CN113418871A - 一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 - Google Patents
一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113418871A CN113418871A CN202110497867.2A CN202110497867A CN113418871A CN 113418871 A CN113418871 A CN 113418871A CN 202110497867 A CN202110497867 A CN 202110497867A CN 113418871 A CN113418871 A CN 113418871A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cup
- control system
- grain
- probe
- micro control
- 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
Links
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 title claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 claims description 106
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 97
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 24
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 24
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 241000411851 herbal medicine Species 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004148 unit process Methods 0.000 abstract 1
- YTBRNEUEFCNVHC-UHFFFAOYSA-N 4,4'-dichlorobiphenyl Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1C1=CC=C(Cl)C=C1 YTBRNEUEFCNVHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 7
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 7
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 7
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 2
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 2
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 2
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 2
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 2
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000015781 Dietary Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010010256 Dietary Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 description 1
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- 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
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- 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
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N2021/0106—General arrangement of respective parts
- G01N2021/0112—Apparatus in one mechanical, optical or electronic block
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明属于农产品检测技术领域，涉及一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，包括：壳体、光谱采集单元、数据传输及处理单元、电路单元以及散热单元。光谱采集单元获取所待测谷物的光谱信息，并由数据传输及处理单元对数据进行处理、计算及保存；数据传输及处理单元中的微型处理系统内置不同种类待测谷物的不同品质预测模型，由所述微型处理系统根据相应模型计算出待检测物的品质指标参数，根据所测指标鉴定所测谷物等级，并在液晶显示屏上实时显示检测结果。本发明采用漫反射光进行光谱分析，有较好的精度和稳定性；可实现多品种、多指标同时检测，装置通用性高；可单次多量测量，操作方便、效率高；装置整体小巧、轻便、易携带。
Description
技术领域
本发明属于农产品检测技术领域，涉及一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置。
背景技术
谷类食物主要为人体提供碳水化合物、蛋白质、膳食纤维以及B族维生素，是人体热能的主要来源。但由于受地域、环境、病虫害和农药等多因素的制约影响，谷物的形状、色泽和内部营养成分等各方面都有较大的差异，给谷物价值及安全带来不同影响。而且，随着人们对生活品质要求的不断提高，谷物的内外部品质越来越受到人们的重视。所以，研发一种能快速和大量检测多种谷物品质的方法及装置具有重大意义。
传统的品质检测方法，如质谱分析法、高效液相色谱法和理化检验等，存在检测效率低、耗时长和产品破坏大等问题，无法实现谷物品质实时、快速和无损的检测。现有的可用于检测谷物品质的设备在原理上主要分为反射和透射两种。以透射光谱为检测对象所研制的检测设备虽然可以很好地反映待测谷物的内部品质，但由于粮杯内待测谷物有一定的厚度，检测光线很难透过待测谷物，因此对光源功率需求会显著增大，且光源与用于获取透射检测光的光纤探头分布在待测样品的两侧，故整个装置的体积一般较大；而以反射光谱为检测对象所研制的检测设备的体积相对较小，但光纤探头接收到的光中大部分包含镜面反射的光，此时获取的光谱信息不能完全代表待测谷物内部的真实性信息。而且，现有的可用于检测谷物品质的设备一般检测品种单一、检测样本属性单一、一次检测量小、效率低和通用性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是现有技术中谷物品质无法实现实时、快速和无损检测，以及无法实现多品种、多量和多指标同时检测等问题。
本发明提供一种克服上述问题或者至少对上述问题进一步改善和优化的一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，具体技术方案如下：
一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，包括：壳体7、光谱采集单元、数据传输及处理单元和电路单元；
所述光谱采集单元与所述数据传输及处理单元连接；
所述光谱采集单元包括：粮杯8、光源探头9、支架10、PCB板15、探头固定架16和光纤探头18；
所述数据传输及处理单元包括：微型控制系统12、光谱仪11和液晶显示屏6；
所述光谱采集单元、光谱仪11、微型控制系统12和电路单元均位于壳体7内；
在所述壳体7的前侧上部设有开口一，
在所述开口一安装液晶显示屏6；
所述粮杯8、光源探头9、PCB板15、探头固定架16和支架10沿同一竖直轴线依次从上到下布置；
所述PCB板15紧贴于光源探头9的下部，且通过螺钉固定；
所述电路单元与PCB板15、外部AC220V电源连接；所述光谱仪11与光纤探头18连接；所述光谱仪11与微型控制系统12连接；所述微型控制系统12与液晶显示屏6、外部AC220V电源连接；
所述光纤探头18位于粮杯8的下方，并安装在探头固定架16上；所述光源探头9安装在支架10上；
所述外部AC220V电源用于：
①为电路单元供电；
②通过微型控制系统12，为光谱仪11和液晶显示屏6供电；
所述电路单元用于：为PCB板15供电；
所述粮杯8用于：盛放待检测物17；
所述光源探头9用于：产生检测光，并垂直向上照射所述粮杯8内的待检测物17；
检测光进入到待检测物17内部，经过多次反射、折射、散射及吸收后，返回待检测物17表面，产生漫反射光；
所述光纤探头18用于：采集漫反射光信号，并将漫反射光信号传送到所述光谱仪11中；
所述光谱仪11用于：通过漫反射光信号，获取待检测物17的漫反射光谱数据信息，并传送至微型控制系统12；
所述微型控制系统12用于：
①为光谱仪11供电；
②接收光谱仪11传送的漫反射光谱数据信息，对漫反射光谱数据信息进行保存及处理，并将处理结果实时传送至液晶显示屏6；
所述液晶显示屏6用于：实时显示微型控制系统12实时传送的处理结果，以便用户直观、清楚地了解到待检测物17的品质情况。
在上述技术方案的基础上，所述光源探头9包括：若干灯珠14和灯杯；
所述灯杯的上口内圆环呈阶梯状；所述灯杯的内部呈抛物线型曲面，所述抛物线型曲面的每个截面均为抛物线，所有抛物线的焦点形成一个圆形曲线，所述若干灯珠14的发光点均布于所述圆形曲线上；使得若干灯珠14发出的杂散光转变成平行光，并垂直向上照射到所述粮杯8的底部，使得待检测物17均匀受光，并且提高检测光的利用率；
所述若干灯珠14的引脚焊接在PCB板15；
若干灯珠14具有一定的高度，其引脚也有一定的长度，安装位置在抛物线的原点处，而灯珠14的发光点在焦点；
所述PCB板15用于：固定若干灯珠14，并为若干灯珠14供电；
所述灯杯还用于：通过其上口盛放及定位粮杯8。
在上述技术方案的基础上，在所述灯杯的底部设有凸台，在所述凸台的中心处设有圆柱通孔；
所述灯杯的上口内圆环阶梯的高度与所述凸台的高度平齐；
所述探头固定架16位于所述圆柱通孔中；
在所述探头固定架16的中间设有圆柱孔；
所述灯杯的中心与探头固定架16的中心位于同一竖直轴线；所述PCB板15紧贴灯杯的底部，并由螺钉固定；所述探头固定架16紧贴PCB板15的底部；
在所述PCB板15的中间设有通孔；
所述光纤探头18通过PCB板15中间的通孔，过盈配合固定在探头固定架16的中间圆柱孔中。
在上述技术方案的基础上，在所述探头固定架16的中间圆柱孔顶部内侧设置2mm阶梯，保证光纤探头18距离探头固定架16的顶端2mm距离；
当粮杯8放在灯杯上时，灯杯底会使得灯杯的中间圆柱孔处形成暗室。
所述灯杯的圆柱通孔用于：安装探头固定架16。
在上述技术方案的基础上，在所述壳体7的侧边安装散热单元；
所述散热单元用于：散热；
所述散热单元为：散热风扇2；
所述电路单元包括：开关电源13和总线接口开关3；
所述开关电源13与散热风扇2、PCB板15连接；所述开关电源13通过总线接口开关3与外部AC220V电源连接；
所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置还包括：电源支架4；
在所述壳体7内部的前侧安装所述电源支架4；
所述开关电源13位于壳体7内，且所述开关电源13安装在电源支架4上方；
所述开关电源13用于：输出+12V直流电，
①通过PCB板15为若干灯珠14供电；
②为散热风扇2供电；
所述总线接口开关3用于：接通或断开外部AC220V电源与开关电源13的连接，进而使得光源探头9和散热风扇2工作或停止工作。
在上述技术方案的基础上，所述灯珠14的数量为：6个。
在上述技术方案的基础上，所述粮杯8包括：杯身21、石英玻璃片22和玻璃固定套23；
所述杯身21、石英玻璃片22和玻璃固定套23的中心位于同一竖直轴线；
所述石英玻璃片22镶嵌在杯身21的内侧底部设有的凹槽内；
所述玻璃固定套23安装在杯身21的外侧底部，将石英玻璃片22固定；
所述玻璃固定套23与杯身21之间为：过盈配合关系。
在上述技术方案的基础上，所述杯身21的材料为：金属铝，在金属铝的外表面附着反光材料。
在上述技术方案的基础上，在所述壳体7的顶部设有壳体上盖1，所述壳体上盖1位于粮杯8的上方；
所述壳体上盖1能够关闭或打开；
所述壳体上盖1用于：
①当所述壳体上盖1打开时，取放粮杯8；
②当所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置工作时，与粮杯8结合，形成一个封闭的空间，避免外界光源对待检测物17的检测鉴定造成影响；
在所述壳体7的后部设有壳体后盖20，所述壳体后盖20位于粮杯8的后方；
所述壳体后盖20能够关闭或打开；
所述壳体后盖20用于：放入“标准白板”；
所述“标准白板”用于：对光谱仪11进行黑白参考的校正。
在上述技术方案的基础上，所述微型控制系统12通过HDMI接口与液晶显示屏6连接，进行微型控制系统12与液晶显示屏6之间的数据传输；所述光谱仪11与光纤探头18通过光纤19连接；所述光谱仪11与微型控制系统12通过USB接口数据线连接；
所述微型控制系统12通过USB接口为光谱仪11和液晶显示屏6供电。
在上述技术方案的基础上，所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置还包括：微型控制系统开关5；
在所述壳体7的前侧中部设有开口二，在所述开口二安装微型控制系统开关5；
所述微型控制系统开关5与所述微型控制系统12连接；
所述微型控制系统开关5用于：打开微型控制系统12，使得微型控制系统12开始工作；关闭微型控制系统12，使得微型控制系统12停止工作。
在上述技术方案的基础上，所述PCB板15的形状为圆形；所述待检测物17为：谷物；
在所述微型控制系统12中内置Visual Studio 2015软件；
所述Visual Studio 2015软件用于：对漫反射光谱数据信息进行保存及处理。
在上述技术方案的基础上，所述谷物包括：玉米、小麦、水稻、大豆和花生等颗粒谷物。
在上述技术方案的基础上，所述灯珠14为小型光源。
本发明的有益技术效果如下：
本发明所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置包括：壳体7、光谱采集单元、数据传输及处理单元、电路单元和散热单元等，能实现待检测物17实时、快速和无损的检测；通过操作界面选取待检测物17的品种，可以实现多品种和多指标同时检测，提高装置的通用性，并通过所测的多指标鉴定所测谷物等级；通过粮杯8盛放待检测物17的样本，可实现待检测物17的单次多量测量，且粮杯8易取放，大大提高检测效率；光源探头9中的灯杯呈抛物线型曲面，保证了检测光垂直和均匀照射待检测物17，提高检测光的利用率；装置内的各元器件合理布置，并充分考虑、选取合适尺寸，使得装置小巧、轻便和易携带，装置的特点分述如下：
①该装置可以实现多品种同时快速无损检测，表现在当装置工作时，在液晶显示屏6上打开“谷物品质检测装置”操作软件，可以在操作软件上选择待检测物17的品种，涉及的谷物包括：玉米、小麦、水稻、大豆和花生等颗粒谷物。
②该装置可实现多指标同时快速无损检测并鉴定谷物等级，表现在所述微型控制系统12内置不同种类待测谷物的不同品质预测模型，当在操作软件上选取待检测物17的品种后，由软件程序调用相应的模型数据计算出该品种检测物的多指标参数，如蛋白质含量指标值、脂肪含量指标值、淀粉含量指标值和水分含量指标值(即含水量)等，根据所测指标依据国家标准鉴定谷物等级，并将所测指标值以及谷物等级实时显示在界面上；
③该装置可实现一次多量测量，克服现有检测设备单粒测量效率低的问题；且本装置采用粮杯8盛放待检测物17的方式，操作方便、效率高，单次检测响应时间小于1s。
④本申请所述光谱采集单元中的粮杯8、光源探头9、圆形PCB板15、探头固定架16和支架10沿同一竖直轴线依次从上到下布置，结构紧凑，可大大缩小装置体积；
⑤本申请所述光源探头9的灯杯上口内圆环阶梯的高度与灯杯底部凸台的高度平齐；所述探头固定架16的中间圆柱孔顶部内侧设置2mm阶梯，保证光纤探头18距离探头固定架16的顶端2mm距离，并垂直采集信息；这样在检测时，灯杯底会使得所述灯杯底部凸台的中间圆柱孔处形成暗室，保证光纤探头18接收到的信息是经过待检测物17内部后返回谷物表面的漫反射光，避免灯珠14等其他光的干扰。
⑥该装置采集并分析的信息为经过待检测物17后的漫反射光信息，能代表待检测物17内部的真实性信息，经验证，采用漫反射光信息进行光谱分析，有较好的精度和稳定性，装置所测多指标的检测误差都控制在±5％以内。
⑦该装置各组成单元均为装配关系，相互独立，且所用电子元件均为模块化，便于装置拆卸、维护以及更换各部件。充分考虑各元器件的大小尺寸且巧妙合理布置，使装置整体尺寸控制为230mm×225mm×156mm，装置整体小巧、轻便和易携带。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置的结构示意图；
图2为本发明所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置的半剖结构示意图；
图3为检测光在待检测物17内部扩散的原理示意图；
图4为光源探头9的内部结构示意图；
图5为粮杯8的立体结构示意图；
图6为粮杯8的立体爆炸结构示意图；
图7为探头固定架16的立体结构示意图；
图8为探头固定架16的剖视结构示意图；
图9为本发明所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置的局部连接示意框图；
图10为“谷物品质检测装置”软件界面显示示意图。
附图标记：
1.壳体上盖，2.散热风扇，3.总线接口开关，4.电源支架，5.微型控制系统开关，6.液晶显示屏，7.壳体，8.粮杯，9.光源探头，10.支架，11.光谱仪，12.微型控制系统，13.开关电源，14.灯珠，15.PCB板，16.探头固定架，17.待检测物，18.光纤探头，19.光纤，20.壳体后盖，21.杯身，22.石英玻璃片，23.玻璃固定套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是，本发明实施例的一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置采用漫反射光信号进行光谱分析，能充分反映待检测物17的内部成分信息。图1为便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置的结构示意图；图3为检测光由六个灯珠14发出，到待检测物17，再到光纤探头18接收的路径示意图，经验证，采用漫反射光信号进行光谱分析，具有较好的精度和稳定性。
如图2所示，本发明实施例将光谱采集单元中的粮杯8、光源探头9、圆形PCB板15、探头固定架16以及支架10沿同一竖直轴线依次从上到下布置，并将开关电源13、微型控制系统12、光谱仪11巧妙合理布置，且充分考虑各元器件的大小尺寸，尽可能地将装置整体尺寸降到最小，使得装置小巧、轻便和易携带，装置整体尺寸为230mm×225mm×156mm。
如图3和4所示，光源探头9包括：灯杯以及呈环形均匀分布在其内部的灯珠14，灯杯内部呈抛物线型曲面，抛物线型曲面的每个截面均为抛物线，所有抛物线的焦点形成一个圆形曲线，灯珠14的发光点均布于所述圆形曲线上，其作用是将灯珠14发出的杂散光转变成平行光，并垂直向上照射到所述粮杯8的底部，使得待检测物17均匀受光，并且提高检测光的利用率。
光源探头9上部内圆环的阶梯状(即灯杯)的高度与灯杯内设置的凸台的高度平齐；在所述凸台的中心处设有圆柱通孔；探头固定架16与灯杯共轴线，探头固定架16的大头在下，紧贴PCB板15，并由螺钉固定；光纤探头18通过紧配合固定在探头固定架16的中间圆柱孔中，保证光纤探头18垂直接收信息；如图7和图8所示，探头固定架16的中间圆柱孔顶部预留2mm阶梯，其目的是保证光纤探头18距离顶端预留2mm距离；当粮杯8放在灯杯上时，灯杯底会使得灯杯的中间圆柱孔处形成暗室，保证光纤探头18接收到的信息是经过待检测物17的内部反射、折射、散射及吸收后返回待检测物17(例如：谷物)表面的漫反射光(如图3所示)，避免灯珠14等其他光的干扰。
如图5和图6所示，粮杯8由三部分组成：杯身21、石英玻璃片22和玻璃固定套23。杯身21、石英玻璃片22和玻璃固定套23三者同轴线，其中石英玻璃片22镶嵌在杯身21的底部设有的凹槽内，并由玻璃固定套23使其固定。玻璃固定套23与杯身21为紧配合(即过盈配合)关系。
粮杯8的杯身21的材料为金属铝，其内部附着反光材料，目的是使得进入粮杯8里的光在粮杯8里不断反射，充分与粮杯8内待检测物17作用，保证光纤探头18接收到的漫反射信息(即漫反射光信号)能准确反映待检测物17的内部信息。同时粮杯8结合壳体上盖1形成一个封闭的空间，避免外界光源对待检测物17的检测鉴定造成影响。
图9为本发明所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置的局部连接示意框图。本实施例的工作流程为：将所需待检测物17放置在粮杯8中，再将粮杯8放置在光源探头9上，光源探头9中的灯珠14产生光线，均匀照射在待检测物17的底部，光线进入到待检测物17内部，在待检测物17内部经过多次反射、折射、散射及吸收后，返回待检测物17表面，即产生漫反射光，漫反射光由光纤探头18接收，并传送至光谱仪11，光谱仪11将采集到的光谱数据(即漫反射光谱数据信息)通过USB数据线(即USB接口数据线)传到微型控制系统12，由微型控制系统12内置的“谷物品质检测装置”软件(如图10所示)对光谱数据进行处理，并将检测结果由液晶显示屏6显示，检测结果可以包括蛋白质含量指标值、脂肪含量指标值、淀粉含量指标值和水分含量(即含水量)指标值等。
在本实施例中，以测试玉米样本为例，启动所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，在液晶显示屏6上打开“谷物品质检测装置”软件，先点击操作界面上“打开光谱仪”、“黑参考采集”按钮，完成光谱仪11的连接以及采集黑参考，然后打开总线接口开关3，光谱仪11和光源探头9需要预热30分钟左右，待预热结束后，再点击操作界面上“白参考采集”按钮，采集白参考，最后完成黑白参考的校正，并在操作界面选择待检测物17的品种，具体是：
当启动所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，点击操作界面上“打开光谱仪”按钮，连接光谱仪11，打开壳体后盖20，由此放入“标准白板”，使其放置在光源探头9上，点击操作界面上“黑参考采集”按钮完成黑参考采集；
采集白参考：完成黑参考采集后，取出“标准白板”，打开光源探头9，等待30分钟，使光谱仪11和光源探头9预热。再次放上“标准白板”，关上壳体后盖20，点击界面上“白参考采集”按钮完成白参考采集。
将玉米样本装入粮杯8，放置到光源探头9上，盖上装置的壳体上盖1，点击“触发采集”按钮，光谱仪11采集到玉米样本的光谱信息，并通过USB数据线将光谱信息传到微型控制系统12，由微型控制系统内置的“谷物品质检测装置”软件对光谱数据进行处理，根据不同品种的待检测物17，软件程序调用相应的模型数据进行理化值的预测，并将预测结果以及所采集的玉米样本光谱曲线图由液晶显示屏6显示，完成该玉米样本的检测。下一样本检测只需取出粮杯8，更换粮杯8内的样本，点击“触发采集”按钮即可。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可扩展到任何在本说明书中展示的新特征或任何新的组合，以及展示的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于，包括：壳体(7)、光谱采集单元、数据传输及处理单元和电路单元；
所述光谱采集单元与所述数据传输及处理单元连接；
所述光谱采集单元包括：粮杯(8)、光源探头(9)、支架(10)、PCB板(15)、探头固定架(16)和光纤探头(18)；
所述数据传输及处理单元包括：微型控制系统(12)、光谱仪(11)和液晶显示屏(6)；
所述光谱采集单元、光谱仪(11)、微型控制系统(12)和电路单元均位于壳体(7)内；
在所述壳体(7)的前侧上部设有开口一，
在所述开口一安装液晶显示屏(6)；
所述粮杯(8)、光源探头(9)、PCB板(15)、探头固定架(16)和支架(10)沿同一竖直轴线依次从上到下布置；
所述PCB板(15)紧贴于光源探头(9)的下部，且通过螺钉固定；
所述电路单元与PCB板(15)、外部AC220V电源连接；所述光谱仪(11)与光纤探头(18)连接；所述光谱仪(11)与微型控制系统(12)连接；所述微型控制系统(12)与液晶显示屏(6)、外部AC220V电源连接；
所述光纤探头(18)位于粮杯(8)的下方，并安装在探头固定架(16)上；所述光源探头(9)安装在支架(10)上；
所述外部AC220V电源用于：
①为电路单元供电；
②通过微型控制系统(12)，为光谱仪(11)和液晶显示屏(6)供电；
所述电路单元用于：为PCB板(15)供电；
所述粮杯(8)用于：盛放待检测物(17)；
所述光源探头(9)用于：产生检测光，并垂直向上照射所述粮杯(8)内的待检测物(17)；
所述光纤探头(18)用于：采集漫反射光信号，并将漫反射光信号传送到所述光谱仪(11)中；
所述光谱仪(11)用于：通过漫反射光信号，获取待检测物(17)的漫反射光谱数据信息，并传送至微型控制系统(12)；
所述微型控制系统(12)用于：
①为光谱仪(11)供电；
②接收光谱仪(11)传送的漫反射光谱数据信息，对漫反射光谱数据信息进行保存及处理，并将处理结果实时传送至液晶显示屏(6)；
所述液晶显示屏(6)用于：实时显示微型控制系统(12)实时传送的处理结果。
2.如权利要求1所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：所述光源探头(9)包括：若干灯珠(14)和灯杯；
