苹果霉心病检测仪制造技术

一种苹果霉心病检测仪，包括：LED光源模块，根据设定发出相应光强的光，照射于待测苹果的中心；光谱检测模块，接收透过待测苹果的光并完成光电转换得到电压值；果径在线测量模块，测量待测苹果的直径；以及，核心处理模块，接收光谱检测模块得到的电压值，根据该电压值计算得到相应的透射光强值，同时接收所述直径数据，综合透射光强值和直径数据，判断是否有霉心病，本发明专利技术可快速无损检测苹果霉心病，具有成本低，操作简单，运行稳定可靠，病害判别精度高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业智能设备
，特别涉及一种苹果霉心病检测仪。
技术介绍
苹果霉心病又称心腐病，是危害苹果内部品质的主要病害，近年来红富士 苹果的发病率普遍较高，一般发病率为21 %左右，尤其是套袋红富士，其发病率高达 43. 5%-79.5%。苹果霉心病发病的主要时期在果实成熟期和贮藏期。早中熟苹果在成熟 采收后大多数外表分辨不出来，但进入市场或消费者手中的发病果实不能食用；晚熟品种 进入果库后，在贮藏期会继续扩展和发病，使全果腐烂，毫无食用价值。霉心病所含有的神 经毒素具有影响生育、致癌和免疫等毒理作用，因此，霉心病检测已成为苹果产业发展亟待 解决的重大问题。目前针对苹果霉心病的检测方法研宄较少，其技术主要是基于苹果的生物阻抗特 性、光特性以及机器视觉特性等原理，其中生物阻抗特性涉及的输入参数较多；光特性多应 用全波段光源与光谱仪结合的检测方式，含有较多冗余信息，系统成本高；机器视觉检测分 析过程复杂、耗时，并且目前尚无较合适的检测仪器用于霉心病的检测。光谱检测技术的发 展为苹果霉心病的检测提供了理论基础。该技术具有无损、效率高、速度快、成本低、重现性 好、样品无需预处理、光谱测量方便、适合现场检测和在线分析等独特优势。但目前也没有 利用该技术的相关应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种苹果霉心病检测仪， 可快速无损检测苹果霉心病，具有成本低，操作简单，运行稳定可靠，病害判别精度高等特 点。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是： -种苹果霉心病检测仪，包括： LED光源模块，根据设定发出相应光强的光，照射于待测苹果的中心； 光谱检测模块，接收透过待测苹果的光并完成光电转换得到电压值； 果径在线测量模块，测量待测苹果的直径； 以及， 核心处理模块，接收光谱检测模块得到的电压值，根据该电压值计算得到相应的 透射光强值，同时接收所述直径数据，综合透射光强值和直径数据，判断是否有霉心病。 所述LED光源模块的光源采用中心波长为710nm，半波宽度为25nm的LED光源，采 用输出电流可调的PT4115芯片作为驱动芯片，核心处理模块与驱动芯片连接，通过输出不 同占空比的PWM信号调节驱动芯片的输出电流，从而实现LED光源发光强度的稳定定量调 所述光谱检测模块中采用光电二极管作为光电转换器件，光谱检测模块的输入端 采用RC低通滤波器，消除电源带来的高频噪声，采用运放芯片0P07将采样电阻端的电压VO 放大，在输出电压端接滤波电容，最终获取到实际有效的电压值。 所述果径在线测量模块包括竖直移动装置和水平设置的红外对射管，待测苹果位 于红外对射管对射中心的正下方且设置于竖直移动装置上，由竖直移动装置带动向上运 动，待苹果上表面切断红外对射线时，得到苹果直径D = (H-L)，其中H为竖直移动装置与红 外对射管的竖直距离初始值，L为竖直移动装置的上升距离。 所述LED光源模块、光谱检测模块以及果径在线测量模块集成设置于一体，其中， 在主架7上设置纵向的丝杠2,丝杠2的底部设置有限位行程传感器8,丝杠2上设置有滑 台3,滑台3上连接苹果支撑座4,苹果支撑座4的中心安装光谱检测模块的光电二极管，苹 果支撑座4的正上方为LED光源模块中的LED光源6, LED光源6为平面阵列结构，其外安 装有果径在线测量模块的开关型红外对射管5,开关型红外对射管5的对射线与LED光源6 的阵列平面平行，滑台3带动苹果支撑座4上的待测苹果向上运动，至开关型红外对射管5 的对射线被待测苹果阻挡时停止，根据运动距离获取待测苹果的直径。 