CN104174597A - 轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，包括机械输送装置、旋转装置、可见近红外光谱采集装置和分选装置。鲜枣由机械输送装置输送到可见近红外光谱检测装置工位的传动辊轮上，旋转装置使传动辊轮带动鲜枣实现360°的旋转，由传感器对鲜枣进行位置信息的判断，通过光纤传递给微型光纤光谱仪，将采集到的光谱信息传输到计算机系统软件中的鲜枣有无轻微损伤判别模型中进行判别，计算机中软件将鲜枣有无轻微损伤判别信号传递给PLC控制器，通过PLC控制器对电磁控制阀与空气压缩机相连的整个分选执行机构进行控制，实现轻微损伤的鲜枣和完好鲜枣的自动分选。本发明装置能实现轻微损伤鲜枣的快速、无损、动态、实时检测与分选。
Description
技术领域
本发明涉及鲜枣品质的检测及分选技术领域，尤其是涉及一种应用可见近红外光谱技术对轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置。
背景技术
鲜枣质地酥脆，口感甜润，风味独特，既是营养丰富的食品，又是天然的保健品，深受消费者的青睐。近年来随着科学技术的发展和保鲜技术的进步，鲜枣供应期延长，经济效益成倍增加，大大提高了采后的附加值，增加了农民的收入。许多地区在农业产业结构调整中，把发展鲜枣产业放在了优先位置，栽培面积和产量在迅速的提高。
鲜枣一般在脆熟期采摘，其水分含量较高，皮薄肉厚，不抗挤压、碰撞，在采摘和运输过程中极易遭遇损伤、尤其是轻微损伤，即新鲜的损伤处有轻微凹陷，色泽几乎不变，且无汁液外流，肉眼难以察觉，但易变质，且果实损伤部位易于感染其它果实。因此，在鲜枣收获后，由于其自然条件下的保质期短，需要及时根据果实大小、果面缺陷和颜色等指标进行分级储藏和销售，尤其是对轻微损伤鲜枣的检测是鲜枣分选检测中首先应该考虑的，而且对损伤枣的剔除越早越好。目前，在我国的广大枣产区，鲜枣的分选都是靠人工分拣，由于鲜枣的轻微损伤从形状和损伤处颜色观察与正常的表面并没有明显的变化，再加上枣果体积小，实际生产中对轻微损伤鲜枣的分拣存在生产率低、分拣不客观及漏拣的问题。
从国内外研究报道来看，应用可见/近红外光谱技术在果品成熟度、缺陷、内部品质等方面都进行了研究，该技术具有广泛的应用前景。但未见有资料对鲜枣的轻微损伤进行可见近红外光谱在线检测与分选的研究。因此，开展基于可见近红外光谱技术研发一种快速、无损、准确、简便的鲜枣轻微损伤在线检测与分选装置有着十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，该装置能够快速、无损、准确、简便的检测出受轻微损伤的鲜枣，从而实现轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的分选，极大地提高轻微损伤鲜枣的分选效果和效率。
本发明是通过以下技术方案实现本发明的目的。
本发明的轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，包括机械输送装置、旋转装置、可见近红外光谱采集装置和分选装置。所述的机械输送装置包括机架 1、从动链轮2、链条3、传动辊轮4、输送调速器5、输送电机6、皮带7，固定销轴8。所述的输送调速器5控制输送电机6的转速，由皮带7将输送电机6动力传递给从动链轮2，两个从动链轮2支撑并带动平行的两条链条3、两平行链条3之间通过固定销轴8活动固定着传动辊轮4构成循环输送装置，实现鲜枣的在线输送。所述的旋转装置包括旋转调速器9、旋转电机10、同步带11、摩擦带轮12、摩擦带13，所述的旋转调速器9控制旋转电机10的转速，旋转电机10的动力通过同步带11带动摩擦带轮12，由两个摩擦带轮12以及摩擦带13构成循环旋转装置，旋转装置的摩擦带13与传动辊轮4之间相连，摩擦带13的运行方向与链条3相反，摩擦带13与传动辊轮4相互间产生的摩擦力使得传动辊轮4实现旋转，进而依靠两个传动辊4与鲜枣14间存在一定的摩擦力，实现鲜枣14的360°旋转。所述的可见近红外光谱检测装置包括传感器15、光谱采集箱16、卤素灯17、光纤探头18、光纤19和微型光纤光谱仪20，光纤探头18和卤素灯17安装在光谱采集箱 16内部，光谱采集箱 16安装在机架1上，传感器15分别通过信号调理电路与微型光纤光谱仪20连接，光纤探头18通过光纤19与微型光纤光谱仪20相连，计算机通过光纤探头18和卤素灯17完成鲜枣14的信息采集。所述的分选装置包括计算机及软件21、PLC控制器22、电磁控制阀23和空气压缩机24，计算机及软件21通过USB接口与微型光纤光谱仪20连接，通过数据接口与PLC控制器22相连将分选信号传递给PLC控制器22，电磁控制阀23分别连接PLC控制器22和空气压缩机24，计算机及软件21通过PLC控制器22对电磁控制阀23与空气压缩机24进行控制，最终以气吹式实现轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的分选。
本发明的轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，按以下步骤完成：
（1）鲜枣由机械输送装置将其输送到可见近红外光谱检测装置工作部位的传动辊轮上，在此工作部位中旋转装置的摩擦带与传动辊轮相互间产生摩擦力，使得传动辊轮实现旋转，进而依靠两个传动辊轮与鲜枣间存在一定的摩擦力，实现鲜枣360°的旋转；
（2）由安装在机架上的传感器对轻微损伤的鲜枣和完好鲜枣进行位置信息的判断，通过信号调理电路与微型光纤光谱仪连接，从而将鲜枣运动的位置信息传递给微型光纤光谱仪；
（3）通过微型光纤光谱仪采集轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的可见近红外光谱信息，将采集到的光谱信息经分光机与A/D转换后通过USB接口数据线传输到计算机系统软件中的鲜枣有无轻微损伤判别模型中进行判别；
（4）计算机中软件对采集到的数据进行计算与分析，通过数据接口与PLC控制器进行通信，将鲜枣有无轻微损伤判别信号传递给PLC控制器；
（5）通过PLC控制器对电磁控制阀与空气压缩机相连的整个分选执行机构进行控制，从而以气吹式实现轻微损伤的鲜枣和完好鲜枣的自动分选。
本发明具有的有益效果是：（1）本发明的机械输送装置和旋转装置都可通过调速器来调节各自电机的转速，以适应鲜枣轻微损伤程度不同的检测要求；（2）光纤探头接收器也可根据不同种类的鲜枣检测要求进行移动或更换，实现了功能器件的互换性；（3）卤素灯在光照箱内部的安装位置通过灯座的位置来调整，光纤探头的高度依靠手动升降机来调节以及光照角度通过旋转卤素灯来调节，以此来适应轻微损伤鲜枣和完好鲜枣样本大小不同的检测；（4）本发明装置可以在700—2500nm可见近红外波长范围内，获取轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的可见近红外光谱信息，能够快速无损的实现轻微损伤鲜枣的动态检测，并且通过分选控制装置实现轻微损伤鲜枣的分选，进而提高鲜枣轻微损伤的动态检测和分选的自动化程度，实现轻微损伤鲜枣的快速、无损、动态、实时检测与分选。
附图说明
图1为本发明的技术方案流程图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明输送链条与传动辊轮连接示意图。
图4为本发明旋转装置的局部结构示意图。
图中：A、机械输送装置，B、旋转装置，C、可见近红外光谱检测装置，D、分选装置，1、机架，2、从动链轮，3、链条，4、传动辊轮，5、输送调速器，6、输送电机，7、皮带，8、固定销轴，9、旋转调速器，10、旋转电机，11、同步带，12、摩擦带轮，13、摩擦带，14、鲜枣，15、传感器，16、光谱采集箱，17、卤素灯，18、光纤探头，19、光纤，20、微型光纤光谱仪，21、计算机及软件，22、PLC控制器，23、电磁控制阀，24、空气压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明的技术方案的流程是：首先通过机械输送装置A将鲜枣输送到旋转装置B工位，在旋转装置B的作用下，鲜枣实现了360°旋转，同时鲜枣在该工位的位置信息被可见近红外光谱采集装置C开始采集，进而可见近红外光谱采集装置C采集鲜枣的可见近红外光谱信息，将采集的光谱信息与鲜枣有无轻微损伤判别模型对比，提取轻微损伤鲜枣与完好鲜枣的判别信息，当鲜枣输送至分选装置D区时，在专用的计算机软件控制下将判别信息传递给PLC控制器，以此对分选机构电磁控制阀和空气压缩机进行控制，完成轻微损伤鲜枣与完好鲜枣的分选。
如图2所示，本发明的轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，包括机械输送装置A、旋转装置B、可见近红外光谱采集装置C和分选装置D。机械输送装置所述的机械输送装置包括机架 1、从动链轮2、链条3、传动辊轮4、输送调速器5、输送电机6、皮带7。所述的输送调速器5控制输送电机6的转速，由皮带7将输送电机6动力传递给从动链轮2，从动链轮2带动链条3和传动辊轮4构成循环输送装置，实现鲜枣14的在线输送。所述的旋转装置包括旋转调速器9、旋转电机10、同步带11、摩擦带轮12、摩擦带13，所述的旋转调速器9控制旋转电机10的转速，旋转电机10的动力通过同步带11带动摩擦带轮12，由两个摩擦带轮12以及摩擦带13构成循环旋转装置。所述的可见近红外光谱检测装置包括传感器15、光谱采集箱16、卤素灯17、光纤探头18、光纤19和微型光纤光谱仪20，光纤探头18和卤素灯17安装在光谱采集箱 16内部，光谱采集箱 16安装在机架1上，一对传感器15分别通过信号调理电路与微型光纤光谱仪20连接，光纤探头18通过光纤19与微型光纤光谱仪20相连，计算机通过光纤探头18和卤素灯17完成鲜枣14的信息采集。所述的分选装置包括计算机及软件21、PLC控制器22、电磁控制阀23和空气压缩机24，计算机及软件21通过USB接口与微型光纤光谱仪20连接，通过数据接口与PLC控制器22相连将分选信号传递给PLC控制器22，电磁控制阀23分别连接PLC控制器22和空气压缩机24，计算机及软件21通过PLC控制器22对电磁控制阀23与空气压缩机24进行控制，最终以气吹式实现轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的分选。
如图3所示，本发明输送链条3与传动辊轮4的连接关系是，两个从动链轮2支撑并带动着两条平行的链条3，在两条平行链条3之间设有从传动辊轮4中心活动穿过、并与链条3固定的固定销轴8。
如图4所示，旋转装置的摩擦带13的外周与输送装置的传动辊轮4的下边之间相连，摩擦带13的运行方向与链条3相反，摩擦带13与传动辊轮4相互间产生的摩擦力使得传动辊轮4实现旋转，进而依靠两个传动辊4与鲜枣14间存在一定的摩擦力，实现鲜枣14的360°旋转。
Claims (2)
1.轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，其特征在于，该装置包括机械输送装置、旋转装置、可见近红外光谱采集装置和分选装置，所述的机械输送装置包括机架（1）、从动链轮（2）、链条（3）、传动辊轮（4）、输送调速器（5）、输送电机（6）、皮带（7）、固定销轴（8），输送调速器（5）控制输送电机（6）的转速，由皮带（7）将输送电机（6）动力传递给从动链轮（2），两个从动链轮（2）支撑并带动着两条平行的链条（3），在两条平行链条（3）之间设有从传动辊轮（4）中心活动穿过、并与链条（3）固定的固定销轴（8）；所述的旋转装置包括旋转调速器（9）、旋转电机（10）、同步带（11）、摩擦带轮（12）、摩擦带（13），所述的旋转调速器（9）控制旋转电机（10）的转速，旋转电机（10）的动力通过同步带（11）带动摩擦带轮（12），由两个摩擦带轮（12）以及摩擦带（13）构成循环旋转装置；所述的可见近红外光谱检测装置包括传感器（15）、光谱采集箱（16）、卤素灯（17）、光纤探头（18）、光纤（19）和微型光纤光谱仪（20），光纤探头（18）和卤素灯（17）安装在光谱采集箱（16）内部，光谱采集箱 （16）安装在机架（1）上，传感器（15）分别通过信号调理电路与微型光纤光谱仪（20）连接，光纤探头（18）通过光纤（19）与微型光纤光谱仪（20）相连，计算机通过光纤探头（18）和卤素灯（17）完成鲜枣（14）的信息采集；所述的分选装置包括计算机及软件（21）、PLC控制器（22）、电磁控制阀（23）和空气压缩机（24），计算机及软件（21）通过USB接口与微型光纤光谱仪（20）连接，通过数据接口与PLC控制器（22）相连将分选信号传递给PLC控制器（22），电磁控制阀（23）分别连接PLC控制器（22）和空气压缩机（24），计算机及软件（21）通过PLC控制器（22）对电磁控制阀（23）与空气压缩机（24）进行控制，最终以气吹式实现轻微损伤鲜枣和完好鲜枣的分选。
2.根据权利要求1所述的轻微损伤鲜枣的快速无损在线检测与分选装置，其特征在于，所述的旋转装置的摩擦带（13）的外周与传动辊轮（4）的下边之间相连，摩擦带（13）的运行方向与链条（3）相反，摩擦带（13）与传动辊轮（4）相互间产生的摩擦力使得传动辊轮（4）实现旋转，进而依靠两个传动辊（4）与鲜枣（14）间存在一定的摩擦力，实现鲜枣（14）的360°旋转。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20141203 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |