苹果糖心无伤检测装置的制作方法

1.本实用新型属于水果检测技术领域，涉及一种无伤检测装置，特别是一种苹果糖心无伤检测装置。


背景技术：

2.现有技术中，苹果糖心品质的检测存在无损伤检测难，检测精准度和智能化程度低，效果差等问题，究其原因，包括：(1)苹果糖心又叫水心病，发病程度无法从外部进行观测；(2)不同果实发病程度、糖心位置以及色值等差异较大，检测信息量不够，精准度就会降低；(3)采用人工分级，劳动强度大。
3.当今糖心品质预估大多是通过切开来目视判断，虽然也有近红外连续光谱等无损伤检测等新技术，但由于检测精准度和智能化低等原因，无法应用和推广于农业生产领域。因此，寻找高效的苹果糖心非破坏检测技术装置成为农业生产和市场消费的迫切需求。
4.无损伤检测又称为非破坏检测，即在不破坏样品的情况下对其内部品质进行评价 (包括糖度、酸度、硬度、内部病变等)的方法。通常分为机械力学方法、光学方法、电磁学方法等。然而由于各种技术和成本等问题，无法在实际生产中形成应用和大范围推广，成为现实苹果产业中亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种无损伤高效检测，提高检测与分级效率的苹果糖心无伤检测装置。
6.本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
7.苹果糖心无伤检测装置，其特征在于：由机架、检测传送带、旋转托盘、探测机构及分级机构构成，在所述的机架上安装有检测传送带，在机架上设置有罩装在检测传送带后半段上的探测机构，在检测传送带的后端设置有分级机构，所述的旋转托盘间隔均布在检测传动带上。
8.而且，所述的旋转托盘由微型电机、盘体及重力传感器构成，在所述的检测传送带上安装有微型电机，在微型电机的输出轴上驱动连接有盘体，在盘体内嵌装有重力传感器，所述的重力传感器与微型电机连接。
9.而且，所述的探测机构由外罩壳、遮光帘、控制器、多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、光电积分式色差探测器、近红外分子基团探测器、ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器构成，所述的外罩壳为前后开口的结构，在外罩壳的前后开口处均设置有遮光帘，在外罩壳的下部壳内壁上从前至后依次设置有多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、光电积分式色差探测器及近红外分子基团探测器，在外罩壳的上部壳内壁上设置有ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器，在所述的外罩壳壳外壁上还设置有控制器，该控制器分别与多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、光电积分式色差探测器、近红外分子基团探测器、ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器控制连接。
10.而且，所述的分级机构由分级传送带、安装板、第一气缸、第二气缸、第一推料板及第二推料板构成，在所述检测传送带的后部设置有分级传送带，在所述分级传送带宽度方向的两端均设置有安装板，在各安装板上分部安装有通过第一气缸驱动的第一推料板以及有第二气缸驱动的第二推料板，所述的第一推料板及第二推料板均在分级传送带上来回伸缩；所述的第一气缸及第二气缸分别由控制器控制。
11.而且，还包括导料板，该导料板由安装腿及导料板体构成，在导料板体的下端两侧设置有安装腿，该安装腿固装在分级传送带的机架上，导料板体在分级传送带前端上方倾斜设置。
12.本实用新型的优点和有益效果为：
13.1、本苹果糖心无伤检测装置，实现了苹果糖心的自动检测与分级，大大提高了检测效率与分级效率。通过多探测器的联合使用，使探测精度大幅提高，并且，果实缓慢旋转进入的设计，实现了对果实360
°
的检测，使检测更加精准。
14.2、本苹果糖心无伤检测装置，针对苹果内部糖心品质无损检测准确率较低，无法精准预测果实内部糖心品质的问题，采用多点探测可见近红外连续光谱探测器探测自旋转苹果内部糖心占比，糖心占比预估精确度可以达到90％以上。与此同时，利用 ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测苹果内部褐变程度，实现精准检测糖心光泽与亮度的效果。针对现有苹果分级无法将苹果内外品质综合评判，分级规范性差问题，利用光电积分式色差探测器和近红外分子基团探测器，将果实外观色值和内部糖酸比品质结合起来综合评判，增强分级的规范性。
附图说明
15.图1为本实用新型的结构示意图(分级机构仅示意分级传送带)；
16.图2为本实用新型导料板在分级传送带上装配的结构示意图；
17.图3为本实用新型分级机构的结构示意图；
18.图4为本实用新型的电路原理方框图。
19.附图标记说明：
[0020]1‑
苹果、2
‑
检测传送带、3
‑
旋转托盘、4
‑
多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、 5
‑
遮光帘、6
‑
控制器、7
‑
外罩壳、8
‑
ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器、9
‑
光电积分式色差探测器、10
‑
近红外分子基团探测器、11
‑
分级传送带、12
‑
导料板、13
‑ꢀ
第一推料板、14
‑
安装板、15
‑
第一气缸。
具体实施方式
[0021]
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
[0022]
苹果糖心无伤检测装置，其创新之处在于：由机架、检测传送带2、旋转托盘3、探测机构及分级机构构成，在所述的机架上安装有检测传送带，在机架上设置有罩装在检测传送带后半段上的探测机构，在检测传送带的后端设置有分级机构，所述的旋转托盘间隔均布在检测传动带上。
[0023]
所述的旋转托盘由微型电机、盘体及重力传感器构成，在所述的检测传送带上安
