CN113390802B - 一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统 - Google Patents

一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统，包括：将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；将待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由控制单元控制高度调节模块基于检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。本发明通过探头到样品检测距离实时调节、激光传感器与检测传感器之间距离确定和样品最佳检测区域光学信息采集功能，获得准确光学数据为后续肉品品质建模奠定基础。

Description

一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统
技术领域
本发明涉及食品光学检测技术领域，尤其涉及一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统。
背景技术
在肉品品质在线检测领域中，由于样品形态的不均一和多样性，为实现准确的品质检测提供了难度。在实际检测中，确保样品检测高度的一致性和检测位置的固定性成为决定检测数据有效、稳定的关键因素。
在现有的方案中，有的方案是获得不同测量高度的光学信号数据，对光纤探头到样品表面的检测距离进行了优化，在采集了54个猪肉样品在13个不同距离下的光学信号信息后，通过分析在不同检测距离和不同波段下的数学模型，最终得到了19mm的最佳检测距离，在在线检测时候利用传感器和高度调节装置，实时调节光纤探头与样品表面的距离，可确保每次检测高度固定在19mm位置；还有的方案设计了在静态下用于肉品无损检测的光学传感器，并间隔玻璃从下至上对畜肉品质进行检测，消除了样品厚度对检测距离的影响，并分析了光学信号曲线随检测距离变化的变化规律；再有的方案是系统阐述了肉品品质在线检测技术的相关问题，并特别指出光纤检测位置的不同对检测结果有巨大的影响。
在实际的样品光学检测中，静态的高度测量方法无法在快速在线系统中使用，实际的肉品长宽厚尺寸都会有所不同，呈现随机分布状态，检测光学信号数据或图像数据时，只考虑单一的样品厚度不能代表整体样品的高度数据、不获得样品中心区域范围的有代表性的光学信号数据，也很难建立准确的预测模型，不利于光学技术在食品在线检测领域的推广和应用。
发明内容
本发明提供一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。
第一方面，本发明提供一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法，包括：
将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；
将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；
待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
在一个实施例中，所述将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值，之前还包括：
启动所述上位机控制软件，设定传输带速度，使传感器上电及光源预热，并初始化所述传感器和光学模块。
在一个实施例中，所述将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值，具体包括：
确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置；
获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值。
在一个实施例中，所述确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置，具体包括：
获取所述待检测肉品在传输方向上的样品长度，以及所述高度调节模块的运行最大高度所用时间；
确定所述最短距离不小于传输带速度乘以所述运行最大高度所用时间之后，与所述样品长度的一半之和。
在一个实施例中，所述获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值，具体包括：
获取所述激光传感器中激光信号与所述待检测肉品初始识别的第一传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第二传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第一传输点之前以及离开所述第二传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
由所述高电平控制所述第一定时器开始工作，直至切换为所述低电平后统计得到所述第一采样次数；
由所述多个实时高度值和所述第一采样次数求取平均值，得到所述待检测肉品平均高度值。
在一个实施例中，所述将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整，具体包括：
获取所述检测探头的探测半径，基于所述探测半径确定样品环形检测区域，使所述样品环形检测区域不大于样品长度与宽度中的最小值；
提取所述第一采样次数中位于所述样品环形检测区域中的环形采样次数；
基于所述第一采样次数、所述环形采样次数和单次采样高度值，得到样品环形检测区域平均高度值；
获取待检测肉品的标准厚度值，基于所述标准厚度值、所述样品环形检测区域平均高度值和所述检测探头最佳检测距离对所述检测探头进行高度调节。
