一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公布了一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置，包括透射式高光谱成像模块、在线传送模块和上位机；上位机用于控制透射式高光谱成像模块实现高光谱成像及采集图像和控制在线传送模块。采用本实用新型专利技术提供的技术方案，可有效的隔蛋壳检测到鸡蛋的高光谱图像，进而得到内部各部分的光谱特性，可实现鸡蛋品质在线的快速、无损检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置
本技术属于光学与农产品品质检测
，具体涉及一种基于透射式高光谱成像技术的鸡蛋品质在线无损检测装置。
技术介绍
鸡蛋作为人体膳食结构中不可缺少的组成部分，其内富含蛋白质、脂肪、卵磷脂和维生素等多种营养成分，而鸡蛋的氨基酸组成及比例与人体对氨基酸的需求接近，在人类基础营养中发挥十分重要的作用。因此，如何保证鸡蛋的品质安全和营养价值是当前我国鸡蛋生产、销售市场面临的重要问题。目前，鸡蛋品质检测主要包括新鲜度检测、土鸡蛋掺假、营养成分含量测定等方面内容，检测技术多为有损的内部理化性质检测。现有传统的理化性质检测技术一方面破坏了样品的完整性，只能进行抽样检测；另一方面所需检测时间长，对检测人员专业性要求较高。针对鸡蛋品质的无损检测，现有技术主要采用机器视觉技术等，通过采集实验样品的外部图像，提取样品表面纹理特征进行品质评价，而该项技术无法检测到鸡蛋的内部特性，品质分析的准确性有待于提升。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本技术提供一种用于在线检测鸡蛋内部品质的透射式高光谱成像装置。装置可有效的隔蛋壳检测到鸡蛋的高光谱图像，进而得到内部各部分的光谱特性，可实现鸡蛋品质在线的快速、无损检测。本技术提供的基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置采用透射式高光谱技术，既可以通过检测得到的光谱曲线反映出鸡蛋内部品质的化学键信息，又可以通过高光谱图像得到鸡蛋外部的纹理特性。同时，高光谱成像技术具有检测速度快、绿色环保的特点，搭载在线检测模块，可进行批量在线检测，进一步实现了鸡蛋品质的快速、无损检测。本技术的技术方案是：一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置，根据结构和功能，该在线检测装置包括两部分，即透射式高光谱成像模块、在线传送模块和上位机；上位机用于控制透射式高光谱成像模块实现高光谱成像及采集图像和控制在线传送模块。透射式高光谱成像模块包括基于图像光谱仪的高光谱摄像机、光源系统、光源罩、样品托盘盒、暗室罩、波纹管、高光谱相机对焦条码、电源开关与供电系统。功能及参数指标如下：1A.基于图像光谱仪的高光谱摄像机：由芬兰Specim公司生产的N25E型短波红外成像光谱仪，组成包括摄像机和近红外光谱仪。高光谱摄像机高度可调。仪器参数：近红外波段范围1000nm-2500nm、平均光谱分辨率10nm、光谱像素6.3nm、最大帧频670Hz、曝光时间135μs-200ms、空间像素384个、光谱带224个。经基于图像光谱仪的高光谱摄像机扫描后的检测目标，可输出两种不同数据类型的检测结果：检测目标在某个特定近红外波长下的图像信息、摄像机拍到的检测目标二维图像中某个像素点在不同近红外波长下的光谱信息。1B.面型光源系统：包括的面型光源为冷光源，温度变化对样品影响较小；冷光源具体采用面型光纤卤素灯光源功率150W-300W，最大光强5000E。还包括光源控制开关、光源强度调节旋钮和供电系统。1C.光源罩：黑色聚四氟乙烯材质，用于放置面型光源，其高度可调。上方配有黑色毛刷，减少与样品托盘空隙处非系统光线对实验的干扰。1D.样品托盘盒：黑色聚四氟乙烯材质，可以采用圆形样品托盘或椭圆形样品托盘。具体实施时，圆形样品托盘的孔直径为30mm，孔数为6个；椭圆形样品托盘的孔长轴为50mm、短轴为30mm，孔数为6个。1E.暗室罩：用于减少非系统光源对实验样品检测的干扰，为检测提供黑暗封闭的环境。暗室罩上方圆形开孔，孔径为波纹管直径大小，下方配有黑色毛刷。1F.波纹管：连接高光谱摄像机与暗室罩。波纹管的直径与高光谱镜头的直径相匹配。可伸缩调节波纹管的长度。1G.高光谱相机对焦条码：具体实施时采用黑色聚四氟乙烯镂空板，内有不同宽度的条码，板大小可置于样品托盘盒内。用于粗调帧频和曝光时间。具体实施时，可通过安装软件工具LumoScanner实现控制高光谱成像及采集图像。透射式高光谱成像模块的工作方式，如下：透射式高光谱成像模块的扫描方式为线扫描推扫式，用户需通过上位机中的高光谱采集软件LumoScanner控制高光谱摄像机的工作情况。在正式检测实验样品前要对高光谱摄像机进行调整和标定。首先，由于在光谱成像时，不同的波长感光强度不同，且成像中心比四周亮度偏高，因此，用户需确定观察区域，并进行定焦，调整原则应尽量确保所检测对象处于感光强度在50％以上的观察区域以提高数据的信噪比，调整方式可以通过改变光谱仪的高度以及光源的高度和强度来合理调整观察区域。其次，用户需确定帧频和曝光时间，扫描对焦条码，使光谱图像中出现均匀分布且最细的白色竖线，此时为最佳帧频和曝光时间。另外，还需进行黑白板校正，黑板校正为关闭摄像头，仪器扫描到暗电流值；白板校正为仪器扫描光源时得到的信号值。高光谱照相机扫描到的鸡蛋高光谱原始图像，需要经过黑板校正转换为相对反射图像，校正公式为：式中：R＇为校正后的光谱图像；I为采集到的暗场光谱图像；W为全白的标定图像；B为全黑的标定图像。经上述校正与标定后的高光谱成像装置，即可用于鸡蛋品质的检测。用户只需将实验样品放置于样品盒内托盘上，在高光谱成像软件中定义存储位置和文件名，操作软件对样品成像情况进行预览和记录。在线传送模块组成包括电控传送带、高精度电控箱、分层堆叠式样品存放架、电动缸、堆叠提升机构、霍尔开关、电源开关与供电系统。功能、参数指标及工作方式如下：2A.电控传送带：采用分体式传送带设计，包括两条传送带轨道，用于将样品托盘悬挂在两条传送带轨道上进行传送。具体实施时，传送带轨道的长度：2000mm，单条带宽：60mm，负载：10kg。传送带下方的箱体为中空设计，箱体由铝型材框架和门组成，在铝型材横梁上做适配处理，可实现快速安装光源罩、样品托盘以及后期的护理和维修。配有旋钮开关调节高度。2B.高精度电控箱：用于控制传送速度、传送带启动/停止工作和调传送带的高度；可控传送速度：0mm/s-60mm/s，调节精度0.01mm/s；可控传送带启动/停止工作；可调节传送带的高度，调节范围0mm-200mm。2C.分层堆叠式样品存放架：装置共配有2个分层堆叠式样品存放架，分别位于传送带工作起始端和工作末端，每个存放架有5层，可供存放5个样品托盘盒。起始端样品存放架可逐层将样品托盘送入传送带，末端样品存放架可逐层接收透射式高光谱模块扫描后的样品托盘盒。2D.电动缸：安装于传送带起始端，用于等时间间隔将样品托盘盒推出至传送带。2E.堆叠升降机构：用于实现样品存放架的升降。2F.霍尔开关：用于接收样品托盘盒位置信号，控制堆叠结构的下降工作。每当样品托盘盒到达存放架时，就会触发霍尔开关，堆叠提升机构下移，使另一个托盘层对准传送带高度，准备接收下一个样品托盘盒。2G.电源开关与供电系统：用于开启/关断在线传送模块的电源，为模块正常工作供电。与现有检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置，包括透射式高光谱成像模块、在线传送模块和上位机；上位机用于控制透射式高光谱成像模块实现高光谱成像及采集图像和控制在线传送模块；其中：/n透射式高光谱成像模块包括基于图像光谱仪的高光谱摄像机、光源系统、光源罩、样品托盘盒、暗室罩、波纹管、高光谱相机对焦条码、电源开关与供电系统、上位机；/n1A.基于图像光谱仪的高光谱摄像机包括摄像机和近红外光谱仪，用于扫描检测目标，获取检测目标在设定近红外波长下的图像信息和检测目标二维图像中像素点在不同近红外波长下的光谱信息；/n1B.面型光源系统包括面型光源、光源控制开关、光源强度调节旋钮和供电系统；面型光源采用冷光源；/n1C.光源罩采用黑色聚四氟乙烯材质，用于放置面型光源；上方配有黑色毛刷；/n1D.样品托盘盒采用黑色聚四氟乙烯材质；/n1E.暗室罩用于减少非系统光源对实验样品检测的干扰，暗室罩上方圆形开孔，孔径为波纹管直径大小，下方配有黑色毛刷；/n1F.波纹管：连接高光谱摄像机与暗室罩；波纹管的直径与高光谱镜头的直径相匹配，可伸缩调节波纹管的长度；/n1G.高光谱相机对焦条码采用黑色聚四氟乙烯镂空板，镂空板内设有不同宽度的条码，可置于样品托盘盒内，用于粗调帧频和曝光时间；/n在线传送模块组成包括电控传送带、高精度电控箱、分层堆叠式样品存放架、电动缸、堆叠提升机构、霍尔开关、电源开关与供电系统；/n2A.电控传送带：采用分体式传送带，用于将样品托盘悬挂在传送带轨道上进行传送；/n2B.高精度电控箱：用于控制传送速度、传送带启动/停止工作和调传送带的高度；/n2C.分层堆叠式样品存放架：包括2个分层堆叠式样品存放架，分别位于传送带工作起始端和工作末端；起始端样品存放架可逐层将样品托盘送入传送带，末端样品存放架可逐层接收透射式高光谱模块扫描后的样品托盘盒；/n2D.电动缸：安装于传送带起始端，用于等时间间隔将样品托盘盒推出至传送带；/n2E.堆叠升降机构：用于实现样品存放架的升降；/n2F.霍尔开关：用于接收样品托盘盒位置信号，控制堆叠结构的下降工作；每当样品托盘盒到达存放架时，即触发霍尔开关，堆叠提升机构下移，使另一个托盘层对准传送带高度，准备接收下一个样品托盘盒；/n2G.电源开关与供电系统：用于开启/关断在线传送模块的电源，为模块正常工作供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于透射式高光谱成像的鸡蛋品质在线检测装置，包括透射式高光谱成像模块、在线传送模块和上位机；上位机用于控制透射式高光谱成像模块实现高光谱成像及采集图像和控制在线传送模块；其中：
透射式高光谱成像模块包括基于图像光谱仪的高光谱摄像机、光源系统、光源罩、样品托盘盒、暗室罩、波纹管、高光谱相机对焦条码、电源开关与供电系统、上位机；
1A.基于图像光谱仪的高光谱摄像机包括摄像机和近红外光谱仪，用于扫描检测目标，获取检测目标在设定近红外波长下的图像信息和检测目标二维图像中像素点在不同近红外波长下的光谱信息；
1B.面型光源系统包括面型光源、光源控制开关、光源强度调节旋钮和供电系统；面型光源采用冷光源；
1C.光源罩采用黑色聚四氟乙烯材质，用于放置面型光源；上方配有黑色毛刷；
1D.样品托盘盒采用黑色聚四氟乙烯材质；
1E.暗室罩用于减少非系统光源对实验样品检测的干扰，暗室罩上方圆形开孔，孔径为波纹管直径大小，下方配有黑色毛刷；
1F.波纹管：连接高光谱摄像机与暗室罩；波纹管的直径与高光谱镜头的直径相匹配，可伸缩调节波纹管的长度；
1G.高光谱相机对焦条码采用黑色聚四氟乙烯镂空板，镂空板内设有不同宽度的条码，可置于样品托盘盒内，用于粗调帧频和曝光时间；
在线传送模块组成包括电控传送带、高精度电控箱、分层堆叠式样品存放架、电动缸、堆叠提升机构、霍尔开关、电源开关与供电系统；
2A.电控传送带：采用分体式传送带，用于将样品托盘悬挂在传送带轨道上进行传送；
2B.高精度电控箱：用于控制传送速度、传送带启动/停止工作和调传送带的高度；
2C.分层堆叠式样品存放架：包括2个分层堆叠式样品存放架，分别位于传送带工作起始端和工作末端；起始端样品存放架可逐层将样品托盘送入传送带，末端样品存放架可逐层接收透射式高光谱模块扫描后的样品托盘盒；
2D.电动缸：安装于传送带起始端，用于等时间间隔将样品托盘盒推出至传送带；
2E.堆叠升降机构：用于实现样品存放架的升降；
2F.霍尔开关：用于接收样品托盘盒位置信号，控制堆叠结构的下降工作；每当样品托盘盒到达存放架时，即触发霍尔开关，堆叠提升机构下移，使另...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠玲，杨雨菲，孙晓荣，吴静珠，刘晓欢，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：新型
国别省市：北京;11