CN111220496A - 一种苹果品质检测仪及检测方法 - Google Patents

一种苹果品质检测仪及检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111220496A
CN111220496A CN202010164243.4A CN202010164243A CN111220496A CN 111220496 A CN111220496 A CN 111220496A CN 202010164243 A CN202010164243 A CN 202010164243A CN 111220496 A CN111220496 A CN 111220496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
apple
gas
detected
image
electronic scale
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010164243.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李哲敏
曹玉栋
李娴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agricultural Information Institute of CAAS
Original Assignee
Agricultural Information Institute of CAAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agricultural Information Institute of CAAS filed Critical Agricultural Information Institute of CAAS
Priority to CN202010164243.4A priority Critical patent/CN111220496A/zh
Publication of CN111220496A publication Critical patent/CN111220496A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种苹果品质检测仪及检测方法，涉及品质检测技术领域。该苹果品质检测仪包括：玻璃外壳、用于获取待测苹果重量信号的电子秤、用于检测气体电信号的气体传感器阵列盒、用于获取苹果图像的视觉感知器和显示控制装置；电子秤、气体传感器阵列盒和视觉感知器放置于玻璃外壳内；显示控制装置用于根据气体电信号得到待测苹果的成熟度，根据苹果图像得到果径、颜色和伤损情况，并根据重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况确定品质级别。苹果品质检测仪通过苹果释放的气体对成熟度进行检测和评价；通过电子秤和视觉感知器，对苹果的外部品质进行检测和评价；综合苹果内外部品质，提高检测精度，对苹果品质进行检测和分级。

Description

一种苹果品质检测仪及检测方法
技术领域
本发明涉及品质检测技术领域，特别是涉及一种苹果品质检测仪及检测方法。
背景技术
无损检测(Non Destructive Testing，NDT)技术是在不破坏被检对象的前提下，运用各种物理学的方法如声、光、电、图像视觉技术等手段对物料进行监测分析的一种方法和技术；主要是基于被检物料的物理性质如密度、硬度、形态、颜色等，进而判定成熟度以及内部的含糖量、糖酸比、水分和内部病变等，在获得样品信息的同时保证了样品的完整性，检测速度较传统的化学方法迅速，且能有效地判断出从外观无法得出的样品内部品质信息。苹果的外部品质的主要分级指标是大小、形状、颜色、表面缺陷等，内部品质主要包括糖度、酸度、硬度、成熟度、内部是否病变(水心病、霉心病、褐变和表皮损伤等)等。
现有的苹果品质无损检测手段包括光谱检测技术、介电特性检测技术、电子鼻技术和计算机视觉技术。但光谱检测技术需要复杂建模过程、检测速度慢、定量分析的检测精度不高；介电特性检测技术同样存在建模复杂、需要大量检测样本和定量分析的检测精度不高的问题；电子鼻用于对苹果的香味成分进行检测，但现有电子鼻技术中核心部件气体传感器对于苹果香味物质不具有针对性，因此对检测的准确性和精度受到一定影响；计算机视觉技术检测只能检测苹果的某些特定的外部品质特征，检测精度易受影响。因此，现有苹果品质检测技术存在定量分析时检测精度不高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种苹果品质检测仪及检测方法，解决了现有苹果品质检测技术定量分析时检测精度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种苹果品质检测仪，包括：玻璃外壳、电子秤、气体传感器阵列盒、视觉感知器和显示控制装置；
所述电子秤、所述气体传感器阵列盒和所述视觉感知器均与所述显示控制装置电连接；
所述电子秤放置于所述玻璃外壳内部的底部；所述电子秤用于放置待测苹果，以及测量所述待测苹果的重量信号；
所述气体传感器阵列盒设置于所述玻璃外壳内部的顶部；所述气体传感器阵列盒用于检测所述待测苹果的气体信息，并将所述气体信息转换为气体电信号；
所述视觉感知器设置于所述气体传感器阵列盒内部；所述视觉感知器用于获取所述待测苹果的苹果图像；
所述显示控制装置用于获取所述重量信号、所述气体电信号和所述苹果图像，根据所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度，根据所述苹果图像得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况，并根据所述重量信号、所述成熟度、所述果径、所述颜色和所述伤损情况确定所述待测苹果的品质级别。
可选的，所述苹果品质检测仪还包括：风扇；
所述风扇设置于所述玻璃外壳上；所述风扇用于在从所述玻璃外壳内取出所述待测苹果后，清洁所述玻璃外壳内的空气。
可选的，所述苹果品质检测仪还包括：进样口和出样口；
所述进样口和所述出样口相对设置于所述玻璃外壳上；
所述进样口用于将所述待测苹果放入所述玻璃外壳内，所述出样口用于将所述待测苹果从所述玻璃外壳内取出。
可选的，所述苹果品质检测仪还包括：传送带；
所述传送带贯穿所述进样口和所述出样口，覆盖于所述电子秤上方，且与所述电子秤接触；
所述传送带用于将所述待测苹果放置于所述电子秤上。
可选的，所述苹果品质检测仪还包括：供电装置；
所述供电装置分别与所述电子秤、所述气体传感器阵列盒、所述视觉感知器、所述显示控制装置、所述风扇电连接；所述供电装置用于为所述苹果品质检测仪供电。
一种苹果品质检测方法，包括：
获取待测苹果的重量信号、气体电信号和苹果图像；所述气体电信号为预设时间内气体传感器检测的所述待测苹果的电信号；
利用所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度；
利用所述苹果图像和主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况；
根据所述重量信号、所述成熟度、所述果径、所述颜色和所述伤损情况确定所述待测苹果的品质级别。
可选的，所述利用所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度，具体包括：
获取气体浓度转换图；
利用所述气体电信号和所述气体浓度转换图，得到所述气体电信号对应的气体浓度；
利用所述气体浓度和所述预设时间计算气体平均浓度；
将所述气体平均浓度导入数据库，得到所述待测苹果的成熟度；所述数据库包括多个气体平均浓度范围和多个成熟度，且一个成熟度对应一个气体平均浓度范围。
可选的，所述利用所述苹果图像和主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况，具体包括：
对所述苹果图像进行预处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行特征提取，得到图像边缘数据和颜色数据；
根据所述图像边缘数据和所述颜色数据，利用主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种苹果品质检测仪及检测方法，该苹果品质检测仪包括：玻璃外壳、电子秤、气体传感器阵列盒、视觉感知器和显示控制装置；电子秤、气体传感器阵列盒和视觉感知器均与显示控制装置电连接；电子秤放置于玻璃外壳内部的底部；电子秤用于放置待测苹果，以及测量待测苹果的重量信号；气体传感器阵列盒设置于玻璃外壳内部的顶部；气体传感器阵列盒用于检测待测苹果的气体信息，并将气体信息转换为气体电信号；视觉感知器设置于气体传感器阵列盒内部；视觉感知器用于获取待测苹果的苹果图像；显示控制装置用于获取重量信号、气体电信号和苹果图像，根据气体电信号得到待测苹果的成熟度，根据苹果图像得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况，并根据重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况确定待测苹果的品质级别。苹果品质检测仪通过对苹果释放的气体对苹果的成熟度进行检测和评价；通过电子秤和视觉感知器，对苹果的外部品质进行检测和评价；综合苹果内外部品质，提高检测精度，根据消费者需求，对苹果品质进行合理地检测和分级。该苹果品质检测仪能够在几秒钟之内对苹果的品质进行一次综合判定，可以快速、全面获取苹果品质；采用微型传感器设备，使苹果品质检测仪体积更小，更方便携带，便于应用于多种场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的主视图；
图2为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的左视图；
图3为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的俯视图；