在一个实施例中，待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据，具体包括：
获取所述检测传感器中检测信号与所述待检测肉品初始识别的第三传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第四传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第三传输点之前以及离开所述第四传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
待输出为所述高电平时，由第二定时器进行采样统计，得到第二采样次数，待所述第二采样次数为所述第一采样次数的一半时，确定所述待检测肉品已传输至所述最佳检测区域；
触发所述光学信息采集模块开始工作，获得所述样品检测数据。
第二方面，本发明还提供一种用于肉品品质在线检测的距离调整系统，包括：
第一处理模块，用于将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；
第二处理模块，用于将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；
第三处理模块，用于待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述用于肉品品质在线检测的距离调整方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述用于肉品品质在线检测的距离调整方法的步骤。
本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法及系统，通过探头到样品的检测距离实时调节、激光传感器与检测传感器之间距离确定和样品最佳检测区域光学信息采集三个功能，进而获得准确光学信息为后续肉品品质建模奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的在线系统结构示意图；
图3是本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法的流程示意图之二；
图4是本发明提供的激光传感器与检测传感器之间距离与最短距离之间的关系示意图；
图5是本发明提供的激光传感器工作状态及高度数据采集时序示意图；
图6是本发明提供的检测传感器工作状态及定时次数时序示意图
图7是本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整系统的结构示意图；
图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
图1是本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法的流程示意图之一，如图1所示，包括：
S1，将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；
S2，将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；
S3，待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
具体地，为解决现有技术中存在的问题，本发明提出的基于自适应调节检测位置和高度的肉品品质的距离检测方法，是基于一套完整的在线检测系统所提出的，该系统包括传输带、光学检测探头、激光传感器、检测传感器、高度调节模块和光学数据采集模块等部件组成，其中，样品传输单元用于样品在线传输、高度调节模块用于调节检测探头到样品的高度、激光传感器实时采集样品的高度、光学数据采集模块用于获得样品的光学信号、上位机控制软件用于数据处理与分析、控制单元完成对各个模块的电源驱动和信号通信等功能，如图2所示。
具体的检测过程为：在一定的在线检测传输速度条件下，首先设计并确定检测探头光源的尺寸半径R、最佳检测距离Hb，然后利用激光传感器实时采集样品高度值，根据此高度值在样品到达检测位置之前，高度调节模块将检测模块调整到最佳检测高度，样品到达最佳检测位置后，控制单元控制光学数据采集单元采集样品数据到上位机，并通过上位机软件内置模型计算各参数的预测结果并显示。整体工作流程图如图3所示。
在线系统在完成传输带传输速度设定、传感器上电等初始化工作后，猪肉样品逐个随着传送带运输到激光传感器，实时获取高度值后，经过中间区域均值计算，将获取高度值传输至控制单元，进而控制检测部分的高度调节模块完成探头高度调整，然后随着样品传输到检测部位，检测部位获取到样品中间检测区域信号后，触发上位机软件控制光学信息采集模块获取样品数据，并完成后期的建模、分析等功能。
在线系统检测肉品品质时，根据静态建模结果，获得一个探头到样品表面的最佳距离Hb，在该距离下，获取的样品光学信息所建的模型是最准确的，但在实际样品检测过程中，样品的厚度存在不一致的现象，需要实时调节探头的高度位置，确保检测探头到样品表面的距离一直是Hb。在本发明中，利用激光传感器实时获得样品厚度数据，将高度数据传输至上位机进行存储与计算，记录高度信息，并与控制部分通信，控制高度调节模块完成探头的上下移动，保证探头与样品表面的距离一直在Hb，此外样品厚度有差异，但也需要确定一个范围。假设某一类型激光传感器的最佳检测距离是80～120mm，量程为40mm，根据实际样品检测时，通常把样品切割为25mm的厚度，若将激光测距传感器置于传送带上方125mm位置。此时，对于25mm厚的样品，传感器检测到的距离是100mm，根据量程可得到能检测的样品厚度范围在在5～45mm之间。检测传感器在感应到样品信号时候向上位机发送高电平信号，用于记录样品位置信息，从而确定最佳的采集位置，本发明中可采用对射式检测传感器，并固定在传送带两侧，样品到来检测器感应，进而控制探头完成光学信息采集。
