一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法。目的是能够方便的调节光源的角度和距离，一种装置可以实现漫反射、漫透射、透射等多种检测模式，可以调节水果托盘的高度，可以更换水果托盘以检测不同类型的水果，具有结构简单、操作方便的特点。技术方案是：一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于：包括角度和距离调节机构、光谱发射机构、外部光谱接收机构、底部光谱接收机构、辅助功能机构；角度和距离调节机构：由角度调节盘、刻度板和水果支撑板组成；光谱发射机构：由对称布置在角度调节盘两侧的多个发射单元组成，每个发射单元包括中间光谱发射组件、两端光谱发射组件；外部光谱接收机构：由一个外部接收单元组成；底部光谱接收机构：由底部接收组件和水果托盘组件组成；辅助功能机构：包括箱体、散热组件。

An optical inspection device and method for fruit internal quality

【技术实现步骤摘要】
一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法
本专利技术涉及光学检测装置
，具体是水果内部品质光学检测装置及方法。
技术介绍
采集水果近红外光谱有三种方式，漫反射方式、透射方式和漫透射方式。基于漫反射原理的检测主要用于薄皮水果诸如苹果、梨、桃等；落叶果及西瓜甜瓜类果实则主要采用漫透射方式；检测水果内部褐变、糖心等，必须采用透射方式采集。根据不同的检测对象和检测需求，合理的运用这些光谱采集方式可以得到更好的检测效果。国内外一些水果近红外光谱检测的装置研究，大多只适用于一种水果或只能提供一种检测方式。国内专利CN103487396A所述的一种光照参数可调的近红外水果糖度无损检测装置，采用的是漫透射模式，首先将卤素灯的灯架安装在两个固定角度为45°的V型支架的滑槽上，通过滑槽可以调节卤素灯与被检测水果之间的距离。该装置虽然可以通过改变灯支架在V形支架滑槽中的位置来改变光源强度的大小，固定角度的V型支架使得该装置的检测模式单一，适用范围小。左右对称各一个卤素灯，使得光源强度较弱很难穿透大型厚皮水果。同时该装置只在底部进行光谱接收，接收光谱的区域范围过小，这些因素都大大降低了装置的检测精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法。尤其是可以提供多种检测方式，可以提供多点接收，可以检测不同类型的水果以满足糖酸度、内部褐变、糖心、水浸、局部失水、空洞等不同检测指标的需求，具有结构简单、方便操作的特点。本专利技术采用以下技术方案：一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，包括：一个角度和距离调节机构：包括角度调节盘、固定在角度调节盘周围的刻度板和固定在角度调节盘中下部的水果支撑板组成；一个光谱发射机构：由对称布置在角度调节盘上的多个发射单元组成，每个发射单元包括中间光谱发射组件、两端光谱发射组件；两端光谱发射组件通过螺栓连接在中间光谱发射组件的两端。一个外部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构的一组刻度板上，用于接收作用于水果的可见/近红外光谱。一个底部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构底部水果支撑板的上部，由底部接收组件和水果托盘组件组成；一个辅助功能机构：包括箱体、安装在箱体内壁的散热组件；进一步地，所述角度和距离调节机构包括：一个角度调节盘，其中部设有一个圆形通孔，圆形通孔外围设有内环形通孔和外环形通孔，圆形通孔的中下部设有四个水果支撑板通孔，角度调节盘的底部设有八个直角连接件通孔。至少一组两个刻度板，其设于角度调节盘的内环形通孔和外环形通孔上，其前端设有刻度板前端通孔用于连接外部光谱接收机构和光谱发射机构。一组两个水果支撑板，其设于角度调节盘的中下部，其上设有左槽型通孔和右槽型通孔，其前端设有通孔用于连接底部光谱接收机构。进一步地，所述的中间光谱发射组件包括：一个中间灯架，其设于一组刻度板的前端，用于固定卤素灯杯。一个平凸透镜，其设于卤素灯杯前端，用于将灯光聚焦在水果上。一个卤素灯杯，其设于中间灯架上，用于提供可见/近红外光。一个定位钢丝，定位钢丝将卤素灯杯固定在中间灯架上。进一步地，所述的两端光谱发射组件包括：两个两端灯架，其设于一组两个刻度板的前端，用于固定卤素灯杯。两个平凸透镜，其设于卤素灯杯前端，用于将灯光聚焦在水果上。两个卤素灯杯，其设于两端灯架上，用于提供可见/近红外光谱。两个定位钢丝；定位钢丝将卤素灯杯固定在两端灯架上。进一步地，所述的外部光谱接收机构包括：一个探头架，其设于一组刻度板的前端，其前端设有圆柱凸台，圆柱凸台前端设有阶梯孔后端设有螺纹孔。一个凸透镜，其设于探头架圆柱凸台前端阶梯孔内，用于聚焦红外光。一个凸透镜胶圈，其设于凸透镜前端，与阶梯孔配合用于固定凸透镜防止其滑落。一个光纤探头，其设于探头架螺纹孔内，与光纤探头定位组件配合置于凸透镜焦点上。所述的光纤探头定位组件包括半圆柱型的左光纤探头定位筒和半圆柱型的右光纤探头定位筒。进一步地，所述的底部光谱接收组件包括：一个水果支撑台，其设于水果支撑板上部，其中部上端设有阶梯孔，其中部下端设有螺纹孔。一个底部凸透镜，其设于水果支撑台中部上端阶梯孔内，用于聚焦近红外光。一个底部凸透镜胶圈，其设于底部凸透镜前端，与阶梯孔配合用于固定底部凸透镜防止其滑落。一个光纤探头，其设于水果支撑台中部下端的大螺纹孔内，与光纤探头定位组件配合置于凸透镜焦点上。进一步地，所述的水果托盘组件包括遮光垫圈和水果托盘，所述遮光垫圈设于水果托盘内部圆柱凸台的凸牙上，所述水果托盘设于水果支撑台上部。进一步地，所述的辅助功能机构包括：一个箱体，包括门、合页、外壳，用于提供暗环境和固定其他机构。一个散热组件，包括保护罩和风扇，所述保护罩设于箱体内部正前方，用于固定风扇和防止风扇叶片伤人，所述风扇设于保护罩内部用于给光源散热。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术采用了光源照射角度和照射距离可调节的结构并配合外部接收机构和底部接收机构，可以实现漫反射、漫透射、透射的检测模式；同时配合可上下调节的水果托盘支撑结构，可以保证光源照射待检测部位；单侧光谱发射机构包括三个光谱发射组件，两端光谱发射组件以铰接方式连接在中间光谱发射组件两侧，该结构方便调节两端光谱发射组件的光源角度，当光源距离发生变化时，可以保证两端光谱发射组件始终对准检测水果的待检测部位。附图说明图1是本专利技术整体结构的示意图；图2是角度和距离调节机构的立体结构示意图；图3是光谱发射机构的分解结构图；图4是外部光谱接收机构的分解结构图；图5是底部光谱接收机构的分解结构图；图6是角度调节盘的立体结构示意图；图7是刻度板的立体结构示意图；图8是水果托盘组件的剖视结构示意图；图9是水果支撑板的立体结构示意图；图10是水果支撑台的剖视结构示意图；图11是本专利技术的漫反射方式检测苹果工作状态示意图；图12是本专利技术的漫透射方式检测西瓜工作状态示意图；图13是本专利技术的透射方式检测柑橘工作状态示意图；图14是本专利技术的漫反射方式建立苹果可溶性固形物(糖度)实测值与预测值的散点图；图15是本专利技术的漫透射方式建立苹果可溶性固形物(糖度)实测值与预测值的散点图；图16是本专利技术的透射方式建立苹果可溶性固形物(糖度)实测值与预测值的散点图。主要零件符号说明：具体实施方式以下结合说明书附图，对本专利技术进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。如图1所示，本专利技术包括角度和距离调节机构、光谱发射机构、外部光谱接收机构、底部光谱接收机构、辅助功能机构。如图2所示，所述角度和距离调节机构：由三组刻度板50、一组水果支撑板80和角度调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于，包括：/n一个角度和距离调节机构：包括角度调节盘、固定在角度调节盘周围的刻度板和固定在角度调节盘中下部的水果支撑板组成；/n一个光谱发射机构：由对称布置在角度调节盘上的多个发射单元组成，每个发射单元包括中间光谱发射组件、两端光谱发射组件；两端光谱发射组件通过螺栓连接在中间光谱发射组件的两端；/n一个外部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构的一组刻度板上，用于接收作用于水果的可见/近红外光谱；/n一个底部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构底部水果支撑板的上部，由底部接收组件和水果托盘组件组成；/n一个辅助功能机构：包括箱体、安装在箱体内壁的散热组件。/n