图4为本发明实施例所提供的苹果品质检测方法的流程图；
图5为本发明实施例所提供的二氧化碳的气体浓度转换图；
图6为本发明实施例所提供的乙烯的气体浓度转换图。
其中，1、显示控制装置；2、进样口；3、玻璃外壳；4、小型电子秤；5、传送带；6、视觉感知器；7、风扇；8、气体传感器阵列盒；9、供电装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种苹果品质检测仪及检测方法，解决了现有苹果品质检测技术定量分析时检测精度不高的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例提供一种苹果品质检测仪，图1为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的主视图；图2为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的左视图；图3为本发明实施例所提供的苹果品质检测仪的俯视图。参见图1-图3，一种苹果品质检测仪包括：玻璃外壳3、电子秤、气体传感器阵列盒8、视觉感知器6、显示控制装置1、风扇7、进样口2、出样口、传送带5和供电装置9。
电子秤、气体传感器阵列盒8、视觉感知器6和风扇7均通过连接线与显示控制装置1电连接。
电子秤放置于玻璃外壳3内部的底部；电子秤用于放置待测苹果，以及测量待测苹果的重量信号。本实施例采用小型电子秤4，小型电子秤4位于玻璃外壳3内部的底部中间区域，由供电装置9供电。
气体传感器阵列盒8设置于玻璃外壳3内部的顶部；气体传感器阵列盒8用于检测待测苹果的气体信息，并将气体信息转换为气体电信号，气体传感器阵列盒8由供电装置9供电。本实施例将气体传感器阵列盒8设置于玻璃外壳3内部的顶部中间区域，气体传感器阵列盒底部的中部设有圆形开口，气体传感器阵列盒设有6个气体传感器，6个气体传感器环绕于圆形开口的边缘。气体信息包括二氧化碳气体浓度和乙烯气体浓度。气体电信号的电流强度对应的电流大小范围为4毫安(mA)～20mA。
视觉感知器6设置于气体传感器阵列盒8内部；视觉感知器6用于获取待测苹果的苹果图像。视觉感知器的摄像头位于小型电子秤正上方，且摄像头朝向正下方，摄像头用于拍摄待测苹果的苹果图像；视觉感知器6由供电装置9供电。
显示控制装置1设有吸盘，显示控制装置1通过吸盘吸附在玻璃外壳3外侧上部，显示控制装置1用于获取重量信号、气体电信号和苹果图像，根据气体电信号得到待测苹果的成熟度，根据苹果图像通过机器视觉技术得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况，并根据重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况确定待测苹果的品质级别。
风扇7设置于玻璃外壳3上；风扇7用于在从玻璃外壳3内取出待测苹果后，清洁玻璃外壳3内的空气。本实施例将风扇7设置于玻璃外壳3上部，由供电装置9供电。
进样口2和出样口相对设置于玻璃外壳3上，本实施例将进样口2和出样口相对设置于玻璃外壳3的下部。
进样口2用于将待测苹果放入玻璃外壳3内，出样口用于将待测苹果从玻璃外壳3内取出。
传送带5贯穿进样口2和出样口，覆盖于电子秤上方，且与电子秤接触。本实施例中传送带5位于进样口2和出样口的下部，进样口2和出样口还用于供传送带5通过，传送带5运行时，通过进样口2将待测苹果送入玻璃外壳3内，从小型电子秤上方紧密通过，通过出样口将待测苹果送出玻璃外壳3。
传送带5用于将待测苹果放置于电子秤上，以及传送待测苹果。
供电装置9分别与电子秤、气体传感器阵列盒8、视觉感知器6、显示控制装置1、风扇7电连接；供电装置9用于为苹果品质检测仪的用电部件供电。供电装置9设有吸盘，供电装置9通过吸盘吸附在玻璃外壳3外部。
本实施例提供一种苹果品质检测仪的具体实施方式：玻璃外壳采用磨砂玻璃材质，形状为空心圆柱形，包含顶部和底部，半径为19厘米(cm)-21cm，高度为39cm-41cm，厚度为1cm-1.2cm。
玻璃外壳相对的两侧设有两个开口，即进样口和出样口，开口距离底部的高度为9.8cm-10.2cm，开口高度为14.8cm-15.2cm，开口长度为14.8cm-15.2cm。
玻璃外壳设有一个风扇孔，风扇孔设在靠近玻璃外壳上部，风扇孔为直径5.1cm的圆形开口，风扇孔至玻璃外壳顶部的距离为3.2cm-3.4cm，风扇孔用于安装风扇。
玻璃外壳底部包含一个小型电子秤的卡座，卡座采用玻璃封边，卡座的厚度为0.5cm-0.6cm，高度为9.8cm-10.2cm，直径为5cm-7cm，卡座周围0.8cm-1.2cm处设一圆形开口，用于供电子秤的数据线紧密通过。
玻璃外壳顶部的中部设有向内凹进的玻璃槽，玻璃槽用于放置气体传感器阵列盒，玻璃槽的长度为13cm-13.5cm，宽度为10.2cm-10.5cm，高度为9.8cm-10.2cm，玻璃槽处玻璃的厚度为0.5cm-0.6cm，玻璃槽底部有直径6cm的圆形开口。