所述判断方法是：将获取的苹果直径与透射光强值，输入苹果霉心病判别模型中， 设果径为D，光电转换电压差值为V，即开启光源后获得的转换电压值与未开启光源获得的 转换电压值的差值，Y表示判别结果，Y = 1，表示为病果；Y = 0,表示为健康果，其模型如 下： D 彡 70; 与现有技术相比，本专利技术利用可见光-近红外透射光谱，基于窄带光源和影响霉 心病吸光度的苹果直径来检测苹果霉心病，突破了苹果霉心病快速无损检测理论与方法， 在苹果入库时能够及时准确的分拣出发病苹果，防止了苹果霉心病病菌的大面积侵染，有 效地降低了苹果在储藏过程的发病率，而且该检测仪在生产线中可以被用于果品分级分 拣，为建设"高产、优质、高效、生态、安全"的现代苹果产业体系提供必要的技术支撑，同时 项目成果可扩展应用于其它果品内在品质的快速无损检测。【附图说明】 图1是不同发病程度的苹果霉心病病果的透射光谱曲线图。 图2是本专利技术系统结构示意图。图3是本专利技术光谱检测模块电路示意图。 图4是本专利技术机械结构示意图。 图5是本专利技术苹果支撑座俯视图。 图6是本专利技术苹果支撑座剖视图。 图7是本专利技术检测流程图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。 本专利技术的理论依据： 苹果受霉心病病菌侵染发病后，其心室生物组织分子发生变异，对光谱的吸收、反 射与散射等作用发生变化，从而导致可见/近红外透射光谱曲线不同，试验采用4个50W的 钨卤素灯光源、海洋光学光谱仪USB2000+与计算机构建了苹果霉心病光谱响应特性探寻 平台，利用该平台对500个苹果样本进行透射光谱测量并沿果柄处切开，其中获取到苹果 果径相近的27条不同发病程度的霉心病果的光谱图像曲线，如图1所示。 分析图1可知，在光谱仪可响应的波段范围内690nm-730nm的波段是对苹果霉心 病响应最好的波段，且随着苹果霉心病病果的发病程度逐渐增加，透射光谱曲线的透过峰 逐渐降低，直接的反映了苹果霉心病发病程度的增加使得该波段的透射光谱强度值减小， 同时根据朗伯比尔定理，苹果直径的不同，造成了光源距光谱接收器件的距离，即光程的变 化，从而导致光谱强度的衰减，因此依据上述原理，已知光谱吸收值与果径值便可测量出苹 果霉心病果的发病程度。 基于此原理开发的霉心病检测仪的系统结构如图2所示，包括 LED光源模块，光源采用中心波长为710nm，半波宽度为25nm的LED光源，驱动芯 片采用输出电流可调的PT4115芯片，通过输出不同占空比的PWM信号调节PT4115的输出 电流，从而实现LED光源发光强度的稳定定量调节。最终发出相应光强的光，照射于待测苹 果的中心。 光谱检测模块，采用TH0RLABS公司的FDS1010型光电二极管，光电转化电路如图 3示。首先在电压输入端采用电阻R2和电容C4组成的RC低通滤波器，消除电源带来的高 频噪声，其次采用运放芯片0P07将采样电阻R3端的电压V当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苹果霉心病检测仪，其特征在于，包括：LED光源模块，根据设定发出相应光强的光，照射于待测苹果的中心；光谱检测模块，接收透过待测苹果的光并完成光电转换得到电压值；果径在线测量模块，测量待测苹果的直径；以及，核心处理模块，接收光谱检测模块得到的电压值，根据该电压值计算得到相应的透射光强值，同时接收所述直径数据，综合透射光强值和直径数据，判断是否有霉心病。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海辉，陈克涛，任传奇，苏东，胡瑾，张佐经，雷雨，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61