【技术特征摘要】
1.一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于，包括：
一个角度和距离调节机构：包括角度调节盘、固定在角度调节盘周围的刻度板和固定在角度调节盘中下部的水果支撑板组成；
一个光谱发射机构：由对称布置在角度调节盘上的多个发射单元组成，每个发射单元包括中间光谱发射组件、两端光谱发射组件；两端光谱发射组件通过螺栓连接在中间光谱发射组件的两端；
一个外部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构的一组刻度板上，用于接收作用于水果的可见/近红外光谱；
一个底部光谱接收机构：其设于角度和距离调节机构底部水果支撑板的上部，由底部接收组件和水果托盘组件组成；
一个辅助功能机构：包括箱体、安装在箱体内壁的散热组件。


2.根据权利要求1所述的一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于：所述角度和距离调节机构包括：
一个角度调节盘，其中部设有一个圆形通孔，圆形通孔外围设有两个直径不同的环形通孔，内环形通孔和外环形通孔，圆形通孔的中下部设有四个水果支撑板通孔，角度调节盘的底部设有八个直角连接件通孔；
至少一组两个刻度板，其设于角度调节盘的内环形通孔和外环形通孔上，其前端设有刻度板前端通孔用于连接外部光谱接收机构和光谱发射机构；
一组两个水果支撑板，其设于角度调节盘的中下部，其上设有左槽型通孔和右槽型通孔，其前端设有通孔用于连接底部光谱接收机构。


3.根据权利要求2所述的一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于：所述的中间光谱发射组件包括：
一个中间灯架，其设于一组刻度板的前端，用于固定卤素灯杯；
一个平凸透镜，其设于卤素灯杯前端，用于将灯光聚焦在水果上；
一个卤素灯杯，其设于中间灯架上，用于提供可见/近红外光谱；
一个定位钢丝，定位钢丝将卤素灯杯固定在中间灯架上。


4.根据权利要求3所述的一种水果内部品质的光学检测装置及检测方法，其特征在于：所述的两端光谱发射组件包括：
两个两端灯架，其设于一组刻度板的前端，用于固定卤素灯杯；
两个平凸透镜，其设于卤素灯杯前端，用于将灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕德，王军政，姜小刚，胡军，欧阳爱国，徐海，徐振，李茂鹏，郇海瑶，吴梦飞，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36