CN109030402A - 无损检测面包内部异物的在线检测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品检测领域。目的是提供一种近红外光谱无损检测面包内部异物的在线检测装置，用于扩大透射检测模式的适应性，以提升异物检测的准确度。本发明还提供一种近红外光谱无损检测面包内部异物的在线检测方法。技术方案是：无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：该装置包括传动单元、测量单元、近红外检测单元以及电连接上述单元的控制单元；所述传动单元包括输送机、由输送机运送的若干个托盘、设置在输送机上的计时编码器；所述输送机的输送带上设有若干个探头孔；所述托盘上设有与探头孔一一配合的透光孔；所述测量单元包括设置在输送机上方的俯视摄像头、设置在输送机侧面的水平摄像头以及设置在托盘上的重量传感器。

Description

无损检测面包内部异物的在线检测装置与方法
技术领域
本发明涉及食品检测领域，具体是一种基于近红外光谱无损检测技术的面包内部异物在线检测装置与检测方法。
背景技术
目前，食品安全问题受到广大的关注，食品安全不仅关乎人们的身体健康甚至涉及到人们的生命安全。面包因口味丰富且富含碳水化合物，是人们主食的主要选择之一，因此具有很大的市场占有率。然而，在面包的生产、包装等过程中，由于部分企业管理不够规范，生产线中的纸屑、金属、塑料等异物都有可能混入面包之中，从而严重危害到了消费者的健康与权益。在这样的背景下,出现了针对食品加工生产线的过程管理，通过对于食品中异物的在线检测与筛选确保食品质量安全。
目前在食品行业常用的包装物中异物无损检测方法主要有机器视觉技术、近红外光谱检测技术和射线技术等。然而这些技术都有各自的优势与局限，如机器视觉技术只能检测外部异物无法检测内部情况，而近红外光谱技术能够通过透射方式检测内部异物但是无法检测厚度过大的物体，而射线技术如X射线则对人的身体有害且只能检测金属类异物。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种近红外光谱无损检测面包内部异物的在线检测装置，用于扩大透射检测模式的适应性，以提升异物检测的准确度。
本发明还提供一种近红外光谱无损检测面包内部异物的在线检测方法。
本发明的技术方案是：
无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：该装置包括传动单元、测量单元、近红外检测单元以及电连接上述单元的控制单元；
所述传动单元包括输送机、由输送机运送的若干个托盘、设置在输送机上的计时编码器；所述输送机的输送带上设有若干个探头孔；所述托盘上设有与探头孔一一配合的透光孔；
所述测量单元包括设置在输送机上方的俯视摄像头、设置在输送机侧面的水平摄像头以及设置在托盘上的重量传感器；
所述近红外检测单元包括设置在输送机上方的光源、设置在光源上的光圈、设置在输送机侧面的光电触发器以及近红外光谱仪；所述近红外光谱仪的探头设置在输送带的下方，光源、探头孔与探头布置在同一竖直轴线上；
所述控制单元包括计算机以及电连接计算机的控制模块。
所述控制模块分别电连接输送机、计时编码器、俯视摄像头、水平摄像头、重量传感器、光源、光圈、光电触发器；所述计算机电连接近红外光谱仪。
所述若干个探头孔沿着输送带的长度方向依次排列。
所述俯视摄像头与水平摄像头均安装在一底部敞口的薄壁壳体的内壁上。
所述光源及光电触发器分别设置在一底部敞口的检测壳座的内壁上。
无损检测面包内部异物的在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1)将面包样品放在输送机的托盘上，输送机将面包样品送入测量单元中；
2)俯视摄像头与水平摄像头对面包样品进行拍摄，重量传感器测量面包样品重量，计算机根据面包样品照片和重量计算出面包样品的大小与密度，然后计算机根据计算结果调整光源的强度与光圈的大小；
3)输送机将面包样品送入近红外检测单元中，光电触发器探测到面包样品后，近红外光谱仪测量样品光谱，当光谱能量符合阈值时，计算机根据聚类分析模型对面包样品的近红外光谱进行判别，判断面包样品中是否含有异物；当面包样品中存在异物时则标记该面包样品，并在之后的分选口排出该面包样品。
所述面包样品放在托盘的透光孔上边。
本发明的有益效果是：
本发明提供的装置将测量单元与近红外检测单元相结合，使得光源具备自动调节功能，能根据不同的检测样品调整最为合适的光源强度，保证检测结果更为准确，减小了因样本厚度、密度不一给检测结果带来的影响。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是测量单元的放大结构示意图(图1的右视方向)。
图3是近红外检测单元的放大结构示意图(图1的右视方向)。
图4是本发明各部件的连接关系示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，无损检测面包内部异物的在线检测装置，包括传动单元3、测量单元1、近红外检测单元2、控制单元。
所述传动单元包括输送机3c，输送机上设有计时编码器3b(用于测量输送机转速与输送距离)，输送机的输送带3c.1上设有若干个探头孔3c.2，这些探头孔沿着输送带的长度方向依次排列，若干个托盘3a放置在输送机的输送带上，托盘上设有透光孔3a.1，托盘的透光孔与输送机的探头孔一一上下对应。
所述测量单元与近红外检测单元设置在输送机上方并且沿着输送机的输送方向依次布置。
所述输送机包括输送带、张紧输送带的至少两根输送辊以及驱动输送辊的电机(优选减速电机)。
所述测量单元中，俯视摄像头13设置在输送机上方，水平摄像头14设置在输送带的一侧，以及设置在托盘上还设置有重量传感器(外购元器件，图中省略)。俯视摄像头与水平摄像头均可安装在一底部敞口的薄壁壳体的内壁上，薄壁壳体再与检测装置的座体连接后悬伸在输送带的上方，被检样品可放置在输送带上从薄壁壳体的底边经过测量单元。
所述近红外检测单元中，光源4(优选采用红外灯泡)设置在输送机上方，光圈5设置在红外灯泡的灯罩出口端，光电触发器7设置在输送机两侧；并且配置有近红外光谱仪11。具体可设计一底部敞口的薄壁的检测壳座，以防外界杂光干扰；光源固定在检测壳座的顶端内壁上，两个光电触发器分别设置在检测壳座的两侧内壁上；检测壳座再与检测装置的座体连接后悬伸在输送带的上方，被检样品可放置在输送带上从检测壳座的底边经过近红外检测单元。所述近红外光谱仪的探头8可通过支架设置在输送机的输送带下方，探头与近红外光谱仪之间通过光纤10连通，并且光源、透光孔、探头孔与探头布置在同一竖直轴线上。
所述控制单元电连接传动单元、测量单元与近红外检测单元。所述控制单元包括计算机以及电连接计算机的控制模块，其中：所述控制模块分别电连接输送机、计时编码器、俯视摄像头、水平摄像头、重量传感器、光源、光圈与光电触发器，计算机电连接近红外光谱仪。所述控制模块的型号优选采用西门子PLC。所述计算机装有分析软件与聚类分析模型(分析软件与聚类分析模型均为现有技术)。
本装置适用于对扁平形状的面包进行检测。
本装置的各部件均可外购获得。
无损检测面包内部异物的在线检测装置的检测方法，包括以下步骤：
1)将样品6(即面包样品)放在输送机的托盘上，输送带将样品送入测量单元中；
2)俯视摄像头与水平摄像头对样品进行拍摄，测量样品的俯视面积、横截面积与厚度，重量传感器测量样品的重量，计算机接收到相关数据后计算出样品的大小与密度，然后计算机根据计算结果调整光源的强度与光圈的大小(计算机根据样本的俯视面积调节光圈大小，使光斑直径为样本直径的二分之一左右；计算机根据密度对光源进行调制，使接收到的信号大小适中，光源强度与密度成正相关关系。调节光圈的执行部件以及调节光源的执行部件分别是步进电机，可根据计算机的命令调节光圈的大小，以及调节光源的强度；带有执行部件的光源以及带有执行部件的光圈均为现有技术)；
3)输送机将样品送入近红外检测单元中，光电触发器探测到样品后，近红外光谱仪测量样品光谱，当光谱能量符合阈值时，计算机根据聚类分析模型对样品的近红外光谱进行判别，判断样品中是否含有异物；当样品中存在异物时则标记该样品，并在之后的分选口排出(在分选口处安装有翻转托盘的气缸，气缸按照计算机的命令启动可翻转托盘，将该样品排出生产线)，如没有异物则继续沿生产线进入下一个生产环节。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：该装置包括传动单元、测量单元与近红外检测单元以及电连接上述单元的控制单元；
所述传动单元包括输送机(3c)、由输送机运送的托盘(3a)、设置在输送机上的计时编码器(3b)；所述输送机的输送带上设有探头孔；所述托盘上设有与探头孔配合的透光孔；
所述测量单元包括设置在输送机上方的俯视摄像头(13)、设置在输送机侧面的水平摄像头(14)以及设置在托盘上的重量传感器；
所述近红外检测单元包括设置在输送机上方的光源(4)、设置在光源上的光圈(5)、设置在输送机侧面的光电触发器(7)、近红外光谱仪(11)；所述近红外光谱仪的探头(8)设置在输送机的输送带的下方，光源、探头孔与探头布置在同一竖直轴线上；
所述控制单元包括计算机(12)以及电连接计算机的控制模块(11)。
2.根据权利要求1所述的无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：所述控制模块分别电连接输送机、计时编码器、俯视摄像头、水平摄像头、重量传感器、光源、光圈、光电触发器(7)；所述计算机电连接近红外光谱仪。
3.根据权利要求2所述的无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：所述若干个探头孔沿着输送带的长度方向依次排列。
4.根据权利要求3所述的无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：所述俯视摄像头与水平摄像头均安装在一底部敞口的薄壁壳体的内壁上。
5.根据权利要求4所述的无损检测面包内部异物的在线检测装置，其特征在于：所述光源及光电触发器分别设置在一底部敞口的检测壳座的内壁上。
6.采用权利要求1所述无损检测面包内部异物的在线检测装置进行检测的方法，包括以下步骤：
1)将面包样品放在输送机的托盘上，输送机将面包样品送入测量单元中；
2)俯视摄像头与水平摄像头对面包样品进行拍摄，重量传感器测量面包样品重量，计算机根据面包样品照片和重量计算出面包样品的大小与密度，然后计算机根据计算结果调整光源的强度与光圈的大小；
3)输送机将面包样品送入近红外检测单元中，光电触发器探测到面包样品后，近红外光谱仪测量样品光谱，当光谱能量符合阈值时，计算机根据聚类分析模型对面包样品的近红外光谱进行判别，判断面包样品中是否含有异物；当面包样品中存在异物时则标记该面包样品，并在之后的分选口排出该面包样品。
7.根据权利要求6所述的采用无损检测面包内部异物的在线检测装置进行检测的方法，其特征在于：所述面包样品放在托盘的透光孔上边。
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