本发明专利技术公开了一种水果的内部品质无损检测装置，包括托盘、环形遮光圈、卤素灯光源、底座、多通道传输光纤及电机，环形遮光圈沿周向分布有透光窗和透光孔组，各透光孔组均包括定位类透光孔和透光孔，各定位类透光孔等距排列，多通道传输光纤具有若干光信号接收端口和一个光信号输出端口，各光信号接收端口均设于托盘内周壁；环形遮光圈的外周设有若干齿轮槽，其中一所述的齿轮槽设有主动齿轮电机设于托盘并可驱动主动齿轮与对应的齿轮槽的啮合传动以带动环形遮光圈的顺时针转动。本发明专利技术具有以下优点：采用多通道漫透射光谱采集探头来获取水果的光谱信息，并以各采样光谱构建定量模型，以各采样光谱预测结果的平均值为所测水果的品质指标。
【技术实现步骤摘要】
一种水果的内部品质无损检测装置及方法
本专利技术涉及一种水果的内部品质无损检测装置及方法。
技术介绍
苹果、梨、柑橘等水果是人们日常生活重要的食品资源。随着生活水平的提高，人们除了注重水果外观，更注重其内在质量。近年来，近红外光谱检测技术在农产品无损检测方面应用日渐广泛，许多关于水果内部品质信息检测研究和专利技术，但实用化程度不高，主要原因是近红外光谱技术抗干扰能力弱、检测设备成本高，无法满足市场需求。采集水果光谱的方法，常见的有漫反射法、透射法、漫透射法。其中，对于漫反射法而言，往往受到果皮颜色、纹理、平滑度等因素影响，使得检测结果不够稳定、可靠，而且漫反射法是属于局部的单点检测，往往需要多次检测取平均值作为最终结果；而对于水果，采用透射的光谱检测方法虽然能获取大部分水果的内部品质信息，但往往需要大功率的光源光照，容易使水果表皮灼伤，且透射光谱一般掺夹着水果内核等组分信息，影响后续光谱模型预测的稳定性。漫透射法是一种可靠的光谱采集方法，对于水果而言，该方法避免了局部单点检测，避免大功率光照灼伤果皮及掺夹果核的光谱信息。光照系统是可见-近红外光谱检测技术的重要组成部分，直接关系到光谱信号采集的可靠性。国内外已有一些水果检测的便携装置研究，目前有一种已经商业化的漫反射光纤检测探头，形状呈Y型，能同时传输光源与光谱的信号接收，但是这种漫反射光谱的采集受限于水果的单点检测，仅能反映水果表层的局部信息，不能有效表征水果全部信息。国内专利CN101799401A公开了一种水果内部品质检测的手持式近红外探头与探测方法，运用4个水果特征波长的LED光源与检测光纤集合在一起，该方法虽然以漫透射法获取的光谱信息能表征绝大部分果品内部信息，但有限的光源波谱供足建模光谱信息不足。另外，在论文“基于可见/近红外光谱技术的便携分析仪的应用”(引自《食品安全质量检测学报》,2017,08(09):3455-3460)比较了样本光谱数据的建模及预测方法，一种是将多次采集的光谱数据进行平均，作为该样本的最终光谱数据，用于预测水果品质指标；另一种是将多次采集的光谱数据视作为多个平行样本，模型预测后的多个数值取平均值作为水果品质指标。该项研究的结果表明第二种方法具有更好的预测结果，特别是预测偏差远低于第一种方法。而专利201210330564.2虽采用了卤素灯提供丰富的光谱信息及漫透射的光谱采集方式，但需要翻转水果才能获取多个水果采样的光谱信息，这极易引入操作过程中的噪声信号。当前绝大多数的水果品质检测装置是收集了水果平均光谱信息来预测水果品质信息，这就造成水果预测结果的偏移。基于当前研究存在的问题，为减少水果转动等操作来快速获取水果的多个平行漫透射光谱信息，本专利技术将采用多通道漫透射光谱采集探头来获取水果的光谱信息，并以各采样光谱构建定量模型，以各采样光谱预测结果的平均值为所测水果的品质指标。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种水果的内部品质无损检测装置及方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种水果的内部品质无损检测装置，包括托盘、环形遮光圈、卤素灯光源、底座、多通道传输光纤及电机，所述的托盘用于承载并限位水果，所述的底座设于托盘的下方并用于支撑及固定托盘，所述的环形遮光圈位于托盘内并沿托盘的内周壁周向设置；所述的环形遮光圈沿周向分布有将自身的内环壁与外环壁相连通的若干透光窗和若干透光孔组，各所述的透光窗等距排列并与任一透光孔组之间均存在间隔，各所述的透光孔组均包括一定位类透光孔和一透光孔，各所述