本发明通过探头到样品的检测距离实时调节、激光传感器与检测传感器之间距离确定和样品最佳检测区域光学信息采集三个功能，进而获得准确光学信号信息为后续肉品品质建模奠定基础。
基于上述实施例，该方法中步骤S1具体包括：
确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置；
获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值。
其中，所述确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置，具体包括：
获取所述待检测肉品在传输方向上的样品长度，以及所述高度调节模块的运行最大高度所用时间；
确定所述最短距离不小于传输带速度乘以所述运行最大高度所用时间之后，与所述样品长度的一半之和。
其中，所述获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值，具体包括：
获取所述激光传感器中激光信号与所述待检测肉品初始识别的第一传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第二传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第一传输点之前以及离开所述第二传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
由所述高电平控制所述第一定时器开始工作，直至切换为所述低电平后统计得到所述第一采样次数；
由所述多个实时高度值和所述第一采样次数求取平均值，得到所述待检测肉品平均高度值。
具体地，首先是激光传感器与检测传感器之间最短距离的确定，在实际检测中，除了存在样品厚度不一致的现象，还存在样品长度不一致的问题。由于肉品样品四周一般不够整齐，最希望检测到的是样品中心(或接近中心)部位的光学信息，这取决于激光传感器和检测传感器之间的距离。为了保证样品能够尽快到达检测区域，此距离越小越好。当样品离开激光传感器位置时，上位机根据检测到的高度开始驱动高度调节模块进行高度调节，且要保证样品中间区域到达检测传感器时，高度调整已经完成。基于前述实施例，由于激光传感器检测样品厚度范围为5～45mm，当猪肉样品厚度为45mm时，高度调节模块上下调节的距离最高，为20mm，加上复位距离，则高度调节模块所移动的最大距离为40mm，若高度调节模块的最大移动速度为25mm/s，则计算出在上下往复40mm情况下，所用最大时间为1.6s。在此时间内，样品从离开激光传感器到样品中间区域到达检测传感器之间的距离，即为两个传感器之间的最短距离。
对应的求解过程如下：设定在最大往复时间t1，传送带速度30cm/s情况下，样品移动距离为Length，如图4中(a)所示，此种情况下，BC距离S大于Length，说明样品移动Length距离后，样品还未到达最佳检测区域，移动平移台已经调节好检测高度，此时，样品需要继续运行一段距离A”C，检测传感器感应到样品，开始工作，直到样品到达中间区域，光学采集模块开始采集样品，此种情况下，传感器之间距离大于Length，能够保证探头高度调节完成后，光学模块采集样品留有足够距离空间，但此距离过长，会影响单个样品的检测速度，不适合在线检测；在图4中(c)情况下，BC之间距离小于高度调节时间内样品移动距离Length，此种情况下，BC距离S小于Length，说明样品移动S距离后，高度调节还未完成，但样品已经到达检测传感器位置，传感器开始工作，当到达最佳检测区域时，开始采集样品，但此时移动平移台还未调节好检测高度，此时光学模块检测样品数据是失真的，不可用。为了保证样品在t1时间内，运动距离、最佳检测位置及高度调节完成三者恰好匹配，BC距离S需要等于Length，如图4中(b)所示，此种情况下，t1时间内的样品正好移动到CD位置，此时高度调节正好完成，且检测传感器采集到样品中间区域，光学数据采集完成。
经过上述分析，激光传感器与检测传感器之间距离P应大于等于在t1时间内，30cm/s传输带速度下，样品移动距离加上样品长度的一半，如公式(1)所示：
Figure BDA0003044772760000101
式中的V为传送带速度，t1为高度调节模块运行最大高度下所用时间，P为二个传感器之间距离，L为猪肉样品在传输方向上的样品长度，根据公式(1)获知，在传输速度一定情况下，最小距离P与平移台调节时间及样品长度成正比。
可以理解的是，在本实施例中，所用样品最大长度为40cm，最小为5cm，传送带速度V为30cm/s，t1最大时间1.6s，最小0s，因此二个传感器之间最小距离范围为2.5cm～68cm，为了保证尽可能多长度范围内样品满足检测条件，本发明选择二者传感器之间距离为68cm。
本发明通过确定激光传感器与检测传感器之间的最短距离，使得待检测肉品能快速传输至检测传感器，得到对应的检测结果。
基于上述任一实施例，该方法中步骤S2具体包括：
获取所述检测探头的探测半径，基于所述探测半径确定样品环形检测区域，使所述样品环形检测区域不大于样品长度与宽度中的最小值；
提取所述第一采样次数中位于所述样品环形检测区域中的环形采样次数；
基于所述第一采样次数、所述环形采样次数和单次采样高度值，得到样品环形检测区域平均高度值；
获取待检测肉品的标准厚度值，基于所述标准厚度值、所述样品环形检测区域平均高度值和所述检测探头最佳检测距离对所述检测探头进行高度调节。
具体地，首先是样品高度的实时获取，在线检测过程中，为了保证检测稳定性和准确性，利用激光传感器实时获取样品高度信息。如图2中所示，猪肉样品在传送带上运动，从A运动到B位置之前，检测探头距离传送带表面的高度H0为125mm，此时输出到上位机的电平信号低于0V。在此过程中间，无样品通过距离传感器，考虑到传输带不可能是完全平整无凸起，在5mm范围波动情况下，激光传感器输出信号均小于或等于0V。当猪肉样品运动到B位置激光传感器感应区时，传感器测量高度EB小于120mm，此时输出到控制单元的电压高于0V，控制单元中的定时器1开始工作。定时器1第一次定时工作完成后，控制单元传输高度数据值及定时次数至上位机缓存区中并保存，若激光传感器未从B处移动到A处，定时器1继续工作并传输数据。若传感器检测到位置A处时，样品即将离开激光检测区域。若激光传感器输出到控制单元的电压低于0V，说明已经离开，此时定时器1停止工作及传输数据，上位机将从该时间段内的高度数据及总定时次数统计并保存。
接下来是高度调节模块带动探头进行高度调节，在光学建模分析中，样品到检测探头之间的距离直接影响模型的预测结果。在实际检测中，经常会出现样品高度和建模时所用样品高度不一致的情况，此时应进行高度调节，使检测探头到样品的距离调整到建模时最佳距离，以确保预测结果准确性。由于检测样品时中间区域是最有效的，因此以样品中间区域的高度与基准的差值为依据进行高度调节。为了提高准确性，将中间i次高度平均值avr作为中间检测区域的高度值，计算公式如下：
Figure BDA0003044772760000121
式中H(j)表示定时器每一次完成后当前采集到高度数据值，m为猪肉样品采集完成后总的定时次数，i代表在检测环形区域所完成的定时次数。
本发明中假定传送带速度为30cm/s，样品长度在10～40cm之间，样品经过激光传感器传输时间ts在300ms～1300ms之间，为了保证每一个样品采集高度值至少20次，选定时器每次定时时间15ms。在图2中，长度为AB的猪肉样品，在定时器1工作状态下，总定时次数共22次，每一次激光传感器采集的高度值依次为H(1)～H(22)，根据定时时间T可计算出当前该样品的整体长度L：
L＝N×T (3)
式中N是样品运动过程中定时器的采集总次数，与猪肉样品长度L成正比，T为定时器定时时间，为15ms，检测探头在猪肉样品上照射区域为环形光照面，如图2中③部分对应的黑色圆环所示，半径为R，为了尽可能得到肉品有效信息，必须保证2R≤L，即探头照射直径小于肉品最小长度。在本发明中，设光源照射有效区域半径R为20mm，根据传送带速度S为30cm/s可以计算出在环形区域所用时间th约为135ms，由于定时器时间为15ms，在样品环形区域定时器采集次数i为9，以图2中长度为AB的样品为例，具体的工作时序如图5所示，在图5中，将中间9次的高度数据根据公式(2)计算出环形检测区域高度均值avr，假定根据光学信号建模结果设定探头最佳的检测高度Hb为30mm，根据公式(4)计算出平均高度为avr时，高度调节模块需要移动的高度X：
X＝|25-avr| (4)
当肉品平均厚度avr低于设定的标准厚度25mm时，平移台向下移动距离X，样品平均厚度高于25mm时，平移台向上移动距离X，确保探头到样品表面的距离Hb始终为30mm，为后续采集该样品光学信号做准备，在高度调节完成后，为了不影响下一个样品的检测，将上位机缓存区中的总的定时次数保存后清空，该定时次数为接下来检测传感器提供一个匹配基准。
本发明通过实时获取待检测样品的高度信息进行检测探头的实时调整，使得检测探头与被检测样品始终保持在最佳检测距离，从而获得精确的检测结果。
基于上述任一实施例，该方法中步骤S3具体包括：
获取所述检测传感器中检测信号与所述待检测肉品初始识别的第三传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第四传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第三传输点之前以及离开所述第四传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
待输出为所述高电平时，由第二定时器进行采样统计，得到第二采样次数，待所述第二采样次数为所述第一采样次数的一半时，确定所述待检测肉品已传输至所述最佳检测区域；
触发所述光学信息采集模块开始工作，获得所述样品检测数据。
具体地，在完成检测探头的高度调节后，为了保证对不同长度的样品都能采集中间区域的光学信号信息，检测传感器信号要与激光传感器信号匹配。因此，利用控制单元的定时器2记录样品经过检测传感器时的定数次数。结合图2所示，检测传感器位于检测探头的正下方，当样品运行到检测传感器位置时，输出电平由0变为1，控制单元控制定时器2开始定时，定时完成后将该次数上传至上位机缓存区保存。定时器2的定时间隔应当与定时器1时间间隔一致，可同时工作。若检测传感器输出电平一直为高电平，则定时器2继续工作，并将定时次数累加在上位机缓存区中，上位机对总的定时次数进行判断，若与定时器1保存至缓存区的定时次数的一半相同，则说明样品已经到达最佳检测区域，此时控制单元控制光学探头采集样品信息并经由光学数据采集单元保存至上位机，此时定时器2停止工作并清空缓存区。若定时器2的定时次数与定时器1保存至上位机的定时次数一半不同，说明样品还未到达最佳采集区域，则定时器2继续工作，直到满足该条件，定时次数直接决定了猪肉样品的实际长度及探头检测区域判断是否准确，因此对具体某一样品的定时次数分奇数和偶数两种情况，具体情况如公式(5)所示：
Figure BDA0003044772760000141
式中m为定时器1总体定时次数，n为定时器2定时采样次数，通过二者的匹配后，能准确判断样品到达检测区域的位置，以图2中的猪肉样品为例，该样品的总的定时次数为22，根据定时时间T可计算出样品长度L，其一半的定时次数为11，当定时器2定时次数累加到第11个时，说明该样品已经到达中间点，此时上位机控制光学采集模块采集样品信息，具体的工作时序如图6所示。
本发明通过以上几个过程，在某一样品在传输带上，从激光传感器位置运动到检测位置过程中，实现了样品厚度数据实时获取、样品整体长度获取、中间区域高度平均、探头高度调整以及光学信息数据采集等功能，几个过程相互联系共同完成高度与检测功能，为肉品品质数据的高精度获取和后续数据建模提供了依据。
