一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线制造技术

本发明专利技术提供了一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线，它包括机械输送装置、可见近红外光谱检测装置和分选控制装置，机械输送装置输送水果进入可见近红外光谱检测装置的检测区域，可见近红外光谱检测装置把检测的结果进行处理，并通过脉冲信号传递给分选控制装置，通过机械输送装置的果盘的侧翻来实现分选。

An on-line detection and sorting line for fruit quality based on visible near infrared spectroscopy

The invention provides a fruit quality on-line detection and sorting production line based on visible near infrared spectrum transmission, which includes a mechanical conveying device, a visible near infrared spectrum detection device and a sorting control device. The mechanical conveying device transports fruit into the detection area of the visible near infrared spectrum detection device, and the visible near infrared spectrum detection device processes the detection results, and The pulse signal is transmitted to the sorting control device, and the sorting is realized by the overturning of the fruit tray of the mechanical conveying device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线
本专利技术涉及水果内部糖酸度在线检测与分选，属水果在线无损检测及分选

技术介绍
随着今年我国经济的发展，消费者生活水平的提高，以及消费者饮食观念的改变，人们在选购水果时不再单一地注重外观形状、大小、颜色等外部品质，而且将水果的内部品质也作为参考标准，如糖度、酸度、维生素含量等指标。目前，国外一些发达国家，将水果采摘后依据内部品质和外部品质即时进行分选，如日本、美国等一些知名水果生产公司就以水果除具大小、外观等最佳品质外，更具有最佳内部营养品质作为自己的品牌文化。近红外光谱技术相对于传统化学破坏检测法的成本高、操作过程复杂、消耗时间长、可产生二次污染等缺点，以其安全高效、快速准确、成本造价低、应用范围广等优点而获得广发认可，也符合发展绿色农业的理念。近红外光谱无损检测技术作为既能检测水果内部品质，又不破坏水果的新技术，已经投入到农产品产后处理和加工过程中，并相关装置一直处在研发和功能升级中。如日本开发了可见近红外光谱检测梨、苹果成熟度的传感器，又研制了快速判别柑桔类水果成熟度和色泽的选果装置，并将此技术用于自动化选果线上，把成熟度和色彩传感器与自动化分选，包装线集成在一起，率先实现了柑桔类水果实时检测。比利时利用可见近红外光谱技术，研制了用于苹果糖度、酸度和维生素C含量等内部品质的在线检测装置。水果内部品质检测技术在国外已经日趋成熟，而在国内却鲜有报道，任然属于技术空白，进口国外设备又十分昂贵，因此加速开发能快速无损检测水果内部品质，满足国内市场需求和消费者需求的无损检测装置显得尤为重要。公告号CN2555109Y、CN2555110Y的中国专利公开了一种基于水果机器视觉的生产分选装置，该装置通过图像处理技术，依据水果大小、形状、表皮光滑度、色泽等外部品质进行分选，但均采单片机实现自动控制，容易受到逻辑器件的干扰，造成控制的紊乱。公开号CN101158651A的中国专利公开了一种基于激光图像分析检测水果内部品质的装置，该装置融合了计算机机器视觉技术和激光图像分析技术，依据图像处理技术将采集到的图像与测得的水果储藏期的理化指标作对比，来检测水果的硬度、色泽、表面缺陷和固酸比，但该装置没有涉及到在线高速分选，图像采集要在暗室内进行，不适合于生产环境较差的现场实时作业。公开号CN101021478A的中国专利公开了一种水果品质的激光诱导荧光高光谱图像检测方法和装置，该装置可以用来快速检测水果表面缺陷和损伤、颜色、糖度、酸度和内部营养物质，但该装置在分选水果时采用高压吹气式果杯，极易造成伤果，而且在分选较重的水果时易出现吹不动的现象。美国专利US4883953A、US5089701A分别介绍了运用不同的光谱波段进行不同的水果内部品质检测装置的开发，如苹果、柑桔、甜瓜等，但没有充分考虑外部信号和逻辑器件对水果检测控制的干扰。公开号CN1394699A的中国专利公开了水果品质实时检测和分级机器人系统，该系统依据计算机视觉识别技术，可对水果的果形、大小、色泽、表皮光滑度、果面机械损伤等外部指标进行检测和分选，该系统只能对水果的外部品质进行检测，而不能检查水果的内部品质，采用单片机控制，在噪声大的环境中，逻辑单元易被干扰。国外已经广泛使用近红外光谱进行农产品内外部品质的检测，经过分级的果蔬等农产品已经出现在各大超市和卖场，分选机械的生产也已经初具规模。反观国内，使用近红外光谱在农产品品质检测方面主要集中在实验室研究阶段，可以对果蔬进行糖度、酸度、产地等分选的动态在线无损检测装置更是鲜有报道，大部分高精密度的实验室仪器又具有检测成本高、使用环境要求高、检测耗时长的缺点，不仅不适合高速作业线生产、更无法进行大产量果蔬的分选生产，此外设备昂贵的价格也另众多果农不堪重负。随着三农政策的深入，农业精确化、标准化作业要求的提出，及时地开发出快速判断果蔬内部品质，确保水果品质无损检测大规模化、商品化的在线监测装置是水果生产链中的重要一环。
