的不断提高，消费者在选购水果时除了注重大小、 颜色、外观形状等外部品质之外，对于内部品质如硬度、糖度、酸度和内 部营养物质如维生素含量等指标也极为看重。水果内部品质的无损检测将 为消费者提供直接、快速评定水果口味品质的简便手段。为了满足广大消 费者对于选购高品质水果，真正达到货真价实之目的，研究开发无损检测 水果分级技术极具实用价值。目前，目前水果内部品质无损检测的研究方 法主要是方法有近红外分析法。近红外光谱技术对水果糖度、酸度和内部营养物质有比较好的预测能 力，但这种信息是一维的。由于农畜产品往往是不规则体，表面各部分可 能有形状、颜色甚至组织特征的差别。而光纤探头检测的部位又是很小的， 所以光谱表达的信息就显得不全面。计算机图像能表达二维信息，具有远 距离测量的优点。此外，用计算机图像可同时检测多个农畜产品对象，检 测效率是很高的。当前， 一种能集成光谱检测和图像检测优点的新技术一 一高光谱图像正好能满足农畜产品检测技术发展的需要。虽然近红外光谱能较好地表征农畜产品内部品质信息，对水果糖度、 酸度和内部营养物质的预测能力较好，但对质地(硬度)的预测精度较差。 目前，尚没有能对水果内部品质进行无损检测，从而能够方便、快速和准 确的辨别水果内部品质的技术。因此有必要设计一种非破坏、非接触、快 速的检测装置，以利对水果更精确的分级，提高水果国际巿场竟争能力。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种应用激光诱导荧光高光谱图像技术来 快速无损检测水果缺陷或损伤、颜色、糖度、质地、酸度和内部营养物质 的装置。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种无损检测水果品质的装置包括水果输送部件、荧光光谱图像获取 部件、电算部件和分级部件，所述的水果输送部件由滑道及其直线分支好 果滑道和旁侧分支差果滑道，以及位于滑道上、间隔串联为一体的水果轮 和与其传动连接的驱动机构组成；水果轮的轴向剖面是中间小、端部大的双曲线形，它相对于滑道只移动，不滚动，位于其上的水果相对于水果轮是 静止不动的。
所述的电算部件包括安装有检测软件的计算机及与其相联的图像采集卡。所述的荧光光谱图像获取部件位于水果输送部件的上方，荧光光谱图 像获取部件的聚光镜安装在激光器的前面，CCD摄像头安装在成像光谱仪 后面，激光器的轴线与CCD摄像头的轴线相交于被检测水果，激光器的轴 线与水果输送部件的输送平面的夹角为5-30度，CCD摄像头的轴线垂直于 水果输送部件的输送平面；CCD摄像头通过触发器与激光器导线连接，CCD 摄像头还通过导线连接到电算部件的图像采集卡，与触发器导线连接的位 置传感器安装在被检测水果下方的长条槽上，便于沿长条槽调节传感器的 准确安装位置；激光器为氦氖激光器，激光器发出的激光波长选用6 32nm 或408nm。所述的分级部件包括受控于计算机的高压喷气嘴及通过输气管与其连 接的气泵，高压喷气嘴安装在滑道分叉处的差果滑道的对侧。本实用新型的有益效果是 1 )不需要破坏和接触被检测的水果，采用激光诱导荧光高光谱图像能 同时无损、快速、非接触、在线地检测水果多种的品质，例如检测水果的 缺陷、损伤、颜色、糖度、质地、酸度和内部营养物质。2)对其它难以检测的水果损伤和质地(包括硬度)都有很好的预测能 力，建立的缺陷、损伤、颜色、糖度、质地、酸度和内部营养物质预测模 型的相关系数均能达到0.95以上。
图l是本实用新型的原理及结构示意图； 图2是本实用新型分级机构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。 实施例如图l、 2所示，本实用新型的结构包括1) 水果输送部件由滑道13及其直线分支好果滑道15和旁侧分支差 果滑道14,以及位于滑道13上、间隔串联为一体的中间小、端部大的双 曲线轮9和与其传动连接的驱动机构组成，在后者的驱动下，双曲线轮9 能沿滑道13 —起向前移动，但不滚动。2) 电算部件包括安装有检测软件的计算机1及与其相联的图像采集 卡2。3) 荧光光谱图像获取部件位于水果输送部件的上方，荧光光谱图像获 取部件的聚光镜6安装在激光器4的前面，激光器4的轴线与水果输送部 件的输送平面的夹角为5-30度；CCD摄像头12安装在成像光谱仪5后面， CCD摄像头12的轴线垂直于水果输送部件的输送平面，激光器4的轴线与相交于被检测水果8; CCD摄像头12通过触发器3与 激光器4导线连接，CCD摄像头12还通过导线连接到电算部件的图像采集 卡2,与触发器3导线连接的近红外位置传感器10安装在被检测水果8下 方的长条槽上，可沿长条槽调节传感器10的准确安装位置。