下面对本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整系统进行描述，下文描述的用于肉品品质在线检测的距离调整系统与上文描述的用于肉品品质在线检测的距离调整方法可相互对应参照。
图7是本发明提供的用于肉品品质在线检测的距离调整系统的结构示意图，如图7所示，包括：第一处理模块71、第二处理模块72和第三处理模块73；其中：
第一处理模块71用于将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；第二处理模块72用于将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；第三处理模块73用于待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
本发明通过探头到样品的检测距离实时调节、激光传感器与检测传感器之间距离确定和样品最佳检测区域光学信息采集三个功能，进而获得准确光学信号信息为后续肉品品质建模奠定基础。
图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行用于肉品品质在线检测的距离调整方法，该方法包括：将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；将待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由控制单元控制高度调节模块基于检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，该方法包括：将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；将待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由控制单元控制高度调节模块基于检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，该方法包括：将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；将待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由控制单元控制高度调节模块基于检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于肉品品质在线检测的距离调整方法，其特征在于，包括：
将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；
将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；
待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据；
其中，所述将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值，具体包括：
确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置；
获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值；
其中，所述确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置，具体包括：
获取所述待检测肉品在传输方向上的样品长度，以及所述高度调节模块的运行最大高度所用时间；
确定所述最短距离不小于目标位移与所述样品长度的一半之和；所述目标位移是通过传输带速度乘以所述运行最大高度所用时间得到的。
2.根据权利要求1所述的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，其特征在于，所述将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值，之前还包括：
启动所述上位机控制软件，设定传输带速度，使传感器上电及光源预热，并初始化所述传感器和光学模块。
3.根据权利要求1所述的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，其特征在于，所述获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值，具体包括：
获取所述激光传感器中激光信号与所述待检测肉品初始识别的第一传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第二传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第一传输点之前以及离开所述第二传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
由所述高电平控制所述第一定时器开始工作，直至切换为所述低电平后统计得到所述第一采样次数；
由所述多个实时高度值和所述第一采样次数求取平均值，得到所述待检测肉品平均高度值。
4.根据权利要求3所述的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，其特征在于，所述将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整，具体包括：
获取所述检测探头的探测半径，基于所述探测半径确定样品环形检测区域，使所述样品环形检测区域不大于样品长度与宽度中的最小值；
提取所述第一采样次数中位于所述样品环形检测区域中的环形采样次数；
基于所述第一采样次数、所述环形采样次数和单次采样高度值，得到样品环形检测区域平均高度值；
获取待检测肉品的标准厚度值，基于所述标准厚度值、所述样品环形检测区域平均高度值和所述检测探头最佳检测距离对所述检测探头进行高度调节。
