一种脐橙糖度快速无损检测方法和装置的制造方法_2

文档序号:9373012阅读:来源:国知局
进行支撑。
[0008] 作为优选,所述光源设置在固定套筒内,固定套筒内从后到前依次设置有卤钨灯 杯、1000 nm低通截止滤光片、600nm高通截止滤光片I、双凸透镜、平凸透镜。
[0009] 作为优选,所述工作台为旋转平台,旋转平台的底部设有控制旋转的步进电机。
[0010] 作为优选,所述可调节支架包括单轴位移台,单轴位移台上设有用于支撑的固定 连杆。
[0011] 作为优选,获取脐橙样品光谱信息操作时,脐橙样品的赤道平面、光源中轴线、准 直透镜中轴线位于同于平面。
[0012] 本发明的有益效果是:本发明的脐橙糖度检测方法和装置通过剥除单侧果皮的差 值检测,去除了果皮的干扰信息,而且可以校正脐橙大小对检测精度的影响,有效提高脐橙 糖度快速无损检测的精度。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的一种检测装置示意图。
[0014] 图2是脐橙样品剥除朝向光源一侧果皮的检测状态示意图。
[0015] 图3是脐橙样品剥除朝向近红外光谱仪一侧果皮的检测状态示意图。
[0016] 图中:1、单轴位移台I ;2、固定连杆I ;3、超声波传感器I ;4、准直透镜;5、光纤; 6、计算机;7、近红外光谱仪;8、超声波传感器II ;9、双凸透镜I ;10、1000 nm低通截止滤光 片I ;ll、600nm高通截止滤光片I ;12、卤钨灯杯I ;13、电线I ;14、稳压直流电源I ;15、固 定连杆II ;16、单轴位移台II ;17、固定套筒I ;18、平凸透镜I ;19、步进电机;20、重量传 感器;21、旋转平台;22、平凸透镜II ;23、单轴位移台III ;24、固定连杆III ;25、稳压直流 电源II ;26、电线II ;27、卤钨灯杯II ;28、固定套筒II ;29、600nm高通截止滤光片II ;30、 1000 nm低通截止滤光片II ;31、双凸透镜II ;32、超声波传感器III ;33、脐橙样本。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
[0018] 实施例:一种脐橙糖度快速无损检测装置,如图1所示。近红外光谱仪7连接有 作为光谱数据获取探头的准直透镜4,所述准直透镜竖直向下设置在旋转平台21的正上 方,所述工作台上方两侧分别设有光源,光源朝工作台方向水平设置,光源设置在固定套筒 内,固定套筒内从后到前依次设置有卤钨灯杯、1000 nm低通截止滤光片、600nm高通截止滤 光片I、双凸透镜、平凸透镜。所述准直透镜的一侧、固定套筒的一侧均设有用于测量距离的 超声波传感器,准直透镜、光源分别通过各自的单轴位移台进行可调节支撑。
[0019] 具体结构及测量方式参见图1、2、3,并如下所述:将脐橙样本33置于旋转平台21 的中心,使脐橙样本33的果柄和果梗连线水平放置,并与固定套筒117和固定套筒1128的 中心线垂直,卤钨灯杯112和卤钨灯杯1127的中心对准脐橙样本33的赤道中心,准直透 镜4位于脐橙样本33上方的赤道中心;打开稳压直流电源114,卤钨灯杯112产生的光经 1000 nm低通截止滤光片IlO和600nm高通截止滤光片111过滤后(即仅有600~1000 nm 的光通过),再经双凸透镜19及平凸透镜118,变成平行光束照射到脐橙样本33的赤道中 心;同时,打开稳压直流电源Π 25,卤钨灯杯1127产生的光经1000 nm低通截止滤光片1130 和600nm高通截止滤光片129过滤后,再经双凸透镜1131及平凸透镜1122,变成平行光束 照射到脐橙样本33的赤道中心;透过脐橙样本33的光经准直透镜4收集,再经由光纤5, 被近红外光谱仪7检测,再保存到计算机6中。