位置传感器 IO感应信号后传至触发器3,触发激光器4并启动CCD摄像头12釆集图像； 激光器4发出激光7照射到水果8的表面，水果8受激发出的荧光11经成 像光谱仪5进入CCD摄像头12采集不同波长处的荧光图像；激光器4为氦 氖激光器，所发出的激光波长选用6 32nm或408腿。4)分级部件包括受控于计算机1的高压喷气嘴16及通过输气管与其 连接的气泵，高压喷气嘴16安装在滑道13分叉处的差果滑道14的对侧。 检测软件根据相关水果等或技术标准做出判断，如果不合格，计算机1 发出信号控制高压喷气嘴16喷气，将不合格的水果8吹入差果滑道14。 本装置的检测步骤如下1 )水果输送部件的驱动机构驱动双曲线轮9沿滑道13 —起向前移动， 但不滚动；水果8以赤道部位向上放置在两个双曲线轮9中间的凹部并随 之前进，它相对于双曲线轮9是静止不动的，以利拍摄水果8的激光诱导 荧光高光谱图像。2)被测水果8到达激光器4和CCD摄像头12的轴线交点，位于其下 方的位置传感器10感应信号后传至触发器3,触发激光器4并启动CCD摄 像头12采集图像；激光器4发出的激光東7照射到水果表面，水果受激发 出的荧光11进入成像光谱仪5和CCD摄像头12 —起釆集不同波长处的荧 光图像。3 )通过图像采集卡2、成像光谱仪5、CCD摄像头12采集64 0nm至1100nm区间内各个波长处的荧光高光谱图像。4 )在每个波长处的荧光高光谱图像中，以激光点为中心截取长100mm、 宽50mm的子块图像，统计子块图像的灰度值平均值。5 )根据子块图像的灰度值平均值，釆用主成分分析方法确定最佳波长 区间的荧光高光谱图像；再根据最佳区间荧光高光谱图像的子块图像灰度 值平均值，建立预测水果缺陷或损伤、颜色、糖度、质地、酸度和内部营 养物质的模型。6) 检测系统对最佳波长区间的荧光高光谱图像进行子块图像灰度平均 值统计，然后再根据运算值代入水果的缺陷或损伤、颜色、糖度、质地、 酸度和内部营养物质的预测模型，从而判断出水果8的等级。7) 检测软件根据相关水果等级或技术标准对位于滑道13分叉处的被 测水果8出判断，如果不合格，计算机1发出信号控制高压喷气嘴16喷气， 将不合格的水果8吹入差果滑道14。
权利要求1、 一种无损检测水果品质的装置，其特征在于包括水果输送部件、荧光光谱 图像获取部件、电算部件和分级部件，所述的水果输送部件由滑道(13)及其直线分支 好果滑道(15)和旁侧分支差果滑道(14)，以及位于滑道(13)上、间隔串联为一体的水 果轮(9)和与其传动连接的驱动机构组成；所述的电算部件包括安装有检测软件的计算 机(1)及与其相联的图像采集卡(2);所述的荧光光谱图像获取部件位于水果输送部件 的上方，荧光光谱图像获取部件的聚光镜(6)安装在激光器(4)的前面，CCD摄像头(12) 安装在成像光谱仪(5)后面，激光器(4)的轴线与CCD摄像头(12)的轴线相交于被检测 水果(8)， CCD摄像头(12)通过触发器(3)与激光器(4)导线连接，CCD摄像头(12)还通 过导线连接到电算部件的图像采集卡(2)，与触发器(3)导线连接的位置传感器(10)安 装在被检测水果(8)下方的长条槽上；所述的分级部件包括高压喷气嘴(16)及通过输气 管与其连接的气泵，高压喷气嘴(16)安装在滑道(13)分叉处的差果滑道(14)的对側。
2、 根据权利要求1所述的一种无损检测水果品质的装置，其特征在于所述的 水果轮(8)的轴向剖面是中间小、端部大的双曲线形，它相对于滑道(13)只移动，不滚 动。
3、 根据权利要求1所述的一种无损检测水果品质的装置，其特征在于所述的 激光器(4)的轴线与水果输送部件的输送平面的夹角为5-30度，CCD摄像头(12)的轴 线垂直于水果输送部件的输送平面。
4、 根据权利要求l所述的一种无损检测水果品质的装置，其特征在于所述的 激光器(4)为氦氖激光器，激光器(4)发出的激光波长选用632nm或408nm。
专利摘要本实用新型涉及一种无损检测水果品质的装置，包括水果输送部件、荧光光谱图像获取部件、电算部件和分级部件，水果输送部件由滑道及位于其上的水果轮和驱动机构组成；电算部件包括计算机及图像采集卡；荧光光谱图像获取部件位于输送部件的上方，它的聚光镜安装在激光器的前面，CCD摄像头安装在成像光谱仪后面，激光器与CCD摄像头的轴线相交于被检测水果，CCD摄像头与图像采集卡以及通过触发器与激光器导线连接，与触发器导线连接的传感器安装在被检测水果的下方；分级部件包括安装在滑道分叉处的高压喷气嘴及气泵。本实用新型能同时无损、快速、在线地检测水果内部的缺陷或损伤、颜色、糖度、质地、酸度和内部营养物质等多种品质。
文档编号G01N33/00GK201021922SQ20072010667
公开日2008年2月13日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者刘木华, 周小梅, 徐辉辉, 林怀蔚, 胡淑芬 申请人:江西农业大学