5.根据权利要求4所述的用于肉品品质在线检测的距离调整方法，其特征在于，待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据，具体包括：
获取所述检测传感器中检测信号与所述待检测肉品初始识别的第三传输点，以及与所述待检测肉品末端识别的第四传输点；
确定所述待检测肉品在传输至所述第三传输点之前以及离开所述第四传输点之后，输出至上位机的信号为低电平，否则为高电平；
待输出为所述高电平时，由第二定时器进行采样统计，得到第二采样次数，待所述第二采样次数为所述第一采样次数的一半时，确定所述待检测肉品已传输至所述最佳检测区域；
触发所述光学信息采集模块开始工作，获得所述样品检测数据。
6.一种用于肉品品质在线检测的距离调整系统，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于将待检测肉品通过传送带传输至激光传感器，基于中间区域均值计算算法获取待检测肉品平均高度值；
第二处理模块，用于将所述待检测肉品平均高度值传输至控制单元，根据光学信号建模结果获得检测探头最佳检测距离，由所述控制单元控制高度调节模块基于所述检测探头最佳检测距离完成检测探头的高度调整；
第三处理模块，用于待所述待检测肉品传输至检测传感器对应的最佳检测区域后，基于待检测肉品中间检测区域信号触发上位机控制软件控制光学信息采集模块，获得样品检测数据；
其中，所述第一处理模块包括：
第一处理子模块，用于确定所述激光传感器与所述检测传感器之间的最短距离，基于所述最短距离确定所述激光传感器和所述检测传感器的位置；
第二处理子模块，用于获取所述待检测肉品在传输方向上通过所述激光传感器的多个实时高度值，以及第一定时器输出的第一采样次数，基于所述多个实时高度值和所述第一采样次数得到所述待检测肉品平均高度值；
其中，所述第一处理子模块具体还用于：
获取所述待检测肉品在传输方向上的样品长度，以及所述高度调节模块的运行最大高度所用时间；
确定所述最短距离不小于目标位移与所述样品长度的一半之和；所述目标位移是通过传输带速度乘以所述运行最大高度所用时间得到的。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述用于肉品品质在线检测的距离调整方法的步骤。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述用于肉品品质在线检测的距离调整方法的步骤。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430723A (zh) * 2000-03-13 2003-07-16 奥特莱有限公司 用可见光/近红外光谱测量和相关水果特性的方法和装置
JP2006267037A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 青果類の内部品質評価装置および内部品質評価方法
CN102854148A (zh) * 2012-08-30 2013-01-02 中国农业大学 基于多光谱图像技术的生鲜牛肉嫩度检测分级系统
CN104458594A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 中国农业大学 一种生鲜肉品质参数多点同时检测的系统及方法
CN104568769A (zh) * 2014-12-05 2015-04-29 中国农业大学 一种光谱在线同步检测装置及方法
CN110702637A (zh) * 2019-10-30 2020-01-17 石河子大学 一种热鲜和冷鲜羊肉的近红外在线融合快速判别方法
CN111175248A (zh) * 2020-01-22 2020-05-19 中国农业科学院农产品加工研究所 智能化肉品质在线检测方法和检测系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202203241D0 (en) * 2019-08-11 2022-04-20 Rapiscan Systems Inc Systems and methods for using three-dimensional x-ray imaging in meat production and processing applications

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430723A (zh) * 2000-03-13 2003-07-16 奥特莱有限公司 用可见光/近红外光谱测量和相关水果特性的方法和装置
JP2006267037A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 青果類の内部品質評価装置および内部品質評価方法
CN102854148A (zh) * 2012-08-30 2013-01-02 中国农业大学 基于多光谱图像技术的生鲜牛肉嫩度检测分级系统
CN104568769A (zh) * 2014-12-05 2015-04-29 中国农业大学 一种光谱在线同步检测装置及方法
CN104458594A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 中国农业大学 一种生鲜肉品质参数多点同时检测的系统及方法
CN110702637A (zh) * 2019-10-30 2020-01-17 石河子大学 一种热鲜和冷鲜羊肉的近红外在线融合快速判别方法
CN111175248A (zh) * 2020-01-22 2020-05-19 中国农业科学院农产品加工研究所 智能化肉品质在线检测方法和检测系统

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