早期水果腐败果在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种早期水果腐败果在线检测系统及方法，本发明专利技术利用水果输送部将水果输送到图像采集部中，在电控部的控制下，在水果旋转进入图像采集部形成的紫外线光照环境时图像采集部采集水果的荧光图像，并传递给电控部，由电控部根据荧光图像自动检测对应的水果是否为腐败果，若是，则控制卸果电磁阀对对应的腐败果进行卸果，从而实现了早期腐败果的在线，自动化检测以及自动化分离，不仅能够在很大程度提高效率，并且不再需要人工在紫外线下进行操作，从而使人体免受紫外线的危害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学和农业领域，尤其涉及一种早期水果腐败果在线检测系统及方法。
技术介绍
水果是维持人类健康生活必需的菜篮子食品和营养性食品。近二十年来，世界水果产业发展迅速，目前世界水果总产超过6.3亿吨。我国被誉为世界园艺之母，也是目前世界最大水果生产国与消费国，2012年我国水果总面积达1.82亿亩，总产1.5亿吨以上，全国苹果、柑橘初始产品年产值分别超过1500亿元和1110亿元，我国水果产业发展对于保障国内市场供应、增加农民收入、改善生态环境和促进农村经济发展等具有十分重要的意义。柑橘是风味独特，营养丰富的水果，深受消费者的喜爱。2008年开始，我国第一次超越巴西成为世界第一大柑橘生产国。2012年，我国柑橘生产持续发展，柑橘面积230.63万公顷，产量3167.78万吨，分别占世界柑橘面积923.17万公顷，产量1.29亿吨的24.98％和24.56％。国内果品生产中，柑橘面积居首，产量仅次于苹果3849.04万吨，位列第二，面积和产量分别占水果总量的18.99％和20.79％。柑橘产业无论在国际还是国内都有巨大的经济市场，为了提升柑橘水果质量品质在国内及国际市场的竞争力，柑橘水果的采后自动化快速分级技术一直备受关注。近年来，国内一些大学如浙江大学、水果加工厂如扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司等都已经开发出较为成熟的商业化柑橘品质分级生产线，这些分级线的分级指标侧重于水果大小、颜色、形状和重量。表皮缺陷的自动化快速检测依然是一个非常有挑战性的课题，成为目前国内外研究学者在水果自动化快速检测领域关注的焦点之一。与其它常见外部缺陷如疤痕相比，由真菌病害感染引起的腐败是柑橘水果最严重的缺陷，真菌病害侵染是导致储运过程中新鲜柑橘腐败的最主要原因。比如，近年研究发现，真菌感染引起的我国柑橘采后腐败80％由指状青霉Penicillium digitatum引起，其次是意大利青霉Penicillium italicum，此两类病害可导致柑橘采后腐败率高达30％～50％。目前，真菌感染防治主要采用储运阶段的化学防治。这些化学抑菌剂的长期使用会使真菌病原菌自身产生抗体，从而可能需要更大的化学剂量，这必然会引起食品安全和环境污染问题。尽管近年来一些拮抗菌和天然抑菌材料的开发对这些真菌有一定的抑制作用，但是拮抗菌和天然材料存在药效不持久或广谱性能差等问题。通常，霉菌分生孢子广泛分布于人类活动的各种环境中，在柑橘果品收获期间，极易通过伤口侵入果实，引起水果的采后腐败。这表明在柑橘采后的任何进一步处理之前，如化学保鲜，病原体已经存在某些柑橘个体中并引起了早期感染腐败，但这一点并没有引起柑橘产业广泛地关注。更为重要的是这两种霉病极具传播性，在非常短的时间里，少量的感染果可以使整批水果腐败，造成很大的经济损失，同时也将影响水果进一步的运作，如储藏和运输。所以，在柑橘进行保鲜储运前，在产地准确地分拣出这些被感染引起的早期腐败果，不仅可以非常好地控制整批水果的质量，也可以有效地防止这种病害传播至其它批次柑橘。因此，真菌感染引起的早期腐败柑橘果的快速检测对减少经济损失尤为关键，具有重要意义。快速自动化检测这类型真菌感染果的难点在于这种被早期真菌感染的柑橘在白色霉状物长出前其表皮颜色与正常柑橘皮几乎无任何颜色上的差异。因此，采用传统RGB机器视觉检测方法很难对其有效检测。早期研究发现，在柑橘皮中含有油腺并且这些油腺中有大量精油，其中，一种名为多甲氧基黄酮的橘皮素是柑橘皮精油的主要成分之一，这种成分在紫外光的激发下会在可见光光谱区域发出黄色的荧光，该荧光很容易被眼睛或者RGB成像系统检测到。进一步研究发现，在柑橘腐败过程中，柑橘皮被分解，皮油腺中的精油物质迁移到皮的表层，从而发病区域在紫外线的激发下会产生相同的荧光现象。基于这种现象，目前对于被感染的早期腐败柑橘果的检测采用的主要手段是利用紫外光源在暗箱里照射柑橘水果，然后利用人工手动进行剔除。尽管这种方法非常有效，但是操作员的手长时间暴露在紫外线中，对其身体造成很大危害，并且每隔一两个小时操作员必须轮换，这种频繁的轮换也使该检测方法非常低效。因此，探索并开发一种有效的快速自动化检测新方法非常关键。
