CN102706763A

CN102706763A - 一种果实硬度检测方法及专用电子式果实硬度计

Info

Publication number: CN102706763A
Application number: CN2012101937826A
Authority: CN
Inventors: 高少梅; 邹士恩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及一种果实硬度检测方法及专用电子式果实硬度计，系统首先自动清零并对称重传感器进行校准；然后步进电机或者伺服电机驱动测量压头匀速下降，当测量压头与果实接触时，称重传感器感受到增量信号，并将信号传输给微处理器，这时微处理器开始计算插入深度，并记录测量压头每前进一步获得的压力数据；微处理器或者计算机利用所述的压力数据与测量压头的截面积相除，得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作为果实硬度值并显示。通过改变检测方法，保证硬度检测结果的准确性和一致性。

Description

一种果实硬度检测方法及专用电子式果实硬度计

技术领域

本发明涉及一种检测果实硬度的方法和仪器，具体涉及一种检测果实硬度的方法以及实施该方法的电子式果实硬度计。

背景技术

果实硬度，是衡量果实成熟度的重要指标。另外，在水果保鲜行业，经常需要测量水果硬度，从而反映出水果在保鲜库中的保鲜效果，并作为出库后保鲜时间的推算依据。

苹果、梨等水果的果实硬度：是水果单位面积(S)承受的压力(N)，它们的比值定义为果实硬度(P)：P=N/S，P代表被测水果硬度值，以帕、千帕或千克/厘米²表示。N代表压在果实面上的力，S代表果实的受力面积。通常的测量方法是：将压头均速插入果肉中规定的深度，取得的最大值，即是果实硬度。

传统果实硬度计，普遍采用机械指针式，利用弹簧作为压力检测元件，用手持方式将测头插入果实规定的深度（一般是10mm），指针指向测量的最大结果。这种测量方式存在如下主要问题。

第一、不易校准。测量的准确度由弹簧的弹力决定，只能在生产过程中通过选用适当弹力的弹簧来保证。对于使用后造成的弹性改变，摩擦力变化，用户想校准，十分困难，几乎无法实现校准。

第二、操作者人为影响过大。在测量果实硬度时，依靠手工将测头插入果实，由于人手很难保证力度均匀、方向垂直地插入到规定深度，而且不同人的操作力度和操作习惯不同，人为因素大为增加，测量结果往往存在主观性，差异很大，容易产生争议。

第三、无法取得果实不同深度硬度值的分布曲线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种果实硬度检测方法及专用电子式果实硬度计，

第一、通过改变检测方法，保证硬度检测结果的准确性和一致性。第二、通过改进结构和工作原理，使得检测仪器易于校正，同时测量压头稳定、匀速运动，确保硬度检测结果的准确性和一致性。第三、通过计算机控制实现方法和仪器的智能化；并能够取得果实不同深度硬度值的分布曲线。

为了解决这一技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种果实硬度检测方法，其特征在于按照以下步骤进行检测：

第一步：在仪器启动后，系统首先自动清零，这时放上校准用的砝码，对称重传感器进行校准；

第二步：将被检果实放置在测量压头的正下方并与称重传感器相连的托盘上；

第三步：步进电机或者伺服电机驱动测量压头匀速下降，当测量压头与果实接触时，称重传感器感受到增量信号，并将信号传输给微处理器，这时微处理器开始计算插入深度，并记录测量压头每前进一步获得的压力数据；

第四步：微处理器或者计算机利用所述的压力数据与测量压头的截面积相除，得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作为果实硬度值并显示。

还可以包括以下步骤：

第五步：微处理器获得的数据传输给计算机，通过管理软件绘制出果实不同深度硬度值的分布曲线。

一种实现所述的检测方法的专用电子式果实硬度计，其特征在于：它包括壳体，安装在壳体上的电子线路板以及称重传感器；在壳体上方设置有底端固定在壳体上的主支架，主支架的上端连接有安装板，并在安装板的上方设置有底端固定在安装板上的电机支架；在电机支架上分别安装有电机和原点传感器；还包括上端与所述的电机连接并由电机驱动的直行机构，该直行机构的下端带有由直行机构驱动匀速升降的测量压头；在壳体上还安装有位于所述测量压头正下方的托盘，该托盘与所述的称重传感器相连接；所述的电子线路板包括微处理器，分别与微处理器连接的模数转换模块和电机驱动模块，所述的模数转换模块通过放大电路与所述的称重传感器相连接；所述的微处理器还连接有显示屏和键控；所述的微处理器还与原点传感器连接；所述的电机驱动模块与所述的电机连接。

微处理器还可以通过通信口连接有计算机。

本发明的积极效果在于：

第一、在电控装置控制下，采用电机驱动直行机构带动测量压头升降的方式实施果实硬度检测，保证了硬度检测结果的准确性，并且易于校准。并且针对同一被检果实，不同操作者在不同操作环境下取得的检测结果具有高度的一致性。

第二、本发明的电子式果实硬度计采用单片机微处理器，实现了智能化控制的自动测量过程。

第三、本发明的电控装置设有串口，可与电脑连接，并通过专门编写的管理软件，可进行数据采集、保存、分析等工作。特别地，本发明能够连续采集自测量压头接触果实至插入到设定深度全过程中不同深度的硬度值，并以此为基础数据绘制出果实不同深度硬度值的分布曲线，有利于深入分析果实内部品质。

