CN101571468B - 米饭粒硬度粘度质构特性自动检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对米饭粒硬度粘度质构特征自动检测仪。本发明结构是电动机连接轴，轴连接凸轮，凸轮下设置导杆，导杆上有弹簧，导杆下面是上测量臂、下测量臂并连接在箱体上，上测量臂上有上移动块，上移动块上有紧固螺钉，上移动块下面连接压头，下测量臂上有下移动块，下移动块上有下紧固螺钉，下移动块上面连接托盘，托盘针对着上面的压头，在上测量臂、下测量臂上设置应变片构成一个差动电桥至PC机。本发明克服了质构仪的准确性差及无法体现熟米在受力的过程中受力与变形这两个参数的变化关系的缺陷。本发明针对米饭粒的质构特性的检测，准确、真实地反应米饭粒的硬度、粘度并量化表示。

Description

米饭粒硬度粘度质构特性自动检测仪

技术领域

本发明涉及农产品检测技术，特别涉及一种针对米饭粒硬度粘度质构特征自动检测仪。

背景技术

水稻是我国人民的主要粮食作物，随着国民经济的发展和人们物质生活水平的改善，对稻米食味品质的要求不断提高，由此，需要针对稻米米粒的质构特性包括硬度等进行检测。

在本发明之前，质构仪、食品物性分析仪等广泛应用于农副产品食味特性的检测方面。但质构仪本身并非针对米饭粒的质构特性检测，用其做熟米的硬度、粘度等质构特性的检测存在一定适应性问题，难以保证测量结果的准确性。在现有的测量分析实验中，均是以饭团(或饭块)作为测量对象，其难以准确反映单粒熟米硬度粘度等质构特性，并且在对测量结果进行分析时所采用的参数(力——时间曲线)，难以真实的反应熟米在受力的过程中受力与变形这两个参数的变化关系。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、开发出一种新型的米饭粒硬度粘度自动检测仪。

本发明的技术方案是：

米饭粒硬度粘度质构特征自动检测仪，其主要技术特征在于由自动检测仪、数据线、PC组成；自动检测仪中，固定在机座上的电动机连接轴，轴连接凸轮，在凸轮下设置导杆，导杆上套有弹簧；在导杆下面设置上测量臂、下测量臂，上测量臂、下测量臂连接在箱体上，在上测量臂上套接有上移动块，上移动块上设置上紧固螺钉，上移动块下面连接压头，在下测量臂上套接有下移动块，下移动块上设置下紧固螺钉，下移动块上面连接托盘，托盘针对着上面的压头；在上测量臂、下测量臂上设置应变片，每四片连成一个全桥检测电路，两个全桥电路连接成一个差动电桥，并输出连接至数据采集卡，数据采集卡输出至PC机。

本发明的优点和效果在于专门针对米饭粒的质构特性的检测，能够较为准确、真实的反应米饭粒的硬度、粘度，并将米饭粒的硬度、粘度进行量化表示，其为稻米分级检测提供准确的数据支持。

附图说明

图1——本发明测量系统立体示意图。

图2——本发明外观结构立体示意图。

图3——本发明原理示意图之一。

图4——本发明原理示意图之二。

图5——本发明原理示意图之三。

图6——本发明原理示意图之四。

图7——本发明原理示意图之五。

图8——本发明原理示意图之六。

图9——本发明原理示意图之七(A、B)。

图10——软件分析界面一。

图11——软件分析界面二。

具体实施方式

如图1所示：

本发明由米饭粒硬度粘度自动检测仪I、数据线II、PC机III构成。在非工作状态时，整套设备构成一个封闭的整体。

如图2所示：

本发明外观示意。

如图3、图4所示

本发明的米饭粒硬度粘度检测仪，其外部特征由箱体1、电源指示灯2、开关按钮3、底座4、操作指示灯5、铭牌6、电源插口7、数据线插口8组成。

如图5、图6、图7所示：

电动机11通过螺钉固定在机座12上，电动机11通过轴10带动凸轮9转动，导杆13上套有压簧14；双测量臂指上测量臂15和下测量臂23，通过压板19用螺钉固定在箱体1上，二者沿X方向布置；上测量臂15的上移动块18通过上紧定螺钉17固定在上测量臂15上，压头16在上移动块18下方与上移动块18螺纹连接；下测量臂23上的下移动块21同样通过下紧定螺钉(省略，未标号)固定在下测量臂23上，托盘22通过螺纹与移动块21连接并处在移动块21的上方；压头16与托盘22沿Y方向布置，压头16与被测米粒及托盘22作用在一条直线上；执行驱动卡25、数据采集卡26、变压器27通过螺钉固定在箱体1上，数据采集卡26采集的测量臂力——位移变形信号通过数据线II将信号传输到PC机III中，通过软件分析系统对米粒受力与变形进行分析、测算最后得出被测米粒的硬度、粘度等特征指标，并将其通过软件分析系统显示最终结果。

本发明的自动加压装置，是利用自主设计的执行驱动卡25，变压器27将220V电压转换5V，驱动电动机11转动，并通过轴10带动凸轮9旋转从而下压导杆13，进而完成对待测米饭粒的加载动作。同样，当凸轮9转过最大直径后，导杆13回退，即完成卸载动作。凸轮9的外形尺寸则根据实际检测所需的加压行程等要素来确定。