技术实现思路
针对现有技术中无法自动化、高效的在线检测以及分离早期腐败果的技术问题，本专利技术提供了一种早期水果腐败果在线检测系统及方法。第一方面，本专利技术提供了一种早期水果腐败果在线检测系统，所述系统包括图像采集部、水果输送部以及电控部；所述图像采集部包括检测箱和图像采集器，所述检测箱包括外箱体以及内箱体；所述外箱体用于对环境杂散光进行屏蔽并且固定所述图像采集器；所述内箱体安装于所述外箱体内，用于提供紫外线光照环境；所述图像采集器用于采集水果在所述紫外线光照环境下的荧光图像，并传递给所述电控部；所述水果输送部包括用于安放水果的水果输送单元、为所述水果输送单元的移动提供动力的传动链轮、作用于所述水果输送单元的托果滚轮以及通过所述托果滚轮使所述水果输送单元中的水果旋转的滚轮摩擦条；所述水果输送部用于将水果输送到所述内箱体的紫外线光照环境中，并且旋转通过所述紫外线光照环境；所述电控部包括电控处理器、编码器以及卸果电磁阀；所述编码器的输出轴与所述传动链轮同轴转动，并且发送对应的脉冲信号给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述脉冲信号确定水果的当前位置，并且在水果进入所述紫外线光照环境时下发控制命令给所述图像采集器进行图像采集，并且所述图像采集器将采集的荧光图像传回给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述荧光图像检测对应的水果是否为腐败果，若是，则控制所述卸果电磁阀对对应的腐败果进行卸果。优选地，所述图像采集器为工业RGB彩色相机或3CCD相机。优选地，所述外箱体包括设置于前后两侧的凸出的可供水果通过的外箱体检测通道、用于固定所述图像采集器的固定横梁、位于所述外箱体的前后两侧壁上的用于固定所述固定横梁的横梁固定槽孔以及用于固定所述内箱体的内箱体安装槽孔；所述固定横梁的两端各设置有一横梁固定孔，用于与所述横梁固定槽孔配合使用以实现所述图像采集器高度的调节。优选地，所述内箱体包括与所述外箱体检测通道对应的内箱体检测通道、与所述内箱体安装槽孔配合使用与固定所述内箱体的内箱体固定孔、贴附于所述内箱体左右两侧以及顶部的紫外线漫反射膜以及与水果传动方向平行的若干个紫外线光源；其中所述若干个紫外线光源分别对称设置于所述内箱体底部的两侧，形成两个光源单元；所述内箱体还包括分别设置于每个所述光源单元下方的紫外线反射罩、分别设置于每个所述光源单元上方的紫色滤波板、分别设置于每个所述光源单元的靠近水果的一侧的条状凹面镜、分别设置于每个所述光源单元的前端的用于散热的风扇、设置于所述内箱体顶部中心部位的通孔、设置于所述通孔内的截止滤光片安装凸台、截止滤波片以及用于固定所述条状凹面镜的固定架；其中所述条状凹面镜通过调节螺钉和底部合页安装和固定与所述固定架上，并且使所述条状凹面镜与地面成第一预定角度；所述截止滤光片的中心、通孔的中心以及图像采集器的中心在同一条竖直线上。优选地，所述内箱体的顶部的纵截面为梯形，并且所述梯形的两个腰的倾斜角度为15度～45度；所述紫外线反射罩的纵截面为圆弧，并且所述紫外线反射罩的表面设置有耐高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种早期水果腐败果在线检测系统，其特征在于，所述系统包括图像采集部、水果输送部以及电控部；所述图像采集部包括检测箱和图像采集器，所述检测箱包括外箱体以及内箱体；所述外箱体用于对环境杂散光进行屏蔽并且固定所述图像采集器；所述内箱体安装于所述外箱体内，用于提供紫外线光照环境；所述图像采集器用于采集水果在所述紫外线光照环境下的荧光图像，并传递给所述电