附图说明

图1是本发明的专用电子式果实硬度计的机械结构示意图。

图2是本发明的电控原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

本发明的测量方法如下。

在仪器启动后，第一次自动清零，这时放上校准用的砝码，通过液晶显示屏15显示砝码重量数值，对称重传感器11进行校准。

测量时首先将被检果实放置在与称重传感器11相连的托盘3上，并使被检果实位于测量压头4的正下方。

然后控制称重传感器11第二次清零，控制步进电机7正向运转，驱动测量压头4向下匀速运动。测量压头4接触到果实时，称重传感器11感受到增量信号，并将信号传输给微处理器16，这时微处理器16开始计算插入深度，并记录插入过程的压力数据。

微处理器16将设定的插入深度转化为步进电机7运转的步数，控制步进电机7运行，当达到设定的步数时，就表示测量压头4插入到了设定深度。

在上述过程中，微处理器16取得了步进电机7每前进一步获得的压力数据；利用所述的压力数据与测量压头4的截面积相除，即得到不同深度的一系列硬度值，取其中的最大值作为果实硬度值并在液晶显示屏15显示。

在完成测量后，微处理器16自动控制步进电机7反转，回到原位。

本发明还可以通过通信口17连接计算机，将微处理器16获得的压力数据传输给计算机，通过管理软件绘制出果实不同深度硬度值的分布曲线。或者将微处理器16获得的系列硬度数据传输给计算机，通过管理软件绘制出果实不同深度硬度值的分布曲线。

如图1所示，本发明专用电子式果实硬度计包括壳体2和安装在壳体2内部的电源1，电子线路板12以及称重传感器11。在壳体2上方设置有底端固定在壳体2上的主支架10，主支架10的上端固定有安装板9，并在安装板9的上方设置有底端固定在安装板9上的步进电机支架8。在步进电机支架8上分别安装有步进电机7和原点传感器6。还包括上端与所述的步进电机7连接并由步进电机7驱动的直行机构5，该直行机构5的下端带有由直行机构5驱动匀速升降的测量压头4。在壳体2上还安装有位于所述测量压头4正下方的托盘3，该托盘3与所述的称重传感器11相连接。

所述的直行机构5是一种在步进电机7驱动带动测量压头4匀速升降的机械机构。比如，丝杠丝母机构。原点传感器6用于检测直行机构5的原始位置。

步进电机7正转时，驱动直行机构5工作并带动测量压头4匀速下降，测量压头4插入托盘3上的果实中；步进电机7反转时，驱动直行机构5工作并带动测量压头4匀速上升，测量压头4脱离果肉。

如图2，本发明的电子线路板12包括微处理器16，分别与微处理器16连接的模数转换模块14、通信口17和步进电机驱动模块18，所述的模数转换模块14通过放大电路13与所述的称重传感器11相连接。所述的微处理器16还连接有液晶显示屏15和键控19。所述的微处理器16还与原点传感器6连接。所述的步进电机驱动模块18与步进电机7连接。所述的液晶显示屏15和键控19设置在壳体2上。图1中的电源1为相关部分提供电源。

本发明电子式果实硬度计的使用注意事项如下。

1：硬度计首次使用，应与电脑连接，进行参数设置，设置的主要内容有测量压头截面积及测量压头压入深度。

2：每次使用前应进行校准。仪器启动前，应保证托盘上无杂物。仪器启动后，自动清零，这时放上砝码（200g）,应显示200g±1g，如误差较大，应进行校准。根据操作说明进行校准。

3：可以从键盘或电脑上启动一次测量。将果实削去表皮，稳定地放在托盘中央，（如果实过大，可削去下面部分，果实过小，可以垫一下），应尽量选取合适大小的果实。硬度计首先显示果实的重量。

4、从电脑软件上点【启动】，或按面板上的【确认】，硬度计开始测量。测量完成后，硬度计显示测量结果。如果电脑软件启动测量，可以读回详细数据，并生成，保存，打印硬度分布曲线。

5、为了使测量更加准确，应测量多个样本，取平均值。

Claims

1.一种果实硬度检测方法，其特征在于按照以下步骤进行检测：

2.如权利要求1所述的果实硬度检测方法，其特征在于还包括以下步骤：

3.一种实现权利要求1或2所述的检测方法的专用电子式果实硬度计，其特征在于：它包括壳体（2），安装在壳体（2）上的电子线路板（12）以及称重传感器（11）；在壳体（2）上方设置有底端固定在壳体（2）上的主支架（10），主支架（10）的上端连接有安装板（9），并在安装板（9）的上方设置有底端固定在安装板（9）上的电机支架；在电机支架上分别安装有电机和原点传感器（6）；还包括上端与所述的电机连接并由电机驱动的直行机构（5），该直行机构（5）的下端带有由直行机构（5）驱动匀速升降的测量压头（4）；在壳体（2）上还安装有位于所述测量压头（4）正下方的托盘（3），该托盘（3）与所述的称重传感器（11）相连接；所述的电子线路板（12）包括微处理器（16），分别与微处理器（16）连接的模数转换模块（14）和电机驱动模块，所述的模数转换模块（14）通过放大电路（13）与所述的称重传感器（11）相连接；所述的微处理器（16）还连接有显示屏和键控（19）；所述的微处理器（16）还与原点传感器（6）连接；所述的电机驱动模块与所述的电机连接。

4.如权利要求3所述的专用电子式果实硬度计，其特征在于：微处理器（16）还通过通信口（17）连接有计算机。