的定位类透光孔等距排列，沿所述的环形遮光圈的逆时针方向依次排列的各透光孔组上的透光孔与对应的定位类透光孔之间的距离逐渐变大；所述的卤素灯光源的数量有若干个，各所述的卤素灯光源均设于托盘的内周壁并与各透光窗的位置一一对应，所述的多通道传输光纤具有若干光信号接收端口和一个光信号输出端口，各所述的光信号接收端口均设于托盘的内周壁并与各透光孔组的位置一一对应；所述的环形遮光圈的外周设有若干齿轮槽，其中一所述的齿轮槽上设有与之啮合传动的主动齿轮、其余所述的齿轮槽上设有与之啮合传动的从动齿轮，所述的电机设于托盘，所述的电机具有一输出轴，该输出轴与主动齿轮连动设置，通过输出轴的转动可驱动主动齿轮与对应的齿轮槽的啮合传动，以带动环形遮光圈的顺时针转动；当所述的托盘上的各光信号接收端口与环形遮光圈上的各透光孔组的位置均不吻合时无光谱信号输出；当所述的托盘上的各光信号接收端口与各对应的定位类透光孔的位置均相吻合时输出光谱信号；在环形遮光圈的转动过程中，托盘上的其中一光信号接收端口会与对应的透光孔的位置相吻合并输出对应的光谱信号，其余的各光信号接收端口则与对应的各透光孔的位置均不吻合并无光谱信号输出，且所述的托盘上的各卤素灯光源始终与对应的透光窗的位置构成局部或全部吻合。通过上述技术方案,托盘用于承载并限位水果，防止水果的脱落而影响采集数据的持续性；透光窗的设置，使得卤素灯光源的照射光能透过透光窗照射到水果，卤素灯光源的光谱较长，接近于太太阳光，对水果的测量结果更加真实，同时卤素灯光源能够发出丰富的连续波段的光谱，充分反映与水果内部组织的作用，以提高检测到的光谱信号的准确性；透光孔组的设置，使得多通道传输光纤的光信号接收端口能通过透光孔组检测水果的光谱信号，光纤的传输速度更快，增加本专利技术的信号传输及处理速度，效率更高；同时环形遮光圈的设置，能使得卤素灯的光照呈环型的均匀分布，与水果的表面相匹配，更好的直射到水果并获取水果表层信息；同时，考虑到需要对水果各角度光谱信号的单点检测所获取水果光谱信号不足，误差大的问题，本专利技术于环型透光圈上设置多个定位类透光孔和透光孔，并将各信号接收端口与各透光孔组的位置相吻合，通过多角度连续的多次的采集，提高光谱信号的准确性，以充分反映水果内部信息；另外，本专利技术具有采集暗场光谱Spec_dark,和亮场光谱Spec_refer的功能，通过电机可带动环形遮光圈的转动，环形遮光圈上各透光窗与各卤素灯光源的位置始终会构成局部或全部吻合，保证了托盘内壁的卤素灯光源能顺利透过透光窗照射到水果的外表面。同时，各光信号接收端口与各透光孔组的位置相对应，当各透光孔组均被遮挡时，此时多通道传输光纤无任何光信号输出，即暗场光谱Spec_dark；当环形遮光圈转动固定角度时，由于各透光孔组上的透光孔与对应的定位类透光孔之间的距离沿形遮光圈的逆时针逐渐变大，故此其中一个透光孔可与对应光信号接收端口的位置相吻合，其余透光孔均被遮挡，继续转动环形遮光圈，下一个透光孔会与对应光信号接收端口的位置相吻合，其余透光孔均被遮挡，环形遮光圈的每次转动，均可使得其中一个光信号接收端口与对应的透光孔位置相吻合，直至所有的光信号接收端口均透过对应的透光孔采集到了水果的光谱信号；另外，转动环形遮光圈，由于定位类透光孔等距设置，故可使得各光信号接收端口均与定位类透光孔相吻合，此时各光信号接收端口均能同时采集光谱信号，即亮场光谱Spec_refer；结构合理，只需驱动电机使得环形遮光圈间隔转动固定角度即可充分获得水果的内部品质信息，无需人工转动苹果，检测效率高，且结构简单，便于生产加工，极具推广及普及前景，另外，更是通过多角度的采集来避免水果的转动，在短时间内更本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水果的内部品质无损检测装置，其特征在于：包括托盘(01)、环形遮光圈(02)、卤素灯光源(3)、底座(04)、多通道传输光纤(6)及电机(13)，所述的托盘(01)用于承载并限位水果，所述的底座(04)设于托盘(01)的下方并用于支撑及固定托盘(01)，所述的环形遮光圈(02)位于托盘(01)内并沿托盘(01)的内周壁周向设置；所述的环形遮光圈(02)沿周向分布有将自身的内环壁与外环壁相连通的若干透光窗(16)和若干透光孔组，各所述的透光窗(16)等距排列并与任一透光孔组之间均存在间隔，各所述