[0020] 调节单轴位移台II,使固定在固定连杆12上的超声波传感器13移动,并对准脐橙 样本33上方的赤道中心,由超声波传感器13测定脐橙样本33垂直方向上的直径,超声波 传感器13与旋转平台21之间距离固定,通过超声波传感器13测定超声波传感器13到脐橙 样本33的赤道中心距离即可知道脐橙样本33垂直方向上的直径;调节单轴位移台1116, 使固定在固定套筒117上方中心位置的超声波传感器118移动,对准脐橙样本33右侧的 赤道中心,再调节单轴位移台11123,使固定在固定套筒1128上方中心位置的超声波传感 器III32移动,对准脐橙样本33左侧的赤道中心,通过超声波传感器118和超声波传感器 III32测定脐橙样本33水平方向的直径。启动步进电机19,使旋转平台21转过90度,使 脐橙样本33的果柄和果梗连线与固定套筒117和固定套筒1128的中心线平行,通过超声 波传感器118和超声波传感器III32测定脐橙样本33的高度。通过安装在旋转平台21上 的重量传感器20测定脐橙样本33的重量。
[0021] 采用本装置进行脐橙糖度快速无损检测的方法采用以下步骤: 步骤1 :建立脐橙糖度的线性回归方程; 步骤1. 1,采集η个脐橙样本分别记为UpM3、…、Mn; 步骤1. 2,对于每一个脐橙样本M1, l〈i〈n,将光源对准脐橙样本M1的赤道中心,由近红 外光谱仪与光源间隔90度的方向对准脐橙样本M1的赤道中心,采集透过脐橙样本的光谱 A11,将脐橙样本M1转动90度、180度、270度分别采集光谱A J、AJ、Aj,对A11、Aj、AJ、AJ 取平均值作为脐橙样本M1的近红外光谱,其能量值记为A i,脐橙样本M1转动过程中,光源、 近红外光谱仪的中心线均保持与脐橙样本赤道面位于同一平面; 步骤1. 3,利用重量传感器测定脐橙样本M1的重量(记为G J,利用超声波传感器测定 脐橙样本的高度(记为H1),利用超声波传感器测定脐橙样本赤道平面上两个相互垂直方向 的赤道直径,以采集光谱A 1I过程中与近红外光谱仪中心线重合的赤道直径记为D1U与光 源中心线重合的赤道直径记为DJ ; 步骤1. 4,环绕脐橙样本%的赤道圈,分别去除脐橙样本相对两侧面90度扇形区域的 果皮,如图2、3所示;然后按步骤1. 2中的近红外光谱仪和光源布置方式,对去除部分果皮 的脐橙样本每转动90度采集一次光谱,依次记为B1U 、BJ、B 1I其中,B1U 采集过程 中脐橙样本朝向光源一侧有果皮、朝向近红外光谱仪一侧无果皮,Bj、Bj采集过程中脐橙 样本朝向光源一侧无果皮、朝向近红外光谱仪一侧有果皮; 步骤1. 5,将脐橙样本M1完全去除果皮,对脐橙样本M 1果肉采用国家标准方法测定其 糖度值,作为脐橙样本%的糖度真实值; 步骤1.6,消除果皮光谱信息对糖度检测的影响,保留果肉的光谱信息,将能量值
作为去除果皮光谱信息后的脐橙样本M1的果肉近红外光谱; 步骤1. 7,校正水果大小对糖度检测的影响,将脐橙样本的近红外光谱C1采用水果大小 校正因_
y):作为脐橙样本M1的果肉近红 外校正光谱; 步骤1. 8,选取720nm、756nm、782nm、840nm、886nm、942nm波长为脐橙糖度的特征波长, 并获取脐橙样本M1的果肉近红外校正光谱中的特征波长的光谱值; 步骤1. 9,采用多元线性回归将步骤1. 8中的特征波长的光谱值与步骤1. 5中的脐橙样 本的真实糖度值进行关联,建立脐橙糖度的线性回归方程,线性回归方程为 y = -8. 95*10 5* λ 72。-3. 7*10 3* λ 756+7 · 9*10 3* λ 782-5· 8*10 3* λ _+ , I. 7*10 3* λ SS6+6. 73*10 4* λ 942+5· 16 步骤1. 10,按脐橙样本重量对果皮光谱能量衰减信息进行区间统计,脐橙样品果皮光 谱能量衰减信息为由果皮吸收光能造成的果皮入射和出射光之间的光能衰减值,对于脐橙 样本M1,其果皮光谱能量衰减信息1为Zi = 24,将脐橙样本I
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