CN104655606A - 一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，包括拉曼激光检测系统和旋转定位装置，旋转定位装置用于对待检测样品进行定位和旋转，且在所述旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时，拉曼激光检测系统对所述待检测样品进行光学检测。通过这种方式，能够使得拉曼激光检测系统对样品的多个方向进行检测，同时，由于拉曼激光检测系统是在旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时进行光学检测，能够避免拉曼激光检测系统采集到的信号走样，保证了检测的精确度。

Description

一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及到一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统。

背景技术

我国是世界果蔬生产和消费大国。在农产品国际贸易中，由于缺乏实用的检测技术用以确保果蔬品质安全，我国水果蔬菜等农产品出口却面临巨大挑战。一些主要农产品进口国通过设立高标准、利用技术壁垒及绿色壁垒等手段，导致我国果蔬出口屡屡受挫。果蔬中农药残留问题受到了越来越广泛的关注，制约了果蔬产业快速健康的发展，影响了果蔬国际市场竞争力的提升。一方面，农药在农业生产中具有十分重要的作用，另一方面，过量不当的使用农药会造成果蔬农药残留，严重危害消费者的身体健康。

光学技术是无损检测农产品品质安全最具潜力的新方法之一。其中，拉曼光谱技术具有快速、准确和无损伤三个技术特征，可以实现较低的检测限，识别不同种类的农药，并且可进行在线检测，在农药残留检测领域发挥出巨大的潜力。基于拉曼光谱技术的农药残留检测装置，能够全方位实现果蔬全产业链的农药残留控制和品质安全检测，在种植生产时期对农药的合理使用进行有效控制，在分拣生产线上实现果蔬产品高通量、实时、逐一在线检测，在贮藏和运输期间实现农药污染及时、快速、灵敏的监测和评定，在果汁饮料等加工过程中实现农药残留危害的实时监控和安全预警。提高果蔬食用安全性，保障消费者健康安全，提升我国果蔬产品的国际竞争力，促使果蔬生产向优质化、安全化和产业化方向健康发展。

但是在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中的光学检测系统无法自动实现对待检测样品的多点检测，导致对待检测样品的多点检测效率过低。

发明内容

本发明提供了一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，能够自动实现对待检测样品的多点检测，提高了多点检测的效率。

本发明提供了一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，用于对圆形果蔬表面的农药残留进行检测，该系统包括拉曼激光检测系统和旋转定位装置，

所述旋转定位装置，用于对待检测样品进行定位和旋转；

所述拉曼激光检测系统，用于在所述旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时，对所述待检测样品进行光学检测。

优选的，所述旋转定位装置，具体用于按照预设的时间间隔对所述待检测样品进行定位和旋转；

所述拉曼激光检测系统，具体用于在所述的时间间隔内对所述待检测样品进行旋转。

优选的，所述旋转定位装置，包括：两个竖杆和分别安装在两个竖杆上的两个平行杆，平行杆的一端可旋转的安装在竖杆上，另一端上设置有一个碗状结构，两个平行杆的碗状结构配合对样品进行固定，所述旋转定位装置还包括步进电机，所述步进电机与至少一个平行杆相连，带动该平行杆对待检测样品进行旋转。

优选的，所述两个竖杆根据被碗状结构固定的待检测样品的重量伸缩，保证探头到被固定的待检测样品的表面的距离。

优选的，所述两个竖杆中的每一个竖杆包括：套管以及设置在所述套管外的弹簧。

优选的，所述弹簧可拆卸的设置在所述套管外。

优选的，所述旋转定位装置还包括一个用于控制所述步进电机旋转的芯片，所述芯片为可编程芯片。

优选的，所述拉曼激光检测系统，包括：

激光探头，用于将激光照射到所述待检测样品表面，并在采集经所述待检测样品反射的激光光谱；

分析系统，用于在检测到所述激光探头采集到激光光谱时，对所述激光探头采集的激光光谱进行分析。本发明提供的光学检测系统中，包括拉曼激光检测系统和旋转定位装置，旋转定位装置，用于对待检测样品进行定位和旋转，且在所述旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时，拉曼激光检测系统对所述待检测样品进行光学检测。通过这种方式，能够使得拉曼激光检测系统对样品的多个方向进行检测，同时，由于拉曼激光检测系统是在旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时进行光学检测，能够避免拉曼激光检测系统采集到的信号走样，保证了检测的精确度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例一提供了一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，用于对圆形果蔬表面的农药残留进行检测，如图1所示，该系统包括旋转定位装置11和拉曼激光检测系统12，

旋转定位装置11，用于对待检测样品进行定位和旋转；

拉曼激光检测系统12，用于在旋转定位装置对待检测样品的旋转停止时，对待检测样品进行光学检测。

这里的旋转定位装置11可以有多种实现方式，本领域技术人员根据本申请的记载能够想到多种用于对待检测样品进行定位和旋转的结构，在此不再赘述。

这里拉曼激光检测系统12，与现有技术中的拉曼激光检测系统的理解一致，在此也不再赘述。

本发明实施例中，旋转定位装置，用于对待检测样品进行定位和旋转，且在所述旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时，拉曼激光检测系统对所述待检测样品进行光学检测。通过这种方式，能够使得拉曼激光检测系统对样品的多个方向进行检测，同时，由于拉曼激光检测系统是在旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时进行光学检测，能够避免拉曼激光检测系统采集到的信号走样，保证了检测的精确度。

优选的，旋转定位装置11，具体用于按照预设的时间间隔对待检测样品进行定位和旋转；

拉曼激光检测系统12，具体用于在上述的时间间隔内对待检测样品进行旋转。

通过这种方式，可以简单的实现在对待检测样品进行多点检测的同时，避免对待检测样品的错误采样。

优选的，如图2所示，该旋转定位装置可以包括：两个竖杆1和分别安装在两个竖杆上的两个平行杆2、以及步进电机3，平行杆2的一端可旋转的安装在竖杆1上，另一端上设置有一个碗状结构4，两个平行杆的碗状结构4配合对样品进行固定，步进电机3与至少一个平行杆2相连，带动该平行杆2对待检测样品5进行旋转。

优选的，两个竖杆1根据被碗状结构4固定的待检测样品5的重量伸缩，保证激光探头到被固定的待检测样品5的表面的距离。

这样对于尺寸较大的待检测样品，由于该样品的重量也较大，会导致竖杆压缩的幅度比较大，使样品下沉，一定程度上远离探头，而对于尺寸较小的样品，由于该样品的重量也较小，会导致竖杆压缩的幅度比较小，使样品相对抬升，一定程度上靠近探头，从而保证探头到样品表面的距离，无需用户手动调节样品与探头的距离，从而实现了对样品的简单、快速固定。同时由于每个平行杆上都有一端设置有碗状结构，能够很好的容纳待检测的样品，能够使用户更简单的对样品进行固定。

优选的，竖杆1用于保证激光探头到待检测样品5的表面的距离为7mm。

优选的，两个竖杆1中的每一个竖杆包括：套管以及设置在套管外的弹簧6。

优选的，弹簧6可拆卸的设置在套管外。

实际应用中，该弹簧6可以包括不同的型号，不同的型号的弹簧对应于不同品类的待检测样品。比如由于苹果和西红柿的密度不同，必然也需要使竖杆相对于相同重量的苹果和西红柿所伸缩的幅度不同。本发明实施例中，将弹簧6可拆卸的设置在套管的外围，能够允许用户针对不同品类的样品选择不同型号的弹簧。

优选的，所述旋转定位装置11还包括一个用于控制所述步进电机旋转的芯片，所述芯片为可编程芯片。

通过这种方式，能够允许技术人员针对不同的样品或者检测精度的需求设置样品的旋转速度。

优选的，拉曼激光检测系统12，包括：

激光探头121，用于将激光照射到所述待检测样品表面，并在采集经所述待检测样品反射的激光光谱；

分析系统122，用于在检测到所述激光探头采集到激光光谱时，对所述激光探头采集的激光光谱进行分析。

通过这种方式，能够使拉曼激光检测系统在完成相应的激光光谱的采集后，自动对采集的激光光谱进行分析。

优选的，所述拉曼激光检测系统中，还包括一个用于固定激光探头的探头固定支架，该支架上设置有一个角度调节装置，用于调节所述探头的角度使激光垂直照射到样品表面。

基于相同的构思，本发明还提供了一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，该系统包括旋转定位装置和拉曼激光检测系统，拉曼激光检测系统包括：计算机、拉曼分光仪、CCD数字照相机、USB数据线、激光器、光纤、入射狭缝、激光输出模块、拉曼光谱探头、暗箱。

该计算机中嵌入基于LabView平台编程的软件控制系统，用以控制拉曼系统、设置CCD相机参数、采集和保存拉曼光学信号、去除噪声、消除荧光背景、获取拉曼指纹图谱、预测样品农药种类、获取拉曼指纹图谱、实时预测样品农药残留的浓度。

拉曼分光仪用以接收将拉曼散射光，将接收的光学信号转换为可识别的光谱图像后传送至CCD数字照相机。

CCD数字照相机通过USB数据线和计算机连接，USB数据线用以使计算机对CCD数字相机进行控制和数据传输。

激光器的激发波长为785nm，作为光源系统，光源可输出最大功率为450mw，在0～450mw范围内可调，电流变化在LED显示屏上实时显示。

分叉式Y型光纤有以下两个用途：将激光从激光器5传导至拉曼光谱探头；将拉曼光谱探头接收的拉曼散射光传导至拉曼分光仪。

分叉式Y型光纤的另一侧分别与拉曼分光仪的输入端的入射狭缝和激光器的输出端连接。

入射狭缝的宽度50μm，用以确保充分足够的拉曼光谱信号进入拉曼分光仪和CCD数字照相机，从而可以精确检测出微量的农药残留，但要避免饱和现象。

分叉式Y型光纤与拉曼光谱探头连接，拉曼光谱探头聚集和接收样品产生的拉曼散射光，长通滤波器安置在拉曼光谱探头中，只允许大于785nm的拉曼光信号通过光纤由入射狭缝传入至拉曼分光仪。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于果蔬表面农药残留无损检测的光学检测系统，其特征在于，包括拉曼激光检测系统和旋转定位装置，

所述旋转定位装置，用于对待检测样品进行定位和旋转；

所述拉曼激光检测系统，用于在所述旋转定位装置对所述待检测样品的旋转停止时，对所述待检测样品进行光学检测。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述旋转定位装置，具体用于按照预设的时间间隔对所述待检测样品进行定位和旋转；

所述拉曼激光检测系统，具体用于在所述的时间间隔内对所述待检测样品进行旋转。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述旋转定位装置，包括：两个竖杆和分别安装在两个竖杆上的两个平行杆，平行杆的一端可旋转的安装在竖杆上，另一端上设置有一个碗状结构，两个平行杆的碗状结构配合对样品进行固定，所述旋转定位装置还包括步进电机，所述步进电机与至少一个平行杆相连，带动该平行杆对待检测样品进行旋转。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述两个竖杆根据被碗状结构固定的待检测样品的重量伸缩，保证探头到被固定的待检测样品的表面的距离。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述两个竖杆中的每一个竖杆包括：套管以及设置在所述套管外的弹簧。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述弹簧可拆卸的设置在所述套管外。

7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述旋转定位装置还包括一个用于控制所述步进电机旋转的芯片，所述芯片为可编程芯片。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拉曼激光检测系统，包括：

激光探头，用于将激光照射到所述待检测样品表面，并在采集经所述待检测样品反射的激光光谱；

分析系统，用于在检测到所述激光探头采集到激光光谱时，对所述激光探头采集的激光光谱进行分析。