综合起来看：

上测量臂15和下测量臂23通过压板19位于导杆13下面。电动机11、上测量臂15、下测量臂23、执行驱动卡25、数据采集卡27、变压器27均通过螺钉固定在箱体1上。轴10与电动机11的输出轴通过D型截面和紧定螺钉链接，轴10与凸轮9同样通过D型截面和紧定螺钉链接。上移动块18、下移动块21分别通过M3的上、下紧定螺钉固定在上、下测量臂15、23上。压头16通过M3的螺纹与上移动块18固定，托盘22通过M5的螺纹与下移动块21固定，并且压头16与托盘22之间的距离可以通过螺纹调节。

如图8、图9(A、B)所示：

上、下测量臂15、23的长×宽×厚尺寸为：250mm×30mm×3mm。

八片应变片28、29、30、31、32、33、34、35，按照如图所示的位置对称的贴于上测量臂15、下测量臂23正反两面上；应变片选用型号为：BHF350-3AA，尺寸：3mm×3mm，灵敏度：2.08±5％，阻值：350±0.2Ω。应变片28、29、30、31连接成检测位移信号的全桥电路；应变片32、33、34、35连接成检测力信号的全桥电路；两个全桥电路构成一个差动电桥，并分别通过两根数据线与数据采集卡26上对应的串口链接，利用数据采集卡26上的单片机采集上测量臂15、下测量臂23的力、位移信号，并通过另一根数据线II传递给PC机III，软件分析系统会直接测算出米饭粒的硬度、粘度值。

本发明专用的数据采集卡26，由单片机、三个数据串口等电器元件组成，其中两个串口通过数据线分别与应变片所连成的两个电桥连接，采集力、位移信号。第三个串口通过数据线II与PC机III连接，将采集信号输送给软件分析系统。

具体检测过程如下：

首先，将标准蒸煮好的米经拌匀、冷却后，随机抽取十粒进行硬度、粘度检测；将待测米粒放置在托盘22的圆形槽20内，根据米粒的大小调成压头16与托盘22的距离，使压头16刚好接触待测米粒，打开PC机III中的软件分析系统，准备测量。

调整好后，测量指示灯5会显示绿色，提示可以进行测量；点击软件分析系统的“运行”按钮，软件开始运行，随即按下开关按钮3；执行驱动卡25得到信号后带动电动机11转动，电动机11通过轴10带动凸轮9转动，凸轮9在转动的过程中下压导杆13，导杆13下压上测量臂15上的上移动块18，从而带动压头16下压，上测量臂15受到挤压而产生弯曲变形，压头16挤压放置在托盘22上的熟米粒，托盘22通过下移动块21下压下测量臂23，使下测量臂23同样产生弯曲变形；当凸轮9转过最大直径时，导杆13在压簧14的作用下开始回退，同样上测量臂15上的上移动块18带动压头16回退；米粒在被压破后粘附在压头16和托盘22上，压头16回退的过程中，带动托盘22一起回退，同时带动下测量臂23回到初始位置；待凸轮9转回到初始位置时，一次检测即完成，点击软件分析系统上的“停止”按钮，即可以实时显示所测结果，将结果保存到相应文件夹即可。同一品种的大米重复上述十次次检测，求得米粒硬度、粘度的平均值即可表示为该品种大米的硬度、粘度。

本发明的检测原理，在压头16对待检测熟米进行加载的时候，压头16为压破米粒而作用的力，可以表征为熟米的硬度；而压头16卸载时，熟米由于附着在压头16和托盘22上而产生的阻碍压头16回退的粘附力，在熟米粘附力的作用下，下测量臂23在压头16卸载时，会产生回弹的现象，即可以表征为熟米的粘度。通过一压、一退测量了米粒的硬度和粘度二个数值。

如图10、图11所示：

软件分析系统的分析、测算界面，及一次测量结束后，所绘制米粒的力——位移曲线。

本发明请求保护的范围并不仅仅局限于本具体实施方式的说明。

Claims (2)

1.米饭粒硬度粘度质构特征自动检测仪，其特征在于由检测仪主体、数据线、PC机组成；在检测仪主体中，固定在机座上的电动机连接轴，轴连接凸轮，在凸轮下设置导杆，导杆上套有弹簧；在导杆下面设置上测量臂、下测量臂，上测量臂、下测量臂连接在箱体上，在上测量臂上套接有上移动块，上移动块上设置上紧固螺钉，上移动块下面连接压头，在下测量臂上套接有下移动块，下移动块上设置下紧固螺钉，下移动块上面连接托盘，托盘正对着上面的压头；导杆下压上测量臂上的上移动块，带动压头下压，上测量臂受到挤压而产生弯曲变形，压头挤压放置在托盘上的米饭粒；在上测量臂、下测量臂上设置应变片，四片连成一个全桥检测电路，另四片连成另一个全桥检测电路，上述两个全桥检测电路连接成一个差动电桥，并输出连接至数据采集卡，数据采集卡输出至PC机。

2.根据权利要求1所述的米饭粒硬度粘度质构特征自动检测仪，其特征在于上测量臂、下测量臂沿X方向上下平行布置，压头、托盘分别沿上测量臂、下测量臂水平方向布置。

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