显示控制装置的长度为10cm-12cm，宽度为10cm-12cm，厚度为1cm，由供电装置供电。显示控制装置的正面设有长*宽为6cm*6cm的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示装置，显示控制装置内置小型计算机处理系统，小型计算机处理系统内植入用于对苹果图像进行处理得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况的python程序。显示控制装置的外部设有6个控制按键，分别为：“开关”、“+”、“-”、“定时设置”、“M”和“清除”。“开关”按键用于控制显示控制装置的启动和停止；“+”按键和“-”按键用于控制显示控制装置的显示页面和选择控制模式；“定时设置”按键用于设定单个待测苹果的停留时间；“M”按键用于选择控制模式以及查看显示控制装置获取的数据；“清除”按键用于删除显示控制装置获取的数据。显示控制装置的背部设有吸盘，吸盘用于将显示控制装置吸附在玻璃外壳上。显示控制装置用于控制气体传感器阵列盒、小型电子秤、视觉感知器、风扇、进样口、传送带和出样口的启动和停止。显示控制装置控制传送带开始运行，并控制进样口打开，将待测苹果送入苹果品质检测仪内；当待测苹果位于苹果品质检测仪中部电子秤上时，停止传送带；控制关闭进样口，显示控制装置获取重量信号、气体电信号和苹果图像，根据气体电信号得到待测苹果的成熟度，根据苹果图像得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况，并根据重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况确定待测苹果的品质级别。显示控制装置的定时装置，控制待测苹果在苹果品质检测仪内的停留时间，停留时间到，显示控制装置控制电子秤、气体传感器阵列盒和视觉感知器停止检测；检测完毕，显示控制装置控制开启出样口，启动风扇排空玻璃外壳内部的空气，出样口关闭。
供电装置包括供电单元及电源管理电路，供电装置采用锂离子电池供电方式，电源管理电路用于实现不同电位的转换及稳压。供电装置的长*宽*高为10cm*10cm*3cm，稳定输出电压为10V，输入电压为220V。供电装置的背部附有吸盘，用于吸附在玻璃外壳上。
气体传感器阵列盒用于对待测苹果释放气体情况进行分析检测。气体传感器阵列盒位于玻璃外壳顶部的玻璃槽中。气体传感器阵列盒底部的中部设有直径6cm的圆形开口。圆形开口的两侧设有6个长*宽*高为1.1cm*1.1cm*0.3cm的塑料卡槽，每个塑料卡槽内设有1个气体传感器，气体传感器具体采用电化学气体传感器，6个电化学气体传感器包括3个二氧化碳传感器和3个乙烯传感器，二氧化碳传感器和乙烯传感器呈交叉放置于6个塑料卡槽内。电化学气体传感器采用恒电位电解式，呈片状，用于检测二氧化碳(CO2)气体和乙烯(C2H4)气体。气体传感器阵列盒由供电装置供电。电化学气体传感器用于感应苹果释放的CO2气体浓度和C2H4气体浓度，电化学气体传感器对CO2浓度的检测范围为5ppm～150ppm，电化学气体传感器对CO2气体响应的最低浓度为5ppm(parts per million)，电化学气体传感器对C2H4浓度的检测范围为2ppm～50ppm，电化学气体传感器对C2H4气体响应的最低浓度为2ppm。二氧化碳传感器和乙烯传感器的响应时间均为50毫秒(ms)-60ms，当电化学气体传感器感应到CO2气体和C2H4气体，以电信号的方式将气体电信号传输至显示控制装置。电化学气体传感器的长*宽为1cm*1cm。电化学气体传感器位于气体传感器阵列盒内部靠近底部圆形开口两侧，通过塑料卡槽固定，电化学气体传感器通过连接线与显示控制装置相连。
小型电子秤用于对待测苹果进行重量测试。小型电子秤优选为圆形电子秤，圆形电子秤由供电装置供电，圆形电子秤的高度为2cm，直径为5cm～7cm，放置在玻璃外壳底部的卡座中，卡座中设有衬垫，通过衬垫将电子秤固定并调整到与出样口底部边缘的高度平齐。电子秤与显示控制装置由连接线相连，显示控制装置及时显示待测苹果的重量。
视觉感知器用于对待测苹果的外观进行检测，视觉感知器包含摄像头与连接线。视觉感知器由供电装置供电。摄像头呈圆形，摄像头的长*宽为5.8cm*5.8cm，高度为4cm～4.1cm，放置于气体传感器阵列盒内，由气体传感器阵列盒底部的圆形开口将摄像头探出1cm后固定。摄像头通过连接线连接至显示控制装置，由显示控制装置的小型计算机处理系统对摄像头所拍摄的图像信号进行处理分析。
风扇用于清洁苹果品质检测仪内的空气，避免不同待测苹果释放的气体造成交叉影响。风扇采用直径5cm的三叶塑料风扇，由显示控制装置供电。风扇安装在玻璃外壳预留的风扇孔中，由细铜线连接至显示控制装置，由显示控制装置控制启动和关闭。
进样口和出样口还用于为待测苹果提供封闭的测试空间，进样口和出样口均安装电动控制玻璃门，进样口上方设置红外探测器，当有待测苹果放置于传送带上时，传送带转动后，红外探测器检测到进样口前方5cm～8cm处有待测苹果后，反馈给显示控制装置，显示控制装置发送指令使进样口的电动控制玻璃门向上方开启，当待测苹果完全进入苹果品质检测仪内至小型电子秤上，传送带停止传送，进样口的电动控制玻璃门关闭。当检测完成后，出样口的电动控制玻璃门向上开启，传送带传动，将待测苹果送出苹果品质检测仪。电动控制玻璃门由供电装置供电。进样口和出样口长为12cm～15cm，高为12cm～15cm。电动控制玻璃门的上升下降由电动控制玻璃门的电机控制。电动控制玻璃门与玻璃外壳的交界处采用橡胶做密封处理。电动控制玻璃门通过连接线与显示控制装置相连，由显示控制装置控制电动控制玻璃门的开启与关闭，即上升下降。
传送带用于对待测苹果进行传送，传送带采用橡胶材质；传送带的宽度为14cm～16cm，厚度为0.2cm～0.3cm，传送速度为1.5cm/s～2.5cm/s。传送带包括转动电机，转动电机采用交流电(220V)供电。传送带两端设有直径为5cm的齿轮，齿轮为传送带的运动提供动力，齿轮直接与转动电机连接，转动电机为齿轮提供电力，使齿轮转动，进而为传送带的运动提供动力。传送带通过连接线与显示控制装置相连，由显示控制装置控制传送带的运行和停止，即显示控制装置与转动电机连接，显示控制装置通过控制转动电机的启动或停止控制传送带的运行或停止。
本实施例苹果品质检测仪的工作过程为：
将待测苹果放置于传送带上；启动显示控制装置，设置选择待测苹果的种类，种类包括富士、金皇冠和嘎啦等苹果种类；显示控制装置发送指令控制传送带启动，传送待测苹果；进样口的红外探测器检测到待测苹果，发送反馈信号给显示控制装置，显示控制装置发送指令控制进样口的电动控制玻璃门开启；待测苹果被传送至电子秤上，电子秤发送反馈信号给显示控制装置，显示控制装置发送指令控制传送带停止传送，并控制进样口和出样口的电动控制玻璃门关闭，密封待测苹果的周围环境，静置一段时间，本实施例的静置时间为15s；静置时间内电子秤测量待测苹果的重量信号，气体传感器阵列盒检测待测苹果释放的气体信息，视觉感知器的摄像头拍摄待测苹果的苹果图像；电子秤将重量信号传输至显示控制装置，气体传感器阵列盒将气体信息转换为气体电信号传输至显示控制装置，视觉感知器将苹果图像传输至显示控制装置；显示控制装置经过分析在LED显示装置上显示待测苹果的指标信息，指标信息包括重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况；显示控制装置控制出样口的电动控制玻璃门开启，并发送指令控制传送带启动；显示控制装置发送指令控制风扇启动，清洁玻璃外壳内的空气；显示控制装置发送指令控制出样口的电动控制玻璃门关闭，检测完成。
本实施例提供一种苹果品质检测方法，图4为本发明实施例所提供的苹果品质检测方法的流程图。参见图4，一种苹果品质检测方法包括：
步骤101，获取待测苹果的重量信号、气体电信号和苹果图像；气体电信号为预设时间内气体传感器检测的待测苹果的气体信息转换的电信号。气体信息包括二氧化碳(CO2)气体浓度和乙烯(C2H4)气体浓度。气体电信号的电流强度对应的电流大小范围为4mA～20mA。
步骤102，利用气体电信号得到待测苹果的成熟度。
步骤102具体包括：
获取气体浓度转换图。气体浓度转换图参见图5和图6。图5和图6中横轴为气体电信号的电流值(mA)，纵轴为气体的浓度(ppm)。
利用气体电信号和气体浓度转换图，得到气体电信号对应的气体浓度。气体浓度包括CO2浓度和C2H4浓度。具体为根据气体电信号的强弱，通过气体浓度转换图将气体电信号转化为对应的CO2浓度和C2H4浓度。本实施例中CO2浓度的检测范围为5ppm～150ppm，C2H4浓度的检测范围为2ppm～50ppm。
利用气体浓度和预设时间计算气体平均浓度。气体平均浓度包括待测苹果的平均CO2浓度和平均C2H4浓度。
将气体平均浓度导入数据库，得到待测苹果的成熟度；数据库包括多个气体平均浓度范围和多个成熟度，且一个成熟度对应一个气体平均浓度范围。具体包括：将气体平均浓度导入数据库，根据数据库中CO2平均浓度范围和C2H4平均浓度范围的值，确定待测苹果的成熟度品质；成熟度分为可采成熟度、食用成熟度和生理成熟度。
步骤103，利用苹果图像和主成分分析法得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况。
步骤103具体包括：
对苹果图像进行预处理，得到第一图像；具体包括：对苹果图像进行边界提取、平滑处理、阈值分割、去噪填充、颜色转换和像素点变换等，得到处理图像；再次获取苹果图像，对再次获取的苹果图像和处理图像进行色度二次取样，得到正确图像，保证处理图像的坐标正确；提高正确图像中白色画面的亮度，得到第一图像，通过提高正确图像中白色画面的亮度提高对比度来保证待测苹果的颜色、果径和伤损程度可以被检测到。
对第一图像进行特征提取，得到图像边缘数据和颜色数据；具体包括：对第一图像进行特征提取，特征提取包括第一图像的图形边缘提取，颜色提取等各种复杂度的特征，得到图像边缘数据和颜色数据。