的透光孔组均包括一定位类透光孔(170)和一透光孔(17)，各所述的定位类透光孔(170)等距排列，沿所述的环形遮光圈(02)的逆时针方向依次排列的各透光孔组上的透光孔(17)与对应的定位类透光孔(170)之间的距离逐渐变大；所述的卤素灯光源(3)的数量有若干个，各所述的卤素灯光源(3)均设于托盘(01)的内周壁并与各透光窗(16)的位置一一对应，所述的多通道传输光纤(06)具有若干光信号接收端口(15)和一个光信号输出端口，各所述的光信号接收端口(15)均设于托盘(01)的内周壁并与各透光孔组的位置一一对应；所述的环形遮光圈(02)的外周设有若干齿轮槽(18)，其中一所述的齿轮槽(18)上设有与之啮合传动的主动齿轮(12)、其余所述的齿轮槽(18)上设有与之啮合传动的从动齿轮，所述的电机(13)设于托盘(01)，所述的电机(13)具有一输出轴，该输出轴与主动齿轮(12)连动设置，通过输出轴的转动可驱动主动齿轮(12)与对应的齿轮槽(18)的啮合传动，以带动环形遮光圈(02)的顺时针转动；当所述的托盘(1)上的各光信号接收端口(15)与环形遮光圈(02)上的各透光孔组的位置均不吻合时无光谱信号输出；当所述的托盘(1)上的各光信号接收端口(15)与各对应的定位类透光孔(170)的位置均相吻合时输出光谱信号；在环形遮光圈(02)的转动过程中，托盘(1)上的其中一光信号接收端口(15)会与对应的透光孔(17)的位置相吻合并输出对应的光谱信号，其余的各光信号接收端口(15)则与对应的各透光孔(1)的位置均不吻合并无光谱信号输出，且所述的托盘上的各卤素灯光源(3)始终与对应的透光窗(16)的位置构成局部或全部吻合。...
【技术特征摘要】
1.一种水果的内部品质无损检测装置，其特征在于：包括托盘(01)、环形遮光圈(02)、卤素灯光源(3)、底座(04)、多通道传输光纤(6)及电机(13)，所述的托盘(01)用于承载并限位水果，所述的底座(04)设于托盘(01)的下方并用于支撑及固定托盘(01)，所述的环形遮光圈(02)位于托盘(01)内并沿托盘(01)的内周壁周向设置；所述的环形遮光圈(02)沿周向分布有将自身的内环壁与外环壁相连通的若干透光窗(16)和若干透光孔组，各所述的透光窗(16)等距排列并与任一透光孔组之间均存在间隔，各所述的透光孔组均包括一定位类透光孔(170)和一透光孔(17)，各所述的定位类透光孔(170)等距排列，沿所述的环形遮光圈(02)的逆时针方向依次排列的各透光孔组上的透光孔(17)与对应的定位类透光孔(170)之间的距离逐渐变大；所述的卤素灯光源(3)的数量有若干个，各所述的卤素灯光源(3)均设于托盘(01)的内周壁并与各透光窗(16)的位置一一对应，所述的多通道传输光纤(06)具有若干光信号接收端口(15)和一个光信号输出端口，各所述的光信号接收端口(15)均设于托盘(01)的内周壁并与各透光孔组的位置一一对应；所述的环形遮光圈(02)的外周设有若干齿轮槽(18)，其中一所述的齿轮槽(18)上设有与之啮合传动的主动齿轮(12)、其余所述的齿轮槽(18)上设有与之啮合传动的从动齿轮，所述的电机(13)设于托盘(01)，所述的电机(13)具有一输出轴，该输出轴与主动齿轮(12)连动设置，通过输出轴的转动可驱动主动齿轮(12)与对应的齿轮槽(18)的啮合传动，以带动环形遮光圈(02)的顺时针转动；当所述的托盘(1)上的各光信号接收端口(15)与环形遮光圈(02)上的各透光孔组的位置均不吻合时无光谱信号输出；当所述的托盘(1)上的各光信号接收端口(15)与各对应的定位类透光孔(170)的位置均相吻合时输出光谱信号；在环形遮光圈(02)的转动过程中，托盘(1)上的其中一光信号接收端口(15)会与对应的透光孔(17)的位置相吻合并输出对应的光谱信号，其余的各光信号接收端口(15)则与对应的各透光孔(1)的位置均不吻合并无光谱信...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁雷明，吴迪，陈孝敬，蔡健荣，李理敏，陈熙，朱德华，户新宇，杨硕，陈崇巨，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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