技术实现思路
针对现有的水果内部糖度、酸度在线检测和分选技术中的不足，本专利技术提供一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线。本专利技术提供的一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线，包括机械输送装置、可见近红外光谱检测装置和分选控制装置；其中，机械输送装置包括电动机、驱动齿轮、传动链条、支撑导轨和若干侧翻式果盘，电动机带动驱动齿轮转动，传动链条沿支撑导轨设置且在驱动齿轮的带动下沿支撑导轨运动，若干侧翻式果盘均匀地设置在传动链条上并随传动链条一起运动；可见近红外光谱检测装置包括光照单元、光纤探头、光谱仪和计算机，光照单元设置在侧翻式果盘上方，光纤探头设置在侧翻式果盘下方，光纤探头与光谱仪电性连接，光谱仪与计算机电性连接；分选控制装置包括PLC、编码盘、光电接近开关、若干分选口和若干旋转电磁铁，编码盘设置在驱动齿轮的轴上，光电接近开关设置在编码盘前端，若干分选口和若干旋转电磁铁均设置在支撑导轨侧方，每个分选口对应一个旋转电磁铁，每个旋转电磁铁上均设有用于触发侧翻式果盘翻转的转臂，PLC分别与光电接近开关、编码盘、旋转电磁铁、计算机电性连接。装载有水果的侧翻式果盘随着传动链条循环运动，PLC通过编码盘和光电接近开关检测侧翻式果盘的位置信息，光电接近开关触发光谱仪通过光纤探头采集光谱；光谱仪将采集到的光谱传输给计算机，计算机根据光谱判断水果的糖度、酸度并划分等级，并将水果的糖度、酸度等级信息传输给PLC；当装载有水果的侧翻式果盘运动到相应的分选口时，PLC控制该分选口处的旋转电磁铁动作，通过转臂触发侧翻式果盘翻转，使水果落入相应的分选口，从而实现分选。进一步地，所述的支撑导轨包括弧形段，弧形段具有最高点，所述的侧翻式果盘能够运动到弧形段的最高点；所述的光照单元设置在运动到最高点的侧翻式果盘上方，所述的光纤探头设置在运动到最高点的侧翻式果盘下方。当所述的侧翻式果盘运动到弧形段的最高点时，采集光谱，能够消除杂散光。进一步地，所述的弧形段的弧长为800毫米，弧形段的最高点与最低点相距11毫米。进一步地，所述的光照单元包括两个弧形灯架和十盏卤素灯，两个弧形灯架对称地设置在所述的支撑导轨的弧形段两侧，每个弧形灯架上设置五盏卤素灯。进一步地，所述的侧翻式果盘包括果盘、水果托架、弹性避光圈、果盘支撑架和称重脚，果盘与水果托架通过销轴转动连接，果盘和水果托架上均设有通光孔，弹性避光圈设置在果盘的通光孔上，果盘支撑架与果盘固定连接，称重脚设置在果盘底部；果盘支撑架与所述的传动链条固定连接，所述的光线探头正对果盘的通光孔。水果装载在水果托架上，光照单元发出的光透过水果，从通光孔进入光线探头。当水果托架下端被转臂推动时，水果托架能够绕销轴转动，从而使水果侧翻掉落。本专利技术的有益效果：可以在300nm-2500nm可见近红外波长范围内，获取水果的可见近红外吸收光谱信息，快速无损的完成水果内部品质(糖度、酸度)在线动态检测，并通过控制侧翻式果盘的侧翻，自动实现对水果的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线，包括机械输送装置、可见近红外光谱检测装置和分选控制装置；其中，/n机械输送装置包括电动机、驱动齿轮、传动链条、支撑导轨和若干侧翻式果盘，电动机带动驱动齿轮转动，传动链条沿支撑导轨设置且在驱动齿轮的带动下沿支撑导轨运动，若干侧翻式果盘均匀地设置在传动链条上并随传动链条一起运动；/n可见近红外光谱检测装置包括光照单元、光纤探头、光谱仪和计算机，光照单元设置在侧翻式果盘上方，光纤探头设置在侧翻式果盘下方，光纤探头与光谱仪电性连接，光谱仪与计算机电性连接；/n分选控制装置包括PLC、编码盘、光电接近开关、若干分选口和若干旋转电磁铁，编码盘设置在驱动齿轮的轴上，光电接近开关设置在编码盘前端，若干分选口和若干旋转电磁铁均设置在支撑导轨侧方，每个分选口对应一个旋转电磁铁，每个旋转电磁铁上均设有用于触发侧翻式果盘翻转的转臂，PLC分别与光电接近开关、编码盘、旋转电磁铁、计算机电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线，包括机械输送装置、可见近红外光谱检测装置和分选控制装置；其中，
机械输送装置包括电动机、驱动齿轮、传动链条、支撑导轨和若干侧翻式果盘，电动机带动驱动齿轮转动，传动链条沿支撑导轨设置且在驱动齿轮的带动下沿支撑导轨运动，若干侧翻式果盘均匀地设置在传动链条上并随传动链条一起运动；
可见近红外光谱检测装置包括光照单元、光纤探头、光谱仪和计算机，光照单元设置在侧翻式果盘上方，光纤探头设置在侧翻式果盘下方，光纤探头与光谱仪电性连接，光谱仪与计算机电性连接；
分选控制装置包括PLC、编码盘、光电接近开关、若干分选口和若干旋转电磁铁，编码盘设置在驱动齿轮的轴上，光电接近开关设置在编码盘前端，若干分选口和若干旋转电磁铁均设置在支撑导轨侧方，每个分选口对应一个旋转电磁铁，每个旋转电磁铁上均设有用于触发侧翻式果盘翻转的转臂，PLC分别与光电接近开关、编码盘、旋转电磁铁、计算机电性连接。


2.根据权利要求1所述的基于可见近红外光谱透射式水果品质在线检测与分选生产线，其特征在于：所述的支撑导轨包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕德，胡军，欧阳思怡，李轶凡，姜小刚，龚志远，王海阳，欧阳爱国，孙旭东，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36