根据图像边缘数据和颜色数据，利用主成分分析法得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况。利用主成分分析法对图像边缘数据和颜色数据进行分析处理，得到待测苹果的果径、颜色和伤损情况的数据。数据包括待测苹果的果径等级、颜色等级和伤损情况。本实施例将苹果果径等级分为四级：一级为果径大于90mm；二级为果径大于80mm，且小于或等于90mm；三级为果径大于70mm，且小于或等于80mm；四级为果径大于或等于50mm，且小于或等于70mm。将苹果的颜色等级分为三级：一级为颜色鲜艳，着色度高于80％；二级为颜色较鲜艳，着色度大于60％且小于80％；三级为颜色不鲜艳，着色度低于60％。伤损情况包括无伤损和伤损。
步骤104，根据重量信号、成熟度、果径、颜色和伤损情况确定待测苹果的品质级别。品质级别包括优等果、一等果、二等果和等外果；优等果为食用成熟度，果径等级一级，颜色等级一级，无伤损；一等果为食用成熟度，果径等级二级，颜色等级二级；二等果为生理成熟度，果径等级三级，颜色等级二级；等外果为可采成熟度，果径等级四级，颜色等级三级。
本发明的苹果品质检测仪和苹果品质检测方法通过对苹果释放的二氧化碳和乙烯含量对苹果的内部品质和成熟度进行检测和评价；通过电子秤和机器视觉技术，对苹果的外部品质进行检测和评价；综合苹果内外部品质，提高检测精度，根据消费者需求，对苹果品质进行合理地检测和分级；能够在几秒钟之内对苹果的品质进行一次综合判定，可以快速、全面、低成本地获取苹果的品质；苹果品质检测仪采用微型传感器设备，使苹果品质检测仪体积更小，更方便携带，便于应用于多种场合。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种苹果品质检测仪，其特征在于，包括：玻璃外壳、电子秤、气体传感器阵列盒、视觉感知器和显示控制装置；
所述电子秤、所述气体传感器阵列盒和所述视觉感知器均与所述显示控制装置电连接；
所述电子秤放置于所述玻璃外壳内部的底部；所述电子秤用于放置待测苹果，以及测量所述待测苹果的重量信号；
所述气体传感器阵列盒设置于所述玻璃外壳内部的顶部；所述气体传感器阵列盒用于检测所述待测苹果的气体信息，并将所述气体信息转换为气体电信号；
所述视觉感知器设置于所述气体传感器阵列盒内部；所述视觉感知器用于获取所述待测苹果的苹果图像；
所述显示控制装置用于获取所述重量信号、所述气体电信号和所述苹果图像，根据所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度，根据所述苹果图像得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况，并根据所述重量信号、所述成熟度、所述果径、所述颜色和所述伤损情况确定所述待测苹果的品质级别。
2.根据权利要求1所述的苹果品质检测仪，其特征在于，所述苹果品质检测仪还包括：风扇；
所述风扇设置于所述玻璃外壳上；所述风扇用于在从所述玻璃外壳内取出所述待测苹果后，清洁所述玻璃外壳内的空气。
3.根据权利要求2所述的苹果品质检测仪，其特征在于，所述苹果品质检测仪还包括：进样口和出样口；
所述进样口和所述出样口相对设置于所述玻璃外壳上；
所述进样口用于将所述待测苹果放入所述玻璃外壳内，所述出样口用于将所述待测苹果从所述玻璃外壳内取出。
4.根据权利要求3所述的苹果品质检测仪，其特征在于，所述苹果品质检测仪还包括：传送带；
所述传送带贯穿所述进样口和所述出样口，覆盖于所述电子秤上方，且与所述电子秤接触；
所述传送带用于将所述待测苹果放置于所述电子秤上。
5.根据权利要求2所述的苹果品质检测仪，其特征在于，所述苹果品质检测仪还包括：供电装置；
所述供电装置分别与所述电子秤、所述气体传感器阵列盒、所述视觉感知器、所述显示控制装置、所述风扇电连接；所述供电装置用于为所述苹果品质检测仪供电。
6.一种苹果品质检测方法，其特征在于，包括：
获取待测苹果的重量信号、气体电信号和苹果图像；所述气体电信号为预设时间内气体传感器检测的所述待测苹果的电信号；
利用所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度；
利用所述苹果图像和主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况；
根据所述重量信号、所述成熟度、所述果径、所述颜色和所述伤损情况确定所述待测苹果的品质级别。
7.根据权利要求6所述的苹果品质检测方法，其特征在于，所述利用所述气体电信号得到所述待测苹果的成熟度，具体包括：
获取气体浓度转换图；
利用所述气体电信号和所述气体浓度转换图，得到所述气体电信号对应的气体浓度；
利用所述气体浓度和所述预设时间计算气体平均浓度；
将所述气体平均浓度导入数据库，得到所述待测苹果的成熟度；所述数据库包括多个气体平均浓度范围和多个成熟度，且一个成熟度对应一个气体平均浓度范围。
8.根据权利要求7所述的苹果品质检测方法，其特征在于，所述利用所述苹果图像和主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况，具体包括：
对所述苹果图像进行预处理，得到第一图像；
对所述第一图像进行特征提取，得到图像边缘数据和颜色数据；
根据所述图像边缘数据和所述颜色数据，利用主成分分析法得到所述待测苹果的果径、颜色和伤损情况。