所述灯杯的上口内圆环呈阶梯状；所述灯杯的内部呈抛物线型曲面，所述抛物线型曲面的每个截面均为抛物线，所有抛物线的焦点形成一个圆形曲线，所述若干灯珠(14)的发光点均布于所述圆形曲线上；使得若干灯珠(14)发出的杂散光转变成平行光，并垂直向上照射到所述粮杯(8)的底部，使得待检测物(17)均匀受光，并且提高检测光的利用率；
所述若干灯珠(14)的引脚焊接在PCB板(15)；
所述PCB板(15)用于：固定若干灯珠(14)，并为若干灯珠(14)供电；
所述灯杯还用于：通过其上口盛放及定位粮杯(8)。
3.如权利要求2所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：在所述灯杯的底部设有凸台，在所述凸台的中心处设有圆柱通孔；
所述灯杯的上口内圆环阶梯的高度与所述凸台的高度平齐；
所述探头固定架(16)位于所述圆柱通孔中；
在所述探头固定架(16)的中间设有圆柱孔；
所述灯杯的中心与探头固定架(16)的中心位于同一竖直轴线；所述PCB板(15)紧贴灯杯的底部，并由螺钉固定；所述探头固定架(16)紧贴PCB板(15)的底部；
在所述PCB板(15)的中间设有通孔；
所述光纤探头(18)通过PCB板(15)中间的通孔，过盈配合固定在探头固定架(16)的中间圆柱孔中；
所述灯杯的圆柱通孔用于：安装探头固定架(16)。
4.如权利要求3所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：在所述探头固定架(16)的中间圆柱孔顶部内侧设置2mm阶梯，保证光纤探头(18)距离探头固定架(16)的顶端2mm距离。
5.如权利要求2所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：在所述壳体(7)的侧边安装散热单元；
所述散热单元为：散热风扇(2)；
所述电路单元包括：开关电源(13)和总线接口开关(3)；
所述开关电源(13)与散热风扇(2)、PCB板(15)连接；所述开关电源(13)通过总线接口开关(3)与外部AC220V电源连接；
所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置还包括：电源支架(4)；
在所述壳体(7)内部的前侧安装所述电源支架(4)；
所述开关电源(13)位于壳体(7)内，且所述开关电源(13)安装在电源支架(4)上方；
所述开关电源(13)用于：输出12V直流电，
①通过PCB板(15)为若干灯珠(14)供电；
②为散热风扇(2)供电；
所述总线接口开关(3)用于：接通或断开外部AC220V电源与开关电源(13)的连接，进而使得光源探头(9)和散热风扇(2)工作或停止工作。
6.如权利要求5所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：所述灯珠(14)的数量为：6个。
7.如权利要求1所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：所述粮杯(8)包括：杯身(21)、石英玻璃片(22)和玻璃固定套(23)；
所述杯身(21)、石英玻璃片(22)和玻璃固定套(23)的中心位于同一竖直轴线；
所述石英玻璃片(22)镶嵌在杯身(21)的内侧底部设有的凹槽内；
所述玻璃固定套(23)安装在杯身(21)的外侧底部，将石英玻璃片(22)固定；
所述玻璃固定套(23)与杯身(21)之间为：过盈配合关系；
所述杯身(21)的材料为：金属铝，在金属铝的外表面附着反光材料。
8.如权利要求1所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：在所述壳体(7)的顶部设有壳体上盖(1)，所述壳体上盖(1)位于粮杯(8)的上方；
所述壳体上盖(1)能够关闭或打开；
所述壳体上盖(1)用于：
①当所述壳体上盖(1)打开时，取放粮杯(8)；
②当所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置工作时，与粮杯(8)结合，形成一个封闭的空间，避免外界光源对待检测物(17)的检测鉴定造成影响；
在所述壳体(7)的后部设有壳体后盖(20)，所述壳体后盖(20)位于粮杯(8)的后方；
所述壳体后盖(20)能够关闭或打开；
所述壳体后盖(20)用于：放入标准白板；
所述标准白板用于：对光谱仪(11)进行黑白参考的校正。
9.如权利要求1所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：所述微型控制系统(12)通过HDMI接口与液晶显示屏(6)连接，进行微型控制系统(12)与液晶显示屏(6)之间的数据传输；所述光谱仪(11)与光纤探头(18)通过光纤(19)连接；所述光谱仪(11)与微型控制系统(12)通过USB接口数据线连接；
所述微型控制系统(12)通过USB接口为光谱仪(11)和液晶显示屏(6)供电。
10.如权利要求1所述的便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置，其特征在于：所述便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置还包括：微型控制系统开关(5)；
在所述壳体(7)的前侧中部设有开口二，在所述开口二安装微型控制系统开关(5)；
所述微型控制系统开关(5)与所述微型控制系统(12)连接；
