CN110665842A - 一种近红外光谱选茧方法 - Google Patents

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Abstract

一种近红外光谱选茧方法，其特点是快速、准确、无损检测蚕茧茧层量，采用专用选茧机和数据预处理方法，完美解决人工视力选茧的不稳定性，提高选茧效率从而改进现有传统缫丝工业工序；所述选茧机通过安装多个分束器将近红外光束分束从而对整个选茧台上的蚕茧进行检测，并利用接收器接受光谱数据并直接在数据显示器上显示出来供操作人员进行选茧。

Description

一种近红外光谱选茧方法
技术领域
本发明涉及选茧技术领域，具体为一种近红外光谱选茧方法。
背景技术
选茧，是指根据制丝工艺要求对原料茧进行选剔分类的工艺过程。由于蚕本身体质和结茧时的环境不同，以及受收茧、烘茧、运输等影响，往往有一部分难以缫制高级生丝的次茧和不能缫丝的下茧，以及茧内有两粒或两粒以上蚕蛹的双宫茧等。即使是同一品种的蚕茧，茧形大小、茧层厚薄、色泽等也有差异。因此，必须按不同工艺要求进行选茧分类，以符合缫丝的要求。
茧层量（COCOON SHELL WEIGHT）是指一粒蚕茧其蚕丝层的绝对质量，是蚕茧品质检测分级最基本的指标。茧层量受到蚕茧的水分、蛋白质等成分以及蚕茧的品种、养蚕地域、饲养技术等因素影响。它在多方面直接或间接的反应了蚕茧的质量，是茧丝多种内部成分的综合反应。
目前，中国在蚕茧收购中规定采用干壳量法检验鲜茧，但该方法复杂且耗时，并需要剖茧测量，而有削口的茧成为缫丝工业中的次下茧，不能缫制高品质蚕丝，造成很大的浪费。而常用的手感目测法却易收到评定者的个人经验影响，测试精度低。
由于传统的蚕茧质量检测技术制约了中国蚕丝行业质量和效益的提高，因而迫切需要寻求一种快速、准确、无损检测蚕茧茧层量的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速、准确、无损检测蚕茧茧层量的近红外光谱选茧方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
所述的近红外光谱选茧方法，包括以下步骤：
（1）样本选择：将同批次鲜茧随机选取720个作为样本，剥去蚕衣后分6次平铺在近红外光谱选茧机上，每次120个样本；
（2）光谱采集：启动近红外光谱选茧机，待光谱扫描稳定后进行光谱数据采集，每个样本采集的光谱数据取均值；
（3）建立对照表：将光谱扫描后的新鲜蚕茧削开一个小口，倒出蚕蛹后用电子秤测得蚕茧质量，即茧层量，测量温度20～25℃，将相差正负0.1g的归为一集合并取平均值，对应每个蚕茧上步骤所得的光谱数据并取集合平均值，得到相应茧层量对应的光谱数据对照表；
（4）批量选茧：将其余鲜茧分批次平铺在近红外光谱选茧机上，记录下每个样本的光谱数据，采用SG平滑法对采集的数据进行预处理后与光谱数据对照表进行比对，按照不同茧层量分类收集；
进一步地，所述的近红外光谱选茧机，包括玻璃选茧台、机架、近红外光源、分束器、接收器和数据显示器，所述玻璃选茧台安装在机架内壁中间位置，玻璃选茧台与机架底面距离20～45cm，近红外光源安装在机架底面靠内壁，若干分束器平均分布在机架底面，每个分束器的正上方机架上安装有接收器，每个接收器的背面安装数据显示器。
近红外光源：近红外光源是近红外光谱分析技术的发光源，这种技术是一种低成本、无污染的分析技术，操作简便，测定速度快。
数据预处理：近红外光谱主要是倍频和合频的吸收，光谱信息重叠严重，因此采用近红外光谱技术必须剔除冗余信息，提取有用信息，因此本申请采用SG平滑法对数据进行预处理。
SG平滑法去燥：SG平滑算法是由Savizkg和Golag提出的，基于最小二乘原理的多项式平滑算法，本申请利用SG平滑算法对得到的近红外光谱数据进行预处理，提高光谱的平滑性，剔除冗余信息，提高准确度。
近红外光谱选茧机：本申请设计的专用选茧机，通过安装多个分束器将近红外光束分束从而对整个选茧台上的蚕茧进行检测，并利用接收器接受光谱数据并直接在数据显示器上显示出来供操作人员进行选茧。
本发明的优点：
（1）本申请采用近红外光谱分析技术对蚕茧的茧层量进行检测，利用近红外光谱选茧机实现快速检测、准确选茧的目的。
（2）本申请利用数据采样建立对照表和SG平滑法去燥的方式提高检测的准确度，是非人工选茧的基础和保证。
（3）本申请利用多个分束器实现一个光源覆盖整个选茧台的目的，节约成本，提高选茧效率。
附图说明
图1为所述近红外光谱选茧机的结构示意图；
图2为所述近红外光谱选茧机的机架底面结构示意图；
图中各标识含义如下：
1-玻璃选茧台；2-机架；3-近红外光源；4-分束器；5-接收器；6-数据显示器。
具体实施方式
实施例1
一种近红外光谱选茧方法，包括以下步骤：
（1）样本选择：将同批次鲜茧随机选取720个作为样本，剥去蚕衣后分6次平铺在近红外光谱选茧机上，每次120个样本；
（2）光谱采集：启动近红外光谱选茧机，待光谱扫描稳定后进行光谱数据采集，每个样本采集的光谱数据取均值；
（3）建立对照表：将光谱扫描后的新鲜蚕茧削开一个小口，倒出蚕蛹后用电子秤测得蚕茧质量，即茧层量，测量温度20℃，将相差正负0.1g的归为一集合并取平均值，对应每个蚕茧上步骤所得的光谱数据并取集合平均值，得到相应茧层量对应的光谱数据对照表；
（4）批量选茧：将其余鲜茧分批次平铺在近红外光谱选茧机上，记录下每个样本的光谱数据，采用SG平滑法对采集的数据进行预处理后与光谱数据对照表进行比对，按照不同茧层量分类收集；
优选地情况下，所述的近红外光谱选茧机，包括玻璃选茧台1、机架2、近红外光源3、分束器4、接收器5和数据显示器6，所述玻璃选茧台1安装在机架2内壁中间位置，玻璃选茧台1与机架2底面距离20～45cm，近红外光源3安装在机架2底面靠内壁，若干分束器4平均分布在机架2底面，每个分束器4的正上方机架2上安装有接收器5，每个接收器5的背面安装数据显示器6。
实施例2
一种近红外光谱选茧方法，包括以下步骤：
（1）样本选择：将同批次鲜茧随机选取720个作为样本，剥去蚕衣后分6次平铺在近红外光谱选茧机上，每次120个样本；
（2）光谱采集：启动近红外光谱选茧机，待光谱扫描稳定后进行光谱数据采集，每个样本采集的光谱数据取均值；
（3）建立对照表：将光谱扫描后的新鲜蚕茧削开一个小口，倒出蚕蛹后用电子秤测得蚕茧质量，即茧层量，测量温度23.5℃，将相差正负0.1g的归为一集合并取平均值，对应每个蚕茧上步骤所得的光谱数据并取集合平均值，得到相应茧层量对应的光谱数据对照表；
（4）批量选茧：将其余鲜茧分批次平铺在近红外光谱选茧机上，记录下每个样本的光谱数据，采用SG平滑法对采集的数据进行预处理后与光谱数据对照表进行比对，按照不同茧层量分类收集；
优选地情况下，所述的近红外光谱选茧机，包括玻璃选茧台1、机架2、近红外光源3、分束器4、接收器5和数据显示器6，所述玻璃选茧台1安装在机架2内壁中间位置，玻璃选茧台1与机架2底面距离20～45cm，近红外光源3安装在机架2底面靠内壁，若干分束器4平均分布在机架2底面，每个分束器4的正上方机架2上安装有接收器5，每个接收器5的背面安装数据显示器6。
实施例3
一种近红外光谱选茧方法，包括以下步骤：
（1）样本选择：将同批次鲜茧随机选取720个作为样本，剥去蚕衣后分6次平铺在近红外光谱选茧机上，每次120个样本；
（2）光谱采集：启动近红外光谱选茧机，待光谱扫描稳定后进行光谱数据采集，每个样本采集的光谱数据取均值；
（3）建立对照表：将光谱扫描后的新鲜蚕茧削开一个小口，倒出蚕蛹后用电子秤测得蚕茧质量，即茧层量，测量温度25℃，将相差正负0.1g的归为一集合并取平均值，对应每个蚕茧上步骤所得的光谱数据并取集合平均值，得到相应茧层量对应的光谱数据对照表；
（4）批量选茧：将其余鲜茧分批次平铺在近红外光谱选茧机上，记录下每个样本的光谱数据，采用SG平滑法对采集的数据进行预处理后与光谱数据对照表进行比对，按照不同茧层量分类收集；
优选地情况下，所述的近红外光谱选茧机，包括玻璃选茧台1、机架2、近红外光源3、分束器4、接收器5和数据显示器6，所述玻璃选茧台1安装在机架2内壁中间位置，玻璃选茧台1与机架2底面距离20～45cm，近红外光源3安装在机架2底面靠内壁，若干分束器4平均分布在机架2底面，每个分束器4的正上方机架2上安装有接收器5，每个接收器5的背面安装数据显示器6。

Claims (2)

1.一种近红外光谱选茧方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）样本选择：将同批次鲜茧随机选取720个作为样本，剥去蚕衣后分6次平铺在近红外光谱选茧机上，每次120个样本；
（2）光谱采集：启动近红外光谱选茧机，待光谱扫描稳定后进行光谱数据采集，每个样本采集的光谱数据取均值；
（3）建立对照表：将光谱扫描后的新鲜蚕茧削开一个小口，倒出蚕蛹后用电子秤测得蚕茧质量，即茧层量，测量温度20～25℃，将相差正负0.1g的归为一集合并取平均值，对应每个蚕茧上步骤所得的光谱数据并取集合平均值，得到相应茧层量对应的光谱数据对照表；
（4）批量选茧：将其余鲜茧分批次平铺在近红外光谱选茧机上，记录下每个样本的光谱数据，采用SG平滑法对采集的数据进行预处理后与光谱数据对照表进行比对，按照不同茧层量分类收集。
2.根据权利要求1所述的近红外光谱选茧方法，其特征在于：所述的近红外光谱选茧机，包括玻璃选茧台（1）、机架（2）、近红外光源（3）、分束器（4）、接收器（5）和数据显示器（6），所述玻璃选茧台（1）安装在机架（2）内壁中间位置，玻璃选茧台（1）与机架（2）底面距离20～45cm，近红外光源（3）安装在机架（2）底面靠内壁，若干分束器（4）平均分布在机架（2）底面，每个分束器（4）的正上方机架（2）上安装有接收器（5），每个接收器（5）的背面安装数据显示器（6）。
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