CN202010164243.4A 2020-03-11 2020-03-11 一种苹果品质检测仪及检测方法 Pending CN111220496A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010164243.4A CN111220496A (zh) 2020-03-11 2020-03-11 一种苹果品质检测仪及检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010164243.4A CN111220496A (zh) 2020-03-11 2020-03-11 一种苹果品质检测仪及检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111220496A true CN111220496A (zh) 2020-06-02

Family

ID=70832611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010164243.4A Pending CN111220496A (zh) 2020-03-11 2020-03-11 一种苹果品质检测仪及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111220496A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693578A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 中国农业科学院农业信息研究所 一种作物生长信息监测方法、装置及其制作方法
CN112255299A (zh) * 2020-10-13 2021-01-22 临沂大学 一种用于测定水果样本中乙烯浓度的方法及装置
CN112774173A (zh) * 2021-01-28 2021-05-11 深圳市瑞驰文体发展有限公司 一种带有台球检测功能的台球盒
CN113418870A (zh) * 2021-04-25 2021-09-21 鲁健检测科技有限公司 一种水果质量检测系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556412A (zh) * 2004-01-08 2004-12-22 江苏大学 基于电子视觉和嗅觉融合技术的农畜产品无损检测方法及其装置
KR20070026131A (ko) * 2005-09-02 2007-03-08 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤 청과류의 부피(浮皮) 식별 장치 및 청과류의 부피 식별방법
CN101620195A (zh) * 2009-08-12 2010-01-06 南京农业大学 一种气味传感器检测次郎甜柿内部品质的方法
CN106338517A (zh) * 2016-09-23 2017-01-18 江苏大学 基于视觉和嗅觉信息协同的水果新鲜度智能化评判方法
WO2018002841A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 Ser.Mac S.R.L. An apparatus for detecting damaged fruit and vegetable products
CN109277325A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 南宁学院 一种基于计算机视觉的芒果检测与分级装置
CN109490418A (zh) * 2018-12-24 2019-03-19 长江师范学院 一种花椒品质快速检测方法、装置和应用
CN110857945A (zh) * 2018-08-25 2020-03-03 西北农林科技大学 一种综合评价水果品质的无损检测系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556412A (zh) * 2004-01-08 2004-12-22 江苏大学 基于电子视觉和嗅觉融合技术的农畜产品无损检测方法及其装置
KR20070026131A (ko) * 2005-09-02 2007-03-08 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤 청과류의 부피(浮皮) 식별 장치 및 청과류의 부피 식별방법
CN101620195A (zh) * 2009-08-12 2010-01-06 南京农业大学 一种气味传感器检测次郎甜柿内部品质的方法
WO2018002841A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 Ser.Mac S.R.L. An apparatus for detecting damaged fruit and vegetable products