所述微型控制系统开关(5)用于：打开微型控制系统(12)，使得微型控制系统(12)开始工作；关闭微型控制系统(12)，使得微型控制系统(12)停止工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110497867.2A CN113418871A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110497867.2A CN113418871A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113418871A true CN113418871A (zh) | 2021-09-21 |
Family
ID=77712105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110497867.2A Pending CN113418871A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113418871A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047214A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Maki Mfg Co Ltd | 農産物の内部品質計測方法 |
| CN102866117A (zh) * | 2012-09-10 | 2013-01-09 | 江苏大学 | 一种便携式水果内部质量无损检测装置及方法 |
| CN104251837A (zh) * | 2014-10-17 | 2014-12-31 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 水果内部品质近红外透射光谱在线检测系统及方法 |
| CN106248590A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 中国农业大学 | 一种果蔬便携式无损检测设备及其检测方法 |
| CN108303379A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-07-20 | 中国农业大学 | 手持式的马铃薯检测设备 |
| CN108507954A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-07 | 南京财经大学 | 一种小型水果品质及货架期在线检测装置及方法 |
| CN109239017A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-18 | 中国农业大学 | 便携式谷物品质无损检测仪 |
| CN210154992U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-03-17 | 中国农业大学 | 一种漫透射及漫反射光谱采集装置 |
| CN210154991U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-03-17 | 中国农业大学 | 一种用于检测颗粒农产品品质的漫透射光补偿系统 |
| CN111766209A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-13 | 西北农林科技大学 | 基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置 |
| CN111781154A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-16 | 西北农林科技大学 | 基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析方法与装置 |
| CN112097908A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 中国农业大学 | 一种与智能手机匹配的水果内部品质检测传感器及其方法 |
-
2021
- 2021-05-08 CN CN202110497867.2A patent/CN113418871A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047214A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Maki Mfg Co Ltd | 農産物の内部品質計測方法 |
| CN102866117A (zh) * | 2012-09-10 | 2013-01-09 | 江苏大学 | 一种便携式水果内部质量无损检测装置及方法 |
| CN104251837A (zh) * | 2014-10-17 | 2014-12-31 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 水果内部品质近红外透射光谱在线检测系统及方法 |
| CN106248590A (zh) * | 2016-08-03 | 2016-12-21 | 中国农业大学 | 一种果蔬便携式无损检测设备及其检测方法 |
| CN108303379A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-07-20 | 中国农业大学 | 手持式的马铃薯检测设备 |
| CN108507954A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-09-07 | 南京财经大学 | 一种小型水果品质及货架期在线检测装置及方法 |
| CN109239017A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-18 | 中国农业大学 | 便携式谷物品质无损检测仪 |
| CN210154992U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-03-17 | 中国农业大学 | 一种漫透射及漫反射光谱采集装置 |
| CN210154991U (zh) * | 2019-05-21 | 2020-03-17 | 中国农业大学 | 一种用于检测颗粒农产品品质的漫透射光补偿系统 |
| CN111766209A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-13 | 西北农林科技大学 | 基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置 |
| CN111781154A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-16 | 西北农林科技大学 | 基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析方法与装置 |
| CN112097908A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 中国农业大学 | 一种与智能手机匹配的水果内部品质检测传感器及其方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘亚超，等: "便携式大米多品质参数无损检测仪设计与试验", 《农业机械学报》 * |
| 王凡，等: "马铃薯多品质参数可见/近红外光谱无损快速检测", 《光谱学与光谱分析》 * |
| 郑晓春，等: "基于可见/近红外光谱的牛肉品质无损检测系统改进", 《农业机械学报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101907564B (zh) | 基于近红外光谱技术的油菜籽品质无损检测方法和装置 | |
| CN1959366A (zh) | 采用窄光束标准光源的led光通量测试装置及测试方法 | |
| CN112304896B (zh) | 一种基于近红外的便携式面粉多品质检测仪及检测方法 | |
| CN103884700A (zh) | 荧光增白剂检测仪及检测方法 | |
| CN201368847Y (zh) | 试纸反射式检测仪 | |
| CN102507491B (zh) | 一种水飞蓟籽品质的检测装置和检测方法 | |
| CN111781154A (zh) | 基于多光谱传感器的低成本牛乳成分分析方法与装置 | |
| CN106198421A (zh) | 多功能食品安全快速检测仪 | |
| CN2869851Y (zh) | 油脂色泽自动测定装置 | |
| CN113418871A (zh) | 一种便携式谷物品质快速无损检测鉴定装置 | |
| CN201724900U (zh) | 基于近红外光谱技术的油菜籽品质无损检测装置 | |
| CN209640219U (zh) | 一种简易光谱检测器 | |
| CN210037588U (zh) | 一种吸收光谱测试系统 | |
| CN111766209A (zh) | 基于紫外/可见光谱的牛乳成分分析方法与装置 | |
| CN108303379B (zh) | 手持式的马铃薯检测设备 | |
| CN104977262A (zh) | 一种便携式马铃薯晚疫病的检测装置 | |
| CN212301320U (zh) | 便携式水果无损快速测试装置 | |
| CN109239017A (zh) | 便携式谷物品质无损检测仪 | |
| CN104897574A (zh) | 一种集成光学便携式农畜产品检测器 | |
| TWI783375B (zh) | 成分分析儀及成分分析系統 | |
| CN208780626U (zh) | 一种用于单粒谷物品质检测的近红外光源装置 | |
| CN110579598A (zh) | 光信号检测装置、系统及方法 | |
| CN108535254A (zh) | 一种苹果脆度检测仪 | |
| CN209606327U (zh) | 甲醛检测装置 | |
| CN209311331U (zh) | 一种面包类食品用台式atp生物荧光检测装置 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210921 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |