一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法，该系统包括用于批量运输待测草莓的输送机构，该输送机构包括输送链组，沿输送链组从头至尾依次设置理料机构、检测机构和分级机构；理料机构包括引导面板，用于将所述输送机构上运输的待测草莓引导成直线排布以通过检测工位；检测机构设置于检测工位处，用于实时获取检测工位上待测草莓的近红外光谱，并将光谱数据传输至检测终端；检测终端中设有利用批量草莓样品可溶性固形物含量值与其近红外光谱预先建立的检测模型，根据光谱数据结合该检测模型，获得待测草莓的准确可溶性固形物含量，并传输至分级机构；分级机构根据待测草莓的可溶性固形物含量对草莓进行无损分级。进行无损分级。进行无损分级。

【技术实现步骤摘要】
一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法


[0001]本专利技术属于水果分选分级
，尤其涉及一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法。

技术介绍

[0002]草莓营养丰富，滋味酸甜，受消费者青睐，市场广阔。草莓品质质量与草莓的品牌信誉、销售量和出口创汇能力有着密切的联系。现有的草莓分选方式多是采用人工分选，但是人工分选的速度较慢，耗时耗力。随着人们对高品质草莓需求的提升，草莓的品质测控显得尤为重要，人工分选已难以满足消费者的需求。而且，目前对于草莓内部品质的检测多是采用化学方法进行测定，不仅操作烦琐，检测周期长，效率低下，而且检测费用昂贵。此外，短暂的贮藏期间对草莓品质的检测速度也提出了更高的要求。因此，依据草莓的内部品质开展快速检测及分级工作，能够在保证草莓品质的同时减少人工成本、降低草莓损失率、提高草莓的附加值。
[0003]现有技术中，在水果内部品质的在线检测方面，近红外光谱展现出巨大优势。近红外光谱分析技术具有无损伤、检测效率高、成本低、重现性好、样品测量一般不需预处理、适合于现场检测和在线分析等优势。然而，由于草莓相对于其他水果而言，其外观呈心形或者锥形，表面粗糙且颜色分布不均匀，均匀度和密实度分布各不相同，这些因素均会影响光在草莓中的传播，进而导致常规的近红外水果在线检测系统难以实现草莓品质的实时、准确检测。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法，解决草莓在线检测过程中容易受机械损伤的问题，实现草莓在线光谱的高效准确获取，进而实现对草莓可溶性固形物含量的高效准确检测，实现对草莓的无损、实时、快速、准确检测与分类。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，包括用于批量运输待测草莓的输送机构，所述输送机构包括输送链组，沿输送链组从头至尾依次设置理料机构、检测机构和分级机构；
[0007]所述理料机构包括引导面板，用于将所述输送机构上运输的待测草莓引导成直线排布以通过检测工位；所述检测机构设置于检测工位处，用于实时获取检测工位上待测草莓的近红外光谱，并将光谱数据传输至检测终端；所述检测终端根据光谱数据获得待测草莓的可溶性固形物含量，并传输至分级机构；所述分级机构根据待测草莓的可溶性固形物含量对草莓进行分级。
[0008]进一步的技术方案，所述输送机构还包括电机和果托，所述输送链组包括两条等距离设置的输送带，多个果托等间距设置在所述输送链组上，用于输送待测草莓；所述电机
与所述输送链组电连接，用于驱动所述输送链组。
[0009]进一步的技术方案，所述果托为V型托盘，其下端两侧分别与所述输送带固定连接，用于传输待测草莓；所述V型托盘包括两组小型橡胶输送带，所述果托下端中间部位设有一短杆，所述短杆与所述橡胶输送带固定连接，以此构成滑动结构，使得橡胶输送带随短杆的移动而反向转动，用于分级卸料。
[0010]进一步的技术方案，所述理料机构还包括固定设置在所述输送机构两侧的固定结构，所述固定结构分别固定安装带有均匀分布橡胶辊的引导面板，所述引导面板形成的引导面分别向所述检测机构的检测工位处倾斜而呈V形布置。
[0011]进一步的技术方案，所述检测机构包括光源套件、近红外光谱采集单元、接近传感开关与控制单元；
[0012]所述光源套件包括至少两个近红外光源，检测工位两侧对称布置一对光源套件，用于提供检测草莓样本所需主动光源；
[0013]所述近红外光谱采集单元包括耦合光纤束及接头、光谱分光仪、线阵探测器和制冷模块，用于获取检测工位上样本的近红外光谱数据；
[0014]所述接近传感开关与控制单元在待测草莓进入检测工位时，向所述近红外光谱采集单元发送电信号，所述近红外光谱采集单元在接收所述电信号之后采集待检样本信号，并将待测草莓光谱数据传输至检测终端。
[0015]进一步的技术方案，所述耦合光纤束的一端安装于检测工位果托上方，另一端通过所述接头与光谱分光仪连接，待测草莓的光谱信号由所述光纤经光谱分光仪传输到线阵探测器，利用所述线阵探测器感兴趣区域获取各待测样本的近红外光谱。
[0016]进一步的技术方案，所述分级机构包括拨杆、滑轨、输送带组和控制单元，用于根据接收的待测草莓的可溶性固形物含量对待测草莓进行分级；所述拨杆固定设置在所述输送链组的中间，其一端与所述滑轨相连接，所述拨杆与所述果托上设置的短杆相配合，通过拨杆使得果托上的滑动机构沿滑轨方向移动，使果托上的待测草莓滑动到相应的输送带组。
[0017]本专利技术第二方面提供了一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的方法，基于所述的在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，包括以下步骤：
[0018]预先设定检测机构中光纤与草莓样本的相对位置，确定耦合光纤的根数、尺寸和光源排布方式；
[0019]获取所述光纤对应草莓样品与探测器划定感兴趣区域响应获取的近红外光谱信号间的对应关系；
[0020]利用批量草莓样品的可溶性固形物含量值和探测器获取的近红外光谱，建立并训练草莓可溶性固形物含量检测模型；
[0021]输送机构上运输的待测草莓通过检测工位时，检测机构采集待测草莓的近红外光谱，检测终端对接收的光谱数据进行预处理后输入所述草莓可溶性固形物含量检测模型，输出待测草莓的可溶性固形物含量，分级机构根据该可溶性固形物含量预测值对待测草莓进行分级。
[0022]进一步的技术方案，所述预处理包括平滑处理、多元散射校正、标准正态变换、一阶导数、二阶导数中的一种或多种组合的方式。
[0023]进一步的技术方案，利用批量草莓样品可溶性固形物含量和探测器获取的近红外光谱，建立并训练检测模型的具体过程为：
[0024]利用批量获取的草莓样本的近红外光谱原始信号，经内置的全反射光谱与暗噪声自动校正变换为吸光度光谱，采用光谱预处理法修正近红外光谱，对修正后的近红外光谱，结合实测的草莓样本的可溶性固形物含量参考值，采用多元线性回归、偏最小二乘法、人工神经网络、主成分分析中的一种或多种结合的方式，建立并训练得到草莓可溶性固形物含量检测模型。
[0025]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0026](1)本专利技术提出了一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统及方法，解决草莓在线检测过程中容易受机械损伤的问题，实现草莓在线光谱的高效准确获取，实现对草莓可溶性固形物含量的高效准确检测，实现对草莓的无损、实时、快速、准确检测与分类。
[0027](2)针对草莓形状不规则且表面粗糙特性，本专利技术实现草莓在分选过程中各环节柔性输送，显著减少草莓在上料、理料、检测、分级过程中的机械损伤。
[0028](3)本专利技术建立线阵探测器划定感兴趣区域响应与获取的草莓近红外光谱信号间的对应关系，通过强度校正对光谱实时校正，突破草莓近红外光谱高速稳定获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，其特征是，包括用于批量运输待测草莓的输送机构，所述输送机构包括输送链组，沿输送链组从头至尾依次设置理料机构、检测机构和分级机构；所述理料机构包括引导面板，用于将所述输送机构上运输的待测草莓引导成直线排布以通过检测工位；所述检测机构设置于检测工位处，用于实时获取检测工位上待测草莓的近红外光谱，并将光谱数据传输至检测终端；所述检测终端根据光谱数据获得待测草莓的可溶性固形物含量，并传输至分级机构；所述分级机构根据待测草莓的可溶性固形物含量对草莓进行分级。2.如权利要求1所述的一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，其特征是，所述输送机构还包括电机和果托，所述输送链组包括两条等距离设置的橡胶输送带，多个果托等间距设置在所述输送链组上，用于输送待测草莓；所述电机与所述输送链组电连接，用于驱动所述输送链组。3.如权利要求2所述的一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，其特征是，所述果托为V型托盘，其下端两侧分别与所述橡胶输送带固定连接，用于传输待测草莓；所述V型托盘包括两组小型橡胶输送带，所述果托下端中间部位设有一短杆，所述短杆与所述橡胶输送带固定连接，以此构成滑动结构，所述橡胶输送带随短杆的移动而反向转动，用于分级卸料。4.如权利要求1所述的一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，其特征是，所述理料机构还包括固定设置在所述输送机构两侧的固定结构，所述固定结构分别固定安装带有均匀分布橡胶辊的引导面板，所述引导面板形成的引导面分别向所述检测机构的检测工位处倾斜而呈V形布置。5.如权利要求1所述的一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量的系统，其特征是，所述检测机构包括光源套件、近红外光谱采集单元、接近传感开关与控制单元；所述光源套件包括至少两个近红外光源，检测工位两侧对称布置一对光源套件，用于提供检测草莓样本所需主动光源；所述近红外光谱采集单元包括耦合光纤束及接头、光谱分光仪、线阵探测器和制冷模块，用于获取检测工位上样本的近红外光谱数据；所述接近传感开关与控制单元在待测草莓进入检测工位时，向所述近红外光谱采集单元发送电信号，所述近红外光谱采集单元在接收所述电信号之后采集待检样本信号，并将待测草莓光谱数据传输至检测终端。6.如权利要求5所述的一种在线无损检测草莓可溶性固形物含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志明，王郡艺，王波，郭小昆，翟利祥，邹言，古毓康，殷勇，郭庆亮，王红安，冯平，
申请(专利权)人：青岛兴仪电子设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：