控部；所述水果输送部包括用于安放水果的水果输送单元、为所述水果输送单元的移动提供动力的传动链轮、作用于所述水果输送单元的托果滚轮以及通过所述托果滚轮使所述水果输送单元中的水果旋转的滚轮摩擦条；所述水果输送部用于将水果输送到所述内箱体的紫外线光照环境中，并且旋转通过所述紫外线光照环境；所述电控部包括电控处理器、编码器以及卸果电磁阀；所述编码器的输出轴与所述传动链轮同轴转动，并且发送对应的脉冲信号给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述脉冲信号确定水果的当前位置，并且在水果进入所述紫外线光照环境时下发控制命令给所述图像采集器进行图像采集，并且所述图像采集器将采集的荧光图像传回给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述荧光图像检测对应的水果是否为腐败果，若是，则控制所述卸果电磁阀对对应的腐败果进行卸果。...

【技术特征摘要】
1.一种早期水果腐败果在线检测系统，其特征在于，所述系统包括图像采集部、水果输送部以及电控部；所述图像采集部包括检测箱和图像采集器，所述检测箱包括外箱体以及内箱体；所述外箱体用于对环境杂散光进行屏蔽并且固定所述图像采集器；所述内箱体安装于所述外箱体内，用于提供紫外线光照环境；所述图像采集器用于采集水果在所述紫外线光照环境下的荧光图像，并传递给所述电控部；所述水果输送部包括用于安放水果的水果输送单元、为所述水果输送单元的移动提供动力的传动链轮、作用于所述水果输送单元的托果滚轮以及通过所述托果滚轮使所述水果输送单元中的水果旋转的滚轮摩擦条；所述水果输送部用于将水果输送到所述内箱体的紫外线光照环境中，并且旋转通过所述紫外线光照环境；所述电控部包括电控处理器、编码器以及卸果电磁阀；所述编码器的输出轴与所述传动链轮同轴转动，并且发送对应的脉冲信号给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述脉冲信号确定水果的当前位置，并且在水果进入所述紫外线光照环境时下发控制命令给所述图像采集器进行图像采集，并且所述图像采集器将采集的荧光图像传回给所述电控处理器，所述电控处理器根据所述荧光图像检测对应的水果是否为腐败果，若是，则控制所述卸果电磁阀对对应的腐败果进行卸果。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像采集器为工业RGB彩色相机或3CCD相机。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外箱体包括设置于前后两侧的凸出的可供水果通过的外箱体检测通道、用于固定所述图像采集器的固定横梁、位于所述外箱体的前后两侧壁上的用于固定所述固定横梁的横梁固定槽孔以及用于固定所述内箱体的内箱体安装槽孔；所述固定横梁的两端各设置有一横梁固定孔，用于与所述横梁固定槽孔配合使用以实现所述图像采集器高度的调节。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述内箱体包括与所述外箱体检测通道对应的内箱体检测通道、与所述内箱体安装槽孔配合使用与固定所述内箱体的内箱体固定孔、贴附于所述内箱体左右两侧以及顶部的紫外线漫反射膜以及与水果传动方向平行的若干个紫外线光源；其中所述若干个紫外线光源分别对称设置于所述内箱体底部的两侧，形成两个光源单元；所述内箱体还包括分别设置于每个所述光源单元下方的紫外线反射罩、分别设置于每个所述光源单元上方的紫色滤波板、分别设置于每个所述光源单元的靠近水果的一侧的条状凹面镜、分别设置于每个所述光源单元的前端的用于散热的风扇、设置于所述内箱体顶部中心部位的通孔、设置于所述通孔内的截止滤光片安装凸台、截止滤波片以及用于固定所述条状凹面镜的固定架；其中所述条状凹面镜通过调节螺钉和底部合页安装和固定与所述固定架上，并且使所述条状凹面镜与地面成第一预定角度；所述截止滤光片的中心、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江波，黄文倩，田喜，王庆艳，竹永伟，张驰，刘生根，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11