农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备及方法。该设备包括产品输送系统、产品气味收集系统和数据采集及处理系统；所述产品输送系统用于流水线输送产品；所述产品气味收集系统用于收集流水线动态产品的气味挥发气体；所述数据采集及处理系统用于对收集到的气味挥发气体进行仿生嗅觉传感响应，并对响应信号进行采集以及分析处理；还包括用于转移集气罩的集气罩转移系统。该设备可以完成农产品品质的流水线动态无损检测；同时，针对不同检测对象，通过有针对性地更换仿生嗅觉气敏传感器与检测模型，使该设备在农产品品质的流水线动态无损检测领域具普适性。本发明专利技术的方法能有效快速完成农产品品质的流水线动态无损检测。

Bionic olfactory detection equipment and method of dynamic and nondestructive agricultural product quality assembly line

【技术实现步骤摘要】
农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备及方法
本专利技术涉及农产品无损检测
，特别涉及一种基于仿生嗅觉技术的农产品品质流水线动态无损检测设备及方法，具体为一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备及方法。
技术介绍
农产品品质的传统检测是通过随机的抽检样品的方式实现的，对农产品本身带来不可修复的破坏，且操作繁琐、成本较高、劳动强度大，不能满足农产品生产的商品化处理需求。目前无损检测技术有仿生嗅觉技术、光谱技术和机器视觉等，不同的检测手段是从不同的角度获取农产品的品质关联特征信息，从而对被测对象的品质状态进行评判的。因此，已有的检测手段各有优缺点，均有各自独特的优势。而今，光谱与机器视觉等技术已经实现了流水线检测。但仿生嗅觉检测受到传感器清洗、集气、采样等操作过程的造成的时间限制，现阶段的仿生嗅觉技术多用于实验室内快速检测与分析，相对气相色谱等气味样品分析设备，具有样品前处理简单、响应灵敏，分析速度快、分析成本低等优点，但较难满足流水线在线检测的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，为实现农产品品质流水线动态无损检测，本专利技术提供了一种基于仿生嗅觉技术的农产品品质流水线动态无损检测设备，具体为一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备。该装备可实现农产品品质的在线、自动化检测与鉴定，而且不会对农产品本来带来损坏。本专利技术的目的还在于提供一种基于仿生嗅觉技术的农产品品质流水线动态无损检测方法，具体为一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，包括产品输送系统、产品气味收集系统和数据采集及处理系统；所述产品输送系统用于流水线输送产品；所述产品气味收集系统用于收集所述产品输送系统上输送的流水线动态产品的气味挥发气体；所述产品气味收集系统与所述数据收集及处理系统通过气体通道连接；所述数据采集及处理系统包括电子鼻以及计算机；所述电子鼻与所述气体通道连通，并可对来自所述产品气味收集系统收集的气味挥发气体进行仿生嗅觉传感响应；所述计算机与所述电子鼻连接，且内含信息采集及数据分析软件，可对所述电子鼻的响应信号进行分析处理；所述计算机还与所述产品输送系统连接；所述计算机内含精密线性与开关电源模块以及驱动与控制电路模块，可对所述产品输送系统的开启及传输速度进行控制。优选的，所述气体通道使用无异味软管材料，更优选为PVC（聚氯乙烯）与聚四氟乙烯的复合材料，或外层为PVC软管，内层涂有聚四氟乙烯材料；且所述气体通道的在所述产品气味收集系统与所述数据收集及处理系统之间的连接段可弯曲、移动。优选的，所述电子鼻主要由取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成。