CN106338517A (zh) * 2016-09-23 2017-01-18 江苏大学 基于视觉和嗅觉信息协同的水果新鲜度智能化评判方法
CN110857945A (zh) * 2018-08-25 2020-03-03 西北农林科技大学 一种综合评价水果品质的无损检测系统
CN109277325A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 南宁学院 一种基于计算机视觉的芒果检测与分级装置
CN109490418A (zh) * 2018-12-24 2019-03-19 长江师范学院 一种花椒品质快速检测方法、装置和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.M.SOFU等: "Design of an automatic apple sorting system using machine vision", 《COMPUTERS AND ELECTRONICS IN AGRICULTURE》 *
李林光: "《苹果实用栽培技术》", 31 January 2018 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693578A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 中国农业科学院农业信息研究所 一种作物生长信息监测方法、装置及其制作方法
CN112255299A (zh) * 2020-10-13 2021-01-22 临沂大学 一种用于测定水果样本中乙烯浓度的方法及装置
CN112774173A (zh) * 2021-01-28 2021-05-11 深圳市瑞驰文体发展有限公司 一种带有台球检测功能的台球盒
CN112774173B (zh) * 2021-01-28 2022-05-17 深圳市瑞驰文体发展有限公司 一种带有台球检测功能的台球盒
CN113418870A (zh) * 2021-04-25 2021-09-21 鲁健检测科技有限公司 一种水果质量检测系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111220496A (zh) 一种苹果品质检测仪及检测方法
CN101251526B (zh) 鲜猪肉综合品质无损检测方法与装置
CN106000914A (zh) 一种在线无损检测霉心病的苹果分选装置
Yue et al. A smart data-driven rapid method to recognize the strawberry maturity
CN2795852Y (zh) 瓷砖表面质量自动检测装置
JP2019511700A (ja) 試料中のインターフェレントを検出するための方法と装置
CN102818777A (zh) 一种基于光谱和颜色测量的水果成熟度评价方法
CN105548028A (zh) 禽蛋新鲜度的光纤光谱分级检测装置及其方法
CN109490418B (zh) 一种花椒品质快速检测方法、装置和应用
CN110736709A (zh) 一种基于深度卷积神经网络的蓝莓成熟度的无损检测方法
CN108663367A (zh) 一种基于鸡蛋容重的鸡蛋品质无损检测方法
CN111076670B (zh) 一种苹果内外品质在线无损检测方法
CN101968438B (zh) 一种原料肌肉注水快速判别方法
Wang et al. Grading detection of “Red Fuji” apple in Luochuan based on machine vision and near-infrared spectroscopy
KR102371533B1 (ko) 재활용 플라스틱 선별 장치
CN114324235A (zh) 一种畜禽肉品质快速检测装置及方法
TW201822121A (zh) 水果成熟度與品質優劣辨識系統及方法
CN110882948B (zh) 一种柚子品质分类方法与装置
Liu et al. Development of Multimodal Fusion Technology for Tomato Maturity Assessment
CN111707194A (zh) 基于深度相机的金针菇整齐度检测方法及装置
CN107389620A (zh) 一种准确快速测定樱桃番茄果实表面光泽度的方法
CN115561180A (zh) 基于红外多光谱和可见光的生鲜商品新鲜度检测设备
CN216792015U (zh) 一种畜禽肉品质快速检测装置
CN116577473B (zh) 一种草莓机械损伤发生时间的检测方法及装置
CN217404135U (zh) 基于逐层切片策略的光在水果组织中穿透深度分析系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination