CN105319167A - 一种玉米品质的光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玉米品质的光谱检测装置，包括计算机、单片机模块、多光谱采集处理模块、图像传感器、步进电机、滤光片轮、光源、采集箱、卤素灯泡和样品托盘；所述图像传感器安装在采集箱的顶部中心，步进电机安装在采集箱的顶部，步进电机的转轴伸入采集箱内，滤光片轮固定在转轴上，滤光片轮上沿其圆周方向均匀开设有多个沉孔，沉孔内安装有滤光片；所述样品托盘固定在采集箱的底部中心；所述单片机模块和多光谱采集处理模块均电性连接计算机，单片机模块电性连接光电传感器、步进电机、光源和卤素灯泡，多光谱采集处理模块电性连接图像传感器；该玉米品质的光谱检测装置通过多光谱成像图像判断玉米品质，准确性高。

Description

一种玉米品质的光谱检测装置

技术领域

本发明涉及一种农产品品质检测装置，具体是一种玉米品质的光谱检测装置。

背景技术

玉米是世界上分布最广泛的粮食作物之一，种植面积仅次于小麦和水稻而居第三位，种植范围从北纬58°（加拿大和俄罗斯）至南纬40°（南美），全球有两大著名玉米黄金带，分别位于美国和中国。中国是全球第二大玉米生产国，同时也是全球第二大消费国，中国年产玉米占世界第二位。玉米在中国的播种面积很大，分布也很广，是中国北方和西南山区及其它旱谷地区人民的主要粮食之一。玉米的自动化分级是促进玉米增值的重要途径。机器视觉技术具有实时、客观、无损等优点，适合对玉米依据大小、形状、颜色、缺陷等进行分级。现有的玉米外部缺陷检测的研究方法大多基于颜色特征，受缺陷类别及成像环境因素的影响而识别正确率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玉米品质的光谱检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种玉米品质的光谱检测装置，包括计算机、单片机模块、多光谱采集处理模块、图像传感器、步进电机、滤光片轮、光源、采集箱、卤素灯泡和样品托盘；所述图像传感器安装在采集箱的顶部中心，步进电机安装在采集箱的顶部，且位于图像传感器旁，步进电机的转轴伸入采集箱内，滤光片轮固定在转轴上，滤光片轮上沿其圆周方向均匀开设有多个沉孔，沉孔内安装有滤光片；所述采集箱顶部还设置有光电传感器，滤光片轮上设置有与光电传感器配合使用的通孔；所述光源共有四个，分别设置在采集箱内的四个侧面上，光源通过第三调节螺栓固定在采集箱上，采集箱沿竖直方向开设有与第三调节螺栓相配合的长条状高度调节槽；所述采集箱外部侧面上设置有排气扇；所述采集箱前侧设置有箱门，采集箱内部的左右两侧分别设置有平面镜，平面镜通过可调支撑架固定在采集箱内；所述样品托盘通过第一调节机构固定在采集箱的底部中心；所述卤素灯泡共有四个，分别固定在采集箱的底部四角，卤素灯泡通过第二调节机构固定连接采集箱；所述单片机模块和多光谱采集处理模块均电性连接计算机，单片机模块电性连接光电传感器、步进电机、光源和卤素灯泡，多光谱采集处理模块电性连接图像传感器。

作为本发明进一步的方案：所述第一调节机构由第一柔性支撑杆、第一固定杆和第一调节螺栓组成，第一固定杆固定在采集箱的底部中心，第一柔性支撑杆通过第一调节螺栓固定在第一固定杆上，样品托盘固定在第一柔性支撑杆顶端。

作为本发明再进一步的方案：所述第二调节机构由灯泡调节座、第二柔性支撑杆、第二固定杆和第二调节螺栓组成，第二固定杆固定在采集箱的底部，第二柔性支撑杆通过第二调节螺栓固定在第二固定杆上，灯泡调节座固定在第二柔性支撑杆顶端，卤素灯泡安装在灯泡调节座上。

作为本发明再进一步的方案：所述图像传感器为CCD图像传感器。

作为本发明再进一步的方案：所述滤光片轮上沿其圆周方向均匀开设有六个沉孔。

作为本发明再进一步的方案：所述光源为梯形光源。

作为本发明再进一步的方案：所述排气扇共有四个，且分别设置在采集箱外部的四个侧面上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该玉米品质的光谱检测装置能够对玉米品质进行无损检测，通过多光谱成像图像判断玉米品质，准确性高；2、该玉米品质的光谱检测装置的光源强度、位置均可调，滤光片能够切换，能够一次性获取被测物多部位信息，结构简单，使用方便，使用成本低，适用范围广。

附图说明

图1为玉米品质的光谱检测装置的主视结构示意图。

图2为玉米品质的光谱检测装置的俯视结构示意图。

图3为玉米品质的光谱检测装置中第二调节机构的结构示意图。

图中：1-计算机、2-单片机模块、3-多光谱采集处理模块、4-图像传感器、5-光电传感器、6-通孔、7-步进电机、8-转轴、9-沉孔、10-滤光片、11-滤光片轮、12-光源、13-第三调节螺栓、14-排气扇、15-平面镜、16-可调支撑架、17-采集箱、18-卤素灯泡、19-箱门、20-样品托盘、21-第一柔性支撑杆、22-第一固定杆、23-第一调节螺栓、24-灯泡调节座、25-第二柔性支撑杆、26-第二固定杆、27-第二调节螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-3，一种玉米品质的光谱检测装置，包括计算机1、单片机模块2、多光谱采集处理模块3、图像传感器4、步进电机7、滤光片轮11、光源12、采集箱17、卤素灯泡18和样品托盘20；所述图像传感器4安装在采集箱17的顶部中心，步进电机7安装在采集箱17的顶部，且位于图像传感器4旁，步进电机7的转轴8伸入采集箱17内，滤光片轮11固定在转轴8上，滤光片轮11上沿其圆周方向均匀开设有多个沉孔9，沉孔9内安装有滤光片10，步进电机7转动时，通过转轴8带动滤光片轮11转动，滤光片轮11上的滤光片10逐个与图像传感器4对应，优选的，所述图像传感器4为CCD图像传感器，所述滤光片轮11上沿其圆周方向均匀开设有六个沉孔9；所述采集箱17顶部还设置有光电传感器5，滤光片轮11上设置有与光电传感器5配合使用的通孔6，光电传感器5与通孔6配合以确定滤光片轮11的位置；所述光源12共有四个，分别设置在采集箱17内的四个侧面上，光源12通过第三调节螺栓13固定在采集箱17上，采集箱17沿竖直方向开设有与第三调节螺栓13相配合的长条状高度调节槽，通过高度调节槽与第三调节螺栓13的配合，用于调节光源12在采集箱17上的位置，优选的，所述光源12为梯形光源；所述采集箱17外部侧面上设置有排气扇14，优选的，所述排气扇14共有四个，且分别设置在采集箱17外部的四个侧面上，通过排气扇14为采集箱17通风散热；

所述采集箱17前侧设置有箱门19，采集箱17内部的左右两侧分别设置有平面镜15，平面镜15通过可调支撑架16固定在采集箱17内，通过可调支撑架16调节平面镜15的角度；所述样品托盘20通过第一调节机构固定在采集箱17的底部中心，所述第一调节机构由第一柔性支撑杆21、第一固定杆22和第一调节螺栓23组成，第一固定杆22固定在采集箱17的底部中心，第一柔性支撑杆21通过第一调节螺栓23固定在第一固定杆22上，样品托盘20固定在第一柔性支撑杆21顶端，通过第一调节机构能够调节样品托盘20的位置；所述卤素灯泡18共有四个，分别固定在采集箱17的底部四角，卤素灯泡18通过第二调节机构固定连接采集箱17，所述第二调节机构由灯泡调节座24、第二柔性支撑杆25、第二固定杆26和第二调节螺栓27组成，第二固定杆26固定在采集箱17的底部，第二柔性支撑杆25通过第二调节螺栓27固定在第二固定杆26上，灯泡调节座24固定在第二柔性支撑杆25顶端，卤素灯泡18安装在灯泡调节座24上，通过第二调节机构能够调节卤素灯泡18的位置；所述单片机模块2和多光谱采集处理模块3均电性连接计算机1，单片机模块2电性连接光电传感器5、步进电机7、光源12和卤素灯泡18，多光谱采集处理模块3电性连接图像传感器4。

本发明的工作原理是：所述玉米品质的光谱检测装置，根据待测玉米样品的品种，通过单片机模块2调节光源12和卤素灯泡18的光照强度，通过第一调节机构能够调节样品托盘20的位置，通过第二调节机构能够调节卤素灯泡18的位置，通过可调支撑架16调节平面镜15的角度，使待测玉米样品表面的绝大部分都能在图像传感器4中成像，根据待测玉米品种的品质指标要求，在沉孔9内安装合适的滤光片10。将待测玉米样品放置在样品托盘20，初始状态下，图像传感器4与滤光片轮11上的某个滤光片10相对应，此时单片机模块2产生触发信号给图像传感器4一个外部触发脉冲，拍摄被测玉米样品在某个波长下的图像，然后单片机模块2控制步进电机7转动，步进电机7转动时，通过转轴8带动滤光片轮11转动，直至滤光片轮11上的第二个滤光片10与图像传感器4相对应为止，单片机模块2再次产生触发信号触发图像传感器4，以此类推，直至滤光片轮11上的所有的滤光片10逐个与图像传感器4对应。当滤光片轮11完成一个被测样品所有拍摄之后重新回复到初始位置等待进行下一个被测样品的拍摄。不同滤光片10拍摄的图像经多光谱图像采集模块3整合处理之后传送给计算机1，由计算机1根据已经建立好的模型进行相应的处理，并对被测样品的品质进行综合评判分级。

所述玉米品质的光谱检测装置能够对玉米品质进行无损检测，通过多光谱成像图像判断玉米品质，准确性高；所述玉米品质的光谱检测装置的光源强度、位置均可调，滤光片能够切换，能够一次性获取被测物多部位信息，结构简单，使用方便，使用成本低，适用范围广。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，包括计算机（1）、单片机模块（2）、多光谱采集处理模块（3）、图像传感器（4）、步进电机（7）、滤光片轮（11）、光源（12）、采集箱（17）、卤素灯泡（18）和样品托盘（20）；所述图像传感器（4）安装在采集箱（17）的顶部中心，步进电机（7）安装在采集箱（17）的顶部，且位于图像传感器（4）旁，步进电机（7）的转轴（8）伸入采集箱（17）内，滤光片轮（11）固定在转轴（8）上，滤光片轮（11）上沿其圆周方向均匀开设有多个沉孔（9），沉孔（9）内安装有滤光片（10）；所述采集箱（17）顶部还设置有光电传感器（5），滤光片轮（11）上设置有与光电传感器（5）配合使用的通孔（6）；所述光源（12）共有四个，分别设置在采集箱（17）内的四个侧面上，光源（12）通过第三调节螺栓（13）固定在采集箱（17）上，采集箱（17）沿竖直方向开设有与第三调节螺栓（13）相配合的长条状高度调节槽；所述采集箱（17）外部侧面上设置有排气扇（14）；所述采集箱（17）前侧设置有箱门（19），采集箱（17）内部的左右两侧分别设置有平面镜（15），平面镜（15）通过可调支撑架（16）固定在采集箱（17）内；所述样品托盘（20）通过第一调节机构固定在采集箱（17）的底部中心；所述卤素灯泡（18）共有四个，分别固定在采集箱（17）的底部四角，卤素灯泡（18）通过第二调节机构固定连接采集箱（17）；所述单片机模块（2）和多光谱采集处理模块（3）均电性连接计算机（1），单片机模块（2）电性连接光电传感器（5）、步进电机（7）、光源（12）和卤素灯泡（18），多光谱采集处理模块（3）电性连接图像传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述第一调节机构由第一柔性支撑杆（21）、第一固定杆（22）和第一调节螺栓（23）组成，第一固定杆（22）固定在采集箱（17）的底部中心，第一柔性支撑杆（21）通过第一调节螺栓（23）固定在第一固定杆（22）上，样品托盘（20）固定在第一柔性支撑杆（21）顶端。

3.根据权利要求1或2所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述第二调节机构由灯泡调节座（24）、第二柔性支撑杆（25）、第二固定杆（26）和第二调节螺栓（27）组成，第二固定杆（26）固定在采集箱（17）的底部，第二柔性支撑杆（25）通过第二调节螺栓（27）固定在第二固定杆（26）上，灯泡调节座（24）固定在第二柔性支撑杆（25）顶端，卤素灯泡（18）安装在灯泡调节座（24）上。

4.根据权利要求3所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述图像传感器（4）为CCD图像传感器。

5.根据权利要求1或2或4所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述滤光片轮（11）上沿其圆周方向均匀开设有六个沉孔（9）。

6.根据权利要求5所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述光源（12）为梯形光源。

7.根据权利要求6所述的玉米品质的光谱检测装置，其特征在于，所述排气扇（14）共有四个，且分别设置在采集箱（17）外部的四个侧面上。