所述取样操作器即气路流量控制系统，主要部件是自动进样泵和流量控制器，取样操作器保证了在各种复杂的情况下电子鼻内部气流的稳定，使电子鼻实现了在实验室、在线控制以及开放环境等各种复杂状况下正常使用，起着类似于人的鼻子的作用。更有优选的，所述气体传感器阵列即气敏传感器阵列，所述电子鼻采用十个不同的金属氧化物传感器作为气体传感器阵列。优选的，所述计算机包括计算机主板、数据采集卡、硬盘、网卡、显卡以及显示器，且内含精密线性与开关电源模块、驱动与控制电路模块以及信息采集及数据分析软件。信息采集及数据分析软件具有ED欧氏距离、MD马式距离、PCA主成分分析、LDA线性判别分析、K-NN（K最近邻算法）、PLS偏最小二乘法、BPNN（BP神经网络）等流行算法。工作时，电子鼻中的取样操作器的自动进样泵工作，将所述产品气味收集系统收集的挥发气体通过气体通道抽入至电子鼻的环形检测腔内，电子鼻的气敏传感器阵列对环形检测腔内的气体进行信息采集，即将化学输入转换成响应电信号；电子鼻采集气体信息后，计算机立即进行数据处理，包括提取有用的传感器信息；特征提取，归一化，对提取的特征进行降维，提取传感器阵列信息主成分；模式识别，根据提取的传感器阵列信号主成分，建立神经网络，运用数据库的大量数据对其进行训练，确定神经网络模型、参数；对收集的气味挥发气体进行模式判别，并输出结果。优选的，所述产品输送系统包括传送皮带、输送电机以及输送支撑架；所述传送皮带通过皮带轮安装在输送支撑架上，并由所述输送电机驱动进行输送作业；所述输送电机与所述计算机连接。优选的，所述产品气味收集系统包括集气罩；所述集气罩的顶部上、靠近边缘处开设有与大气连通的进气口；所述集气罩的顶部上、远离所述进气口的一侧开设有出气口；所述出气口与所述气体通道的一端连通，所述气体通道的另一端与所述电子鼻连通。更优选的，所述进气口的入口端连接安装有空气滤清器，所述空气滤清器内填装活性炭吸附剂，用于滤清空气。更优选的，所述出气口的出口端设置有进样器，所述进样器与所述气体通道之间密封连接；所述进样器包括进气针头和高分子过滤筛；所述进样器通过橡胶塞设置在所述出气口的出口端；其中，所述橡胶塞镶嵌在所述出气口的出口端上，所述进样器的进气针头穿过所述橡胶塞连通至所述出气口的入口端内侧，所述高分子过滤筛位于所述橡胶塞外并与所述气体通道密封连接。更进一步优选的，所述橡胶塞的材质为丁基橡胶。更优选的，所述产品输送系统上具有用于盛载产品、并可与所述集气罩的底部密封配合的配套托盘。更进一步优选的，所述配套托盘的材质为磁吸材质；所述集气罩的底部镶嵌有磁吸材料；所述集气罩的底部通过所述磁吸材料与所述配套托盘磁吸作用进行密封配合。更优选的，所述集气罩的顶部中间位置设置有磁性吊接头；所述产品输送系统的外侧还设置有集气罩转移系统；所述集气罩转移系统包括电机、支撑架、摆动臂以及电磁吸盘；其中，所述摆动臂的一端可绕轴转动的设置在所述支撑架上，且所述电机与所述摆动臂的可绕轴转动的一端传动连接并可驱动所述摆动臂绕轴摆动；所述电磁吸盘设置在所述摆动臂的另一端上，并位于所述产品输送系统的流水线上方，可用于磁性吸附所述磁性吊接头；所述电磁吸盘通电产生磁力，断电无磁力；在所述电磁吸盘磁性吸附所述磁性吊接头后，通过所述电机驱动所述摆动臂绕轴摆动，可将所述集气罩在所述产品输送系统的流水线上进行位置转移。更进一步优选的，所述摆动臂为双摇杆机构；其中，所述双摇杆机构的主动杆的一端可绕轴转动的设置在所述支撑架上，所述电机与所述主动杆的可绕轴转动的一端传动连接，所述电磁吸盘设置在所述主动杆的另一端上。更进一步优选的，所述电机通过蜗轮蜗杆机构与所述摆动臂传动连接。更进一步优选的，所述电磁吸盘的电源通过单片机控制芯片控制通断；所述单片机控制芯片内植入了各项参数；所述电机以及所述单片机控制芯片分别与所述计算机连接。一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测方法，采用上述任一项所述的设备进行检测，包括如下步骤：（1）农产品进行流水线输送；（2）对流水线上动态输送的农产品的气味挥发气体进行集气，由电子鼻抽吸并进行传感响应；...

【技术保护点】
1.一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，包括产品输送系统（1）、产品气味收集系统（2）和数据采集及处理系统（3）；/n所述产品输送系统（1）用于流水线输送产品；所述产品气味收集系统（2）用于收集所述产品输送系统（2）上输送的流水线动态产品的气味挥发气体；所述产品气味收集系统（2）与所述数据收集及处理系统（3）通过气体通道（4）连接；/n所述数据采集及处理系统（3）包括电子鼻（31）以及计算机（32）；所述电子鼻（31）与所述气体通道（4）连通，并可对来自所述产品气味收集系统（2）收集的气味挥发气体进行仿生嗅觉传感响应；所述计算机（32）与所述电子鼻（31）连接，可对所述电子鼻（31）的响应信号进行分析处理；/n所述计算机（32）还与所述产品输送系统（1）连接，并可控制所述产品输送系统（1）的开启及传输速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，包括产品输送系统（1）、产品气味收集系统（2）和数据采集及处理系统（3）；
所述产品输送系统（1）用于流水线输送产品；所述产品气味收集系统（2）用于收集所述产品输送系统（2）上输送的流水线动态产品的气味挥发气体；所述产品气味收集系统（2）与所述数据收集及处理系统（3）通过气体通道（4）连接；
所述数据采集及处理系统（3）包括电子鼻（31）以及计算机（32）；所述电子鼻（31）与所述气体通道（4）连通，并可对来自所述产品气味收集系统（2）收集的气味挥发气体进行仿生嗅觉传感响应；所述计算机（32）与所述电子鼻（31）连接，可对所述电子鼻（31）的响应信号进行分析处理；
所述计算机（32）还与所述产品输送系统（1）连接，并可控制所述产品输送系统（1）的开启及传输速度。


2.根据权利要求1所述的一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，所述产品输送系统（1）包括传送皮带（11）、输送电机（12）以及输送支撑架（13）；所述传送皮带（11）通过皮带轮安装在输送支撑架（13）上，并由所述输送电机（12）驱动进行输送作业；所述输送电机（12）与所述计算机（32）连接。


3.根据权利要求1所述的一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，所述产品气味收集系统（2）包括集气罩（21）；所述集气罩（21）的顶部上、靠近边缘处开设有与大气连通的进气口；所述集气罩（21）的顶部上、远离所述进气口的一侧开设有出气口；所述出气口与所述气体通道（4）的一端连通，所述气体通道（4）的另一端与所述电子鼻（31）连通。


4.根据权利要求3所述的一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，所述进气口的入口端连接安装有空气滤清器（22），用于滤清空气。


5.根据权利要求3所述的一种农产品品质流水线动态无损的仿生嗅觉检测设备，其特征在于，所述出气口的出口端设置有进样器（23），所述进样器（23）与所述气体通道（4）之间密封连接；
所述进样器（23）包括进气针头和高分子过滤筛；所述进样器（23）通过橡胶塞（24）设置在所述出气口的出口端；其中，所述橡胶塞（24）镶嵌在所述出气口的出口端上，所述进样器（23）的进气针头穿过所述橡胶塞（24）连通至所述出气口的入口端内侧，所述高分子过滤筛位于所述橡胶塞（24）外并与所述气体通...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐赛，陆华忠，张倩倩，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农产品公共监测中心，
类型：发明
国别省市：广东;44