装有微型电机，在微型电机的输出轴上驱动连接有盘体，在盘体内嵌装有重力传感器，所述的重力传感器与微型电机连接。
[0024]
所述的探测机构由外罩壳7、遮光帘5、控制器6、多点探测可见近红外连续光谱仪探测器4、光电积分式色差探测器9、近红外分子基团探测器10、ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器8构成，所述的外罩壳为前后开口的结构，在外罩壳的前后开口处均设置有遮光帘，在外罩壳的下部壳内壁上从前至后依次设置有多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、光电积分式色差探测器及近红外分子基团探测器，在外罩壳的上部壳内壁上设置有ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器，在所述的外罩壳壳外壁上还设置有控制器，该控制器分别与多点探测可见近红外连续光谱仪探测器、光电积分式色差探测器、近红外分子基团探测器、ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器控制连接。多点探测可见近红外连续光谱仪探测器波长使用488
‑
1150nm 的短波近红外，光谱分辨率为1.5nm，可采集有效波段2048个；近红外分子基团探测器强电为220v动力能源，弱电为12v信号传输，通过检测有机官能团(oh、ch、nh、sh)的振动频率，预估果实糖酸含量；光电积分式色差探测器测试孔径：18mm，测色模式：cie规定的10
°
视场、d65条件下的三刺激值，示值精度：x，y 0.0001，其余0.01，电源电压220v
±
10％50hz，单个探头功耗：3w；ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器的光源位于外罩壳上部，检测器固定于苹果旋转托盘上，当光源与检测器呈180
°
时开始记录数据，仪器设定检测波长范围为630～1305nm，每隔0.35nm 一个点，每张光谱共2047个点，积分时间为1000s，平均次数10次。
[0025]
所述的多点探测可见近红外连续光谱仪探测器，厂家：美国分析光谱器件公司，型号：labspec5000/5100；
[0026]
所述光电积分式色差探测器，厂家：深圳市三恩时科技有限公司，型号：ts8450；
[0027]
所述近红外分子基团探测器，厂家：美国普林斯顿仪器公司；
[0028]
所述ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器，厂家：广州常晖电子科技有限公司，型号：ch2000
‑
01。
[0029]
所述的分级机构由分级传送带11、安装板14、第一气缸15、第二气缸、第一推料板13及第二推料板构成，在所述检测传送带的后部设置有分级传送带，在所述分级传送带宽度方向的两端均设置有安装板，在各安装板上分部安装有通过第一气缸驱动的第一推料板以及有第二气缸驱动的第二推料板，所述的第一推料板及第二推料板均在分级传送带上来回伸缩；所述的第一气缸及第二气缸分别由控制器控制。
[0030]
还包括导料板12，该导料板由安装腿及导料板体构成，在导料板体的下端两侧设置有安装腿，该安装腿固装在分级传送带的机架上，导料板体在分级传送带前端上方倾斜设置。导料板能够帮助由检测传送带上传送的果实能够顺利的传送到分级传送带上，避免掉落进两传送带之间的缝隙处。
[0031]
本发明装置为无损伤检测装置，设置好技术参数，启动后实现自动传输、检测与分级。装置启动后，将果实置于旋转托盘，果柄朝上，果实缓慢旋转并在检测传送带的作用下，进入封闭式探测机构中。苹果最先经过多点探测可见近红外连续光谱探测器，探测器将捕获的信号立即传输到计算机系统处理。苹果继续向前运输，然后到达光电积分式色差探测器，捕获光电信号传输到计算机系统处理。与此同时ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器将探测到的果实内部褐变信号传输到计算机系统处理。最后果实通过近红外分子基团探
测器捕获糖、酸等相关分子的基团振动频率，信号及时传送到计算机系统处理。此时控制系统将所有捕获的信号基于多信息融合理论及改进的bp神经网络处理进行智能化分类处理，然后在苹果运输出封闭式探测机构时发出分级指令。分级时，通过相应的气缸驱动相应的推料板完成，即分级传送带被分为中间以及两侧的三个等级通道，被分级的苹果通过推料板的作用实现相应等级通道的变换，从而实现分级传送。
[0032]
工作原理：
[0033]
多点探测可见近红外连续光谱仪探测器：水心病果的大量空间充满了液体，从而改变了苹果1组织的光散射特性，光散射因水心病而减少，使通过水果的光学路径更长，有更多的能量透过，故含有水心的苹果透射的能量更多，从而有晓得od值。利用多点探测可见近红外连续光谱仪可以精准的将透射能量值转化为信号值，糖心预估精确度可以达到90％以上。
[0034]
光电积分式色差探测器：通过测量苹果表面反射光的相对光谱功率分布，得到苹果表面的反射光谱，再与cie光谱三刺激值加权相乘，积分后求出样品表面颜色的三刺激值、色坐标、色差等其他参数。
[0035]
近红外分子基团探测器：可以对含有c
‑
h、n
‑
h、o
‑
h和s
‑
h化学键的化合物进行探测，在700
‑
2500nm的近红外波长范围内，含有上述化学键的物质会被吸收。在 700
‑
1450nm谱带内产生第一、第二和第三谐波。这些谐波的组合构成了被测物质在近红外光谱带内的特征吸收谱图——指纹图，相同的近红外谱图一定是从相同的物质得到的，根据不同振动频率可以检测到不同分子基团，从而实现糖类物质和酸类物质的预估。
[0036]
ccd光栅型可见近红外光谱仪垂直探测器：除了严重水心病的苹果会导致褐变外，高co2、低o2、冷害冻害及衰老崩溃都会引起褐变。褐变使组织可能变坚实、湿润，也可能是松散干燥，从而使光学路径和透射能量发生改变，外观的褐变不考虑在内，选择715nm、750nm和810nm作为特征波长判别分析结果可以正确分离98％的褐变果和92％的好果。
[0037]
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。